AT509332A4

AT509332A4 - Druckrohrstutzen

Info

Publication number: AT509332A4
Application number: AT0103510A
Authority: AT
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-08-15
Also published as: CN103038494A; AT509332B1; WO2011160148A1; KR101489133B1; EP2585706A1; CN103038494B; KR20130044304A; JP2013529741A; JP5932784B2; US20130092131A1

Abstract

Bei einem Druckrohrstutzen (4) zum Verbinden wenigstens einer Hochdruckleitung eines Common Rail Einspritzsystems mit einer Zulaufbohrung (6) eines Kraftstoffinjektors, sind ein mit der Zulaufbohrung (6) verbindbares Druckrohr (7) und ein einen Anschluss für die wenigstens eine Hochdruckleitung aufweisendes Gehäuse (8) unter Ausbildung eines Schiebesitzes miteinander verbunden.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Druckrohrstutzen zum Verbinden wenigstens einer Hochdruckleitung eines Common Rail Einsprit zsystems mit einer Zulaufbohrung eines Kraftstoffinjektors. Die Erfindung betrifft weiters eine Brennkraftmaschine mit einem Common Rail Einspritzsystem umfassend einen Hochdruckspeicher (Common Rail), wenigstens einen in einem Zylinderkopf festgelegten Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine und wenigstens eine vom Hochdruckspeicher gespeiste Hochdruckleitung.

In modernen Dieselmotoren mit Common-Rail-Technik befindet sich zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Hochdruckkraftstoffleitung ein Druckrohrstutzen, der beide Komponenten als Zwischenglied verbindet. Der Druckrohrstutzen muss gegenüber dem Injektor abgedichtet werden. Der Druckrohrstutzen, der in seiner Längsrichtung von einer Durchgangsbohrung durchsetzt ist, befindet sich in der Regel in einer Bohrung, die ausgehend von einer Längsseite des Zylinderkopfes zu einem Anschluss am Injektor quer durch den Zylinderkopf verläuft. Um eine druckdichte Verbindung zwischen dem Druckrohrstutzen und dem Injektorkörper herzustellen, ist der Druckrohrstutzen meistens über ein einen Einpressdruck aufbauendes Element gegen den Injektorkörper druckbeaufschlagt, wobei ein injektorseitig an dem Druckrohrstutzen angeordneter Konus in eine entsprechende konische Ausnehmung am Anschluss des Injektors eingepresst wird.

Dabei wird gegen das dem Injektor abgewandte, aus dem Zylinderkopf ragende Ende des Druckrohrstutzens, die Hochdruckleitung mittels einer einen Stutzen an der Hochdruckleitung umgreifenden Überwurfschraube verspannt, die in die den Druckrohrstutzen aufnehmende Querbohrung im Zylinderkopf verschraubt ist und so den Druckrohrstutzen axial gegen den * ·· · « ·« ·· · * • *« * » · · * * * * - 2 - am Injektorkörper vorgesehenen, den Zulaufkanal begrenzenden Sitz presst. Bei einer derartigen Konstruktion ist jedoch nachteilig, dass Schwankungen in der vom Drehmoment an der Überwurfmutter abhängigen axialen Dichtkraft des Anschlusses des Druckrohrstutzens an die Zulaufleitung des Injektors zu starken Schwankungen in der zulässigen Druckschwellfestigkeit führen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Vorspannkraft am genannten Hochdruckanschluss Schwankungen unterworfen ist, die auf unterschiedliche Wärmedehnungen des Druckrohrstutzens und des Zylinderkopfes zurückzuführen sind.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, einen Druckrohrstutzen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Vorspannkraft bzw. der Einpressdruck des Druckrohrstutzens auf den Anschluss der Zulaufbohrung am Injektor unabhängig ist von der Anschlusssituation am gegenüberliegenden Ende des Druckrohrstutzens, d.h. der Anschlusssituation der Hochdruckleitung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Druckrohrstutzen der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Zulaufbohrung verbindbares Druckrohr und ein einen Anschluss für die wenigstens eine Hochdruckleitung aufweisendes Gehäuse unter Ausbildung eines Schiebesitzes miteinander verbunden sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weiters eine Brennkraftmaschine mit einem Common Rail Einspritzsystem umfassend einen Hochdruckspeicher (Common Rail), wenigstens einen in einem Zylinderkopf festgelegten Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine und wenigstens eine vom Hochdruckspeicher gespeiste Hochdruckleitung vorgesehen, die dahingehend weitergebildet ist, dass die wenigstens eine »»· • · · - 3 -

Hochdruckleitung über einen erfindungsgemäßen Druckrohrstut-zen an eine Zulaufbohrung des Injektors angeschlossen ist, wobei der Druckrohrstutzen eine Querbohrung des Zylinderkopfes durchsetzt.

Dadurch, dass der Druckrohrstutzen zwei Bauteile umfasst, nämlich das mit der Zulaufbohrung des Injektors verbindbare Druckrohr und das einen Anschluss für die wenigstens eine Hochdruckleitung aufweisendes Gehäuse, die mittels eines Schiebesitzes miteinander verbunden sind, wird der Vorteil erreicht, dass das Druckrohr vom Gehäuse in axialer Richtung getrennt wird, sodass auch die an den beiden Enden des Druckrohrstutzens vorgesehenen Anschlüsse, nämlich der Anschluss des Druckrohres an die Zulaufbohrung des Injektors und der Anschluss der Hochdruckleitung an das Gehäuse, voneinander getrennt realisiert werden müssen, wobei die an den jeweiligen Anschlüssen aufgebrachten Vorspannkräfte bzw. die jeweils aufgebrachten Ein- bzw. Anpressdrücke voneinander unabhängig zur Wirkung gelangen.

Insbesondere kann dadurch eine überaus sichere Montage des Druckrohres mit einem entsprechenden Anziehdrehmoment erfolgen. Eine bevorzugte Ausbildung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass das Druckrohr zum Anschluss an die Zulaufbohrung des Injektors in den Injektorkörper eingeschraubt ist.

Das Gehäuse kann vom Druckrohr insbesondere dadurch entkoppelt werden, dass, wie dies einer bevorzugten Ausbildung entspricht, das Gehäuse einen Flansch mit Bohrungen zum Befestigen des Gehäuses am Zylinderkopf aufweist. Die genannte Entkoppelung führt darüber hinaus zu einer sehr guten Schwingungsdämpfung, da anfällige Schwingungen aufgrund der Verbindung des Gehäuses mit dem Druckrohr mittels des ge- - 4 - nannten Schiebesitzes weniger stark auf das Druckrohr übertragen werden.

Als weiterer Vorteil der Erfindung ist zu erwähnen, dass die hohen Vorspannkräfte eine sichere Montage der Hochdruckleitungen ohne die Gefahr eines Lösens des Druckrohrs oder des Verschiebens des Gehäuses innerhalb des Zylinderkopfes erlauben. Aufgrund des Schiebesitzes ist ohne weiteres ein Längenausgleich in Folge von unterschiedlichen Wärmedehnungen ohne Vorspannkraftverlust am Druckrohr möglich.

Der Schiebesitz umfasst bevorzugt zwei im Wesentlichen dichtend miteinander zusammenwirkende zylindrische Dichtflächen. Die Abdichtung erfolgt dabei insbesondere durch die Wahl eines sehr geringen Radialspiels zwischen den miteinander zusammenwirkenden Dichtflächen, wobei ein Radialspiel von wenigen Mikrometern bevorzugt ist. Weiters wird die Abdichtung zwischen dem Druckrohr und dem Gehäuse durch eine große Überdeckungslänge am Schiebesitz begünstigt. Die Ausbildung ist in diesem Zusammenhang bevorzugt derart weitergebildet, dass die zylindrischen Dichtflächen vom Außenmantel eines mit verringertem Außendurchmesser ausgebildeten Bereichs des Druckrohres oder des Gehäuses und von der Innenfläche einer im jeweils anderen Teil ausgebildeten Bohrung gebildet sind.

Die Dichtheit der durch den Schiebesitz realisierten Verbindung kann noch dadurch erhöht werden, dass das radiale Spiel zwischen dem Druckrohr und dem Gehäuse unter Einwirkung des Kraftstoffdrucks weiter verringert und insbesondere annähernd eliminiert wird. Dadurch können die aufgrund des Ringspalts auftretenden Leckmengen minimiert werden. Zur Ausnutzung des Systemdrucks zur Verringerung des Radialspiels sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass die Wandstärke

- 5 - des mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereichs des Druckrohres geringer ausgebildet ist als im übrigen Bereich des Druckrohres. Aufgrund der geringeren Wandstärke kann sich der mit geringerem Außendurchmesser ausgebildete Bereich des Druckrohrs in radialer Richtung ausdehnen, so-dass die Dichtfläche des Druckrohres gegen die Dichtfläche des Gehäuses gedrückt wird. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine Ausbildung, bei welcher die Wandstärke des mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereiches des Druckrohres zwischen 30 und 70 % des Innendurchmessers in diesem Bereich beträgt.

Um eine zusätzliche Abdichtung am Schiebesitz zu erreichen, kann zusätzlich ein Dichtelement eingesetzt werden, wie beispielsweise ein PEEK-Ring oder aus dem Stand der Technik bekannte Hydraulikdichtungspakete.

Allfällige Leckagemengen können bevorzugt über eine Leckageabführungsbohrung abgeleitet werden. Die Erfindung ist in diesem Zusammenhang bevorzugt derart weitergebildet, dass von der Querbohrung des Zylinderkopfes eine Leckageabführungsbohrung wegführt, vorzugsweise im Bereich des Schiebesitzes des Druckrohrstutzens.

Zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse des Druckrohrstutzens und dem Zylinderkopf ist bevorzugt vorgesehen, dass ein den Rand der Querbohrung des Zylinderkopfes übergreifendex Bereich, insbesondere der Flansch des Gehäuses des Druckrohrstutzens unter Zwischenschaltung eines Dichtungselements am Zylinderkopf anliegt.

Druckrohrstutzen der eingangs beschriebenen Art weisen in der Regel einen Durchflussbegrenzer auf. Bei einer bevorzug- • » · • · - 6 - ten Weiterbildung der Erfindung ist der Durchflussbegrenzer im Gehäuse des Druckrohrstutzens angeordnet. Um den Einbau des Durchflussbegrenzers zu erleichtern, sieht eine bevorzugte Weiterbildung weiters vor, dass die den mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereich des Druckrohres aufnehmende Bohrung in einem in das Gehäuse geschraubten Einsatz ausgebildet ist. Der in das Gehäuse geschraubte Einsatz begrenzt dabei einen im Gehäuse ausgebildeten Hohlraum, in welchem der Durchflussbegrenzer angeordnet ist.

Weitere bevorzugte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser ist der Injektorkörper eines nicht näher dargestellten Injektors mit 1 bezeichnet. Der Zylinderkopf ist mit 2 bezeichnet und weist eine Querbohrung 3 auf, welche von einem Druckrohrstutzen 4 durchsetzt wird. Der Druckrohrstutzen 4 verbindet nicht näher dargestellte Hochdruckleitungen, die an die Hochdruckanschlüsse 5 anzuschließen sind, mit der im Injektorkörper 1 ausgebildeten Zulaufbohrung 6, über welche Hochdruckkraftstoff der Injektordüse zugeführt wird. Der Druckrohrstutzen 4 besteht aus einem Druckrohr 7 und einem Gehäuse 8. Für die Durchleitung des Hochdruckkraftstoffes weist das Gehäuse 8 von den Hochdruckanschlüssen 5 jeweils schräg wegführende Bohrungen 9 auf, die in einem zylindrischen Raum 10 im Gehäuse 8 münden. Der zylindrische Raum 10 wird von einem in das Gehäuse 8 eingeschraubten Einsatzstück 11 begrenzt, an dessen ringförmiger Stirnfläche sich eine Druckfeder 12 eines Durchflussbegrenzers 13 abstützt. Das in axialer Richtung verschiebbare • · · * • · · * « · • · - 7 -

Stellglied des Durchflussbegrenzers 13 ist mit 14 bezeichnet .

Das Einsatzstück 11 weist eine zentrale Bohrung 15 auf, in welcher ein mit verringertem Außendurchmesser ausgebildeter Bereich 16 des Druckrohrs 7 eintaucht. Der mit verringertem Außendurchmesser ausgebildete Bereich 16 des Druckrohrs 7 und der Einsatz 11 des Gehäuses 8 weisen miteinander zusammenwirkende zylindrische Dichtflächen auf, die in Richtung des Doppelpfeils 17 relativ zueinander frei verschiebbar sind. Die Dichtflächen bilden somit einen Schiebesitz aus, welcher die Verbindung zwischen dem Gehäuse 8 und dem Druckrohr 7 herstellt. Der zylindrische Raum 10 des Gehäuses 8 ist über die im Druckrohr 7 ausgebildete zentrale Bohrung 18 mit der Zulaufleitung 6 verbunden.

Das Stellglied 14 des Durchflussbegrenzers 13 weist ein Sackloch 19 auf und ist in dem zylindrischen Raum 10 in axialer Richtung verschiebbar geführt. Das Stellglied 14 weist dabei eine konische Übergangsfläche 20 zwischen seiner zylinderförmigen Umfangsfläche und seiner geschlossenen Stirnwand auf, mit der es eine Ventildichtflache bildet, die mit einem an einem konischen Querschnittübergang zwischen dem zylindrischen Raum 10 und der Bohrung 18 gebildeten Ventilsitz 21 zusammenwirkt. Das Sackloch 19 ist über wenigstens eine Drosselbohrung 22 mit dem zylindrischen Raum 10 verbunden. Über diese Drosselbohrung 22 fließt Kraftstoff bei vom Ventilsitz 21 abgehobenem Stellglied 14 aus dem Sackloch 19 in den Raum 10 und von dort weiter in die daran anschließende Bohrung 18. Die Druckfeder 12 ist derart ausgelegt, dass bei einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den nicht dargestellten Hochdruckleitungen und der Zulaufbohrung 6 das Stellglied 14 in der dargestellten offenen Position gehalten 8 wird. Sobald aber die vorgegebene Druckdifferenz beispielsweise durch den Bruch einer Leitung und ein unkontrolliertes Abströmen von Kraftstoff aus dieser Leitung überschritten wird, wird das Stellglied 14 entgegen der Kraft der Druckfeder 12 in die geschlossene Stellung verschoben, in welcher die konische Ventilfläche 20 gegen die konische Sitzfläche 21 gedrückt wird und der weitere Durchfluss von Kraftstoff gestoppt wird.

Die Montage des Druckrohrstutzens erfolgt derart, dass zuerst das Druckrohr 7 durch den Zylinderkopf 2 geführt und mittels eines am Sechskant 23 angreifenden Werkzeugs in den Injektorkörper 1 geschraubt wird. Durch die Wahl eines geeigneten Anziehdrehmoments kann das Druckrohr 7 auf diese Art und Weise sicher montiert werden. Das Gehäuse 4 ist vormontiert, wobei die vormontierte Einheit das Stellglied 14 des Durchflussbegrenzers 13, die Druckfeder 12 sowie das Einsatzstück 11 aufweist. Das Einsatzstück 11 ist dabei mit Hilfe eines Gewindes in das Gehäuse 8 eingeschraubt, wobei eine geeignete Hochdruckabdichtung aufgrund der miteinander zusammenwirkenden konischen Dichtflächen 24 erreicht wird. Die vormontierte Einheit wird über den Schiebesitz mit dem Druckrohr 7 verbunden. Danach wird das Gehäuse 8 mit einem nicht näher dargestellten Flansch und mit Schrauben am Zylinderkopf 2 befestigt, wobei die Vorspannkraft so hoch ist, dass das für das Anschließen der Hochdruckleitung an die Hochdruckanschlüsse 5 verwendete Anzugsdrehmoment mit ausreichender Sicherheit aufgenommen werden kann. Das Gehäuse 8 wird zusätzlich mit Langlöcher durchsetzenden Stiften positioniert, um eine seitliche Positionsabweichung zu verhindern.

Das Gehäuse 8 wird mit Hilfe von Dichtungen 25 gegen den Zylinderkopf 1 abgedichtet. Entstehende Leckagen werden über die Leckageabführungsbohrung 26 abgeleitet. Der Druckrohrstutzen 4 ist über seine gesamte Länge mit radialem Spiel in der Querbohrung 3 des Zylinderkopfes 2 aufgenommen, sodass Höhentoleranzen zwischen Injektor und Zylinderkopf ausgeglichen werden können.

Claims

t« «»»« ► · * * · * ···· · * «. * · ·*· ·*· ·····. ·· *· * ' * ! I I *· ·· · · · * * * >> .· ·· ♦♦ *· *·· - 10 - Patentansprüche: 1. Druckrohrstutzen zum Verbinden wenigstens einer Hochdruckleitung eines Common Rail Einspritzsystems mit einer Zulaufbohrung eines Kraftstoffinjektors, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Zulaufbohrung verbindbares Druckrohr und ein einen Anschluss für die wenigstens eine Hochdruckleitung aufweisendes Gehäuse unter Ausbildung eines Schiebesitzes miteinander verbunden sind.
2. Druckrohrstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz zwei im Wesentlichen dichtend miteinander zusammenwirkende zylindrische Dichtflächen umfasst.
3. Druckrohrstutzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr und das Gehäuse in axialer Richtung entlang der zylindrischen Dichtflächen frei gegeneinander verschiebbar sind.
4. Druckrohrstutzen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Dichtflächen vom Außenmantel eines mit verringertem Außendurchmesser ausgebildeten Bereichs des Druckrohres oder des Gehäuses und von der Innenfläche einer im jeweils anderen Teil ausgebildeten Bohrung gebildet sind.
5. Druckrohrstutzen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereichs des Druckrohres geringer ausgebildet ist als im übrigen Bereich des Druckrohres. « · « t · * - 11 -
6. Druckrohrstutzen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereiches des Druckrohres zwischen 30 und 70 % des Innendurchmessers in diesem Bereich beträgt.
7. Druckrohrstutzen nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereich des Druckrohres aufnehmende Bohrung in einem in das Gehäuse geschraubten Einsatz ausgebildet ist.
8. Druckrohrstutzen nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr an dem vom mit geringerem Außendurchmesser ausgebildeten Bereich gebildeten Absatz für den Ansatz eines Schraubwerkzeuges einen nicht kreisförmigen Querschnitt, insbesondere ein Sechskantprofil aufweist.
9. Druckrohrstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Durchflussbegrenzer aufweist.
10. Druckrohrstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Flansch mit Bohrungen zum Befestigen des Gehäuses am Zylinderkopf aufweist .
11. Brennkraftmaschine mit einem Common Rail Einspritzsystem umfassend einen Hochdruckspeicher (Common Rail), wenigstens einen in einem Zylinderköpf festgelegten Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine und wenigstens eine vom Hochdruckspeicher gespeiste Hochdruckleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Hochdruckleitung über einen Druckrohrstutzen nach ··<** · «»* I · · *»·· Μ* »« ·«* « »4 · ι * * I » · * * · « · f ·· · * · · - 12 - einem der Ansprüche 1 bis 10 an eine Zulaufbohrung des Injektors angeschlossen ist, wobei der Druckrohrstutzen eine Querbohrung des Zylinderkopfes durchsetzt.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckrohrstutzen mit radialem Spiel in der Bohrung des Zylinderkopfes aufgenommen ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Rand Querbohrung des Zylinderkopfes übergreifender Bereich, insbesondere der Flansch des Gehäuses des Druckrohrstutzens unter Zwischenschaltung eines Dichtungselements am Zylinderkopf anliegt.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass von der Querbohrung des Zylinderkopfes eine Leckageabführungsbohrung wegführt, vorzugsweise im Bereich des Schiebesitzes des Druckrohrstutzens.
15. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr zum Anschluss an die Zulaufbohrung des Injektors in den Injektorkörper eingeschraubt ist. uno Keccnmann

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