WO2012156138A1 - System zum fördern eines fluides - Google Patents

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WO2012156138A1
WO2012156138A1 PCT/EP2012/055365 EP2012055365W WO2012156138A1 WO 2012156138 A1 WO2012156138 A1 WO 2012156138A1 EP 2012055365 W EP2012055365 W EP 2012055365W WO 2012156138 A1 WO2012156138 A1 WO 2012156138A1
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pressure
pressure pump
gear
drive shaft
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PCT/EP2012/055365
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Inventor
Friedrich Boecking
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/041—Arrangements for driving gear-type pumps
    • 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
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    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
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    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
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    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/14—Feeding by means of driven pumps the pumps being combined with other apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a system for conveying a fluid according to the preamble of claim 1, a high pressure injection system according to the preamble of claim 1 1 and an internal combustion engine according to the preamble of claim 12.
  • a high-pressure pump In high-pressure injection systems for internal combustion engines, in particular in common-rail injection systems of diesel or gasoline engines, a high-pressure pump continuously ensures the maintenance of the pressure in the high-pressure accumulator of the common-rail injection system.
  • the high-pressure pump can be driven, for example, by a camshaft of the internal combustion engine by means of a drive shaft.
  • Rotary vane pump used, which are upstream of the high-pressure pump.
  • the prefeed pump delivers the fuel from a fuel tank through a fuel line to the high pressure pump.
  • piston pumps are used as high-pressure pumps.
  • a drive shaft is mounted. Radially to pistons are arranged in a cylinder.
  • a roller with a roller rolling surface On the drive shaft with at least one cam is a roller with a roller rolling surface, which is mounted in a roller shoe.
  • the roller shoe is connected to the piston, so that the piston is forced to oscillate translational motion.
  • a spring applies to the roller shoe a radially directed to the drive shaft force, so that the roller is in constant contact with the drive shaft.
  • the roller is available the roller rolling surface on a shaft rolling surface as the surface of the drive shaft with the at least one cam in contact with the drive shaft.
  • the roller is mounted by means of a sliding bearing in the roller shoe.
  • Metering device as a device for controlling the delivery rate, the amount of fuel delivered per unit time by the prefeed pump to the high pressure pump, d. H. the flow rate, controlled.
  • the metering unit has a movable actuating piston, with which the flow cross-sectional area for
  • DE 10 2006 045 933 A1 shows a high pressure pump for high pressure fuel delivery.
  • the high-pressure pump has a drive shaft with cams.
  • Cylindrical rollers are supported by roller shoes and rest on the cams.
  • the roller shoes are by means of a plunger assembly in a bore of a
  • the pump elements are at the
  • Inventive system in particular for a motor vehicle, for conveying a fluid, in particular fuel, for. B. Diesel, with a high pressure pump, a feed pump for conveying the fluid to the high pressure pump and a means for controlling the delivery, the high pressure pump comprising a drive shaft with at least one cam, at least one piston, at least one cylinder for supporting the at least one piston, a working space, wherein the at least one piston indirectly by means of at least one roller on the drive shaft with the at least one cam is supported, so that of the at least one piston
  • Translation movement due to a rotational movement of the drive shaft is executable, wherein the device is the prefeed pump and the
  • Pre-feed pump in the flow rate controllable and / or regulated.
  • the feed pump is controllable in the flow rate and thereby controlled by the prefeed pump controlled to the high-pressure pump amount of fuel and thus the flow rate of the high-pressure pump and thus the system is controlled.
  • energy or work to drive the prefeed pump can be saved because the metering unit throttles already funded by the prefeed pump fuel.
  • the prefeed pump is an electric prefeed pump, so that the prefeed pump comprises an electric motor, which the pump of
  • the prefeed pump is a gear pump, in particular an internal gear pump with an internal gear and an external gear.
  • permanent magnets are integrated in a gear, in particular the external gear, the gear pump, so that a gear forms a rotor of the electric motor for driving the gear pump.
  • a gear in particular the external gear, the gear pump, so that a gear forms a rotor of the electric motor for driving the gear pump.
  • concentric about the gear in particular the
  • Gear pumps a particularly accurate control of the capacity is possible and also gear pumps are very compact in construction.
  • the high-pressure pump is designed as a plug-in pump.
  • the high-pressure pump is integrated in or on an internal combustion engine.
  • the high-pressure pump is designed as a plug-in pump.
  • Plug-in pump on one side no outer casing on and on this side, the high pressure pump is attached as a plug-in pump to a housing of the internal combustion engine.
  • High pressure pump is arranged or fixed directly or indirectly on the internal combustion engine.
  • Internal combustion engine are integrally formed, so that with a shaft as a single component, this shaft is used both as a shaft in the engine and as a drive shaft for the high pressure pump of the system.
  • the prefeed pump is connected to the
  • High pressure pump attached directly or indirectly and / or the
  • Pre-feed pump is integrated in the high-pressure pump.
  • the prefeed pump housing is attached directly to the housing of the high-pressure pump or between the prefeed pump housing and the housing of the high-pressure pump is arranged a low-pressure pad.
  • a seal between the prefeed pump housing and the housing of the high-pressure pump is not taken into account.
  • the feed pump without a separate fuel line fluidly connected to the H och d jerk pump, so that z. B. the fluid-conducting connection is realized with a channel in the housing of the high-pressure pump and / or a channel in the prefeed pump housing.
  • the prefeed pump is connected in a fluid-conducting manner to the high-pressure pump with a separate fuel line. Between the pre-pump and the high-pressure pump is thus a separate
  • Arranged fuel line and the feed pump is thus not directly or indirectly attached to the high pressure pump and / or the
  • Pre-feed pump is not integrated in the high-pressure pump.
  • Inventive high-pressure injection system for an internal combustion engine in particular for a motor vehicle, comprising a system with a
  • High-pressure pump for conveying the fluid to the high-pressure pump and means for controlling the delivery rate of the system, a high-pressure rail, the system as one in this
  • Patent application described system is formed.
  • the system has no metering unit which controls or regulates the amount of fuel delivered per unit time by the prefeed pump to the high-pressure pump.
  • the gear pump is an external gear pump.
  • the prefeed pump comprises an electric motor.
  • the electric motor is integrated in the prefeed pump, z. B. by permanent magnets are installed in a gear.
  • the high-pressure injection system comprises at least one injector, preferably a plurality of injectors, for injecting the injector
  • the pressure which can be generated by the high-pressure pump in the high-pressure oil is, for example, in the range from 1000 to 3000 bar z. B. for diesel engines or between 40 bar and 400 bar z. B. for gasoline engines.
  • High-pressure injection system in particular for a motor vehicle, comprises a high-pressure injection system described in this patent application and / or a system described in this patent application.
  • FIG. 1 shows a cross section of a system for conveying a fluid
  • FIG. 2 shows a section A-A of FIG. 1 a roller with roller shoe and a drive shaft
  • Fig. 3 is a highly schematic view of a high pressure injection system and Fig. 4 is a view of a motor vehicle.
  • the high-pressure pump 1 serves to fuel, z. As gasoline or diesel, to promote an internal combustion engine 39 under high pressure.
  • the pressure which can be generated by the high-pressure pump 1 is, for example, in a range between 1000 and 3000 bar.
  • the high-pressure pump 1 has a drive shaft 2 with two cams 3, which performs a rotational movement about a rotation axis 26.
  • the axis of rotation 26 lies in the plane of the drawing of FIG. 1 and is perpendicular to the
  • a piston 5 is in a cylinder 6 at a
  • a working chamber 29 is bounded by the cylinder 6, the housing 8 and the piston 5.
  • Into the working space 29 opens an inlet channel 22 with an inlet valve 19 and an outlet channel 24 with an outlet valve 20.
  • As a check valve, is designed such that only fuel in the
  • Working space 29 can flow and the exhaust valve 20, z. B. a
  • Check valve is designed so that only fuel can flow out of the working chamber 29.
  • the volume of the working chamber 29 is changed due to an oscillating stroke movement of the piston 5.
  • the piston 5 is indirectly supported on the drive shaft 2 from.
  • a roller shoe 9 is attached to a roller 10.
  • the roller 10 can perform a rotational movement, the
  • Rotation axis 25 lies in the plane of FIG. 1 and is perpendicular to the plane of Fig. 2.
  • the drive shaft 2 with the at least one cam 3 has a shaft rolling surface 4 and the roller 10 has a roller rolling surface 1 1.
  • the roller tread 1 1 of the roller 10 rolls on the shaft rolling surface 4 of the drive shaft 2 with the two cams 3 at a Maisfizze 12 from.
  • the roller shoe 9 is mounted in a roller shoe bearing formed by the housing 8 as a sliding bearing.
  • Rolling surface 1 1 of the roller 10 is in constant contact with the shaft rolling surface 4 of the drive shaft 2.
  • the roller shoe 9 and the piston 5 thus carry out together an oscillating stroke movement.
  • the roller 10 is mounted with a slide bearing 1 3 in the roller shoe 9.
  • the prefeed pump 35 is attached indirectly. In this case, the prefeed pump 35 by a low-pressure pad 43 of the
  • the prefeed pump 35 is a controllable in the performance feed pump 35 with an electric motor 49 and a gear pump 14, which is designed as an internal gear pump 15.
  • Internal gear pump 15 has an internal gear 16 and an external gear 17.
  • the internal gear wheel 15, viewed radially, has teeth 47 on the outside, and the external gear 17, viewed radially, has teeth 47 on the inside.
  • the teeth 47 of the internal gear 15 mesh while in the teeth 47 of the
  • External gear 17 Concentric or coaxial with the external gear 17 are electromagnets 41 as stators 40 within a fluid-tight
  • Pre-feed pump housing 37 is arranged.
  • the external gear 17 performs a rotational movement about an axis of rotation, not shown, and the external gear 17 is mounted with a bearing ring, not shown, on the stator 40.
  • the internal gear 16 is mounted eccentrically to the external gear 17.
  • permanent magnets 18 are integrated, so that the electric motor 49 of the electric feed pump 35 in the prefeed pump
  • the low-pressure block 43 has a fuel passage 44 as a low-pressure passage and through the fuel passage 44, the fuel delivered by the prefeed pump 35 and the internal gear pump is conveyed from the internal gear pump 15 through the fuel passage 44 to the inlet port 21 and the inlet passage 22 of the high-pressure pump 1.
  • the low pressure pad 43 also has a fuel passage 48 as
  • Pre-feed pump 35 to the high-pressure pump 1 is due to the cultivation of the feed pump 35 to the high pressure pump 1 is very small, thereby providing a good controllability of the capacity of the high pressure pump 1 with the
  • Pre-feed pump 35 is possible.
  • Housing 8 of the high pressure pump 1 is arranged.
  • seals between the prefeed pump 35 and the high pressure pump 1 are preferably not considered.
  • FIG. 3 shows in a highly schematic representation the high-pressure injection system 36 for a motor vehicle 38 with a high-pressure rail 30 or a fuel element 31.
  • the fuel is supplied from the high-pressure rail 30 by means of valves or injectors (not shown) injected into the combustion chamber of the internal combustion engine 39.
  • the electric prefeed pump 35 delivers fuel from a fuel tank 32 through a fuel line 33 to the high-pressure pump 1.
  • the high-pressure pump 1 is driven by the drive shaft 2 and the drive shaft 2 is a shaft 42, z.
  • the high-pressure rail 30 serves to inject the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine 39.
  • the funded by the electric feed pump 35 fuel is through a fuel passage 44 in the
  • Low pressure block 43 (Fig. 1) without a separate fuel line 33 to the high-pressure pump 1 passed.
  • the fuel not required by the high-pressure pump 1 is returned to the fuel tank 32 through an optional fuel return line 34.
  • the system 46 does not require a metering unit because the electric prefeed pump 35 is controllable in power and / or regulated. As a result, components can be saved in the system 46 and the system 46 is compact in construction and small and inexpensive to manufacture.

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Abstract

System (46), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff, z.B. Diesel, mit einer Hochdruckpumpe (1), einer Vorförderpumpe (35) zur Förderung des Fluides zu der Hochdruckpumpe (1) und einer Einrichtung (35) zur Steuerung der Förderleistung, die Hochdruckpumpe (1), umfassend eine Antriebswelle (2) mit wenigstens einem Nocken (3), wenigstens einen Kolben (5), wenigstens einen Zylinder (6) zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens (5), einen Arbeitsraum (29), wobei sich der wenigstens eine Kolben (5) mittelbar mittels wenigstens einer Laufrolle (10) auf der Antriebswelle (2) mit dem wenigstens einen Nocken (3) abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben (5) eine Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle (2) ausführbar ist, wobei die Einrichtung (35) die Vorförderpumpe (35) ist und die Vorförderpumpe (35) in der Förderleistung steuerbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
System zum Fördern eines Fluides
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Fördern eines Fluides gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 , ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 1 und einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12.
Stand der Technik
In Hochdruckeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen von Diesel- oder Benzinmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem Hochdruckspeicher des Common-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors mittels einer Antriebswelle angetrieben werden. Für die Förderung des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe werden Vorförderpumpen, z. B. eine Zahnrad- oder
Drehschieberpumpe, verwendet, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet sind. Die Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe.
Als Hochdruckpumpen werden unter anderem Kolbenpumpen eingesetzt. In einem Gehäuse ist eine Antriebswelle gelagert. Radial dazu sind Kolben in einem Zylinder angeordnet. Auf der Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken liegt eine Laufrolle mit einer Rollen-Rollfläche auf, die in einem Rollenschuh gelagert ist. Der Rollenschuh ist mit dem Kolben verbunden, so dass der Kolben zu einer oszillierenden Translationsbewegung gezwungen ist. Eine Feder bringt auf den Rollenschuh eine radial zu der Antriebswelle gerichtet Kraft auf, so dass die Laufrolle in ständigen Kontakt zu der Antriebswelle steht. Die Laufrolle steht mit der Rollen-Rollfläche an einer Wellen-Rollfläche als Oberfläche der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken in Kontakt mit der Antriebswelle. Die Laufrolle ist mittels eines Gleitlagers in dem Rollenschuh gelagert. Zu der Hochdruckpumpe wird mit einer Vorförderpumpe Kraftstoff durch eine
Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe gefördert. Dabei wird mit einer
Zumesseinrichtung als Einrichtung zur Steuerung der Fördeleistung die von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderte Menge an Kraftstoff pro Zeiteinheit, d. h. der Förderleistung, gesteuert. Die Zumesseinheit weist einen beweglichen Stellkolben auf, mit dem die Strömungsquerschnittsfläche zur
Durchleitung von Kraftstoff geändert bzw. gesteuert werden kann. Dadurch ist in nachteiliger Weise bei einem System mit einer Hochdruckpumpe und einer Vorförderpumpe zum Fördern eines Fluides ein zusätzliches Bauteil, nämlich die Zumesseinheit, zur Steuerung der Förderleistung des Systems bzw. der
Hochdruckpumpe erforderlich und die Vorförderpumpe benötigt unnötig Energie.
Die DE 10 2006 045 933 A1 zeigt eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoff h och druck- förderung. Die Hochdruckpumpe weist eine Antriebswelle mit Nocken auf.
Zylindrische Rollen sind von Rollenschuhen gelagert und liegen auf den Nocken auf. Die Rollenschuhe sind mittels einer Stößelbaugruppe in einer Bohrung eines
Teils des Gehäuses gelagert. Die Pumpenelemente sind an der
Stößelbaugruppe befestigt. Eine Schraubenfeder drückt die Stößelbaugruppe auf die Nocken. Aus der DE 103 56 262 A1 ist eine Radialkolbenpumpe zur
Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von
Brennkraftmaschinen bekannt. In einem Pumpengehäuse ist eine Antriebswelle gelagert. Kolben stützen sich an der Antriebswelle ab, so dass durch Drehen der Antriebswelle die Kolben hin und her bewegt werden. Zwischen den Kolben und der Antriebswelle sind Stößel angeordnet.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung Erfindungsgemäßes System, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff, z. B. Diesel, mit einer Hochdruckpumpe, einer Vorförderpumpe zur Förderung des Fluides zu der Hochdruckpumpe und einer Einrichtung zur Steuerung der Förderleistung, die Hochdruckpumpe, umfassend eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken, wenigstens einen Kolben, wenigstens einen Zylinder zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens, einen Arbeitsraum, wobei sich der wenigstens eine Kolben mittelbar mittels wenigstens einer Laufrolle auf der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben eine
Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle ausführbar ist, wobei die Einrichtung die Vorförderpumpe ist und die
Vorförderpumpe in der Förderleistung steuerbar und/oder regelbar ist.
In vorteilhafter Weise ist somit bei dem System keine zusätzliche Einrichtung als gesondertes Bauteil oder als gesonderte Komponente zur Steuerung der Förderleistung der Hochdruckpumpe erforderlich, weil anstelle einer
Zumesseinheit als Einrichtung zur Steuerung der Förderleistung wie im Stand der Technik die Vorförderpumpe in der Förderleistung steuerbar ist und dadurch von der Vorförderpumpe die zu der Hochdruckpumpe gesteuerte Menge an Kraftstoff steuerbar ist und damit auch die Förderleistung der Hochdruckpumpe und damit das System steuerbar ist. Außerdem kann Energie oder Arbeit zum Antrieb der Vorförderpumpe eingespart werden, weil die Zumesseinheit bereits von der Vorförderpumpe geförderten Kraftstoff drosselt.
Insbesondere ist die Vorförderpumpe eine elektrische Vorförderpumpe, so dass die Vorförderpumpe einen Elektromotor umfasst, welcher die Pumpe der
Vorförderpumpe antreibt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorförderpumpe eine Zahnradpumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe mit einem Innenzahnrad und einem Außenzahnrad.
In einer ergänzenden Ausführungsform sind in ein Zahnrad, insbesondere das Außenzahnrad, der Zahnradpumpe Permanentmagnete integriert, so dass ein Zahnrad einen Rotor des Elektromotors zum Antrieb der Zahnradpumpe bildet. Vorzugsweise ist konzentrisch um das Zahnrad, insbesondere das
Außenzahnrad, ein Stator mit Elektromagneten angeordnet. Zahnradpumpen sind beim Einsatz als Vorförderpumpen besonders vorteilhaft, weil mit
Zahnradpumpen eine besonders genaue Steuerung der Förderleistung möglich ist und ferner Zahnradpumpen in ihrem Aufbau sehr kompakt sind.
In einer Variante ist die Hochdruckpumpe als eine Steckpumpe ausgebildet. Bei einer Ausbildung der Hochdruckpumpe als Steckpumpe ist die Hochdruckpumpe in oder an einen Verbrennungsmotor integriert. Beispielsweise weist die
Steckpumpe an einer Seite kein Außengehäuse auf und an dieser Seite ist die Hochdruckpumpe als Steckpumpe an ein Gehäuse des Verbrennungsmotors befestigt.
Zweckmäßig ist die Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken eine, insbesondere einteilige, Welle eines Verbrennungsmotors und vorzugsweise ist die Antriebswelle mit Schmieröl der Verbrennungsmotors geschmiert und vorzugsweise ist die Hochdruckpumpe an den Verbrennungsmotor angebaut oder in den Verbrennungsmotor integriert, z. B. indem ein Gehäuse der
Hochdruckpumpe an dem Verbrennungsmotor unmittelbar oder mittelbar angeordnet oder befestigt ist. Die Antriebswelle und eine Welle des
Verbrennungsmotors, z. B. eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle des
Verbrennungsmotors, sind dabei einteilig ausgebildet, so dass mit einer Welle als einzigem Bauteil diese Welle sowohl als Welle im Verbrennungsmotor als auch als Antriebswelle für die Hochdruckpumpe des Systems eingesetzt ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorförderpumpe an die
Hochdruckpumpe mittelbar oder unmittelbar angebaut und/oder die
Vorförderpumpe ist in die Hochdruckpumpe integriert.
Insbesondere ist das Vorförderpumpengehäuse unmittelbar an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe befestigt oder zwischen dem Vorförderpumpengehäuse und dem Gehäuse der Hochdruckpumpe ist ein Niederdruckklotz angeordnet.
Vorzugsweise wird dabei eine Dichtung zwischen dem Vorförderpumpengehäuse und dem Gehäuse der Hochdruckpumpe nicht berücksichtigt. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorförderpumpe ohne eine gesonderte Kraftstoff leitung fluidleitend mit der H och d ruckpumpe verbunden, so dass z. B. die fluidleitende Verbindung mit einem Kanal im Gehäuse der Hochdruckpumpe und/oder einem Kanal im Vorförderpumpengehäuse realisiert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorförderpumpe mit einer gesonderten Kraftstoffleitung fluidleitend mit der Hochdruckpumpe verbunden. Zwischen der Vorfördepumpe und der Hochdruckpumpe ist somit eine gesonderte
Kraftstoffleitung angeordnet und die Vorförderpumpe ist somit nicht mittelbar oder unmittelbar an die Hochdruckpumpe angebaut und/oder die
Vorförderpumpe ist nicht in die Hochdruckpumpe integriert.
Erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein System mit einer
Hochdruckpumpe, einer Vorförderpumpe zur Förderung des Fluides zu der Hochdruckpumpe und einer Einrichtung zur Steuerung der Förderleistung des Systems, ein Hochdruck-Rail, wobei das System als ein in dieser
Schutzrechtsanmeldung beschriebenes System ausgebildet ist.
In einer weiteren Variante weist das System keine Zumesseinheit auf, welche die von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderte Menge an Kraftstoff pro Zeiteinheit steuert oder regelt.
Zweckmäßig ist die Zahnradpumpe eine Außenzahnradpumpe.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorförderpumpe einen Elektromotor.
Insbesondere ist der Elektromotor in die Vorförderpumpe integriert, z. B. indem Permanentmagnete in ein Zahnrad eingebaut sind.
In einer zusätzlichen Variante umfasst das Hochdruckeinspritzsystem wenigstens einen Injektor, vorzugsweise mehrere Injektoren, zum Einspritzen des
Kraftstoffes unter Hochdruck in einen Verbrennungsraum des
Verbrennungsmotors. Der von der Hochdruckpumpe erzeugbare Druck in dem Hochdruck- ail liegt beispielsweise im Bereich von 1000 bis 3000 bar z. B. für Dieselmotoren oder zwischen 40 bar und 400 bar z. B. für Benzinmotoren.
Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mit einem
Hochdruckeinspritzsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Hochdruckeinspritzsystem und/oder ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes System.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Systems zum Fördern eines Fluides,
Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1 einer Laufrolle mit Rollenschuh und einer Antriebswelle,
Fig. 3 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems und Fig. 4 eine Ansicht eines Kraftfahrzeuges.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Systems 46 zum Fördern von Kraftstoff mit einer Hochdruckpumpe 1 und einer Vorförderpumpe 35 als Einrichtung zur Steuerung der Förderleistung des Systems 46 für ein Hochdruckeinspritzsystem 36 dargestellt. Die Hochdruckpumpe 1 dient dazu, Kraftstoff, z. B. Benzin oder Diesel, zu einem Verbrennungsmotor 39 unter Hochdruck zu fördern. Der von der Hochdruckpumpe 1 erzeugbare Druck liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 1000 und 3000 bar. Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebswelle 2 mit zwei Nocken 3 auf, die um eine Rotationsachse 26 eine Rotationsbewegung ausführt. Die Rotationsachse 26 liegt in der Zeichenebene von Fig. 1 und steht senkrecht auf der
Zeichenebene von Fig. 2. Ein Kolben 5 ist in einem Zylinder 6 an einer
Kolbenführung 7 gelagert, der von einem Gehäuse 8 gebildet ist. Ein Arbeitsraum 29 wird von dem Zylinder 6, dem Gehäuse 8 und dem Kolben 5 begrenzt. In den Arbeitsraum 29 mündet ein Einlasskanal 22 mit einem Einlassventil 19 und ein Auslasskanal 24 mit einem Auslassventil 20. Durch den Einlasskanal 22 bzw. eine Einlassöffnung 21 strömt der Kraftstoff in den Arbeitsraum 29 ein und durch den Auslasskanal 24 bzw. eine Auslassöffnung 23 strömt der Kraftstoff unter Hochdruck aus den Arbeitsraum 29 wieder aus. Das Einlassventil 19, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff in den
Arbeitsraum 29 einströmen kann und das Auslassventil 20, z. B. ein
Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 29 ausströmen kann. Das Volumen des Arbeitsraumes 29 wird aufgrund einer oszillierenden Hubbewegung des Kolbens 5 verändert. Der Kolben 5 stützt sich mittelbar auf der Antriebswelle 2 ab. Am Ende des Kolbens 5 bzw. Pumpenkolbens 5 ist ein Rollenschuh 9 mit einer Laufrolle 10 befestigt. Die Laufrolle 10 kann dabei eine Rotationsbewegung ausführen, deren
Rotationsachse 25 in der Zeichenebene gemäß Fig. 1 liegt und senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2 steht. Die Antriebswelle 2 mit dem wenigstens einen Nocken 3 weist eine Wellen-Rollfläche 4 und die Laufrolle 10 eine Rollen- Rollfläche 1 1 auf. Die Rollen-Lauffläche 1 1 der Laufrolle 10 rollt sich auf der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 mit den beiden Nocken 3 an einer Kontaktfiäche 12 ab. Der Rollenschuh 9 ist in einer von dem Gehäuse 8 gebildeten Rollenschuhlagerung als Gleitlager gelagert. Eine Feder 27 bzw. Spiralfeder 27 als elastisches Element 28, die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rollenschuh 9 eingespannt ist, bringt auf den Rollenschuh 9 eine Druckkraft auf, so dass die Rollen-
Rollfläche 1 1 der Laufrolle 10 in ständigen Kontakt mit der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 steht. Der Rollenschuh 9 und der Kolben 5 führen damit gemeinsam eine oszillierende Hubbewegung aus. Die Laufrolle 10 ist mit einer Gleitlagerung 1 3 in dem Rollenschuh 9 gelagert. An die Hochdruckpumpe 1 ist mittelbar die Vorförderpumpe 35 angebaut. Dabei ist die Vorförderpumpe 35 durch einen Niederdruckklotz 43 von der
Hochdruckpumpe 1 bzw. dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 getrennt. Mit Befestigungsschrauben 45 sind die Vorförderpumpe 35 mit dem
Vorförderpumpengehäuse 37 sowie der Niederdruckklotz 43 an dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 angeschraubt. Die Vorförderpumpe 35 ist dabei eine in der Leistung steuerbare Vorförderpumpe 35 mit einem Elektromotor 49 und einer Zahnradpumpe 14, die als Innenzahnradpumpe 15 ausgebildet ist. Die
Innenzahnradpumpe 15 weist ein Innenzahnrad 16 und ein Außenzahnrad 17 auf. Das Innenzahnrad 15 weist radial betrachtet außenseitig Zähne 47 auf und das Außenzahnrad 17 weist radial betrachtet innenseitig Zähne 47 auf. Die Zähne 47 des Innenzahnrades 15 kämmen dabei in die Zähne 47 des
Außenzahnrades 17. Konzentrisch bzw. koaxial zu dem Außenzahnrad 17 sind Elektromagnete 41 als Statoren 40 innerhalb eines fluiddichten
Vorförderpumpengehäuses 37 angeordnet. Dabei führt das Außenzahnrad 17 eine Rotationsbewegung um eine nicht dargestellte Rotationsachse aus und das Außenzahnrad 17 ist mit einem nicht dargestellten Lagerring an dem Stator 40 gelagert. Das Innenzahnrad 16 ist exzentrisch zu dem Außenzahnrad 17 gelagert. In das Außenzahnrad 17 sind Permanentmagnete 18 integriert, so dass der Elektromotor 49 der elektrischen Vorförderpumpe 35 in die Vorförderpumpe
35 bzw. in die Zahnradpumpe 14 integriert ist. Der Niederdruckklotz 43 weist einen Kraftstoffkanal 44 als Niederdruckkanal auf und durch den Kraftstoffkanal 44 wird der von der Vorförderpumpe 35 bzw. der Innenzahnradpumpe geförderte Kraftstoff von der Innenzahnradpumpe 15 durch den Kraftstoffkanal 44 zu der Einlassöffnung 21 und dem Einlasskanal 22 der Hochdruckpumpe 1 gefördert.
Ferner weist der Niederdruckklotz 43 auch einen Kraftstoffkanal 48 als
Niederdruckkanal auf und durch den Kraftstoffkanal 48 wird der Kraftstoff durch eine nicht dargestellte Kraftstoffleitung 33 von einem Kraftstofftank 32 von der Vorförderpumpe 35 bzw. der Innenzahnradpumpe 15 angesaugt. Das dem Kraftstoff zur Verfügung stehende Strömungsvolumen von der
Vorförderpumpe 35 zu der Hochdruckpumpe 1 ist aufgrund des Anbaues der Vorförderpumpe 35 an die Hochdruckpumpe 1 sehr klein, so dass dadurch eine gute Regelbarkeit der Förderleistung der Hochdruckpumpe 1 mit der
Vorförderpumpe 35 möglich ist. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Hochdruckpumpe 1 ohne den Niederdruckklotz 43 unmittelbar an dem
Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 angeordnet. Dabei werden Dichtungen zwischen der Vorförderpumpe 35 und der Hochdruckpumpe 1 vorzugsweise nicht berücksichtigt.
In Fig. 3 ist in stark schematisierter Darstellung das Hochdruckeinspritzsystem 36 für ein Kraftfahrzeug 38 abgebildet mit einem Hochdruck-Rail 30 oder einem K raf tstoff verte i I e rro h r 31. Von dem Hochdruck-Rail 30 wird der Kraftstoff mittels Ventilen bzw. Injektoren (nicht dargestellt) in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 eingespritzt. Die elektrische Vorförderpumpe 35 fördert Kraftstoff von einem Kraftstofftank 32 durch eine Kraftstoffleitung 33 zu der Hochdruckpumpe 1 . Die Hochdruckpumpe 1 wird dabei von der Antriebswelle 2 angetrieben und die Antriebswelle 2 ist eine Welle 42, z. B. eine Kurbel- oder Nockenwelle, des Verbrennungsmotors 39 und einteilig ausgebildet. Das Hochdruck-Rail 30 dient dazu, den Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 einzuspritzen. Der von der elektrischen Vorförderpumpe 35 geförderte Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffkanal 44 in dem
Niederdruckklotz 43 (Fig. 1 ) ohne eine gesonderte Kraftstoffleitung 33 zu der Hochdruckpumpe 1 geleitet. Der von der Hochdruckpumpe 1 nicht benötigte Kraftstoff wird dabei durch eine optionale Kraftstoffrücklaufleitung 34 wieder in den Kraftstofftank 32 zurückgeleitet.
Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen System 46 und dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinspritzsystem 36 erhebliche Vorteile verbunden. Das System 46 benötigt keine Zumesseinheit, weil die elektrische Vorförderpumpe 35 in der Leistung steuerbar und/oder regelbar ist. Dadurch können Bauteile bei dem System 46 eingespart werden und das System 46 ist im Aufbau kompakt und klein sowie in der Herstellung preiswert.

Claims

System (46), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (38), zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff, z. B. Diesel, mit einer Hochdruckpumpe (1 ), einer Vorförderpumpe (35) zur Förderung des Fluides zu der Hochdruckpumpe (1 ) und einer Einrichtung (35) zur Steuerung der Förderleistung, die Hochdruckpumpe (1 ), umfassend
- eine Antriebswelle (2) mit wenigstens einem Nocken (3),
wenigstens einen Kolben (5),
- wenigstens einen Zylinder (6) zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens (5),
einen Arbeitsraum (29),
- wobei sich der wenigstens eine Kolben (5) mittelbar mittels
wenigstens einer Laufrolle (10) auf der Antriebswelle (2) mit dem wenigstens einen Nocken (3) abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben (5) eine Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle (2) ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (35) die Vorförderpumpe (35) ist und die Vorförderpumpe (35) in der Förderleistung steuerbar und/oder regelbar ist.
System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (35) eine elektrische Vorförderpumpe (35) ist. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (35) eine Zahnradpumpe (14), insbesondere eine Innenzahnradpumpe (15) mit einem Innenzahnrad (16) und einem Außenzahnrad (17), ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Zahnrad (16, 17), insbesondere das Außenzahnrad (17), der Zahnradpumpe (14) Permanentmagnete (18) integriert sind.
System nach Anspruch 54 dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch um das Zahnrad (16, 17), insbesondere das Außenzahnrad (17), ein Stator (40) mit Elektromagneten (41 ) angeordnet ist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (1 ) als eine Steckpumpe (1 ) ausgebildet ist. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) mit dem wenigstens einen Nocken (3) eine, insbesondere einteilige, Welle (2) eines Verbrennungsmotors (39) ist und vorzugsweise die Antriebswelle (2) mit Schmieröl des
Verbrennungsmotors (39) geschmiert ist und vorzugsweise die
Hochdruckpumpe (1 ) an den Verbrennungsmotor (39) angebaut oder in den Verbrennungsmotor (39) integriert ist, z. B. indem ein Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) an dem Verbrennungsmotor (39) unmittelbar oder mittelbar angeordnet oder befestigt ist.
8. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (35) an die Hochdruckpumpe (1 ) mittelbar oder unmittelbar angebaut ist und/oder die Vorförderpumpe (35) in die Hochdruckpumpe (1 ) integriert ist.
9. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorförderpumpengehäuse (37) unmittelbar an dem Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) befestigt ist oder zwischen dem
Vorförderpumpengehäuse (37) und dem Gehäuse (8) der
Hochdruckpumpe (1 ) ein Niederdruckklotz (43) angeordnet ist.
10. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (35) ohne eine gesonderte Kraftstoffleitung (33) fluidleitend mit der Hochdruckpumpe (1 ) verbunden ist.
1 1 . Hochdruckeinspritzsystem (36) für einen Verbrennungsmotor (39), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (38), umfassend
ein System (46) mit einer Hochdruckpumpe (1 ), einer
Vorförderpumpe (35) zur Förderung des Fluides zu der
Hochdruckpumpe (1 ) und einer Einrichtung (35) zur Steuerung der Förderleistung des Systems (46),
ein Hochdruck- ail (30), dadurch gekennzeichnet, dass das System (46) als System (46) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
12. Verbrennungsmotor (39) mit einem Hochdruckeinspritzsystem (36), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (38), dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckeinspritzsystem (36) gemäß Anspruch 1 1 ausgebildet ist und/oder der Verbrennungsmotor (39) ein System gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
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