DE102004035645A1

DE102004035645A1 - Kraftstoffzuführung für einen Brennkraftmotor mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE102004035645A1
Application number: DE102004035645A
Authority: DE
Inventors: Ingo Lausen; Cornelis Josephus Adrianus Deelen
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: GB0510610D0; GB2416373B; GB2416373A; DE102004035645B4

Abstract

Die Kraftstoffzuführung (1) weist eine mehrere Rohrabschnitte (2) umfassende Zuführleitung (3) auf. Im Stoßbereich (10) zweier Rohrabschnitte (2) ist ein am Motorgehäuse festlegbarer Abzweig (4) vorgesehen, in welchem Verbindungskanäle (5, 6) zur Überführung von Kraftstoff von der Zuführleitung (3) zu einem Einspritzaggregat ausgebildet sind. Der Abzweig (4) bildet einen einstückigen Bestandteil des Rohrabschnitts (2) an einem 1. Ende (6). Hier weist der Rohrabschnitt (2) einen im Durchmesser eingezogenen Stutzen (8) auf, dessen Außendurchmesser (AD) dem Innendurchmesser (ID) des Rohrabschnitts (2) am anderen 2. Ende (9) angepasst ist. Rohrabschnitt (2) und Abzweig (4) sind einstückig durch Edelstahlgießen hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführung für einen Brennkraftmotor mit Direkteinspritzung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Kraftstoffzuführung bildet durch den Offenbarungsgehalt der DE 199 53 942 C2 Stand der Technik. Sie umfasst eine Zuführleitung, die aus mehreren Rohrabschnitten besteht. Benachbarte Stirnseiten aufeinander folgender Rohrabschnitte sind im Abstand zueinander angeordnet. Diese Bereiche werden von hülsenartigen Abzweigen übergriffen, die aus Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium, oder auch aus Kunststoff bestehen können. Die Rohrabschnitte sind aus Aluminium, Stahl oder Kunststoff gebildet.

An jedem Abzweig sind endseitig einander diagonal gegenüberliegende Befestigungsösen vorgesehen, die mit zueinander parallel verlaufenden Durchgangsbohrungen versehen sind. Über diese Befestigungsösen können die Abzweige am Motorgehäuse festgelegt werden. Zusätzlich zu den beiden Befestigungsösen ist im etwa mittleren Längenbereich jedes Abzweigs ein seitlicher Ausleger vorgesehen, in welchem sich eine Sackbohrung befindet. Diese Sackbohrung ist über eine Schräg bohrung mit dem Bereich verbunden, der sich innerhalb des Abzweigs zwischen zwei Stirnseiten benachbarter Rohrabschnitte befindet. Über die Sackbohrung und die Schrägbohrung ist die Zuführleitung an ein Einspritzaggregat gekoppelt. Die Schrägbohrung erstreckt sich in einer Querebene, die um 90° versetzt zu einer die Längsachse der Zuführleitung schneidenden Ebene angeordnet ist.

Die Anzahl der Abzweige entspricht der Anzahl der Zylinder des Brennkraftmotors. Die freien Enden der Zuführleitung können durch Kappen verschlossen sein, wobei diese Endkappen mit Verbindungen, beispielsweise mit einer Hochdruckleitung für den Kraftstoff oder für einen Hochdrucksensor, versehen sein können.

Die bekannte Kraftstoffzuführung ist vielteilig und im Bereich der Abzweige vergleichsweise großvolumig gestaltet, da die Enden der Rohrabschnitte der Zuführleitung in die Abzweige fassen. Sie erfordert somit einen relativ hohen Herstellungsaufwand. Auch besitzt jeder Abzweig an seinen Enden zwei sich diagonal gegenüber liegende Befestigungsösen, wodurch ein noch größeres Einbauvolumen zu berücksichtigen ist.

Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffzuführung für einen Brennkraftmotor mit Direkteinspritzung zu schaffen, welche kompakter baut und einfacher herstellbar ist, ohne hierbei den Kraftstoffanteil in der Zuführleitung zu senken.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Danach besitzt jeder Rohrabschnitt an einem 1. Ende einen im Durchmesser eingezogenen Stutzen. Der Außendurchmesser des Stutzens ist dem Innendurchmesser des Rohrabschnitts am anderen 2. Ende angepasst. Folglich fasst der Stutzen an einem Rohrabschnitt in das 2. Ende eines weiteren Rohrabschnitts dicht ein, wenn zwei Rohrabschnitte miteinander gekoppelt werden. Die Stirnseiten der Rohrabschnitte am 2. Ende kommen dabei an ringförmigen Endflächen umfangsseitig der Stutzen zur Anlage. Auf diese Weise erhält die gesamte Zuführleitung eine gleichmäßige, nahezu vorsprungslose Außenkontur. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass nunmehr ausschließlich über den Abzweig sowohl die Überführung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs zum Einspritzaggregat erfolgt als auch die Festlegung des Abzweigs am Motorgehäuse. Hiermit wird die Kompaktheit unter Beibehaltung eines größtmöglichen Strömungsquerschnitts für den Kraftstoff weiter erhöht. Die Anzahl der Einzelteile wird durch die Einstückigkeit eines Rohrabschnitts und eines Abzweigs deutlich gesenkt. Somit werden auch die Toleranzprobleme reduziert und das Leckagerisiko vermindert.

Um zu verhindern, dass durch den Druck des Kraftstoffs der Spalt zwischen einem Stutzen und einem 2. Ende eines Rohrabschnitts aufgeweitet wird, ist gemäß Anspruch 2 die Wanddicke des Stutzens kleiner als die Wanddicke des 2. Endes bemessen. Hierbei erscheint es dann zweckmäßig, den Überlappungsbereich des Stutzens mit dem 2. Ende durch Hartlöten zu verbinden. Es können jedoch auch andere geeignete Verbindungen vorgesehen werden, welche die Dichtheit im Stoßbereich zweier Rohrabschnitte sicherstellen.

Die Strömung des Kraftstoffs von einem Rohrabschnitt zum folgenden Rohrabschnitt wird nach Anspruch 3 dadurch verbessert, dass der Längskanal im Stutzen über eine sich konisch erweiternde Mündung in die Stirnseite des Stutzens ausläuft. Der Strömungswiderstand aufgrund des in das 2. Ende eines Rohrabschnitts eingreifenden Stutzens wird demzufolge nicht merklich erhöht.

Jeder Rohrabschnitt wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 dadurch noch kompakter gestaltet, dass der Abzweig als seitliche Anschlusskonsole ausgebildet ist, in welcher sowohl die Verbindungskanäle als auch eine Fixierbohrung zur Befestigung des Abzweigs am Motorgehäuse ausgeformt sind.

Nach Anspruch 5 sind die Verbindungskanäle aus einer Sackbohrung im Abzweig und aus einer die Sackbohrung mit dem Längskanal im Stutzen verbindenden Schrägbohrung gebildet. Hierbei verläuft eine die Achse der Sackbohrung schneidende Querebene unmittelbar neben dem Stutzen. Die Schrägbohrung erstreckt sich von der Sackbohrung aus durch einen geneigten Übergangsabschnitt zwischen dem Abzweig und dem Stutzen. Auch hierdurch erhält der Abzweig einen noch kompakteren Aufbau. Die Achse der Schrägbohrung verläuft sowohl zur Achse der Sackbohrung als auch zur Achse des Längskanals im Rohrabschnitt bzw. Stutzen unter einem von 90° abweichenden Winkel.

Die Kompaktheit des Abzweigbereichs wird nach Anspruch 6 dadurch weiter unterstützt, dass sich die Achsen der Sackbohrung und der Fixierbohrung in einer Ebene erstrecken, die parallel zu einer durch die Achse des Rohrabschnitts verlaufenden Ebene angeordnet ist.

Damit die Schrägbohrung zwischen dem Längskanal im Stutzen und der Sackbohrung im Abzweig einwandfrei und problemlos hergestellt werden kann, sehen die Merkmale des Anspruchs 7 vor, dass die Achse der tangential in die Sackbohrung einlaufenden Schrägbohrung die Mündung des Stutzens schneidet.

Im Hinblick auf den Sachverhalt, dass die Herstellung der Schrägbohrung zweckmäßig durch Bohren erfolgt, läuft entsprechend Anspruch 8 die Schrägbohrung in einen in den Längskanal des Stutzens ragenden Vorsprung aus, dessen Stirnseite sich senkrecht zur Achse der Schrägbohrung erstreckt und der Mündung des Stutzens zugewandt ist. Auf diese Weise bestehen keine Schwierigkeiten beim Ansetzen eines Bohrers zur Herstellung der Schrägbohrung. Auch werden die Strömungsverhältnisse beim Übertritt des Kraftstoffs in die Schrägbohrung verbessert.

Eine weitere Ausführungsform des Abzweigbereichs wird in den Merkmalen des Anspruchs 9 erblickt. Danach sind die Verbindungskanäle aus einer Sackbohrung im Abzweig und aus einer die Sackbohrung mit einer zum Längskanal im Rohrabschnitt hin offenen inneren Kammer des Abzweigs verbindenden Schrägbohrung gebildet. Durch die innere Kammer wird das Aufnahmevolumen für Kraftstoff in der Zuführleitung erhöht.

Entsprechend Anspruch 10 ist die Achse der Schrägbohrung zwischen der Sackbohrung und der Mündung des Rohrabschnitts am 2. Ende ausgerichtet. Bei dieser Ausführungsform verläuft die Strömungsrichtung in der Zuführleitung bevorzugt vom 2. Ende eines Rohrabschnitts in Richtung zum Stutzen am 1. Ende.

Es erweist sich erfindungsgemäß ferner von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 11 die den Mündungen der Sackbohrung und der Fixierbohrung gegenüber liegende Oberfläche des Abzweigs etwa in einer Ebene verläuft, die sich auch durch die Achse des Rohrabschnitts erstreckt.

Um unnötige Materialanhäufungen zu vermeiden, ist gemäß Anspruch 12 vorgesehen, dass die Fixierbohrung in einer hülsenartigen Verlängerung des Abzweigs weiter geführt ist.

Des Weiteren bildet es ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass entsprechend Anspruch 13 der Rohrabschnitt und der damit einstückig verbundene, als Anschlusskonsole gestaltete Abzweig aus Edelstahlguss gebildet sind. Beim Edelstahlgießen können sehr genaue Toleranzen eingehalten werden. Auch ist es hierbei möglich, die Ausführungsform eines Rohrabschnitts mit einer inneren Kammer im Abzweig durch einen verlorenen Kern herzustellen. Mit diesem verlorenen Kern kann zugleich auch die Schrägbohrung zwischen der Sackbohrung und der inneren Kammer gebildet werden.

Die Verdrehsicherung gemäß Anspruch 14, insbesondere in Form eines angegossenen Vorsprungs im Bereich zwischen der Sackbohrung und der Fixierbohrung, wirkt mit einer Ausnehmung an dem Einspritzaggregat (Injektor) zusammen, um den Injektor in seiner Position zu halten. Die Verdrehsicherung gewährleistet, dass – insbesondere beim SGDI (Spray Guided Direct Injection) – das Spraybild des Injektors in einem fest definierten Winkel zu einer Zündkerze steht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 im horizontalen Längsschnitt einen Teilbereich einer Zuführleitung für Kraftstoff zu einem Einspritzaggregat eines Brennkraftmotors mit Direkteinspritzung;
2 eine Stirnansicht auf die Darstellung der 1, in Richtung des Pfeils II gesehen;
3 eine Seitenansicht der Darstellung der 1, in Richtung des Pfeils III gesehen und
4 eine Darstellung ähnlich der 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Mit 1 ist in der 1 ein Längenabschnitt einer Kraftstoffzuführung für einen ansonsten nicht näher dargestellten Brennkraftmotor mit Direkteinspritzung bezeichnet.
Die Kraftstoffzuführung 1 weist eine mehrere Rohrabschnitte 2 umfassende Zuführleitung 3 auf (1 bis 3). Diese wird in Richtung des Pfeils STR von dem Kraftstoff durchströmt. Jedem Rohrabschnitt 2 ist ein am Gehäuse des Brennkraftmotors festlegbarer Abzweig 4 in Form einer Anschlusskonsole einstückig zugeordnet. Rohrabschnitt 2 und Abzweig 4 sind aus Edelstahlguss gebildet. In dem Abzweig 4 sind Verbindungskanäle 5, 6 zur Überführung von Kraftstoff von der Zuführleitung 3 zu einem Einspritzaggregat vorgesehen. Die Anzahl der Abzweige 4 an den Rohrabschnitten 2 entspricht der Anzahl der Zylinder des Brennkraftmotors.
Jeder Rohrabschnitt 2 weist an einem 1. Ende 7 einen im Durchmesser eingezogenen Stutzen 8 auf. Dessen Außendurchmesser AD ist dem Innendurchmesser ID des Rohrabschnitts 2 am anderen 2. Ende 9 angepasst. Auf diese Weise können zwei Rohrabschnitte 2 im Stoßbereich 10 direkt axial dicht zusammengesteckt werden. Hierbei fasst dann das 2. Ende 9 eines Rohrabschnitts 2 über den Stutzen 8 am 1. Ende 7 des folgenden Rohrabschnitts 2. Die Stirnseite 11 des 2. Endes 9 des Rohrabschnitts 2 kommt an einer ringförmigen Endfläche 12 umfangsseitig des Stutzens 8 zur Anlage.
Die Wanddicke WD des Stutzens 8 ist kleiner als die Wanddicke WD1 am 2. Ende 9 des Rohrabschnitts 2 bemessen.
Der Längskanal 13 im Stutzen 8 läuft über eine sich konisch erweiternde Mündung 14 in die Stirnseite 15 des Stutzens 8 aus.
Die Verbindungskanäle 5, 6 sind aus einer Sackbohrung 5 im Abzweig 4 und aus einer die Sackbohrung 5 mit dem Längskanal 13 im Stutzen 8 verbindenden Schrägbohrung 6 gebildet. Hierbei schneidet die Achse 16 der tangential in die Sackbohrung 5 einlaufenden Schrägbohrung 6 die Mündung 14 des Stutzens 8. Die Achse 16 der Schrägbohrung 6 verläuft sowohl zur Achse 17 der Sackbohrung 5 als auch zur Achse 18 des Rohrabschnitts 2 unter einem von 90° abweichenden Winkel.
Die Schrägbohrung 6 läuft in einen in den Längskanal 13 des Stutzens 8 ragenden Vorsprung 19 aus. Dessen Stirnseite 20 erstreckt sich senkrecht zur Achse 16 der Schrägbohrung 6 und ist der Mündung 14 des Stutzens 8 zugewandt.
In den Abzweig 4 ist eine Fixierbohrung 22 eingebracht, deren Achse 21 parallel zur Achse 17 der Sackbohrung 5 verläuft.
Die Achsen 17, 21 der Sackbohrung 5 und der Fixierbohrung 22 erstrecken sich in einer gemeinsamen Ebene E-E, die parallel zu einer durch die Achse 18 des Rohrabschnitts 2 verlaufenden Ebene E₁-E₁ angeordnet ist.
Die den Mündungen 23, 24 der Sackbohrung 5 und der Fixierbohrung 22 gegenüber liegende Oberfläche 25 des Abzweigs 4 verläuft etwa in einer Ebene E₂-E₂, die sich auch durch die Achse 18 des Rohrabschnitts 2 erstreckt.
Die Fixierbohrung 22 ist in einer hülsenartigen Verlängerung 26 des Abzweigs 4 weiter geführt.
In der 4 ist eine Ausführungsform eines Rohrabschnitts 2a dargestellt, die vom prinzipiellen her der Ausführungsform der 1 bis 3 entspricht. Das heißt, jeweils zwei Rohrabschnitte 2a können über einen Stutzen 8 am 1. Ende 7 und das 2. Ende 9 dicht zusammengesteckt werden. Auch ist mit dem Rohrabschnitt 2a ein Abzweig 4a in Form einer einstückig angesetzten Anschlusskonsole verbunden. Rohrabschnitt 2a und Abzweig 4a sind durch Edelstahlgießen hergestellt.
Die Verbindungskanäle 5, 6a bestehen bei dieser Ausführungsform aus einer Sackbohrung 5 im Abzweig 4a und aus einer die Sackbohrung 5 mit einer zum Längskanal 27 im Rohrabschnitt 2a hin offenen inneren Kammer 28 des Abzweigs 4a verbindenden Schrägbohrung 6a. Die Achse 29 der Schrägbohrung 6a ist zwischen der Sackbohrung 5 und der Mündung 30 des Rohrabschnitts 2a am 2. Ende 9 ausgerichtet. Die Strömungsrichtung verläuft hierbei gemäß dem Pfeil STR1.
Sowohl bei der Bauart der 1 bis 3 als auch bei derjenigen der 4 ist am Abzweig 4, 4a im Bereich zwischen der Sackbohrung 5 und der Fixierbohrung 22 eine Verdrehsicherung 31 in Form eines mit angegossenen Vorsprungs vorgesehen. Die Verdrehsicherung wirkt mit einer Ausnehmung an einem Einspritzaggregat (Injektor) zusammen, um diesen stets in seiner Position zu halten. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass – insbesondere beim SGDI (Spray Guided Direct Injection) – das Spraybild des Injektors in einem fest definierten Winkel zu einer Zündkerze steht.

1: Kraftstoffzuführung
2: Rohrabschnitte
2a: Rohrabschnitt
3: Zuführleitung
4: Abzweig
4a: Abzweig
5: Sackbohrung
6: Schrägbohrung
6a: Schrägbohrung
7: 1. Ende v. 2
8: Stutzen an 7
9: 2. Ende v. 2
10: Stoßbereich v. 2
11: Stirnseite v. 9
12: Endfläche
13: Längskanal in 8
14: Mündung v. 8
15: Stirnseite v. 8
16: Achse v. 6
17: Achse v. 5
18: Achse v. 2
19: Vorsprung in 13
20: Stirnseite v. 19
21: Achse v. 22
22: Fixierbohrung in 4, 4a
23: Mündung v. 5
24: Mündung v. 22
25: Oberfläche v. 4
26: Verlängerung v. 4, 4a
27: Längskanal in 2a
28: innere Kammer in 4a
29: Achse v. 6a
30: Mündung v. 9
31: Verdrehsicherung
AD: Außendurchmesser v. 8
ID: Innendurchmesser v. 2, 2a
E-E: Ebene durch 17, 21
E₁-E₁: Ebene durch 18
STR: Strömungsrichtung
STR₁: Strömungsrichtung
WD: Wanddicke v. 8
WD₁: Wanddicke v. 2, 2a

Claims

Kraftstoffzuführung für einen Brennkraftmotor mit Direkteinspritzung, welche eine mehrere Rohrabschnitte (2,2a) umfassende Zuführleitung (3) aufweist, wobei im Stoßbereich (10) zweier Rohrabschnitte (2,2a) ein am Motorgehäuse festlegbarer Abzweig (4,4a) vorgesehen ist, in welchem Verbindungskanäle (5,6;6a) zur Überführung von Kraftstoff von der Zuführleitung (3) zu einem Einspritzaggregat ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rohrabschnitt (2,2a) an einem 1.Ende (7) einen im Durchmesser eingezogenen Stutzen (8) aufweist, dessen Außendurchmesser (AD) dem Innendurchmesser (ID) des Rohrabschnitts (2,2a) am anderen 2.Ende (9) angepasst ist, wobei der Abzweig (4,4a) einen einstückigen Bestandteil des Rohrabschnitts (2,2a) an dem mit dem Stutzen (8) versehenen 1.Ende (7) bildet.
Kraftstoffzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke (WD) des Stutzens (8) kleiner als die Wanddicke (WD₁) am 2.Ende (9) des Rohrabschnitts (2,2a) bemessen ist.
Kraftstoffzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Längskanal (13) im Stutzen (8) über eine sich konisch erweiternde Mündung (^14) in die Stirnseite (15) des Stutzens (8) ausläuft.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzweig (4,4a) in Form einer seitlichen Anschlusskonsole ausgebildet ist, in welcher sowohl die Verbindungskanäle (5,6;6a) als auch eine Fixierbohrung (22) vorgesehen sind.
Kraftstoffzuführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (5,6) aus einer Sackbohrung (5) im Abzweig (4) und aus einer die Sackbohrung (5) mit dem Längskanal (13) im Stutzen (8) verbindenden Schrägbohrung (6) gebildet sind.
Kraftstoffzuführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (17,21) der Sackbohrung (5) und der Fixierbohrung (22) sich in einer gemeinsamen Ebene (E-E) erstrecken, die parallel zu einer durch die Achse (18) des Rohrabschnitts (2,2a) verlaufenden Ebene (E₁-E₁) angeordnet ist.
Kraftstoffzuführung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (16) der tangential in die Sackbohrung (5) einlaufenden Schrägbohrung (6) die Mündung (14) des Stutzens (8) schneidet.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägbohrung (6) in einen in den Längskanal (13) des Stutzens (8) ragenden Vorsprung (19) ausläuft, dessen Stirnseite (20) sich senkrecht zur Achse (16) der Schrägbohrung (6) erstreckt und der Mündung (14) des Stutzens (8) zugewandt ist.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (5,6a) aus einer Sackbohrung (5) im Abzweig (4a) und aus einer die Sackbohrung (5) mit einer zum Längskanal (27) im Rohrabschnitt (2a) hin offenen inneren Kammer (28) des Abzweigs (4a) verbindenden Schrägbohrung (6a) gebildet sind.
Kraftstoffzuführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (29) der Schrägbohrung (6a) zwischen der Sackbohrung (5) und der Mündung (30) des Rohrabschnitts (2a) am 2.Ende (9) ausgerichtet ist.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die den Mündungen (23,24) der Sackbohrung (5) und der Fixierbohrung (22) gegenüber liegende Oberfläche (25) des Abzweigs (4,4a) etwa in einer Ebene (E₂-E₂) verläuft, die sich auch durch die Achse (18) des Rohrabschnitts (2,2a) erstreckt.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierbohrung (22) in einer hülsenartigen Verlängerung (26) des Abzweigs (4,4a) weiter geführt ist.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (2,2a) und der Abzweig (4,4a) aus Edelstahlguss gebildet sind.
Kraftstoffzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Abzweig (4,4a) eine Verdrehsicherung (31) vorgesehen ist.