DE19936685A1

DE19936685A1 - Kraftstoffhochdruckspeicher

Info

Publication number: DE19936685A1
Application number: DE19936685A
Authority: DE
Inventors: Kurt Frank; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-22
Also published as: EP1117923A1; CZ20011137A3; JP2003506624A; WO2001011226A1; KR20010075565A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mehreren Anschlüssen (4, 5), insbesondere Anschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff sowie Anschlüssen für Sensoren und Ventile usw. DOLLAR A Um einen Kraftstoffhochdruckspeicher bereitzustellen, der höhere Drücke aushält als herkömmliche Kraftstoffhochdruckspeicher, umfasst der Kraftstoffspeicher einen Speicherkörper (1) und mindestens einen Verteilerkörper (2, 3), der ständig mit dem Speicherkörper (1) in Verbindung steht.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mehreren Anschlüssen, insbesondere Anschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff sowie Anschlüssen für Sensoren und Ventile usw..

In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe, eventuell unter Zuhilfenahme einer Vorförderpumpe, den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Hochdruckleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Motorzylindern zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betiebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.

Ein herkömmlicher Kraftstoffhochdruckspeicher ist z. B. in der DE 196 40 480 beschrieben. Der bekannte Kraftstoffhochdruckspeicher besteht aus einem langgestreckten, rohrförmigen Körper mit mehreren Anschlüssen zur Versorgung von Kraftstoffeinspritzventilen, die auch als Injektoren bezeichnet werden. Der rohrförmige Körper hat gleichzeitig die Funktion eines Speichers sowie des Kraftstoffzulaufs und der Verteilung des Kraftstoffs auf die Zylinder. Um die Hochdruckfestigkeit zu gewährleisten, ist die Größe des Innendurchmessers des Kraftstoffhochdruckspeichers beschränkt. Dabei sind die Übergänge von dem rohrförmigen Körper zu den Anschlüssen besonders besonders gefährdet. Dort treten aufgrund des im Betrieb herrschenden hohen Innendrucks große Zugspannungen auf, die zu Rissen führen können.

Aus der DE 195 48 611 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher in Schmiedeausführung bekannt. Für eine stabile Auslegung des Common-Rail-Einspritzsystems ist ein bestimmtes Railvolumen notwendig. Die Länge des Rails ist meist durch geometrische Vorgaben der Brennkraftmaschine begrenzt. Das hat zur Folge, dass ein bestimmter Railinnendurchmesser verwendet werden muss. Der Innendurchmesser des Rails liegt häufig im Bereich von 8 bis 10 mm. Die Werkstoffbeanspruchung des Rail in tangentialer Richtung hängt u. a. vom Railinnendurchmesser ab. Durch eine Verringerung des Railinnendurchmessers kann die Werkstoffbeanspruchung reduziert bzw. der zulässige Railinnendruck erhöht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffhochdruckspeicher der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, der höhere Drücke aushält als herkömmliche Kraftstoffhochdruckspeicher, einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mehreren Anschlüssen, insbesondere Anschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff sowie Anschlüssen für Sensoren und Ventile usw., dadurch gelöst, dass der Kraftstoffspeicher mindestens einen Speicherkörper und mindestens einen Verteilerkörper umfasst, der ständig mit dem Speicherkörper in Verbindung steht. Durch die Trennung der Funktion "Speichern" von der Funktion "Verteilen" kann die Dimensionierung des Speicherkörpers unabhängig von der Dimensionierung des Verteilerkörpers erfolgen. Der bezüglich Rissgefahr unproblematische Speicherkörper kann groß bemessen werden, und der Verteilerkörper kann wegen der rissgefährdeten Anschlüsse entsprechend klein ausgelegt werden. Dadurch werden die auftretenden Spannungen in dem Verteilerkörper niedrig gehalten. Das hat zur Folge, dass gegenüber herkömmlichen Kraftstoffhochdruckspeichern eine größere Festigkeit und längere Lebensdauer erreicht wird. Aus der DE 197 27 413 ist zwar ein zweigeteilter Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt, die beiden Teile sind jedoch in einem Gehäuse untergebracht und stehen nicht ständig miteinander in Verbindung. Stattdessen sind die beiden Teile durch ein Ventil voneinander getrennt. Bei dieser bekannten Lösung geht es nicht um die Erhöhung der Festigkeit, sondern um eine Verbesserung der Starteigenschaften des Kraftstoffeinspritzsystems.

Vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 dargestellt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsstelle zwischen dem Speicherkörper und dem Verteilerkörper eine Beißkante ausgebildet ist. Durch die Beißkante wird eine sogenannte harte Abdichtung zwischen dem Speicherkörper und dem Verteilerkörper realisiert. Die harte Abdichtung hat den Vorteil, dass bei einfacher Montage eine hohe Dichtigkeit erzielt wird.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen dem Speicherkörper und dem Verteilerkörper als Reibschweißverbindung ausgebildet ist. Dadurch wird zwar der Montageaufwand erhöht, aber die Fertigungskosten für den Speicherkörper und den Verteilerkörper werden reduziert.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkörper von einem Rohr mit kleinem Innendurchmesser gebildet wird, das sich seitlich in mindestens einen Bereich mit einem großen Innendurchmesser erweitert, der den Speicherkörper bildet und durch einen Deckel verschlossen ist. Bei dem Rohr handelt es sich vorzugsweise um eine gezogene Ausführung, die höchsten Belastungen standhält. Der Deckel kann mit dem Rohr verschweißt oder verschraubt sein. Die Anschlussgeometrien sind vorteilhaft direkt in das Rohr eingebracht.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkörper von einem Rohr mit kleinem Innendurchmesser gebildet wird, das seitlich durch mindestens einen topfförmigen Speicherkörper abgeschlossen ist. Der Speicherkörper kann mit dem Rohr verschweißt oder verschraubt sein.

Die Erfindung betrifft auch ein Set mit einem vorab beschriebenen Hochdruckspeicher. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere Speicherkörper und Verteilerkörper mit unterschiedlichen Abmessungen miteinander kombiniert. Der erfindungsgemäße Hochdruckspeicher eignet sich besonders für die Modulbauweise. Je nach Anforderungsprofil können Speicherkörper mit unterschiedlichen Volumina verwendet werden. In Abhängigkeit von der Zylinderzahl der zu bestückenden Brennkraftmaschine können ein oder mehrere Verteilerkörper an einem oder mehreren Speicherkörpern angebracht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Aufteilung des Rails in die Funktionsbereiche Speichern und Verteilen;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Längsschnitt;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Längsschnitt; und

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher in einen Bereich Verteilen V und zwei Bereiche Speichern S unterteilt. Durch einen Pfeil Z ist der Anschluss für die Kraftstoffzufuhr angedeutet. Vier Pfeile I deuten die Anschlüsse für Verbindungsleitungen zu den Injektoren an.

Im Bereich der Anschlüsse ist der kleinstmögliche Innendurchmesser vorgesehen, der von verschiedenen Randbedingungen, wie Bearbeitungskosten, Bearbeitungsverfahren, Systemauslegung u. s. w. beeinflusst wird. In dem Verteilerbereich V werden die im Betrieb auftretenden Spannungsüberhöhungen konzentriert.

Die in dem Verteilerbereich V aufgenommene Kraftstoffmenge ist in der Regel für eine stabile Systemauslegung zu klein. Deshalb schließen sich die beiden Speicherbereiche S an den Verteilerbereich V an. Der Anschluss Z für die Kraftstoffzufuhr ist mittig angeordnet. Die Anschlüsse I für die Verbindungsleitungen zu den Injektoren sind seitlich versetzt zu dem Anschluss Z für die Kraftstoffzufuhr angeordnet. Der symmetrische Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffspeichers ermöglicht eine gleichmäßige Versorgung der Injektoren mit Kraftstoff.

Der in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst einen rohrförmigen Speicherkörper 1 und zwei ebenfalls rohrförmige Verteilerkörper 2 und 3. Die beiden Verteilerkörper 2 und 3 weisen jeweils ein offenes und ein geschlossenes Ende auf. Mit dem offenen Ende sind die beiden Verteilerkörper 2 und 3 jeweils mit einem Ende des Speicherkörpers 1 verschraubt. Zu diesem Zweck ist an dem offenen Ende der Verteilerkörper 2, 3 ein Gewinde 6 ausgebildet. An den Verteilerkörpern 2 und 3 ist jeweils eine Beißkante 7 ausgebildet, die mit einer zugehörigen Fläche an dem Speicherkörper 1 zusammenwirkt, um eine harte Abdichtung zu bilden.

An den Verteilerkörpern 2 und 3 sind mehrere Anschlüsse 4 und 5 ausgebildet, von denen in der Fig. 2 nur zwei zu sehen sind. Der Innendurchmesser d₁ der Verteilerkörper 2, 3 ist kleiner als der Innendurchmesser d₂ des Speicherkörpers 1.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausschnitt ist keine Schraubverbindung zwischen den Verteilerkörpern 2, 3 und dem Speicherkörper 1 ausgebildet, sondern eine Reibschweißverbindung. Bei dem Bezugszeichen 10 ist eine Schweißnaht angedeutet.

Der in Fig. 4 dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst ein Gehäuse 11 mit einer zentralen Bohrung 12. Die zentrale Bohrung 12 wird, wie durch einen Pfeil 13 angedeutet ist, von einer (nicht dargestellten) Kraftstoffhochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt, wie durch Pfeile 14 angedeutet ist, über Hochdruckverbindungsleitungen zu den (nicht dargestellten) Injektoren. Die Anschlussgeometrie für die Hochdruckverbindungsleitungen ist mit beispielhaft mit 31 bezeichnet.

An ihren beiden Enden erweitert sich die zentrale Bohrung 12 in dem Gehäuse 11. Dadurch werden Speichervolumina 15, 16 für mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff gebildet. Die Speichervolumina 15, 16 sind zur Umgebung durch Deckel 17, 18 begrenzt. Der Deckel 17 ist relativ zu dem Gehäuse 11 innenliegend ausgebildet. Der Deckel 18 umgreift das Gehäuse 11 mit seinem äußeren Umfangsrand. Die Verbindungsstellen zwischen den Deckeln 17, 18 und dem Gehäuse 11 können als Schweiß-, Schraub- oder Lötverbindung 19, 20 ausgeführt sein.

Der in Fig. 5 dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst ein Gehäuse 21 mit einer zentralen Bohrung 22. Die zentrale Bohrung 22 wird, wie durch einen Pfeil 23 angedeutet ist, von einer (nicht dargestellten) Kraftstoffhochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt, wie durch Pfeile 24 angedeutet ist, über Hochdruckverbindungsleitungen zu den (nicht dargestellten) Injektoren.

An ihren beiden Enden mündet die zentrale Bohrung 22 in Speichervolumina 25, 26 für mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff. Die Speichervolumina 25, 26 sind zur Umgebung durch Deckel 27, 28 begrenzt. Der Deckel 27 ist stumpf mit dem Gehäuse 21 verbunden. Der Deckel 28 umgreift das Gehäuse 21 mit seinem äußeren Umfangsrand. Die Verbindungsstellen zwischen den Deckeln 27, 28 und dem Gehäuse 21 können als Schweiß- oder Lötverbindung 29, 30 ausgeführt sein.

An dem Gehäuse 11, 21, bei dem es sich um ein gezogenes Rohr handelt, können Befestigungselemente direkt angebracht sein. Das Anbringen der Befestigungselemente kann durch Schrauben, Schweißen, Pressen, Löten u. s. w. erfolgen.

Claims

1. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mehreren Anschlüssen (4, 5), insbesondere Anschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff sowie Anschlüssen für Sensoren und Ventile usw., dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffspeicher mindestens einen Speicherkörper (1) und mindestens einen Verteilerkörper (2, 3) umfasst, der ständig mit dem Speicherkörper (1) in Verbindung steht.

2. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (Z) für die Kraftstoffzufuhr mittig in dem Verteilerkörper (V) angeordnet und von den übrigen Anschlüssen (I) umgeben ist, und dass mehrere Speicherkörper (S) seitlich von dem Verteilerkörper (V) angeordnet sind.

3. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkörper (1) und der Verteilerkörper (2, 3) rohrartig ausgebildet sind.

4. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkörper (1) die Form einer Hohlkugel aufweist.

5. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (d₁) des Verteilerkörpers (2, 3) kleiner als der Innendurchmesser (d₂) des Speicherkörpers (1) ist.

6. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsstelle zwischen dem Speicherkörper (1) und dem Verteilerkörper (2, 3) eine Beißkante (7) ausgebildet ist.

7. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen dem Speicherkörper (1) und dem Verteilerkörper (2, 3) als Reibschweißverbindung (10) ausgebildet ist.

8. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkörper von einem Rohr (11) mit kleinem Innendurchmesser gebildet wird, das sich seitlich in mindestens einen Bereich (15, 16) mit einem großen Innendurchmesser erweitert, der den Speicherkörper bildet und durch einen Deckel (17, 18) verschlossen ist.

9. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkörper von einem Rohr (21) mit kleinem Innendurchmesser gebildet wird, das seitlich durch mindestens einen topfförmigen Speicherkörper (27, 28) abgeschlossen ist.

10. Set mit einem Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Speicherkörper (1) und Verteilerkörper (2, 3) mit unterschiedlichen Abmessungen miteinander kombiniert sind.