EP1129285B1 - Kraftstoffhochdruckspeicher - Google Patents

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EP1129285B1
EP1129285B1 EP00969187A EP00969187A EP1129285B1 EP 1129285 B1 EP1129285 B1 EP 1129285B1 EP 00969187 A EP00969187 A EP 00969187A EP 00969187 A EP00969187 A EP 00969187A EP 1129285 B1 EP1129285 B1 EP 1129285B1
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EP
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pressure fuel
pressure
spring
fuel accumulator
hole
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EP00969187A
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Kurt Frank
Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/04—Means for damping vibrations or pressure fluctuations in injection pump inlets or outlets
    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel storage for a Common rail fuel injection system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a high-pressure pump delivers possibly with the aid of a prefeed pump, the Fuel to be injected from a tank in the central High-pressure fuel storage, referred to as common rail becomes. From the rail high pressure lines lead to the individual Injectors associated with the engine cylinders. The Injectors are dependent on the operating parameters of Internal combustion engine individually controlled by the engine electronics, to fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine inject. Due to the high-pressure fuel storage are the Pressure generation and injection are decoupled from each other.
  • a conventional high pressure fuel storage is e.g. in the DE 196 40 480 described.
  • the well-known high-pressure fuel storage consists of an elongated, tubular body with several connections for the supply of Fuel injection valves, also referred to as injectors become.
  • the tubular Body also has the function of vibration damping about its volume and the function of the distribution of the Fuel over the connections.
  • pressure oscillations Depending on the vote in the system occur, especially in a small pipe inside diameter and a large pipe length, pressure oscillations on.
  • the Pressure oscillations cause some injectors due to inject too little into the formation of a standing wave.
  • back and forth running pressure waves to cause the injectors to alternately or stochastically one inject too little fuel.
  • To the vibrations in the To dampen rail a relatively large volume is needed. The large volume makes it more difficult and expensive Design of the rail.
  • Vibration damping device consists of a concentric arranged to the actual high-pressure fuel storage pipe, which has several openings. Of the High-pressure fuel storage is through the Vibration damping device with high pressure Fuel supplied. Before this fuel to the injectors He must pass through the breakthroughs of the Vibration damping device flow. These Vibration damping device is extremely expensive and because the prevailing in a high-pressure fuel storage large Also hard to handle in terms of strength. The same applies to JP known from the Patent Abstracts of Japan 06346818 A and JP 08261099 A.
  • the object of the invention is a high-pressure fuel storage the type described above with a higher strength and a longer life than conventional To provide high-pressure fuel storage.
  • high-pressure fuel storage according to the invention should still be simple and inexpensive to produce.
  • the task is in a high-pressure fuel storage for a Common rail fuel injection system of an internal combustion engine, with several connection openings, in particular connection openings for the supply and removal of fuel as well Port openings for sensors and valves, etc., thereby solved that the high-pressure fuel storage with a Vibration damping device with the characterizing Features of claim 1 is equipped.
  • the bypass piston becomes an active vibration damping allows.
  • Another particular embodiment of the invention is characterized characterized in that the vibration damping device of at least one bypass piston is formed, which is against a Spring movable back and forth in at least one socket is received, which at the high-pressure fuel storage is appropriate.
  • This embodiment provides the advantage that the assembly of the bypass piston is simplified. In addition, can this embodiment without any special changes on conventional high-pressure fuel storage can be applied.
  • the through hole ensures that a static Pressure equalization between the separated by the bypass piston Areas of Fuel high pressure accumulator or the socket can be done.
  • the flow-promoting device may be e.g. around a rounding or a reduction act.
  • the other side of the Through hole can be sharp-edged. Thereby is achieved that the evasive movement of the piston at a occurring in the high-pressure fuel pressure surge against the Spring takes place.
  • FIG. 1 shows a detail of a high-pressure fuel accumulator shown, which is an elongated, tubular housing. 1 includes. In the tubular housing 1 forms a Through hole 2 a storage space for the fuel. The Through hole 2 is at both ends by means of Closure plugs 3 and 4 closed high-pressure-tight. Furthermore is the housing 1 with a series of terminals 5-10 fitted. The connections 5 - 10 are used to connect the High-pressure fuel accumulator with the high pressure pump and the individual injectors. In addition, on the housing 1 a plurality of fasteners (not shown) attached, the for attachment of the high-pressure fuel accumulator to the Serve internal combustion engine.
  • a plurality of fasteners (not shown) attached, the for attachment of the high-pressure fuel accumulator to the Serve internal combustion engine.
  • the through hole 2 is connected via a plurality of terminals 5 a high-pressure pump and the individual injectors in conjunction. For reasons of clarity, only one is shown in FIG Terminal 5 is shown.
  • a bypass piston 50 back and forth movably received. Between the bypass piston 50 and the Sealing plug 3, a spring 51 is arranged. Of the Evasive piston 50 is provided with an axial through hole 52 fitted. At the end facing the spring 51 of the Through hole 52 is a countersink 55 is provided. At the of the spring 51 facing away from the through hole 52nd sharp-edged. It follows that the annular surface 54 on the side facing away from the spring 51 side is slightly larger than on the side with the sinking 55.
  • the Vibration damping device integrated in a socket 65, on a connection 5 of the high-pressure fuel storage is screwed on.
  • a sealing plug 66 is the Socket 65 sealed to the environment.
  • a Ausweichkolben 50 reciprocally received added.
  • a compression spring 51 Between the Evasive piston 50 and the stopper 66 is located a compression spring 51. Otherwise, the bypass piston 50 works as well as those recorded in the through hole 2 Bypass piston.
  • the evasive piston 50 shown in FIG has the same as the bypass piston described above Through hole 52 with a reduction 55.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 Betriebsparametern 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 der Schwingungsdämpfung über sein Volumen und die Funktion der Verteilung des Kraftstoffs über die Anschlüsse. Je nach Abstimmung im System treten, insbesondere bei einem kleinen Rohrinnendurchmesser und einer großen Rohrlänge, Druckschwingungen auf. Die Druckschwingungen führen dazu, dass manche Injektoren infolge der Ausbildung einer stehenden Welle zu wenig einspritzen. Außerdem können im Rail hin und her laufende Druckwellen dazu führen, dass die Injektoren abwechselnd oder stochastisch eine zu geringe Kraftstoffmenge einspritzen. Um die Schwingungen im Rail zu dämpfen, wird ein relativ großes Volumen benötigt. Das große Volumen erschwert und verteuert die hochdruckfeste Auslegung des Rails.
Aus der DE 197 20 913 Cl ist ein Kraftstoffspeicher für ein Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, der mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung ausgestattet ist. Diese Schwingungsdämpfungseinrichtung besteht aus einem konzentrisch zum eigentlichen Kraftstoffhochdruckspeicher angeordneten Rohr, das mehrere Durchbrüche aufweist. Der Kraftstoffhochdruckspeicher wird durch die Schwingungsdämpfungseinrichtung mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Bevor dieser Kraftstoff zu den Injektoren gelangt, muss er durch die Durchbrüche der Schwingungsdämpfungseinrichtung strömen. Diese Schwingungsdämpfungseinrichtung ist extrem aufwendig und wegen der in einem Kraftstoffhochdruckspeicher herrschenden großen Drücke auch festigkeitsmäßig schwer beherrschbar. Entsprechendes gilt für die aus den Patent Abstracts of Japan bekannten JP 06346818 A und JP 08261099 A.
Aus den Patent Abstracts of Japan JP 06108946 A und der DE 4131501 sind Dämpfungseinrichtung bekannt, die gegen eine Feder hin und herbewegbaren Ausgleichskolben mit einem Durchgangsloch aufweisen. Nachteilig an der erstgenannten Gruppe von Dämpfungseinrichtung ist, deren großer Bauraumbedarf und die daraus resultierenden Festigkeitsprobleme.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffhochdruckspeicher der eingangs geschilderten Art mit einer höheren Festigkeit und einer längeren Lebensdauer als herkömmlicher Kraftstoffhochdruckspeicher bereitzustellen. Der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher soll aber dennoch einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstofffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mehreren Anschlussöffnungen, insbesondere Anschlussöffnungen für die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff sowie Anschlussöffnungen für Sensoren und Ventile usw., dadurch gelöst, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ausgestattet ist.
Durch den Ausweichkolben wird eine aktive Schwingungsdämpfung ermöglicht.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung von mindestens einem Ausweichkolben gebildet wird, der gegen eine Feder hin und her bewegbar in mindestens einer Buchse aufgenommen ist, die an dem Kraftstoffhochdruckspeicher angebracht ist. Diese Ausführungsart liefert den Vorteil, dass die Montage des Ausweichkolbens vereinfacht wird. Außerdem kann diese Ausführungsart ohne besondere Veränderungen auch auf herkömmliche Kraftstoffhochdruckspeicher angewendet werden.
Das Durchgangsloch gewährleistet, dass ein statischer Druckausgleich zwischen den durch den Ausweichkolben getrennten Bereichen des Kraftstoffhochdruckspeichers bzw. der Buchse erfolgen kann.
Bei der Strömungsbegünstigungseinrichtung kann es sich z.B. um eine Rundung oder eine Senkung handeln. Die andere Seite der Durchgangsbohrung kann scharfkantig ausgebildet sein. Dadurch wird erreicht, dass die Ausweichbewegung des Kolbens bei einem im Kraftstoffhochdruckspeicher auftretenden Druckstoß gegen die Feder erfolgt.
Durch das Vorspannen der Feder wird erreicht, dass in Abhängigkeit von der Druckdifferenz nur Druckstöße ab einer bestimmten Stärke gedämpft werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung mehrere 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:
Figuren 1 bis 3
jeweils einen Ausschnitt verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Kraftstoffhochdruckspeicher.
In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftstoffhochdruckspeichers dargestellt, der ein langgestrecktes, rohrförmiges Gehäuse 1 umfasst. In dem rohrförmigen Gehäuse 1 bildet eine Durchgangsbohrung 2 einen Speicherraum für den Kraftstoff. Die Durchgangsbohrung 2 ist an ihren beiden Enden mit Hilfe von Verschlussstopfen 3 und 4 hochdruckdicht verschlossen. Außerdem ist das Gehäuse 1 mit einer Reihe von Anschlüssen 5 - 10 ausgestattet. Die Anschlüsse 5 - 10 dienen zur Verbindung des Kraftstoffhochdruckspeichers mit der Hochdruckpumpe und den einzelnen Injektoren. Darüber hinaus sind an dem Gehäuse 1 mehrere Befestigungselemente (nicht dargestellt) angebracht, die zur Befestigung des Kraftstoffhochdruckspeichers an der Brennkraftmaschine dienen.
Die Durchgangsbohrung 2 steht über mehrere Anschlüsse 5 mit einer Hochdruckpumpe und den einzelnen Injektoren in Verbindung. In Figur 8 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Anschluss 5 dargestellt.
In der Durchgangsbohrung 2 ist ein Ausweichkolben 50 hin und her bewegbar aufgenommen. Zwischen dem Ausweichkolben 50 und dem Verschlussstopfen 3 ist eine Feder 51 angeordnet. Der Ausweichkolben 50 ist mit einem axialen Durchgangsloch 52 ausgestattet. An dem zu der Feder 51 gewandten Ende des Durchgangslochs 52 ist eine Senkung 55 vorgesehen. An dem von der Feder 51 abgewandten Ende ist das Durchgangsloch 52 scharfkantig ausgebildet. Daraus ergibt sich, dass die ringförmige Fläche 54 auf der von der Feder 51 abgewandten Seite etwas größer ist als auf der Seite mit der Senkung 55.
Durch das Durchgangsloch 52 in dem Ausweichkolben 50 kann ein statischer Druckausgleich vorgenommen werden. Die Senkung 55 am Einlauf des Durchgangslochs 52 bildet eine Strömungsbegünstigung in einer Richtung. Bei einem Druckstoß auf der von der Feder 51 abgewandten Seite des Ausweichkolbens 50 wird der Ausweichkolben 50 gegen die Kraft der Druckfeder 51 ausgelenkt. Die auf der Federseite befindliche Kraftstoffmenge wird dabei durch das Durchgangsloch 52 auf die von der Feder 51 abgewandte Seite des Ausweichkolbens 50 verdrängt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform befindet sich der Ausweichkolben 50 in Anlage gegen einen Hubanschlag 60. Außerdem ist die Feder 51 gegen den Ausweichkolben 50 vorgespannt. Bei dieser Ausführungsform werden nur Druckstöße ab einer bestimmten Druckdifferenz gedämpft. Bei dieser Ausführungsform ist darüber hinaus an dem Ausweichkolben 50 noch eine Führung 61 ausgebildet, die sich aus einer Verringerung des Außendurchmessers des Ausweichkolbens 50 ergibt.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist die Schwingungsdämpfungseinrichtung in eine Buchse 65 integriert, die auf einen Anschluss 5 des Kraftstoffhochdruckspeichers aufgeschraubt ist. Durch einen Verschlussstopfen 66 ist die Buchse 65 zur Umgebung hin abgedichtet. In der Buchse 65 ist ein Ausweichkolben 50 hin und her bewegbar aufgenommen. Zwischen dem Ausweichkolben 50 und dem Verschlussstopfen 66 befindet sich eine Druckfeder 51. Ansonsten funktioniert der Ausweichkolben 50 genauso wie die in der Durchgangsbohrung 2 aufgenommenen Ausweichkolben. Der in Figur 10 dargestellte Ausweichkolben 50 weist genauso wie die vorab beschriebenen Ausweichkolben ein Durchgangsloch 52 mit einer Senkung 55 auf.
Mit den Parametern Druckfläche, Federsteifigkeit, Federvorspannung, Innenbohrungsdurchmesser und Verrundung des Bohrungslochs kann die Funktion der Schwingungsdämpfungseinrichtung optimiert werden.

Claims (2)

  1. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mehreren Anschlussöffnungen (5 - 10), insbesondere Anschlussöffnungen für die Zufuhr und Abfuhr von Kraftstoff sowie Anschlussöffnungen für Sensoren und Ventile usw., wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher ein Gehäuse (1) mit einem Innenraum (2) umfasst, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung (14) ausgestattet ist, die in dem Innenraum (2) aufgenommen ist, wobei die Schwingungsdämpfungseinrichtung von mindestens einem Ausweichkolben (50) gebildet wird, der gegen eine Feder (51) hin und her bewegbar in dem Kraftstoffhochdruckspeicher aufgenommen ist, und wobei der Ausweichkolben (50) mit einem Durchgangsloch (52) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Feder (51) gewandte Seite des Durchgangslochs (52) mit einer Strömungsbegünstigungseinrichtung (55) ausgestattet ist.
  2. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung von mindestens einem Ausweichkolben (50) gebildet wird, der gegen eine Feder (51) hin und her bewegbar in mindestens einer Buchse (65) aufgenommen ist, die an dem Kraftstoffhochdruckspeicher angebracht ist.
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