DE10143736C1

DE10143736C1 - Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffhochdruckspeichers

Info

Publication number: DE10143736C1
Application number: DE10143736A
Authority: DE
Inventors: Christian Taudt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: WO2003022526A3; US20040168494A1; JP2005500916A; EP1423237A2; US6931900B2; WO2003022526A2; HUP0401734A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffhochdruckspeichers einer Brennkraftmaschine mit Speichereinspritzsystem, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine mit Common-Rail-Einspritzsystem, bei dem nach der Herstellung eines hohlen Druckspeichers (2) aus Metall Verzweigungen (8) zum Anschluss von Druckleitungen in diesen eingebracht werden, wobei die Verzweigungen an ihren zu einem Hohlraum des Druckspeichers führenden Innenkanten (9) mittels eines Kugelstrahlverfahrens jeweils mit einem Radius (10) versehen werden und wobei eine zylindrische Lanze (12) mit kegelförmiger Spitze (14) mit kleinerem Durchmesser als der Hohlraum des Druckspeichers gegen eine Strahlrichtung (16) der beim Kugelstrahlverfahren verwendeten Kugel geführt wird. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass jede Innenkante (9) nacheinander in beiden Richtungen des Verlaufs des Hohlraumes des Druckspeichers (2) gestrahlt wird, wobei jeweils die Lanze (12) in entgegengesetzter Richtung geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffhochdruckspeicher gemäß dem unabhängigen Patentan spruch 1.

Kraftstoffhochdruckspeicher kommen insbesondere bei Dieselmo toren mit sogenannten Common-Rail-Systemen zum Einsatz. Der Kraftstoff wird dabei mittels einer Hochdruckpumpe auf einen Druck von mehr als 1000 bis über 2000 bar verdichtet und dem Kraftstoffhochdruckspeicher zugeführt. Von diesem führen Druckleitungen zu den Injektoren der einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoffhochdruckspeicher unter liegt bei den herrschenden Drücken einer erheblichen mechani schen Belastung, die zudem im Betrieb stark schwankt.

Um eine ausreichende Dauerdruckfestigkeit und Dauerpulsfes tigkeit zu erreichen, insbesondere bei den zukünftigen höhe ren Einspritzdrücken, ist es sinnvoll, in die Oberfläche der inneren Bohrung des Kraftstoffhochdruckspeichers Druckeigen spannungen einzubringen. Dies kann bspw. mittels Innenkugel strahlen erfolgen. Nachteilig hierbei ist jedoch die dabei auftretende unterschiedliche Strahlwirkung an den der inneren Verschneidungskanten zu den Leitungsabzweigungen, die in un gleichförmiger Verrundung sichtbar werden. Andererseits ist auch eine zu starke Verrundung der inneren Verschneidungskan ten nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erhöhung der Druckfestigkeit eines Kraftstoffhochdruckspeichers zur Verfü gung zu stellen, das die Nachteile im Stand der Technik ver meidet und das eine optimierte Strahlwirkung der inneren Ver schneidungskanten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildun gen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffhochdruckspeichers einer Brennkraftmaschine mit Speichereinspritzsystem, insbesondere einer Dieselbrennkraft maschine mit Common-Rail-Einspritzsystem, bei dem nach der Herstellung eines hohlen Druckspeichers aus Metall Verzwei gungen zum Anschluss von Druckleitungen in diesen eingebracht werden, ist vorgesehen, dass die Innenbohrung und insbesonde re die gefährdeten Verzweigungen an ihren zu einem Hohlraum des Druckspeichers führenden Innenkanten mittels eines Kugel strahlverfahrens behandelt werden. Hierdurch werden Druckei genspannungen in das Material eingebracht. Die Ausprägung von Radien ist Folge einer solchen Behandlung.

Bei dem Verfahren wird eine zylindrische Lanze mit kegelför miger Spitze mit kleinerem Durchmesser als der Hohlraum des Druckspeichers gegen oder in eine Strahlrichtung der beim Ku gelstrahlverfahren verwendeten Kugeln geführt. Erfindungsge mäß wird jede Innenkante jeder Verzweigung nacheinander in beiden Richtungen des Verlaufs des Hohlraums des Druckspei chers gestrahlt, wobei jeweils die Lanze gegen und/oder in Strahlrichtung geführt wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Verrundungen der Innenkanten der Verzweigungen im Hochdruck speicher wesentlich gleichmäßiger und mit konstantem Radius gefertigt werden können. Die Bestrahlung in beiden Längsrich tungen des Hohlraums des Druckspeichers führt zu einer kon stanten Behandlung entlang der gesamten Innenkante jeder Ver zweigung. Die entgegen der Strahlrichtung der Kugeln längs geführte Lanze dient zur Umlenkung der Kugeln in Richtung der Wände der Innenbohrung des Druckspeichers. Eine Bestrahlung in zwei Richtungen führt demgemäss zu einer konstanten Ver rundung je nach Dauer der Bestrahlung. Das Strahlen von beiden Seiten gewährleistet, dass die Innenkanten an allen Sei ten gleichmäßig behandelt werden.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird arrondiertes Strahlkorn verwendet, d. h. ein Strahlgut defi nierter Kugelgröße und definierter Kugelhärte. Das Kugel strahlen mit einem solchen Strahlgut sorgt für exakt reprodu zierbare Abmessungen und Eigenschaften des Hochdruckspeichers auch bei der Bearbeitung von umfangreichen Chargen.

Je nach gewünschten Bauteilfestigkeiten und nach gewünschtem Einsatzzweck kann der Hochdruckspeicher aus einem Baustahl, einem Einsatzstahl, einem Vergütungsstahl oder auch aus einem rostfreiem Stahl hergestellt werden. Eine bevorzugte Ausfüh rungsform der Erfindung sieht vor, dass der Hochdruckspeicher aus geschmiedeten Stahl hergestellt wird, der eine besonders hohe Festigkeit und Zähigkeit bei den auftretenden wechseln den Druckbelastungen aufweist. Die genannten Stähle lassen sich alle durch Kugelstrahlen soweit verfestigen, dass die innere Oberfläche verdichtet wird und somit eine Kerbwirkung deutlich reduziert ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Lanze im Druckspeicher zentrisch geführt wird. Die zent rische Führung der im wesentlichen zylindrischen Lanze im e benfalls zylindrischen inneren Hohlraum des Druckspeichers führt aufgrund der Kegelspitze der Lanze zu einer weitgehend gleichmäßigen Verfestigung der inneren Oberfläche des Druck speichers. Die zentrische Führung kann vorzugsweise dadurch gewährleistet werden, dass die Lanze über wenigstens drei gleichmäßig am zylindrischen Umfang verteilte Abstützelemente verfügt, die im Hohlraum des Druckspeichers längs seiner Längserstreckungsrichtung entlang gleiten können.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines Kraftstoffhoch druckspeichers,

Fig. 2 einen Detailschnitt einer Verzweigung des Druck speichers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Lanze zur Beeinflussung der Verrundung beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Druckspeichers.

Fig. 1 zeigt einen Druckspeicher 2, der aus einem im wesent lichen zylindrischen Rohr 4 aus Stahl besteht. Am äußeren Um fang des Rohres 4 sind mehrere Druckleitungsanschlüsse 6 er kennbar, an die jeweils Druckleitungen angeschlossen werden können, die zu Injektoren der Brennkraftmaschine führen. Das Rohr 4 besteht vorzugsweise aus einem Stahl, der aus Festig keitsgründen geschmiedet sein kann. Als Material für den Druckspeicher 2 kommt beispielsweise Baustahl, Einsatzstahl, Vergütungsstahl oder rostfreier Stahl in Frage, der vorzugs weise geschmiedet ist.

Fig. 2 zeigt einen Detailausschnitt einer Verzweigung 8 des Druckspeichers 2 gemäß Fig. 1. In dieser Darstellung ist eine Innenbohrung 11 erkennbar, die im wesentlichen zylindrisch im Inneren des hohlen Druckspeichers 2 verläuft. Senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Innenbohrung 11 des Rohres 4 sind mehrere Verzweigungen 8 vorgesehen, von denen in Fig. 2 nur eine erkennbar ist. Die runde Verzweigung kann beispiels weise als Bohrung ausgeführt sein, die mittig in die Innen bohrung 11 des Rohres 4 mündet. Eine Innenkante 9 der Ver zweigung 8 ist zur Erhöhung der Betriebsfestigkeit des Druck speichers 2 mit einem Radius 10 versehen, der durch Kugel strahlen entsteht. Das Kugelstrahlen dient gleichzeitig zur Verfestigung der inneren Oberfläche der Rohres 4, wodurch dessen Kerbwirkung signifikant herabgesetzt wird. Der Druck speicher 2 kann auf diese Weise erheblichen Schwellbelastun gen im Betrieb widerstehen.

Erfindungsgemäß wird beim Kugelstrahlen entlang einer Längs erstreckungsrichtung der Innenbohrung 11 in entgegengesetzter oder in gleicher Richtung zur Strahlrichtung 16 eine im we sentlichen zylindrische Lanze 12 geführt, die eine Kegelspit ze 14 an ihrem der Strahlrichtung 16 zugewandten Ende auf weist. Die Kegelspitze 14 der Lanze 12 bewirkt eine Ablenkung des Strahlgutes in Richtung der Wände der Innenbohrung 11 so wie in Richtung der Innenkante 9 jeder Verzweigung 8, wodurch die Innenkanten 9 jeweils einen Radius 10 erhalten. Bei einer Bestrahlung in nur einer Längserstreckungsrichtung der Innen bohrung 11 besteht jedoch die Gefahr eines ungleichmäßigen Radius 10 über den Umfang einer jeden Innenkante 9. Erfin dungsgemäß ist deshalb vorgesehen, die Bestrahlung in beiden Richtungen der Längserstreckungsrichtung des Rohres 4 vorzu nehmen, wobei jeweils die Lanze 12 mit ihrer Kegelspitze 14 in entgegengesetzte Richtung weist. Nach einer Bestrahlung von gewisser Dauer, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, erfolgt demzufolge eine ebenso lange Bestrahlung in entgegengesetzter Richtung. Die Strahlrichtung 16 wäre in diesem Fall von rechts nach links, die Kegelspitze 14 würde in diesem Fall nach rechts weisen.

In Fig. 3 ist eine Lanze verdeutlicht, die zur Beeinflussung der Verrundung beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstel lung des Druckspeichers dient. Das linke Bild der Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Kegelspitze 14 der Lanze 12. Am äußeren zylindrischen Umfang der Lanze 12 sind insgesamt drei Abstützelemente 18 erkennbar, die sternförmig gleichmäßig am Umfang der Lanze 12 verteilt sind und die von ihrer Länge so bemessen sind, dass eine weitgehend spielfreie Gleitbewegung der Lanze 12 in der Innenbohrung 11 des Rohres 4 ermöglicht ist. Das rechte Bild der Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf eine Lanze 12, wobei zwei der drei Abstützelemente 18 erkenn bar sind.

Zum Kugelstrahlen eignet sich insbesondere sogenanntes Kugel strahlkorn, welches aus Metallkugeln bestimmter Härte be steht. Die Kugeln weisen jeweils einen Durchmesser zwischen 0,2 und 0,6 mm auf, wobei die verschiedenen Durchmesser im Strahlgut einer statistischen Verteilung folgen.

Als Strahlgut eignet sich insbesondere auch arrondiertes Strahlkorn, d. h. ein Strahlgut mit definierter Größe und de finierter Härte.

Bezugszeichenliste

2

Druckspeicher

4

Rohr

6

Druckleitungsanschluss

8

Verzweigung

9

Innenkante

10

Radius

11

Innenbohrung

12

Lanze

14

Kegelspitze

16

Strahlrichtung

18

Abstützelement

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffhochdruckspei chers einer Brennkraftmaschine mit Speichereinspritzsys tem, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine mit Common-Rail-Einspritzsystem, bei dem nach der Herstel lung eines hohlen Druckspeichers (2) aus Metall Verzwei gungen (8) zum Anschluss von Druckleitungen in diesen eingebracht werden, wobei die Verzweigungen (8) an ihren zu einem Hohlraum des Druckspeichers (2) führenden In nenkanten (9) mittels eines Kugelstrahlverfahrens je weils mit einem Radius (10) versehen werden und wobei eine zylindrische Lanze (12) mit kegelförmiger Spitze (14) mit kleinerem Durchmesser als der Hohlraum des Druckspeichers (2) gegen eine Strahlrichtung (16) der beim Kugelstrahlverfahren verwendeten Kugeln geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Innenkante (9) nacheinander in beiden Richtungen des Verlaufs des Hohlraumes des Druckspeichers (2) ge strahlt wird, wobei jeweils die Lanze (12) in entgegen gesetzter Richtung geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Verfahren ein im Wesentlichen zylindrischer Druckspeicher (2) hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von arrondiertem Strahlkorn als Strahl gut.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (2) aus einem Baustahl, einem Einsatzstahl, einem Vergütungsstahl oder aus einem rostfreien Stahl hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (2) aus geschmiedetem Stahl hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (12) im Druckspeicher (2) zentrisch geführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Führung der Lanze (12) mittels wenigstens dreier gleichmäßig am zylindrischen Umfang der Lanze (12) verteilter Abstützelemente (18) erfolgt.