DE102006062008A1

DE102006062008A1 - Vorrichtung für Hochdruckanwendungen

Info

Publication number: DE102006062008A1
Application number: DE200610062008
Authority: DE
Inventors: Stephan Wehr; Juergen Frasch; Edouard Martin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-07-03
Also published as: WO2008080726A1

Abstract

Eine Vorrichtung (2; 4; 5) einer Brennstoffeinspritzanlage (1) für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine weist einen Körper (7) auf, in dem ein Hochdruckkanal (13) zur Durchleitung von Brennstoff ausgebildet ist. Der Hochdruckkanal (13) umfasst eine Sacklochbohrung (8) und eine Anschnittsbohrung (9), wobei die Sacklochbohrung (8) in einem Bereich eines Bohrungsgrundes (18) der Sacklochbohung (8) von der Anschnittsbohrung (9) angeschnitten ist und wobei ein Querschnitt der Anschnittsbohrung (9) in dem Bereich des Bohrungsgrundes (18) kleiner ist als ein Querschnitt der Sacklochbohrung (8). Außerdem ist eine Anschnittsfläche (19) vorgesehen, über die die Anschnittsbohrung (9) im Bereich des Bohrungsgrundes (18) in die Sacklochbohrung (8) mündet, so dass eine hohe mechanische Stabilität in Bezug auf sehr hohe Drucke des durch den Hochdruckkanal (13) fließenden Brennstoffs gegeben ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Brennstoffeinspritzanlagen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, wobei unter hohem Druck stehender Brennstoff in eine Brennkammer eines Motors eingespritzt wird.
Aus der DE 101 55 413 A1 ist ein Einspritzventil zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte Einspritzventil eignet sich insbesondere für Speichereinspritzsysteme, wie beispielsweise Common-Rail-Einspritzsysteme. Auf Grund der bei dem bekannten Einspritzventil erzielten Abdichtung ist dieses für sehr hohe Systemdrucke zwischen 180 MPa und 200 MPa (1800 bar bis 2000 bar) geeignet.
Das aus der DE 101 55 413 A1 bekannte Einspritzventil hat den Nachteil, dass zur Durchführung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs relativ große Wandstärken, speziell im Bereich von Verschneidungen, erforderlich sind, um den hohen Drucken standzuhalten. Ferner besteht im Bereich von Weiterleitungsstellen, an denen ein Kanal mit relativ großem Querschnitt von einem Kanal mit relativ kleinem Querschnitt fortgesetzt wird, das Problem, dass an der ausgebildeten Bohrungsverschneidung sehr große Spannungen auftreten, die eine weitere Drucksteigerung nicht zulassen, da es ansonsten zum Materialversagen kommt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine konstruktiv bedingte hohe Druckbeständigkeit gewährleistet ist, die insbesondere einen reduzierten Materialeinsatz und/oder eine Druckbelastung mit sehr hohen Drucken ermöglicht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.
In vorteilhafter Weise erweitert sich die Anschnittsfläche aus der Anschnittsbohrung in den Bohrungsgrund hinein. Dabei ist die Anschnittsfläche in vorteilhafter Weise konisch ausgestaltet, wobei insbesondere eine kegelförmige oder trompetenförmige Ausgestaltung der Anschnittsfläche möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass auf Grund vergrößerter Krümmungsradien, das heißt reduzierter Krümmungen, im Bereich der Verschneidung zwischen der Sacklochbohrung und der Anschnittsbohrung auftretende Spannungen, die durch hohe Drucke bedingt sind, reduziert sind. Dadurch ist eine hohe Druckbelastung möglich, ohne dass ein Materialversagen auftritt.
Vorteilhaft ist es auch, dass eine ebene Anschnittsfläche am Bohrungsgrund der Sacklochbohrung vorgesehen ist, zu der die Anschnittsbohrung zumindest im Wesentlichen senkrecht orientiert ist. Im Bereich der dabei entstehenden Durchdringungslinie ist vorzugsweise ein gewisser Radius zum Verrunden vorgesehen.
In vorteilhafter Weise schließt die Längsachse der Anschnittsbohrung mit der Längsachse der Sackbohrung einen stumpfen Winkel ein, beispielsweise einen Winkel aus einem Bereich von etwa 110° bis etwa 160°. Dadurch kann die Ausgestaltung der Anschnittsfläche in vorteilhafter Weise an die Lage der Längsachse der Anschnittsbohrung angepasst sein.
Außerdem ist eine Ausgestaltung des Bohrungsgrundes durch eine halbkugelförmige Ausnehmung von Vorteil, da hierdurch eine hohe mechanische Stabilität auf Grund der gleichmäßigen Krümmung und eine gewisse Toleranz in Bezug auf die konkrete Lage der Anschnittsbohrung ermöglicht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Vorrichtung für eine Brennstoffeinspritzanlage in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels und
3 den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Brennstoffeinspritzanlage 1 mit einer Hochdruckpumpe 2, die Brennstoff aus einem Tank 3 zu einer Brennstoffverteilerleiste 4, das heißt einem Common-Rail, fördert. Ein Brennstoffeinspritzventil 5 ist über eine Hochdruckleitung 6 mit der Brennstoffverteilerleiste 4 verbunden. Weitere dem Brennstoffeinspritzventil 5 entsprechende Brennstoffeinspritzventile sind über weitere Leitungen ebenfalls mit der Brennstoffverteilerleiste 4 verbunden. Die Brennstoffeinspritzanlage 1 eignet sich insbesondere als Brennstoffeinspritzanlage 1 für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen. Die Hochdruckpumpe 2, die Brennstoffverteilerleiste 4 und das Brennstoffeinspritzventil 5 sind Beispiele für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel des Brennstoffeinspritzventils 5 erläutert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 5 weist einen Körper 7 auf, der Teil eines Ventilgehäuses des Brennstoffeinspritzventils 5 sein kann und in der 1 auszugsweise dargestellt ist. Der Körper 7 weist eine Sacklochbohrung 8 und eine Anschnittsbohrung 9 auf. Dabei wird Brennstoff aus der Hochdruckleitung 6 durch die Sacklochbohrung 8, die Anschnittsbohrung 9 und eine Leitung 10 in einen Brennstoffraum 11 gefördert, der innerhalb eines Düsenkörpers 12 ausgebildet ist. Die Sacklochbohrung 8 und die Anschnittsbohrung 9 sind Teil eines Hochdruckkanals 13, der in dem Körper 7 ausgebildet ist. Die Anschnittsbohrung 9 weist einen Querschnitt auf, der kleiner ist als ein Querschnitt des Hochdruckkanals 13. Ferner schließt eine Längsachse 14 der Anschnittsbohrung 9 mit einer Längsachse 15 der Sacklochbohrung 8 einen stumpfen Winkel 16 ein, der beispielsweise aus einem Bereich von etwa 110° bis etwa 160° gewählt ist. Die Sacklochbohrung 8 weist einen zylinderförmigen Abschnitt 17 mit vergrößertem Durchmesser auf, an den sich ein Bohrungsgrund 18 der Sacklochbohrung 8 anschließt. Im Bereich des Bohrungsgrundes 18 ist die Anschnittsbohrung 9 in die Sacklochbohrung 8 geführt. Dabei ist eine Anschnittsfläche 19 vorgesehen, über die die Anschnittsbohrung 9 im Bereich des Bohrungsgrundes 18 in die Sacklochbohrung 8 mündet.
Durch die Anschnittsfläche 19 ist eine konstruktiv gegebene, hohe mechanische Stabilität gegenüber hohen Drucken des durch den Hochdruckkanal 13 geführten Brennstoffs gewährleistet.
Über die Hochdruckpumpe 2 kann ein sehr hoher Druck in der Brennstoffverteilerleiste 4 erzeugt werden, beispielsweise ein Druck von mehr als 200 MPa (2000 bar). Durch die Druckbeständigkeit des Hochdruckkanals 13 kann somit auch in den Brennstoffraum 11 unter sehr hohem Druck stehender Brennstoff bevorratet werden. Das Brennstoffeinspritzventil 5 weist außerdem eine Ventilnadel 25 auf, die in dem Düsenkörper 12 angeordnet ist. Die Ventilnadel 25 ist von einer Betätigungseinrichtung 26 betätigbar, wie es durch den Wirkungspfeil 27 veranschaulicht ist. Die Ventilnadel 25 ist einstückig mit einem Ventilschließkörper 28 verbunden, der mit einer an dem Düsenkörper 12 vorgesehenen Ventilsitzfläche 29 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei der Betätigung der Ventilnadel 25 wird der Dichtsitz geöffnet oder geschlossen, so dass die Abspritzung von unter sehr hohem Druck stehenden Brennstoff aus dem Brennstoffraum 11 über zumindest eine Düsenöffnung 30 in dem Düsenkörper 12 steuerbar ist.
Die Ausgestaltung der Verschneidung zwischen der Anschnittsbohrung 9 und der Sacklochbohrung 8 ist im Folgenden anhand der 2 im Detail weiter erläutert.
2 zeigt den 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 5 der Brennstoffeinspritzanlage 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Querschnitt der Anschnittsbohrung 9 vergrößert sich abschnittsweise in einem Abschnitt 35 entlang der Längsachse 14 der Anschnittsbohrung 9 zu dem Bohrungsgrund 18 hin. Die Anschnittsfläche 19, die den Abschnitt 35 überdeckt, ist dadurch in den Bohrungsgrund 18 hinein erweiternd ausgestaltet. Speziell ergibt sich eine abschnittsweise konisch erweitert ausgestaltete Anschnittsfläche 19. Zum Bohrungsgrund 18 hin ist an den Abschnitt 35 anschließend eine zusätzliche Abrundung 36 mit einem gewissen Radius vorgesehen. Ferner ist auch an dem anderen Ende des Abschnitts 35, der der Anrundung 36 gegenüberliegt, eine Abrundung 37 vorgesehen. Somit ergibt sich eine im Wesentlichen trompetenförmig ausgestaltete Anschnittsfläche 19, an der die Anschnittsbohrung 9 in den Bohrungsgrund 18 der Sacklochbohrung 8 mündet. Der konische Abschnitt 35 weist dabei einen gewissen Öffnungswinkel 38 auf, der beispielsweise 30° betragen kann.
Ein Durchmesser der Sacklochbohrung 8 kann beispielsweise in etwa das Vierfache eines Durchmessers der Anschnittsbohrung 9 betragen. Der Bohrungsgrund 18 ist vorzugsweise durch eine halbkugelförmige Aussparung gebildet, deren Radius vorzugsweise größer als ein Durchmesser der Anschnittsbohrung 9 ist. Es ist allerdings auch möglich, dass eine Abrundung 39 (1) am Bohrungsgrund 18 vorzugsweise deutlich größer als der Durchmesser der Anschnittsbohrung 9 gewählt ist, ohne dass der Bohrungsgrund 18 halbkugelförmig ausgestaltet ist.
Die Anschnittsfläche 19 kann sich auch in dem Abschnitt 35 progressiv erweitern, so dass die an der Abrundung 37 gegebene Krümmung der Anschnittsfläche 19 entlang der Längsachse 14 der Anschnittsbohrung 9 kontinuierlich in die durch die Abrundung 36 gegebene Krümmung übergeht und sich eine trompetenförmige Ausgestaltung der Anschnittsfläche 19 ergibt.
3 zeigt den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt des Körpers 7 des Brennstoffeinspritzventils 5 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anschnittsfläche 19 als ebene Fläche ausgestaltet, die im Bereich des Bohrungsgrundes 18 der Sacklochbohrung 8 vorgesehen ist. Die Anschnittsbohrung 9 tritt dabei senkrecht an der Anschnittsfläche 19 in die Sacklochbohrung 8 aus, so dass eine Längsachse 14 senkrecht zu der ebenen Anschnittsfläche 19 orientiert ist. Im Übergangsbereich zwischen der Anschnittsbohrung 9 und der ebenen Anschnittsfläche 19 kann die entstehende Durchdringungslinie mit einem gewissen Radius abgerundet sein.
Die Ausgestaltung des Hochdruckkanals 13 durch den Körper 7 ist entsprechend auch bei anderen Komponenten der Brennstoffeinspritzanlage 1 möglich. Beispielsweise kann eine derartige Ausgestaltung auch bei der Hochdruckpumpe 2 oder in der Brennstoffverteilerleiste 4 vorgesehen sein. Ferner kann die beschriebene Bohrungsverschneidung in dem Hochdruckkanal 13 innerhalb einer Komponente der Brennstoffeinspritzanlage 1 auch mehrmals vorgesehen sein.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10155413 A1 [0002, 0003]

Claims

Vorrichtung (2; 4; 5) für Brennstoffeinspritzanlagen (1), insbesondere Komponente einer Brennstoffeinspritzanlage von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit zumindest einem Körper (7), in dem ein Hochdruckkanal (13) zur Durchleitung von Brennstoff ausgebildet ist, wobei der Hochdruckkanal (13) eine Sacklochbohrung (8) und eine Anschnittsbohrung (9) aufweist, wobei die Sacklochbohrung (8) in einem Bereich eines Bohrungsgrundes (18) der Sacklochbohrung (8) von der Anschnittsbohrung (9) angeschnitten ist, wobei ein Querschnitt der Anschnittsbohrung (9) zumindest in dem Bereich des Bohrungsgrundes (18) kleiner ist als ein Querschnitt der Sacklochbohrung (8) und wobei eine Anschnittsfläche (19) vorgesehen ist, über die die Anschnittsbohrung (9) im Bereich des Bohrungsgrundes (18) in die Sacklochbohrung (8) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschnittsfläche (19) aus der Anschnittsbohrung (9) in den Bohrungsgrund (18) hinein erweitert ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschnittsfläche (19) konisch erweitert ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschnittsfläche (19) zumindest im Wesentlichen kegelförmig ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschnittsfläche (19) zumindest im Wesentlichen trompetenförmig ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschnittsfläche (19) als zumindest im Wesentlichen ebene Anschnittsfläche (19) ausgestaltet ist, die am Bohrungsgrund (18) der Sacklochbohrung (8) vorgesehen ist, und dass eine Längsachse (14) der Anschnittsbohrung (9) zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Anschnittsfläche (19) orientiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (14) der Anschnittsbohrung (9) mit einer Längsachse (15) der Sacklochbohrung (8) einen stumpfen Winkel (16) einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (14) der Anschnittsbohrung (9) mit der Längsachse (15) der Sacklochbohrung (8) einen Winkel (16) einschließt, der aus einem Bereich von etwa 110° bis etwa 160° ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrungsgrund (18) im Wesentlichen durch eine halbkugelförmige Ausnehmung gebildet ist.