-
Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen von
Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen
im Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Bei
Kraftstoffverteilersystemen sind die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung
voneinander entkoppelt. Eine Kraftstoffpumpe erzeugt kontinuierlich
Druck. Dieser unabhängig
von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht in dem Kraftstoffverteiler,
welcher als Speicher fungiert, permanent zur Verfügung. Hierzu
wird der komprimierte Kraftstoff in einem Verteilerrohr gespeichert
und verteilt den Injektoren bzw. Einspritzventilen einer Zylinderbank
zur Verfügung
gestellt.
-
Im
Umfang der
DE 103
07 530 A1 wird vorgeschlagen, die Gesamtanzahl der Bauteile
eines Kraftstoffverteilers durch die Zusammenführung von Funktionen oder Bauteilen
zu reduzieren.
-
Jeder
Kraftstoffverteiler, egal ob für
Hochdruck- oder Niederdruckanwendungen, muss am Zylinder, Zylinderkopf
oder Ansaugmodul befestigt werden. In der Regel erfolgt dies über Verschraubungen. Hierzu
werden üblicherweise
Montageelemente, beispielsweise Halter oder ähnliches an dem Verteilerrohr
befestigt. Bei den derzeit üblichen
Kraftstoffverteilern bestehen die Verteilerrohre und auch die Abzweigstutzen
zum Anschluss der Einspritzventile aus austenitischen Edelstählen oder
aus Normalstählen mit
einer galvanischen Beschichtung. Demzufolge sind auch die Montageelemente
aus dem gleichen Werkstoff, also Edelstahl oder Normalstahl gefertigt.
-
Die
metallischen Montageelemente ebenso wie die Abzweigstutzen werden
durch thermische Fügeverfahren,
wie z.B. Schweißen,
am Verteilerrohr fixiert. Anschließend werden die Bauteile in
einem Lötofen
fluiddicht gefügt
oder vollflächig
verlötet.
Diese Vorgehensweise ist sowohl fertigungstechnisch als auch kostenmäßig aufwändig. Auch
müssen
für die
Fügung
mittels Lötprozess
die Toleranzen relativ groß sein
oder durch mechanische Bearbeitung verringert werden.
-
Die
DE 103 53 454 A1 zeigt
einen Versorgungsaufbau für
einen Verbrennungsmotor auf. Dieser umfasst ein zweiteiliges Kunststoff-Saugrohr,
bei dem ein Halter des äußeren Teils
des Saugrohrs die Verteilerleitung umgibt. Aus dem Halter ragen
durch Fenster die Einlasstöpfe
heraus. In das äußere Teil des
Saugrohrs kann eine Hülse
eingebettet sein.
-
Aus
der US 2004/0050364 A1 geht ein Kraftstoffverteilerrohr als Teil
einer Einspritzanlage hervor. Das Kraftstoffverteilerrohr besteht
aus zwei Verteilerrohrabschnitten, die durch ein Mittelstück miteinander
verbunden sind. Die Vertreilerrohrabschnitte sind einteilig ausgebildet
und weisen neben den Abzweigstutzen auch Befestigungsbohrungen auf.
-
Die
JP 2000 073909 A betrifft
ein Kraftstoffverteilerrohr aus Kunststoff, das ebenfalls einstückig ausgebildet
ist und Abzweigstutzen sowie Halterelemente aufweist. Die Halterelemente
sind zwischen den Abzweigstutzen vorgesehen.
-
Aus
der JP H08 270524 A geht eine Abdeckung aus einem Kunststoff hervor,
die auf eine Kraftstoffverteilerleitung im Bereich eines Einspritzventils aufgesetzt
ist. Über
eine abstehende Lasche kann die Abdeckung lagefixiert werden.
-
Die
JP 09 0791111 A zeigt
eine Kraftstoffverteilerleitung aus Kunststoff auf, in die zur Verstärkung eines
Halterelements ein Blechstück
eingebettet ist.
-
Der
Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe
zugrunde, einen herstellungstechnisch verbesserten und kostengünstigen
Kraftstoffverteiler bei weitgehender Bauteilreduzierung zu schaffen.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kraftstoffverteiler
gemäß den Merkmalen
von Anspruch 1.
-
Kernpunkt
der Erfindung bildet die Maßnahme,
das bzw. die Montageelemente kunststoffpritztechnisch am Verteilerrohr
und am Verbindungsstutzen festzulegen. Jedes Montageelement wird
durch ein Kunststoffspritzteil an dem metallischen Verteilerrohr
und an dem metallischen Abzweigstutzen gefügt. Hierdurch entsteht eine
dauerhafte feste Verbindung zwischen den Bauteilen. Über die
Wirkflächen der
Verbindung werden die auftretenden Betriebskräfte übertragen. Es entsteht ein
Verbundteil, bei dem die Bauteile aus Metall mit dem Kunststoff
kombiniert werden.
-
Das
Montageelement ist an das Verteilerrohr angespritzt Hierbei ist
es möglich,
das Montageelement an beliebiger Stelle entsprechend der Einbausituation
im jeweiligen Anwendungsfall auf dem Verteilerrohr zu positionieren.
Das Kunststoffspritzteil umschließt mit einem Hülsenabschnitt
den Außenumfang
des Verteilerrohrs. Neben der Fixierung des Montageelements können am
Kunststoffspritzteil Anlageflächen
oder Positionsmarken ausgeformt werden, welche die Montage des Kraftstoffverteilers
an der Brennkraftmaschine erleichtern.
-
Das
Montageelement ist auch an den Abzweigstutzen zwischen der sogenannten
Einspritzventil-Tasse und dem Verteilerrohr angespritzt. Hierbei
umschließt
das Kunststoffspritzteil mit einem Hülsenabschnitt den Außenumfang
des Abzweigstutzens.
-
Des
Weiteren bildet das Kunststoffspritzteil ein Knotenstück zwischen
dem Verteilerrohr und einem Abzweigstutzen. Hierbei werden das Montageelement
ebenso wie das Verteilerrohr und der Abzweigstutzen von dem Kunststoffspritzteil
zumindest teilweise umschlossen und stabilisiert. Auf diese Weise
ist das Verteilerrohr durch das Kunststoffspritzteil in zwei Achsen
versteift.
-
Der
erfindungsgemäße Kraftstoffverteiler zeichnet
sich gegenüber
einer schweiß-/löttechnischen
Festlegung der Montageelemente durch geringere Fertigungskosten
bei gleicher Stabilität
und Festigkeit der Verbindung aus. Es können kostengünstige und
einfach gestaltete Montageelemente, beispielsweise Metallbuchsen,
zur Anwendung gelangen. Auch ist die Genauigkeit bei den mit Kunststoff
angespritzten Montageelementen im Vergleich zu angelöteten Elementen
höher.
Zunächst
werden die druckführenden
Bauteile, also das Verteilerrohr und die Abzweigstutzen miteinander
gefügt.
Dies erfolgt in bekannter Weise mittels eines Schweiß-/Lötprozesses.
Anschließend
werden die notwendigen Montageelemente kunststoffspritztechnisch
am Kraftstoffverteiler festgelegt. Hierbei können mehrere Montageelemente
gleichzeitig angespritzt werden. Eine weitere Kosteneinsparung lässt der
Entfall einer nachträglichen
mechanischen Bearbeitung erwarten.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen des grundsätzlichen
Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis
4.
-
Bei
dem Montageelement handelt es sich vorzugsweise um eine metallische
Buchse bzw. Hülse.
Durch die Buchse können
Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, hindurch geführt werden, um
das Verteilerrohr am Zylinder, dem Zylinderkopf oder dem Ansaugmodul
festzulegen.
-
Das
Kunststoffspritzteil besteht bevorzugt aus Polyamid und kann zudem
faserverstärkt
sein.
-
Abzweigstutzen
und Einspritzventil-Tasse können
als einteiliger Bauteil ausgeführt
sein, insbesondere als Gussbauteil. Des Weiteren ist es möglich, dass
der Abzweigstutzen und die Einspritzventil-Tasse als separate Bauteile
ausgeführt
sind, welche miteinander gekoppelt sind. Der Abzweigstutzen bildet
so ein Verbindungsstück
zwischen dem Verteilerrohr und der Einspritzventil-Tasse. Hierbei
kann der Abzweigstutzen aus dünnwandigem
Metall, beispielsweise einem Rohr oder aus einer tiefgezogenen Platine
hergestellt sein, wohingegen die Einspritzventil-Tasse in Metallguss
ausgeführt
ist. Diese Ausgestaltung hat sowohl kosten- als auch gewichtsmäßig Vorteile.
Die Verbindung zwischen dem Verteilerrohr und dem Abzweigstutzen
einerseits sowie dem Abzweigstutzen und der Einspritzventil-Tasse andererseits
wird wie üblich
mittels Schweißen und Löten fluiddicht
hergestellt. Das Kunststoffspritzteil bettet das Montageelement
ein und umschließt
den Abzweigstutzen und gegebenenfalls auch den Verbindungsbereich
der Einspritzventil-Tasse mit dem Abzweigstutzen. Hierdurch wird
der dünnwandige Abzweigstutzen
und die Verbindung zur Einspritzventil-Tasse stabilisiert.
-
Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 in
perspektivischer Darstellungsweise einen Ausschnitt aus einer ersten
Variante eines erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers;
-
2 ebenfalls
in perspektivischer Darstellungsweise einen Ausschnitt aus einer
zweiten Variante eines Kraftstoffverteilers;
-
3 wiederum
in perspektivischer Darstellungsweise den Ausschnitt einer dritten
Variante eines Kraftstoffverteilers und
-
4 technisch
vereinfacht einen Ausschnitt aus einer vierten Variante eines Kraftstoffverteilers.
-
Die 1, 2 und 4 dienen
lediglich der Erläuterung
des Hintergrundes der Erfindung.
-
In
den 1 bis 3 ist jeweils ein Ausschnitt
aus einem erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler 1, 2, 3 eines
Speichereinspritzsystems für
eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Kraftstoffverteiler 1, 2, 3 umfassen
jeweils ein Verteilerrohr 4, an dem mehrere Abzweigstutzen 5 festgelegt
sind. Von den Abzweigstutzen 5 ist in den 1 bis 3 jeweils
nur einer dargestellt. Die Abzweigstutzen 5 dienen zum
direkten oder indirekten Anschluss von Einspritzventilen. Das Verteilerrohr 4 dient
zur Versorgung aller Zylinder der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff.
Hierzu wird durch die Pumpe permanent komprimierter Kraftstoff im
Verteilerrohr 4 gespeichert und von dort über die
Abzweigstutzen 5 den hier nicht dargestellten Einspritzventilen
einer Zylinderbank zugeleitet.
-
Zur
Festlegung des Kraftstoffverteilers 1–3 am Zylinder, dem
Zylinderkopf oder dem Ansaugmodul einer Brennkraftmaschine sind
am Kraftstoffverteiler 1–3 Montageelemente 6 vorgesehen.
Hierbei handelt es sich um metallische Buchsen, welche mittels eines
Kunststoffspritzteils 7, 8, 9 am Verteilerrohr 4 und/oder
am Abzweigstutzen 5 festgelegt sind. Die Kunststoffspritzteile 7–9 bestehen
vorzugsweise aus Polyamid oder faserverstärktem Polyamid.
-
Bei
der Fertigung der Kraftstoffverteiler 1–3 werden zunächst die
Verteilerrohre 4 mit dem notwendigen Abzweigstutzen 5 fluiddicht
mittels eines Schweiß-Lötprozesses
gefügt.
Anschließend
werden die Montageelemente 6 kunststoffspritztechnisch festgelegt.
-
Bei
dem Kraftstoffverteiler 1, wie in 1 dargestellt,
ist das Montageelement 6 durch das Kunststoffspritzteil 7 am
Verteilerrohr 4 festgelegt. Hierbei umschließt das Kunststoffspritzteil 7 mit
einem Hülsenabschnitt 10 den
Außenumfang
des Verteilerrohrs 4 auf einem kurzen Längenabschnitt. Das Montageelement 6 ist
in einem vom Verteilerrohr 4 parallel zum Abzweigstutzen
abstehenden Basisabschnitt 11 des Kunststoffspritzteils 7.
-
Bei
dem in der 2 dargestellten Kraftstoffverteiler 2 ist
das Montageelement 6 durch das Kunststoffspritzteil 8 an
den Abzweigstutzen 5 angespritzt. Hierbei umschließt das Kunststoffspritzteil 8 mit
einem Hülsenabschnitt 12 den
Außenumfang
des Abzweigstutzens 5. Das Montageelement 6 ist
hierbei in einem Basisabschnitt 13 des Kunststoffspritzteils 8 fixiert.
-
Schließlich ist
das Kunststoffspritzteil 9 des Kraftstoffverteilers 3 wie
anhand der 3 ersichtlich als Knotenstück zwischen
dem Verteilerrohr 4 und dem Abzweigstutzen 5 ausgeführt. Vom
Kunststoffspritzteil 9 sind sowohl das Verteilerrohr 4 als
auch der Abzweigstutzen 5 umspritzt. Hierbei werden das Verteilerrohr 4 und
der Abzweigstutzen 5 von Hülsenabschnitten 14, 15 des
Kunststoffspritzteils 9 umschlossen. Das Montageelement 6 ist
in einen Basisabschnitt 16 des Kunststoffspritzteils 9 eingespritzt.
-
Bei
allen in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsformen
eines Kraftstoffverteilers 1–3 ist die Mittelachse
des Montageelements 6 rechtwinklig zur Mittellängsachse
des Verteilerrohrs 4 bzw. des Abzweigstutzens 5 orientiert.
Grundsätzlich
sind aber auch andere geometrische Anordnungen möglich.
-
In
den 1 bis 3 ist ferner mit 17 die sogenannte
Einspritzventil-Tasse bezeichnet, an welche die Einspritzventile
gekoppelt werden. Die Einspritzventil-Tasse 17 und der
Abzweigstutzen 5 können
einstückig
als ein Bauteil oder aber auch als zwei separate fluiddicht miteinander
gefügte
Bauteile ausgeführt
sein.
-
Eine
weitere Variante eines Kraftstoffverteilers 18 ist anhand
der 4 erläutert.
Auch der Kraftstoffverteiler 18 umfasst ein Verteilerrohr 4 sowie
mit dem Verteilerrohr 4 fluiddicht gekoppelte Abzweigstutzen 5,
an dessen vom Verteilerrohr 4 abgewandten Ende eine Einspritzventil-Tasse 17 fluiddicht gefügt ist.
Die Dichtverbindung zwischen dem Verteilerrohr 4, dem Abzweigstutzen 5 und
der Einspritzventil-Tasse 17 wird mittels Schweißen und
Löten hergestellt.
-
Die
Einspritzventil-Tasse 17 besteht aus Metallguss, wohingegen
der Abzweigstutzen 5 aus einem dünnwandigen Metallrohr oder
aus einer tiefgezogenen Blechplatine besteht. Hierdurch kann der Abzweigstutzen 5 besonders
gewichtssparend und kostengünstig
hergestellt werden. Zur fluiddichten Kopplung mit dem Verteilerrohr 4 und
der Einspritzventil-Tasse 17 weist der Abzweigstutzen 5 jeweils
an seinen Verbindungsenden nach außen gerichtete umlaufende und
doppellagig ausgeführte
Dichtkränze 19 bzw. 20 auf.
-
Die
Stabilisierung des dünnwandigen
Abzweigstutzens 5 und die Verbindung zum Verteilerrohr 4 sowie
zur Einspritzventil-Tasse 17 erfolgt durch ein Kunststoffspritzteil 21,
welches den gesamten Abzweigstutzen 5 und die Verbindungsbereiche
zum Verteilerrohr 4 sowie zur Einspritzventil-Tasse 17 umschließt.
-
Im
Kunststoffspritzteil 21 ist auch ein hier nicht dargestelltes
Montageelement in Form einer Metallbuchse wie zuvor anhand der 1 bis 3 beschrieben
eingespritzt.
-
- 1
- Kraftstoffverteiler
- 2
- Kraftstoffverteiler
- 3
- Kraftstoffverteiler
- 4
- Verteilerrohr
- 5
- Abzweigstutzen
- 6
- Montageelement
- 7
- Kunststoffspritzteil
- 8
- Kunststoffspritzteil
- 9
- Kunststoffspritzteil
- 10
- Hülsenabschnitt
- 11
- Basisabschnitt
- 12
- Hülsenabschnitt
- 13
- Basisabschnitt
- 14
- Hülsenabschnitt
- 15
- Hülsenabschnitt
- 16
- Basisabschnitt
- 17
- Einspritzventil-Tasse
- 18
- Kraftstoffverteiler
- 19
- Dichtkranz
- 20
- Dichtkranz
- 21
- Kunststoffspritzteil