DE10002365A1

DE10002365A1 - Einspritzsystem für Kraftstoffeinspritzanlagen

Info

Publication number: DE10002365A1
Application number: DE2000102365
Authority: DE
Inventors: Michael Wirkowski; Helmut Hummel; Eckbert Zander; Hinrich Krueger; Martin Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: EP1118766A3; EP1118766A2; EP1118766B1; DE10002365B4; DE50012438D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für Kraftstoffeinspritzanlagen mit einem mit einer Hochdruckanschlußstelle (2) verbundenen Injektor, wobei die Hochdruckanschlußstelle (2) und der Injektor über mindestens eine mit einer Überwurfmutter (4) versehene Schraubverbindung (3) miteinander verbunden sind. Um ein Einspritzsystem bereitzustellen, bei dem die Schraubverbindung (3) auch unter Druck gefahrlos geöffnet werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Bereich der Schraubverbindung (3) mindestens eine Druckbegrenzungseinrichtung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für Kraftstoffein spritzanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgemäße Einspritzsysteme sind beispielsweise für Die selmotoren unter dem Begriff "Common-Rail-System" bekannt. Bei diesen Systemen werden mehrere Injektoren aus einem Hoch druckreservoir über eine "Rail" genannte Verteilerleiste mit Kraftstoff versorgt, den diese während einer bestimmten Ein spritzzeit mit einem Hochdruck von bis über 1500 bar in die Brennkammern des Motors einspritzen.

Ein gattungsgemäßes Einspritzsystem, bei dem die Hochdru ckanschlußstelle und der Injektor über Schraubverbindungen mit mindestens einer Überwurfmutter miteinander verbunden sind, ist beispielsweise aus der DE 195 39 883 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Einspritzsystem werden die an einer die Hochdruckanschlußstelle und den Injektor miteinander verbin denden Kraftstoffleitung angeordneten Überwurfmuttern auf die Hochdruckanschlußstelle bzw. einen Anschlußstutzen des Injek tors aufgeschraubt. Diese Art der Abdichtung wird auch bei anderen Leitungsanschlüssen, z. B. zwischen Pumpe und Rail, verwendet. Die Abdichtung der Verbindungsstellen erfolgt über an den Enden der Kraftstoffleitung angestauchte Nippel.

Beim Lösen einer Überwurfmutter eines noch unter Druck ste henden Leitungsanschlusses wird als erstes aufgrund des hohen Betriebsdrucks der abdichtende Kegel des Dichtnippels aus seinem Sitz gehoben, während die Anpressfläche zwischen dem Dichtnippel der Kraftstoffleitung und der Überwurfmutter die Schraubverbindung weiterhin zur Umgebung abdichtet. Dabei vergrößert sich die Druckbeaufschlagte Fläche um die innere Stirnfläche der Überwurfmutter. Da die Schraubverbindung nicht zur Aufnahme eines solchen Drucks ausgelegt ist, besteht die Gefahr, daß diese Kraft nicht mehr von dem Gewinde der Schraubverbindung und/oder der Stutzenschweißnaht aufge nommen werden kann. Dieses Absprengen der Schraubverbindung führt zu einer plötzlichen Freigabe einer gewaltigen Menge kinetischer Energie, wodurch die Leitungsenden mit den Über wurfmuttern heftige Peitschenbewegungen ausführen können, was wiederum ein sehr großes Verletzungsrisiko insbesondere für die Monteure bedeutet.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzsystem der eingangs genannten Art derart auszuges talten, daß ein Lösen der Schraubverbindung auch unter Druck gefahrlos möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Einspritzsystems hat den Vorteil, daß sich aufgrund der Druckbegrenzungseinrich tung innerhalb der Schraubverbindung erstmalig kein die Halt barkeit der Schraubverbindung gefährdender Druck aufbauen kann.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ein spritzsystems schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine erste Aus führungsform einer Verbindung zwischen Kraftstofflei tung und Hochdruckanschlußstelle eines erfindungsge mäßen Einspritzsystems;

Fig. 2 einen Fig. 1 entsprechenden teilweisen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Einspritzsystems und

Fig. 3 einen ausschnittweisen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Verbindung zwischen Kraftstoff leitung und Hochdruckanschluß eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems.

Fig. 1 zeigt eine Verbindungsstelle zwischen einer Kraft stoffleitung 1 und einer Hochdruckanschlußstelle 2 eines Com mon-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckanschlußstelle 2 ist über die Kraftstoffleitung 1 mit einem nicht dargestellten Injektor verbunden, über den der Kraftstoff mit einem Druck von bis über 1500 bar in eine Brennkammer eines Dieselmotors eingespritzt wird. Die Hochdruckanschlußstelle 2, auch Kraft stoffverteiler, "Rail" oder Druckspeicher genannt, ist vor zugsweise an ihrer Stirnseite mit einer Hochdruckpumpe ver bunden, die durch die axiale Ausnehmung der Hochdru ckanschlußstelle 2 Kraftstoff in die Kraftstoffleitung 1 för dert.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Kraftstoffleitung 1 und die Hochdruckanschlußstelle 2 über eine Schraubverbindung 3 miteinander verbunden, die aus einer über die Kraftstofflei tung 1 geschobene Überwurfmutter 4 mit Innengewinde 5 und ei nem mit einem Außengewinde 6 versehenen, mit der Hochdru ckanschlußstelle 2 verschweißten Stutzen 7 besteht. Die nicht dargestellte Verbindung zwischen der Kraftstoffleitung 1 und dem Injektor kann ebenfalls als weitere Schraubverbindung mit einer weiteren Überwurfmutter ausgebildet sein.

Die druckdichte Abdichtung zwischen der Kraftstoffleitung 1 einerseits und der Hochdruckanschlußstelle 2 andererseits er folgt bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsfor men über eine angestauchte keglige oder ballige Dichtfläche 9. Die hohlkegelstumpfförmige Fläche an der Innenseite der Überwurfmutter 4 dient als Anpreßfläche 8 für die Überwurf mutter 4 gegenüber dem Nippel 14 der Kraftstoffleitung 1 überhalb der Dichtfläche 9. Dadurch wird die Stirnseine der Kraftstoffleitung 1 gegen die kegelige Fläche der Hochdru ckanschlußstelle 2 gepreßt, wodurch die entstehende Dichtflä che 9 die kraftstoffführenden Leitungen der Hochdru ckanschlußstelle 2 und der Kraftstoffleitung 1 nach außen ab dichtet. Die beiden Flächen 8 und 9 sind bei dieser Ausfüh rungsform durch ein zylindrisches Leitungsstück mit im we sentlichen konstanten Querschnitt voneinander beabstandet.

Beim Lösen der Schraubverbindung 3 unter Druck wird als ers tes die Dichtfläche 9 aus ihrem abdichtenden Sitz an der Hochdruckanschlußstelle 2 gehoben, wodurch sich nunmehr in nerhalb der Schraubverbindung 3 der hohe Betriebsdruck im Be reich der Innenseite der Überwurfmutter 4 aufbauen will, da die Fläche 8 zumindest teilweise abdichtend an der Anpreßflä che der Überwurfmutter 4 anliegt.

Um zu verhindern, daß der sich innerhalb der Schraubverbin dung 3 aufbauende Druck die Haltbarkeit der Schraubverbindung 3, insbesondere die Tragfähigkeit des Gewindes und die Fes tigkeit der Stutzenschweißnaht übersteigt, ist im Bereich der Schraubverbindung 3 eine Druckbegrenzungseinrichtung ausge bildet. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Druckbegrenzungseinrichtung als den inneren Bereich der Schraubverbindung 3 mit dem Umgebungsdruck verbindende Durch gangsbohrung 11 ausgebildet.

Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist die Durchgangsbohrung 11 kurz oberhalb der Dichtfläche 9 der Hochdruckanschlußstelle 2 durch den vorzugsweise hohlzylind rischen Stutzen 7 quer zur dessen Längsachse ausgebildet. Die Durchgangsbohrung 11 ist besonders tief am Stutzen 7 angeord net, um sicherzustellen, daß die Durchgangsbohrung 11 auch bei vollständig angezogener Schraubverbindung 3 nicht durch die Überwurfmutter 4 verschlossen wird.

Neben der dargestellten rechtwinkligen Ausrichtung der Durch gangsbohrung 11 in Bezug zur Längsachse der Schraubverbindung 3 sind auch vom rechten Winkel verschiedene winklige Ausrich tungen der Durchgangsbohrung 11 möglich. Ebenso ist es mög lich, mehr als nur eine Durchgangsbohrung 11 je Verbindungs stelle vorzusehen.

Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform unter scheidet sich von der gemäß Fig. 1 dadurch, daß an der Über wurfmutter 4 ein umlaufender, den Bereich des Innengewindes 5 in die Auf-den-Stutzen-Schraubrichtung überragender Rand 12 angeformt ist, der das Außengewinde 6 mit axialem Abstand zu diesem zumindest bis über die Austrittsöffnung der Durch gangsbohrung 11 überragt. Durch die Ausbildung dieses Randes 12 an der Überwurfmutter 4 soll das Austreten eines scharf strahligen Kraftstoffstrahls aus der Durchgangsbohrung 11 verhindert werden. Die Länge des Randes ist dabei so zu be messen, daß dieser auch nach dem Lösen der Überwurfmutter 4 um mehrere Gewindegänge die Durchgangsbohrung 11 noch immer verdeckt. Der Rand 12 der Überwurfmutter 4 dient bei dieser Ausführungsform als Prallwand für den austretenden Kraft stoffstrahl.

Neben der Länge des Randes 12 ist weiterhin zu beachten, daß der durch den Abstand des Randes 12 vom Außengewinde 6 gebil dete Spalt 13 ausreichend groß genug ist, um ein leichtes Ab fließen des Kraftstoffes zu gewährleisten.

Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 ist bei der in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform die Durchgangsbohrung 11 nicht im Stutzen 7, sondern in der Über wurfmutter 4, kurz unterhalb der Anpreßfläche 8 zwischen der Kraftstoffleitung 1 und der Überwurfmutter 4 ausgebildet. Wie in Fig. 3 dargestellt, eignet sich diese Anordnung der Druckbegrenzungseinrichtung auch für die dargestellte Dicht verbindung mit einem Kurzkopfnippel gemäß ISO 2974.

Die beschriebenen Druckbegrenzungseinrichtungen sind selbst verständlich auch bei Einspritzsystemen verwendbar, bei denen die Abdichtung zwischen der Kraftstoffleitung 1 und der Hochdruckanschlußstelle 2 bzw. dem Injektor oder der Pumpe nicht durch die keglige Dichtfläche 9, sondern durch Dicht ringe bewirkt wird und/oder der Injektor ohne zwischenge schaltete Kraftstoffleitung 1 direkt mit der Hochdru ckanschlußstelle 2 verschraubt ist.

Durch die beschriebene Ausgestaltung eines Einspritzsystems mit einer Druckbegrenzungseinrichtung im Bereich der Schraub verbindung 3 wird sichergestellt, daß auch beim Lösen der Schraubverbindung 3 unter Druck keine so große Kraft auftre ten kann, daß diese das Gewinde und/oder die Stutzenschweiß naht zerstören könnte, weshalb ein solchermaßen ausgestalte tes Einspritzsystem besonders sicher ist.

Claims

1. Einspritzsystem für Kraftstoffeinspritzanlagen mit einem mit einer Hochdruckanschlußstelle (2) verbundenen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine, wobei die Hochdru ckanschlußstelle (2) und der Injektor über mindestens eine mit einer Überwurfmutter (4) versehene Schraubverbindung (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schraubverbindung (3) mindestens eine Druckbegrenzungseinrichtung ausgebildet ist.

2. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Druckbegrenzungseinrichtung als den inneren Bereich der Schraubverbindung (3) mit dem Um gebungsdruck verbindende Durchgangsbohrung (11) ausgebildet ist.

3. Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (11) kurz oberhalb der Dichtfläche (9) des Hochdruckanschlusses (2) ausgebildet ist.

4. Einspritzsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (11) rechtwinklig zur Längsachse der Schraubverbindung (3) ausge bildet ist.

5. Einspritzsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (11) un ter einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel zur Längs achse der Schraubverbindung (3) ausgebildet ist.

6. Einspritzsystem nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der mindestens einen Überwurfmutter (4) ein umlaufender, den Ge windebereich der Überwurfmutter (4) in Aufschraubrichtung ü berragender Rand (12) angeformt ist, der das Gegengewinde der Hochdruckanschlußstelle (2) mit Abstand zumindest bis über die Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung (11) überragt.

7. Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (11) in der Überwurfmutter (4) kurz unterhalb einer Dichtfläche (8) der Überwurfmutter (4) ausgebildet ist.

8. Einspritzsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckanschlußstelle (2) und der Injektor über eine Kraft stoffleitung (1) miteinander verbunden sind.

9. Einspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens ein Dichtbereich zwi schen der Kraftstoffleitung (1) und der Hochdru ckanschlußstelle (2) bzw. dem Injektor oder der Pumpe als an gestauchter, mit einer kegligen Dichtfläche (9) in Kegel- Kegel-Paarung, Kegel-Kugel-Paarung oder Kugel-Kugel-Paarung versehener Nippel ausgebildet ist.

10. Einspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens ein Dichtbereich zwi schen der Kraftstoffleitung (1) und der Hochdru ckanschlußstelle (2) bzw. dem Injektor oder der Pumpe eine angestauchte keglige Dichtfläche (9) in Kegel-Kegel-Paarung, Kegel-Kugel-Paarung oder Kugel-Kugel-Paarung aufweist, die über ein zylindrisches Leitungsstück (10) mit im wesentlichen konstantem Querschnitt voneinander beabstandet sind.

11. Einspritzsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche als Flachdichtung mit/ohne einer zusätzlicher Abdich tung oder als Beißkantendichtung ausgeführt ist.