EP2003330A1 - Einspritzpumpenanordnung an einem Zwei- oder Vierzylinder-Dieselmotor - Google Patents

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EP2003330A1
EP2003330A1 EP08010419A EP08010419A EP2003330A1 EP 2003330 A1 EP2003330 A1 EP 2003330A1 EP 08010419 A EP08010419 A EP 08010419A EP 08010419 A EP08010419 A EP 08010419A EP 2003330 A1 EP2003330 A1 EP 2003330A1
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injection
camshaft
injection pump
cams
cylinder
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M39/00—Arrangements of fuel-injection apparatus with respect to engines; Pump drives adapted to such arrangements
    • F02M39/02—Arrangements of fuel-injection apparatus to facilitate the driving of pumps; Arrangements of fuel-injection pumps; Pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams

Definitions

  • the present invention relates to an injection pump assembly according to the preamble of claim 1.
  • Conventional injection pump assemblies use so-called monoblock pumps with a pump plunger axially displaceably mounted inside the pump housing and operable from the outside, wherein the housing of the injection pump in one piece - preferably made of steel - is made.
  • Monoblock pumps are due to their design, which is also feasible in miniaturized design, suitable for the construction of industrial diesel engines comparatively high injection pressures of 1000 bar or higher and are therefore often referred to as HP pumps (high-pressure pumps). Due to the high injection pressures, the plungers of the injection pumps actuated by means of an injection cam of the camshaft exert a comparatively high reaction force on the camshaft.
  • the camshaft is supported in its opposite end regions by means of a respective bearing point on the crankcase, wherein for the derivation of the force acting on the injection cam reaction forces additional bearings are provided, which are arranged in the prior art on both sides of each injection cam. This takes up a lot of space.
  • injection pumps are used, in the pump housing of which a plurality of pump elements each actuated by separate injection cams are integrated.
  • Such pumps There are, for example, in 2-fold or 4-way arrangement, ie with two or four pump elements within a pump housing; These have a pressure potential up to 700 bar.
  • 2-fold or 4-way arrangement ie with two or four pump elements within a pump housing; These have a pressure potential up to 700 bar.
  • injection pumps are installed in 2-way Anrodnung.
  • two mutually immediately adjacent injection cams are provided on the camshaft.
  • the camshaft is supported on both sides of the aforementioned injection cam pair by means of a respective further bearing point against the housing in addition to the usually provided in both end portions of the camshaft bearing points. Due to the low injection pressure compliance with future emission standards with this injection pump arrangement is no longer possible with reasonable effort.
  • the object of the present invention is therefore to provide a reliable injection pump arrangement for two-cylinder or four-cylinder diesel engines, which requires little space at high injection pressures.
  • reaction forces emanating from the two pump plungers of a monoblock injection pump pair can be reliably derived from only one bearing point disposed on the crankcase between the associated injection cams.
  • the camshaft of a two-cylinder diesel engine according to the invention is thus supported by means of a total of three inventively arranged bearings against the crankcase; in a four-cylinder diesel engine, there are exactly four bearing points.
  • the two injection cams for a Monoblockeinspritzpumpencover are arranged directly adjacent to the intermediate bearing point of the camshaft.
  • the manufacturing technology necessary, however
  • the axial clearance between the bearing point and the injection cam arranged on both sides as closely as possible is preferably the same on both sides in order to enable symmetrical force delivery via the bearing point to the crankcase, which increases the service life of the camshaft in an injection pump arrangement according to the invention.
  • the inlet and outlet cams which are exposed to lower loads in comparison to the injection cams, are arranged adjacent to the injection cam assigned to the respective cylinder on the camshaft for controlling the intake and exhaust valves the adjacent bearing side facing away from the associated injection cam.
  • the sequence of the intake and exhaust cams must be adapted to the respective crankcase or the arrangement of the intake and exhaust valves on the engine block.
  • bearing points for the camshaft are in particular radial plain bearings in question, with which with respect to the camshaft axis transverse forces acting on the camshaft forces can be particularly effectively transmitted to the crankcase.
  • the slide bearing arranged centrally between the injection cams of a monoblock injection pump pair preferably has a groove which circulates centrally on its cylindrical surface and is fluid-conductively connected to a lubricating oil passage of the crankcase for supplying lubricating oil to the bearing.
  • the present invention relates not only to the injection pump arrangement as such, but also to a two- or four-cylinder diesel engine equipped with a corresponding injection pump arrangement.
  • FIG. 1 shows a partial cross section of the injection pump assembly 1 according to the invention of a two-cylinder diesel engine.
  • This has two monoblock injection pumps 2, 3, the plunger 4, 5 of injection cam 6, 7 of the camshaft 8 are actuated.
  • the camshaft 8 driven in rotation about the axis A is supported in its opposite end regions by means of two bearing points 9, 10 against the crankcase 11.
  • Both bearing points 9, 10 are configured as radial plain bearings, wherein the bearing 10 shown on the left side forms the drive-side passage of the camshaft 8 through a side wall 12 of the crankcase 8.
  • the two monoblock injection pumps 2, 3 are arranged in pairs and immediately adjacent to each other and suitable for applying injection pressures in the range of 1000 to 1200 bar.
  • the reactive forces acting on the camshaft 8 in the region of the injection cams 6, 7 during the actuation of the injection pumps 2, 3 are discharged from the crankcase 11 from exactly one bearing point 13 arranged centrally between and immediately adjacent to the injection cams 6, 7.
  • the bearing 13 is formed in the form of a radial sliding bearing with a centrally disposed longitudinal groove 14 for lubricating oil supply.
  • On the camshaft are also for each Zyinder an intake cam 15, 16 and a Exhaust cams 17, 18 are arranged, with which via pushrods 19-22 the unillustrated intake or exhaust valves of the two cylinders are actuated.
  • the intake and exhaust cams 15-18 for each cylinder are respectively disposed adjacent to the respective cylinder associated injection cam 6, 7, seen in the axial direction of the camshaft 8 on the center between the two injection cam 7, 8 arranged bearing point 13 side facing away of the respective injection cam 7, 8.

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Abstract

Bei einer Einspritzpumpenanordnung (1) an einem Zwei- oder Vierzylinder-Dieselmotor, bei der jedem Zylinder eine separate Monoblockeinspritzpumpe (2, 3) zugeordnet ist, wobei die Plunger (4, 5) der Einspritzpumpen (2, 3) von Einspritznocken (6, 7) einer Nockenwelle (8) betätigt werden und wobei die Nockenwelle (8) in ihren gegenüberliegenden Endbereichen mittels je einer Lagerstelle (9, 10) am Kurbelgehäuse (11) abgestützt ist, sind die Einspritzpumpen (2, 3) paarweise benachbart angeordnet und die Nockenwelle (8) pro Einspritzpumpenpaar mittels genau einer weiteren Lagerstelle (13) gegen das Kurbelgehäuse (11) abgestützt, wobei die Lagerstelle (13) zwischen den beiden Einspritznocken (6, 7) zur Betätigung der Plunger (4, 5) der beiden Einspritzpumpen (2, 3) des Paars angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzpumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Übliche Einspritzpumpenanordnungen verwenden sogenannte Monoblockpumpen mit einem innerhalb des Pumpengehäuses axial verschiebbar gelagerten und von außen betätigbarem Pumpenplunger, wobei das Gehäuse der Einspritzpumpe einteilig - bevorzugt aus Stahl - hergestellt ist. Monoblockpumpen sind infolge ihrer Konstruktionsweise, die auch in miniaturisierter Bauform realisierbar ist, zum Aufbau von für Industrie-Dieselmotoren vergleichsweise hohen Einspritzdrücken von 1000 bar oder höher geeignet und werden daher häufig auch als HD-Pumpen (Hochdruck-Pumpen) bezeichnet. Infolge der hohen Einspritzdrücke üben die mittels eines Einspritznockens der Nockenwelle betätigten Plunger der Einspritzpumpen eine vergleichsweise hohe Reaktionskraft auf die Nockenwelle aus. Üblicher Weise ist dabei die Nockenwelle in ihren gegenüberliegenden Endbereichen mittels je einer Lagerstelle am Kurbelgehäuse abgestützt, wobei zur Ableitung der auf die Einspritznocken wirkenden Reaktionskräfte zusätzliche Lagerstellen vorgesehen sind, die im Stand der Technik beidseits jedes Einspritznockens angeordnet sind. Dies nimmt viel Bauraum in Anspruch.
  • Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Platz sparende Einspritzpumpenanordnungen bekannt, bei welchen Einspritzpumpen verwendet werden, in deren Pumpengehäuse mehrere, jeweils von separaten Einspritznocken betätigte Pumpenelementen integriert sind. Solche Pumpen gibt es z.B. in 2-fach oder 4-fach-Anordnung, also mit zwei bzw. vier Pumpenelementen innerhalb eines Pumpengehäuses; diese haben ein Druckpotential bis ca. 700 bar. In für Industriezwecke ausgelegten Zwei- oder Vierzylinder-Dieselmotoren werden bisher insbesondere Einspritzpumpen in 2-fach-Anrodnung verbaut. Für die Betätigung der einzelnen Plunger der beiden Pumpenelemente sind an der Nockenwelle zwei einander unmittelbar benachbarte Einspritznocken vorgesehen. Die Nockenwelle wird - neben den üblicherweise in beiden Endbereichen der Nockenwelle vorgesehenen Lagerstellen - beidseits des vorgenannten Einspritznockenpaars mittels je einer weiteren Lagerstelle gegen das Gehäuse abgestützt. Infolge des nur geringen Einspritzdrucks ist eine Einhaltung kommender Schadstoffemissionsrichtlinien mit dieser Einspritzpumpenanordnung nicht mehr mit vertretbarem Aufwand möglich.
  • Nach DE 3102905 A1 werden für eine V-förmige Zylinderanordnung Einzelpumpen für die Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder eingesetzt und direkt von einer Nockenwelle betätigt. Diese ist parallel zu den beiden Zylinderreihen und zwischen diesen an drei Stellen im Gehäuse gelagert.
  • Ausgehend von dem vorstehend beschriebenem Stand der Technik besteht somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine zuverlässige Einspritzpumpenanordnung für Zwei- oder Vierzylinder-Dieselmotoren bereit zu stellen, die bei hohen Einspritzdrücken wenig Bauraum beansprucht.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Einspritzpumpenanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die Verwendung separater Monoblockpumpen pro Zylinder erlaubt die Erzielung hoher Einspritzdrücke, vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 1200 bar, was gegenüber den niedrigeren Einspritzdrücken bei Einspritzpumpen in 2- bzw. 4-fach-Anordnung eine deutliche Reduzierung an schädlichen Abgasemissionen ermöglicht. In der erfindungsgemäßen paarweisen Anordnung der Monoblockpumpen sind jeweils zwei zueinander benachbarte Einspritzpumpen eines Paars mit engem Abstand zueinander angeordnet; die beiden Plunger der benachbarten Einspritzpumpen werden von je einem Einspritznocken betätigt, wobei zur Bauraumeinsparung beiträgt, dass die Nockenwelle bei einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpenanordnung in unmittelbarer Umgebung der Einspritznocken nicht mittels zweier seitlicher Lagerstellen, sondern mittels genau einer zwischen den beiden Einspritznocken befindlichen Lagerstelle gegen das Kurbelgehäuse abgestützt ist. Die von den zwei Pumpenplungern eines Monoblockeinspritzpumpenpaars ausgehenden Reaktionskräfte können dabei in zuverlässiger Art und Weise von nur einer - zwischen den zugeordneten Einspritznocken angeordneten - Lagerstelle auf das Kurbelgehäuse abgeleitet werden. Die Nockenwelle eines erfindungsgemäßen Zweizylinder-Dieselmotors ist damit mittels insgesamt drei erfindungsgemäß angeordneten Lagerstellen gegen das Kurbelgehäuse abgestützt; bei einem Vierzylinder-Dieselmotor sind es genau vier Lagerstellen.
  • Vorteilhaft sind dabei die beiden Einspritznocken für ein Monoblockeinspritzpumpenpaar unmittelbar benachbart zu der dazwischen liegenden Lagerstelle der Nockenwelle angeordnet. Der fertigungstechnisch notwendige, jedoch möglichst eng zu haltende Axialabstand zwischen der Lagerstelle und den beidseits hiervon auf der Nockenwelle angeordneten Einspritznocken ist zu beiden Seiten bevorzugt gleich groß, um eine symmetrische Kraftableitung über die Lagerstelle auf das Kurbelgehäuse zu ermöglichen, was die Lebensdauer der Nockenwelle bei einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpenanordnung erhöht.
  • Ferner ist bei einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpenanordnung bevorzugt vorgesehen, dass die - im Vergleich zu den Einspritznocken geringeren Belastungen ausgesetzten - Ein- und Auslassnocken zur Steuerung der Ein- und Auslassventile benachbart zu dem dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Einspritznocken auf der Nockenwelle angeordnet sind, und zwar auf der der benachbarten Lagerstelle abgewandten Seite des zugehörigen Einspritznockens. Die Reihenfolge der Ein- und Auslassnocken ist bauartabhängig an das jeweilige Kurbelgehäuse bzw. die Anordnung der Ein- bzw. Auslassventile am Motorblock anzupassen.
  • Als Lagerstellen für die Nockenwelle kommen insbesondere radiale Gleitlager in Frage, mit denen bezüglich der Nockenwellenachse quer auf die Nockenelle einwirkende Kräfte besonders effektiv an das Kurbelgehäuse weitergegeben werden können.
  • Das mittig zwischen den Einspritznocken eines Monoblockeinspritzpumpenpaars angeordnete Gleitlager weist dabei bevorzugt eine auf seiner Zylinderfläche mittig umlaufende und mit einem Schmierölkanal des Kurbelgehäuses fluidleitend verbundene Nut zur Schmierölversorgung des Lagers auf.
  • Im übrigen betrifft die vorliegende Erfindung nicht nur die Einspritzpumpenanordnung als solche, sondern auch einen Zwei- bzw. Vierzylinder-Dieselmotor, der mit einer entsprechenden Einspritzpumpenanordnung ausgestattet ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Figur 1 zeigt einen Teilquerschnitt der erfindungsgemäßen Einspritzpumpenanordnung 1 eines Zweizylinder-Dieselmotors. Diese weist zwei Monoblockeinspritzpumpen 2, 3 auf, deren Plunger 4, 5 von Einspritznocken 6, 7 der Nockenwelle 8 betätigt werden. Die um die Achse A rotierend angetriebene Nockenwelle 8 ist in ihren gegenüberliegenden Endbereichen mittels zweier Lagerstellen 9, 10 gegen das Kurbelgehäuse 11 abgestützt. Beide Lagerstellen 9, 10 sind als radiale Gleitlager ausgestaltet, wobei die links dargestellte Lagerstelle 10 den antriebsseitigen Durchlass der Nockenwelle 8 durch eine Seitenwand 12 des Kurbelgehäuses 8 bildet. Die zwei Monoblockeinspritzpumpen 2, 3 sind paarweise und einander unmittelbar benachbart angeordnet und zur Aufbringung von Einspritzdrücken im Bereich von 1000 bis 1200 bar geeignet. Die bei der Betätigung der Einspritzpumpen 2, 3 auf die Nockenwelle 8 im Bereich der Einspritznocken 6, 7 rückwirkenden Reaktionskräfte werden von genau einer, mittig zwischen und unmittelbar benachbart zu den Einspritznocken 6, 7 angeordneten Lagerstelle 13 auf das Kurbelgehäuse 11 abgeleitet. Die Lagerstelle 13 ist in Form eines radialen Gleitlagers mit einer mittig angeordneten Längsnut 14 zur Schmierölversorgung ausgebildet. An der Nockenwelle sind ferner für jeden Zyinder ein Einlassnocken 15, 16 und ein Auslassnocken 17, 18 angeordnet, mit denen über Stößelstangen 19 - 22 die nicht dargestellten Ein- bzw. Auslassventile der beiden Zylinder betätigt werden. Die Einlass- und Auslassnocken 15 - 18 für jeden Zylinder sind jeweils benachbart zu dem dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Einspritznocken 6, 7 angeordnet, und zwar in Axialrichtung der Nockenwelle 8 gesehen auf der der mittig zwischen den beiden Einspritznocken 7, 8 angeordneten Lagerstelle 13 abgewandten Seite des jeweiligen Einspritznockens 7, 8.

Claims (5)

  1. Einspritzpumpenanordnung (1) an einem Zwei- oder Vierzylinder-Dieselmotor, bei der jedem Zylinder eine separate Monoblockeinspritzpumpe (2, 3) zugeordnet ist, wobei die Plunger (4, 5) der Einspritzpumpen (2, 3) von Einspritznocken (6, 7) einer Nockenwelle (8) betätigt werden und wobei die Nockenwelle (8) in ihren gegenüberliegenden Endbereichen mittels je einer Lagerstelle (9, 10) am Kurbelgehäuse (11) abgestützt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einspritzpumpen (2, 3) paarweise benachbart angeordnet sind und dass die Nockenwelle (8) pro Einspritzpumpenpaar mittels genau einer weiteren Lagerstelle (13) gegen das Kurbelgehäuse (11) abgestützt ist, wobei die Lagerstelle (13) zwischen den beiden Einspritznocken (6, 7) zur Betätigung der Plunger (4, 5) der beiden Einspritzpumpen (2, 3) des Paars angeordnet ist.
  2. Einspritzpumpenanordnung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zwei Einspritznocken (6, 7) zur Betätigung der Plunger (4, 5) eines Paars benachbarter Einspritzpumpen (2, 3) in Axialrichtung (A) der Nockenwelle (8) jeweils unmittelbar benachbart zu der zwischen Ihnen befindlichen Lagerstelle (13) der Nockenwelle (8) und mit gleich engem Abstand hierzu angeordnet sind.
  3. Einspritzpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslassnocken (15 - 18) zur Betätigung der Einlass- und Auslassventile eines Zylinders benachbart zu dem dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Einspritznocken (6, 7) angeordnet sind, und zwar in Axialrichtung (A) der Nockenwelle (8) gesehen auf der der benachbarten Lagerstelle (13) abgewandten Seite des Einspritznockens (6, 7).
  4. Einspritzpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lagerstellen (9, 10, 13) als Gleitlager ausgestaltet ist.
  5. Zwei- oder Vierzylinder-Dieselmotor mit einer Einspritzpumpenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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