DE202015105989U1 - Kraftstoffverteiler - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffverteiler, welcher ein Druckspeicherrohr (2) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist, wobei das Druckspeicherrohr (2) einen geschmiedeten Rohrkörper (6) besitzt, an welchem materialeinheitlich einstückig stutzenförmige Injektoraufnahmen (4, 5) sowie Stützen (11) ausgeformt sind und das Druckspeicherrohr (2) über die Stützen (11) mittels Befestigungsschrauben (16) am Zylinderkopf (18) einer Brennkraftmaschine festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (11) fluchtend zu den Injektoraufnahmen (4, 5) am Rohrkörper (6) angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
- Ein Kraftstoffverteiler ist Bestandteil einer Kraftstoffversorgung bzw. eines Kraftstoff-Einspritzsystems und dient zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors. Hierbei wird statisch komprimierter Kraftstoff in einem Druckspeicherrohr gespeichert und verteilt den Injektoren bzw. Einspritzventilen einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.
- Aus der
DE 102 47 524 B4 ist ein Kraftstoffverteiler bekannt mit einem einteilig als Gußteil ausgeführten Druckspeicherrohr. - Die
DE 295 21 402 U1 offenbart einen Kraftstoffverteiler, bei dem der Rohrkörper des Druckspeicherrohrs durch Schmieden geformt ist mit schmiedetechnisch angeformten Anschlussstutzen. Auf der den Anschlussstutzen diametral gegenüberliegenden Mantelfläche des Rohrkörpers sind Befestigungselemente angeformt. Die Befestigungselemente bilden Befestigungsösen, in welchen durch Bohren Durchgangslöcher hergestellt sind. - Auch die
DE 10 2011 079 075 A1 offenbart einen Kraftstoffverteiler mit einem Druckspeicherrohr, welches einen Rohrkörper mit einem Längshohlraum und mindestens einem Anschlussstutzen bzw. einer Injektoraufnahme aufweist. Zum Befestigen des Druckspeicherrohrs in einem Fahrzeug dienen angeformte Anschlusslaschen. Die Anschlusslaschen befinden sich seitlich neben dem Rohrkörper. Das Druckspeicherrohr ist vorzugsweise durch Schmieden hergestellt. - Da innerhalb des Kraftstoff-Einspritzsystems und in den Druckspeicherrohren im Besonderen sehr hohe Drücke entstehen, sind die Druckspeicherrohre hohen Belastungen ausgesetzt. Dies gilt insbesondere auch für den Bereich der Anbindung der Druckspeicherrohre am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Die Montagepunkte des Kraftstoffverteilers am Motorblock sind durch den Hersteller vorgegeben und von Modell zu Modell unterschiedlich. Hierbei können je nach Einbaulage, insbesondere bei einseitigen Befestigungsbedingungen, Momente in die Verbindung eingeleitet werden. Besonders schwierig gestaltet sich die Befestigung zwischen Druckspeicherrohr und Zylinderkopf, wenn diese unter einem Winkel schräg erfolgen muss. Hierdurch werden die Befestigungsmittel zusätzlich belastet.
- Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen gewichtsoptimierten, fertigungs- sowie montagetechnisch vorteilhaften und im Belastungsverhalten verbesserten Kraftstoffverteiler zu schaffen.
- Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kraftstoffverteiler gemäß Anspruch 1.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsmäßen Kraftstoffverteilers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
- Der Kraftstoffverteiler weist ein Druckspeicherrohr zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff auf. Das Druckspeicherrohr besitzt einen geschmiedeten Rohrkörper mit einem Längshohlraum. Der Längshohlraum besitzt in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt. Materialeinheitlich einstückig sind am Rohrkörper stützenförmige Injektoraufnahmen sowie Stützen ausgeformt. Die Stützen dienen zur Festlegung des Druckspeicherrohrs an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
- Das Druckspeicherrohr wird aus einem Rohling geschmiedet. Als Werkstoff kommt insbesondere eine nicht rostende Edelstahllegierung des Werkstofftyps 1.4307 oder 1.4301 zur Anwendung.
- Erfindungsgemäß sind die Stützen fluchtend zu den Injektoraufnahmen am Rohrkörper ausgeformt. Das bedeutet, die Injektoraufnahmen und die Stützen des Durckspeicherrohrs sind gleichgerichtet quer vom Rohrkörper ausgehend und entlang einer geraden Linie in der Mittellängsebene angeordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine schmiedetechnische Herstellung des Druckspeicherrohrs, wobei der Schmiederohling prozesssicher schmiedbar ist einschließlich der am Rohrkörper materialeinheitlich einstückig ausgeformten Injektoraufnahmen und der Stützen. Die Stützen werden am Schmiederohling in einer Achse mit den Injektoraufnahmen innerhalb der Trennebene des Schmiedewerkzeugs ausgeführt. Nach dem Schmieden erfolgt eine mechanische Bearbeitung, insbesondere eine spanabhebende Bearbeitung des geschmiedeten Bauteils, einschließlich der Herstellung der Bohrungen für den Längshohlraum im Rohrkörper sowie der Anschlussbohrungen in den Injektoraufnahmen.
- Die Stützen sind fluchtend zu den Injektoraufnahmen gleichgerichtet zu diesen unterhalb des Rohrkörpers vorgesehen. Unterhalb des Rohrkörpers bedeutet in Bezug auf die Montageposition des Druckspeicherrohrs am Zylinderkopf, dass die Stützen vom Rohrkörper ausgehend in Richtung zum Zylinderkopf weisen.
- Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass eine Stütze einen vom Rohrkörper ausgehenden Schenkelabschnitt sowie an ihrem zylinderkopfseitigen Ende einen Flanschabschnitt mit einem Durchgang zur Durchführung einer Befestigungsschraube aufweist. Der Flanschabschnitt befindet sich am freien Ende einer Stütze, ist also nahe in den Bereich der Anbindung an den Zylinderkopf verlagert. Hierdurch verkürzt sich die Spannlänge der zur Festlegung des Kraftstoffverteilers am Zylinderkopf eingesetzten Befestigungsschrauben.
- Besonders vorteilhaft weist die Stütze insbesondere in ihrem Schenkelabschnitt eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist spanabhebend in der Stütze hergestellt, insbesondere ist die Ausnehmung in der Stütze ausgefräst. Die Ausnehmung bildet einen Freiraum für die Montage der Befestigungsschrauben. Die Ausnehmung befindet sich im inneren Bereich der Stütze und endet am Flanschabschnitt. Zylinderkopfseitig wird die Ausnehmung von einer Spannfläche des Flanschabschnitts begrenzt. Die Spannfläche ist an der dem Zylinderkopf abgewandten Seite des Flanschabschnitts angeordnet. An ihr liegt der Schraubenkopf einer Befestigungsschraube an. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Verschraubung über den Flanschabschnitt nahe im Verbindungsbereich bzw. dem Bereich der Festlegung der Stützen am Zylinderkopf erfolgt. Hierzu können vergleichsweise kurze Schrauben eingesetzt werden. Die Verlegung der Anschraubfläche nach unten zum Zylinderkopf hin reduziert zudem die Nachgiebigkeit der Befestigungsschrauben.
- Eine für die Praxis besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Flanschabschnitt eine an die Außenkontur des Zylinderkopfs angepasste Abstützfläche aufweist. Insbesondere ist die Abstützfläche schräg ausgeführt. Durch die Schräge wird die Abstützfläche auf dem Zylinderkopf vergrößert und so groß, dass die Flächenpressung in einem zulässigen Bereich, jedenfalls unterhalb einer kritischen Flächenpressung bleibt.
- Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Verschraubungsachse, die sich in Längsrichtung einer Befestigungsschraube erstreckt und die Längsachse einer Stütze in einem Winkel schräg zueinander verlaufen.
- Weiterhin trägt zur Erhöhung der Dauerfestigkeit und damit der Lebensdauer und Betriebssicherheit bei, wenn sich die Verschraubungsachse und die Längsachse der Stütze in einem Schnittpunkt schneiden, wobei der Schnittpunkt in der Abstützfläche liegt.
- Ein weiterhin vorteilhafter Aspekt besteht darin, dass die Längsachse der Stütze die Mittellängsachse des Rohrkörpers schneidet.
- Die Spannfläche liegt innerhalb eines Hüllkreises, der um die Außenmantelfläche der Stütze gezogen ist. Hierbei ist die quer zur Längsachse des Rohrkörpers gemessene Breite der Stütze kleiner als der quer zur Längsachse des Rohrkörpers gemessener Durchmesser des Rohrkörpers.
- Insgesamt tragen die vorbeschriebenen Maßnahmen zur Kompaktheit des Kraftstoffverteilers bzw. dessen Druckspeicherrohrs bei. Die Dauerfestigkeit des Druckspeicherrohrs ist erhöht. Ferner ist die Flächenpressung im Anbindungsbereich des Druckspeicherrohrs an den Zylinderkopf in einem zulässigen Maß. Der erfindungsgemäße Kraftstoffverteiler hält Verformungen in Folge von Biegewechselspannungen aus betrieblichen, statischen sowie dynamischen Belastungen zuverlässig Stand. Weiterhin ist der Kraftstoffverteiler gewichtsoptimiert.
- Vorteilhaft und belastungsoptimiert wirkt sich aus, wenn eine Stütze in Längsrichtung des Rohrkörpers jeweils zwischen zwei Injektoraufnahmen angeordnet ist.
- Die Gesamtfunktionalität des Kraftstoffverteilers wird weiterhin erhöht, wenn am Rohrkörper materialeinheitlich einstückig zumindest ein, in der Regel mehrere Koppelstücke zur Befestigung von Anbauteilen ausgebildet sind. Die Koppelstücke können beispielsweise zur Aufnahme von Hülsen und Schraubverbindungsmittel dienen, über welche weitere Anlagenkomponenten, beispielsweise ein Ansaugmodul am Kraftstoffverteiler, montiert werden können.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler in einer perspektivischen Ansicht; -
2 den Kraftstoffverteiler gemäß der1 montiert an einem technisch schematisiert dargestellten Zylinderkopf; -
3 eine Seitenansicht auf die Darstellung des Kraftstoffverteilers entsprechend der2 und -
4 einen vertikalen Querschnitt durch den Kraftstoffverteiler im Bereich einer Stütze. - Anhand der
1 bis4 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffverteiler1 beschrieben. - Der Kraftstoffverteiler
1 gehört zum Speichereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors. Die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung sind bei solchen Speichereinspritzsystemen voneinander entkoppelt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht im Kraftstoffverteiler1 permanent zur Verfügung. - Der Kraftstoffverteiler
1 umfasst ein Druckspeicherrohr2 mit einem pumpenseitigen Kraftstoffeinlass3 und mehreren Injektoranschlüssen4 ,5 . Der statisch komprimierte Kraftstoff wird im Druckspeicherrohr2 gespeichert und über die Injektoranschlüsse4 ,5 verteilt den Injektoren einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt. - Das Druckspeicherrohr
2 weist einen geschmiedeten Rohrkörper6 auf. Im Rohrkörper6 ist mittels Tiefbohren ein Längshohlraum7 eingebracht. Endseitig ist der Rohrkörper6 mittels Stopfen8 verschlossen. Materialeinheitlich schmiedetechnisch am Rohrkörper6 angeformt ist weiterhin eine stutzenförmige Aufnahme9 zur Montage eines Drucksensors. Auch der stutzenförmig ausgeführte Kraftstoffeinlass3 ist materialeinheitlich einstückig schmiedetechnisch am Rohrkörper6 angeformt. Nach der Herstellung des Schmiederohlings wird dieser mechanisch bearbeitet. Hierbei werden unter anderem die Anschlussöffnungen bzw. -bohrungen in den Injektoranschlüssen4 ,5 , im Kraftstoffeinlass3 sowie der Aufnahme9 hergestellt. - Zur Festlegung bzw. Montage des Kraftstoffverteilers
1 am Zylinderkopf10 eines Kraftfahrzeugs sind am Rohrkörper6 materialeinheitlich einstückig Stützen11 ausgeformt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Stützen11 vorgesehen. - Die Stützen
11 sind gleichgerichtet zu den Injektoraufnahmen4 ,5 und in einer Linie fluchtend zu diesen in Längsrichtung LR des Rohrkörpers6 angeordnet. Man erkennt, dass jeweils eine Stütze11 zwischen zwei Injektoraufnahmen4 bzw.5 angeordnet ist. Bei der stirnseitigen Ansicht auf das Druckspeicherrohr2 , wie in den3 und4 dargestellt, decken sich die Längsachsen L1 der Stützen11 und die Längsachsen L2 der Injektoraufnahmen4 ,5 . - Die fluchtende und gleichgerichtete Anordnung von Stützen
11 und Injektoraufnahmen4 ,5 ermöglicht eine vorteilhafte schmiedetechnische Herstellung des Rohrkörpers6 . Stützen11 und Injektoraufnahmen4 ,5 sind gemeinsam in der Trennebene des Schmiedewerkzeugs bzw. der Schmiedewerkzeughälften angeordnet und gleichgerichtet orientiert. Hierdurch wird der Gefahr von Werkzeugbruch oder Anrissen und Fältungen in den ausgeschmiedeten Stützen11 entgegengewirkt. - Jede Stütze
11 weist einen vom Rohrkörper6 ausgehenden Schenkelabschnitt12 und an ihrem zylinderkopfseitigen Ende13 einen Flanschabschnitt14 mit einem Durchgang15 zur Durchführung einer Befestigungsschraube16 auf. In den Stützen11 bzw. im Schenkelabschnitt12 der Stützen11 ist jeweils eine sich in Längsrichtung der Stütze11 erstreckende Ausnehmung17 vorgesehen. Diese ist spanabhebend durch Fräsen in die Stützen11 eingearbeitet. - Der Flanschabschnitt
14 weist an seiner dem Zylinderkopf10 abgewandten Seite eine Spannfläche18 für die Schraubenköpfe19 der Befestigungsschrauben16 auf. Weiterhin weist der Flanschabschnitt14 zylinderkopfseitig eine an die Außenkontur des Zylinderkopfs10 angepasste Abstützfläche20 auf. Mit der Abstützfläche20 liegt der Flanschabschnitt14 am Zylinderkopf10 an. - Zur Montage bzw. Festlegung des Kraftstoffverteilers
1 am Zylinderkopf10 können kurze Befestigungsschrauben16 eingesetzt werden. Hierdurch wird auch die Nachgiebigkeit an den Schrauben16 und damit in der Schraubverbindung insgesamt verringert. Die Befestigungsschrauben16 werden über die Ausnehmung17 und die Durchgänge15 in entsprechende Gewindebohrungen im Zylinderkopf10 eingeschraubt. Hierbei gelangen die Schraubenköpfe19 an der Spannfläche18 des Flanschabschnitts14 zur Anlage. - Die Abstützfläche
20 des Flanschabschnitts14 ist insbesondere schräg ausgeführt. Hierdurch kann die Fläche der Anlage zwischen Flanschabschnitt14 und Zylinderkopf10 vergrößert und damit die Flächenpressung reduziert werden. Die Außenkontur des Zylinderkopfs10 ist im Anbindungsbereich des Kraftstoffverteilers entsprechend schräg geneigt. - Die sich in Längsrichtung einer Befestigungsschraube
16 erstreckende Verschraubungsachse L3 und die Längsachse L1 einer Stütze11 verlaufen in einem Winkel α schräg zueinander. Weiterhin schneiden sich die Verschraubungsachse L3 und die Längsachse L1 der Stütze11 in einem Schnittpunkt SP, wobei der Schnittpunkt SP in der Ebene der Abstützfläche20 liegt. Die geometrische Konfiguration des Druckspeicherrohrs2 ist ferner so ausgelegt, dass die Längsachsen L1 der Stützen11 die Mittellängsachse MLA des Rohrkörpers6 schneiden. - Die Verschraubung bzw. Festlegung des Druckspeicherrohrs
2 am Zylinderkopf10 über die Befestigungsschrauben16 erfolgt über die Flanschabschnitte14 der Stützen11 unterhalb des Rohrkörpers6 . Die quer zur Mittellängsachse MLA des Rohrkörpers6 gemessene Breite b1 einer Stütze11 ist kleiner als der quer zur Längsachse L4 des Rohrkörpers6 gemessene Durchmesser d1 des Rohrkörpers6 . - Am Rohrkörper
6 sind weiterhin materialeinheitlich einstückig Koppelstücke21 zur Befestigung von Anbauteilen ausgebildet. Die Koppelstücke21 dienen zur Festlegung von Hülsen22 , wie in der2 zu erkennen. Durch die Hülsen22 können Schraubverbindungsmittel23 geführt werden, über welche weitere Anbaukomponenten am Kraftstoffverteiler1 festgelegt werden können. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftstoffverteiler
- 2
- Druckspeicherrohr
- 3
- Kraftstoffeinlass
- 4
- Injektoranschluss
- 5
- Injektoranschluss
- 6
- Rohrkörper
- 7
- Längshohlraum
- 8
- Stopfen
- 9
- Aufnahme
- 10
- Zylinderkopf
- 11
- Stützen
- 12
- Schenkelabschnitt
- 13
- Ende
- 14
- Flanschabschnitt
- 15
- Durchgang
- 16
- Befestigungsschraube
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Spannfläche
- 19
- Schraubenkopf
- 20
- Abstützfläche
- 21
- Koppelstück
- 22
- Hülse
- 23
- Schraubverbindungsmittel
- b1
- Breite
- d1
- Durchmesser
- L1
- Längsachse
- L2
- Längsachse
- L3
- Verschraubungsachse
- LR
- Längsrichtung
- MLA
- Mittellängsachse
- SP
- Schnittpunkt
- α
- Winkel
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10247524 B4 [0003]
- DE 29521402 U1 [0004]
- DE 102011079075 A1 [0005]
Claims (11)
- Kraftstoffverteiler, welcher ein Druckspeicherrohr (
2 ) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist, wobei das Druckspeicherrohr (2 ) einen geschmiedeten Rohrkörper (6 ) besitzt, an welchem materialeinheitlich einstückig stutzenförmige Injektoraufnahmen (4 ,5 ) sowie Stützen (11 ) ausgeformt sind und das Druckspeicherrohr (2 ) über die Stützen (11 ) mittels Befestigungsschrauben (16 ) am Zylinderkopf (18 ) einer Brennkraftmaschine festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (11 ) fluchtend zu den Injektoraufnahmen (4 ,5 ) am Rohrkörper (6 ) angeordnet sind. - Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stütze (
11 ) einen vom Rohrkörper (6 ) ausgehenden Schenkelabschnitt (12 ) und an ihrem zylinderkopfseitigen Ende (13 ) einen Flanschabschnitt (14 ) mit einem Durchgang (15 ) zur Durchführung einer Befestigungsschraube (16 ) aufweist. - Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (
11 ), insbesondere in ihrem Schenkelabschnitt (12 ), eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende Ausnehmung (17 ) aufweist. - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (
14 ) an seiner dem Zylinderkopf (10 ) abgewandten Seite eine Spannfläche (18 ) für den Schraubenkopf (19 ) einer Befestigungsschraube (16 ) aufweist. - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (
14 ) eine an die Außenkontur des Zylinderkopfs (10 ) angepasste Abstützfläche (20 ) aufweist. - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in Längsrichtung einer Befestigungsschraube (
16 ) erstreckende Verschraubungsachse (L3) und die Längsachse (L1) einer Stütze (11 ) in einem Winkel (α) schräg zueinander verlaufen. - Kraftstoffverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verschraubungsachse (L3) und die Längsachse (L1) der Stütze (
11 ) in einem Schnittpunkt (SP) schneiden und der Schnittpunkt (SP) in der Abstützfläche (20 ) liegt. - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L1) der Stütze (
11 ) die Mittellängsachse (MLA) des Rohrkörpers (6 ) schneidet. - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Mittellängsachse (MLA) des Rohrkörpers (
6 ) gemessene Breite (b1) der Stütze (11 ) kleiner ist als der quer zur Mittellängsachse (MLA) des Rohrkörpers (6 ) gemessene Durchmesser (d1) des Rohrkörpers (6 ). - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stütze (
11 ) in Längsrichtung (LR) des Rohrkörpers (6 ) zwischen zwei Injektoraufnahmen (4 ) bzw. (5 ) angeordnet ist. - Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohrkörper (
6 ) materialeinheitlich einstückig zumindest ein Koppelstück (21 ) zur Befestigung eines Anbauteils ausgebildet ist.
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