DE102007019076A1

DE102007019076A1 - Verteilerrohr, insbesondere für ein Common Rail Einspritzsystem eines Dieselmotors

Info

Publication number: DE102007019076A1
Application number: DE200710019076
Authority: DE
Inventors: Andreas Tschöpe; Rüdiger Hugo Faustmann; Markus Schmidt
Original assignee: Poppe and Potthoff GmbH
Current assignee: Poppe and Potthoff GmbH
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-10-30

Abstract

Bei einem Verteilerrohr, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Dieselmotors, mit einem Druckbegrenzungsventil (70, 74, 86), das einen vom Inneren des Verteilerrohrs (10) nach außen führenden Durchlass (60, 80) aufweist, in dem ein Ventilsitz (70) ausgebildet ist, gegen den ein nach außen öffnendes Ventilglied (74) von einer Feder (86) in dichtende Anlage gedrückt wird, welches Ventilglied gegen die Kraft der Feder öffnet, wenn der Druck in dem Verteilerrohr einen vorbestimmten Wert übersteigt, ist der Ventilsitz (70) an einer Stufe (62, 64) einer mehrstufigen, durch eine Wand des Verteilerrohrs (10) hindurchführenden Bohrung (60) des Verteilerrohrs ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verteilerrohr, insbesondere für ein Common Rail Einspritzsystem eines Dieselmotors, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Neuere Einspritzsysteme für Dieselkraftstoff, mit denen sowohl eine Verbesserung des Wirkungsgrades als auch eine verminderte Schadstoffbelastung der Umwelt erzielt wird, sind so konzipiert, dass mittels einer elektronischen Steuerung der Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen optimiert wird, wobei zusätzlich eine Haupteinspritzung mehreren Voreinspritzungen folgen kann. Voraussetzung für den Einsatz solcher Einspritzsysteme ist die Bereitstellung von hoch komprimiertem Kraftstoff in den Zuleitungen zu den elektronisch gesteuerten Einspritzdüsen, die zum Teil mit Piezoelementen arbeiten. Ein solcher hoch komprimierter Kraftstoff kann in sogenannten Common Rail Systemen bereitgestellt werden, in denen ein Verteilerrohr, von dem aus zu den Einspritzdüsen führende Leitungen abzweigen, mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beschickt wird. Inzwischen wird mit Drucken bis zu über 2000 bar gearbeitet. Aufgrund der hohen Drucke sind die Anforderungen an das Leitungssystem, insbesondere das Verteilerrohr, das auch als Druckspeicher funktioniert, bezüglich der Materialfestigkeit sehr hoch.
Damit unzulässig hohe Drucke nicht zu gefährlichen Zuständen führen, ist bekannt, das System mittels eines am Verteilerrohr angebrachten Druckbegrenzungsventils zu schützen, das bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckniveaus öffnet.
3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines mit einem Überdruckventil bzw. Druckbegrenzungsventil ausgerüsteten an sich bekannten Verteilerrohrs. 4 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung gemäß 3, in der die Schnittlinien gestrichelt dargestellt sind.
Gemäß 3 und 4 weist ein Verteilerrohr 10 mit einer Achse A-A einen inneren Durchgangskanal 12 auf, der gemäß den Figuren von links her von einer Hochdruckpumpe mit unter hohem Druck stehender Flüssigkeit, beispielsweise Dieselkraftstoff von mehr als 2000 bar, beschickt wird. Von dem Durchgangskanal 12 zweigen nicht dargestellte Zweigkanäle radial durch die Wand des Verteilerrohrs 10 ab, die mit zu Einspritzventilen führenden Zweigleitungen verbunden sind. Die Konstruktion der Verbindungen zwischen den Zweigleitungen und dem Verteilerrohr, die hochstabil sein muss, ist an sich bekannt und wird daher nicht erläutert. Eine Stirnseite des Verteilerrohrs 10 ist mit einer gegenüber dem Durchgangskanal 12 im dargestellten Beispiel mit erweitertem Durchmesser ausgebildeten Bohrung 14 versehen, die ein Innengewinde 16 aufweist.
In das Innengewinde 16 des Verteilerrohrs 10 ist ein insgesamt mit 18 bezeichnetes Druckbegrenzungsventil eingeschraubt, dessen Gehäuse aus einem Sitzteil 20 und einem Federhalteteil 22 zusammengesetzt ist.
Das Sitzteil weist einen zylindrischen Vorsprung 24 auf, der mit einem Außengewinde 26 versehen ist, das mit dem Innengewinde 16 des Verteilerrohrs 10 verschraubt ist. Durch das Sitzteil 20 geht eine abgestufte Bohrung hindurch, wobei sich, ausgehend vom Durchgangskanal 12 eine erste Stufe 28 zu einer zweiten Stufe 30 verengt, die in eine dritte Stufe 32 mit erweitertem Durchmesser übergeht, die wiederum in eine vierte Stufe 34 mit nochmals erweitertem Durchmesser übergeht.
Der Übergang von der zweiten Stufe zur dritten Stufe bildet einen Ventilsitz, gegen den eine Stirnseite des Schaftes eines Ventilgliedes 36 in dichtende Anlage drängbar ist, das mit einem im Durchmesser erweiterten Kopf 38 in der vierten Stufe 34 aufgenommen ist.
Die vierte Stufe 34 des Sitzteils 20 weist ein Innengewinde 40 auf, mit dem ein am Federhalteteil 22 ausgebildetes Außengewinde 42 verschraubt ist. Das Federhalteteil 22 ist ebenfalls mit einer mehrstufig ausgebildeten Durchgangsbohrung 44 versehen.
Zwischen einem radial einwärts von der Wandung der Durchgangsbohrung 44 vorstehenden Bund 46 und dem Kopf 38 des Ventilglieds 36 stützt sich eine Druckfeder 48 ab, die das Ventilglied 36 in dichtende Anlage an den Ventilsitz drängt, solange der Druck im Durchgangskanal 12 unter einem vorbestimmten Wert liegt. Wenn das Ventilglied 36 bei höherem Druck gegen die Druckfeder 48 gemäß 3 nach rechts gedrückt wird, wird ein Entlastungsweg freigegeben, der durch die Bohrungsstufen 28 und 30 und zwischen der dritten Stufe 32 und dem Schaft des Ventilglieds 36 hindurch in die nach außen offene Durchgangsbohrung 44 führt.
Die beschriebene an sich bekannte Konstruktion des Druckbegrenzungsventils 18 ist wegen der zweiteiligen Ausführung des Gehäuses und der notwendigen Schraubverbindungen zwischen dem zylindrischen Vorsprung 24 und dem Verteilerrohr 10 sowie dem Federhalteteil 22 und dem Sitzteil 20 verhältnismäßig aufwändig, wobei die Stirnfläche des zylindrischen Vorsprungs 24 in dichtende Anlage gegen den Grund der Bohrung 14 gepresst wird und zur Abdichtung zwischen dem Sitzteil 20 und dem Federhalteteil 22 zwischen deren einander zugewandten Stirnflächen ein Dichtring 50 vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einem Druckbegrenzungsventil versehenes Verteilerrohr, insbesondere für ein Common Rail Einspritzsystem eines Dieselmotors, zu schaffen, dessen Aufbau vereinfacht ist.
Eine Lösung der vorgenannten Aufgabe wird mit einem Verteilerrohr gemäß dem Anspruch 1 erzielt.
Dadurch, dass der Ventilsitz einteilig mit dem Verteilerrohr ausgebildet ist bzw. integrierter Bestandteil des Verteilerrohrs ist, kann das „Gehäuse" des Druckbegrenzungsventils einteilig ausgebildet sein, wodurch die Anzahl der Gewindeverbindungen und der gegenseitig abzudichtenden Flächen vermindert ist.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verteilerrohrs gerichtet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verteilerrohr,
2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß 1 mit gestrichelt eingezeichneten Konturlinien des Inneren der Anordnung,
3 und 4 den 1 und 2 ähnliche Ansichten des vorstehend erläuterten Verteilerrohrs gemäß dem Stand der Technik.
Gemäß 1 und 2 weist ein Verteilerrohr 10 einen Durchgangskanal 12 auf, der im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 3 sich nicht zu einer stirnseitigen Bohrung 14 erweitert, sondern in eine mehrstufig ausgebildete nach außen offene Durchgangsbohrung übergeht, die insge samt mit 60 bezeichnet ist. Der Durchgangskanal 12 verengt sich zunächst zu einer ersten Stufe 62 der Durchgangsbohrung 60, die sich zu einer zweiten Stufe 64 erweitert, die wiederum in eine dritte Stufe 66 mit nochmals erweitertem Durchmesser übergeht und schließlich in einer vierten Stufe 68 mit abermals erweitertem Durchmesser nach außen offen ist.
Der Übergang von der ersten Stufe 62 zu der zweiten Stufe 64 bildet einen Ventilsitz 70, gegen den der bevorzugt konisch spitz zulaufend ausgebildete vordere Endbereich eines Schaftes 72 eines insgesamt mit 74 bezeichneten Ventilgliedes in dichtende Anlage drängbar ist. Der Schaft 72 des Ventilglieds 74 ist in der zweiten Stufe 64 der Durchgangsbohrung 60 geführt, wobei vorzugsweise in der Wand der zweiten Bohrungsstufe und/oder in der Außenseite des Schaftes wenigstens eine Nut ausgebildet ist, die einen Flüssigkeitsdurchlass ermöglicht. Der Schaft 72 erweitert sich zu einem Kopf 75, der in der dritten Stufe 66 der Durchgangsbohrung 60 geführt ist, wobei zwischen seinem Außenumfang und der Innenseite der dritten Stufe ebenfalls ein Flüssigkeitsdurchlass möglich ist.
Die vierte Stufe 68 ist in ihrem dem offenen Ende zugewandten Bereich mit einem Innengewinde 76 versehen, in das ein Außengewinde 78 eingeschraubt ist, das an einem mit einer Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung 80 versehenen, insgesamt zylindrischen Federhalteteil 82 ausgebildet ist.
Das Innengewinde 76 ist bevorzugt in einem radial etwas erweiterten Bereich der vierten Stufe 68 ausgebildet. Das Außengewinde 78 ist bevorzugt ebenfalls in einem radial gegenüber seinem gemäß 1 linken Endbereich im Durchmesser etwas vergrößerten Bereich des Federhalteteils 82 ausgebildet. Der linke Endbereich des Federhalteteils 82 passt mit allenfalls geringem Spiel in die vierte Stufe 68 ein und ist gegenüber der vierten Stufe mittels eines Dichtrings 84 abgedichtet.
Die Durchgangsbohrung 80 des Federhalteteils 82 weist in einem mittleren Bereich einen radial einwärts vorstehenden Bund 85 auf, zwischen dem und dem Kopf 75 des Ventilgliedes 74 eine Druckfeder 86 angeordnet ist, deren Kraft ausreicht, das Ventilglied 74 bei unterhalb eines Schwellwerts liegenden Druckes im Durchgangskanal 12 in dichtende Anlage gegen den Ventilsitz 70 zu pressen.
Zur Sicherung des Gewindeeingriffs zwischen dem Federhalteteil 82 und dem Verteilerrohr 10 ist auf einen aus dem Verteilerrohr 10 gemäß 1 rechts vorstehenden Bereich des Außengewindes 78 eine Kontermutter 88 geschraubt, die den Gewindeeingriff verspannt und gegen ein Lösen sichert.
Das Verteilerrohr 10 ist nahe seinem gemäß 1 rechten Ende an seiner Außenseite mit Abflachungen 88 versehen, an denen beispielsweise ein Gabelschlüssel angesetzt werden kann. Der gemäß 1 rechte Endbereich des Federhalteteils 82 ist derart ausgebildet, dass an ihn eine Anschlussleitung anschließbar ist.
Die Montage der beschriebenen Anwendung ist wie folgt:
In die mechanisch fertig bearbeitete mit der Achse A-A ausgebildete Durchgangsbohrung 60 des Verteilerrohrs wird das Ventilglied 74 eingeschoben und die Druckfeder 86 eingelegt. Anschließend wird das Federhalteteil 82 mit eingesetztem Dichtring 84 in das Verteilerrohr eingeschraubt, wobei die Einschraubtiefe die Vorspannung der Druckfeder 86 bestimmt. Anschließend wird die Kontermutter 88, die vorher auf das Außengewinde 68 aufgeschraubt wurde, festgezogen.
Wenn der Druck in dem Durchgangskanal 12 einen vorbestimmten Wert übersteigt, hebt das Ventilglied 74 vom Sitz 70 ab und gibt einen Durchlass vom Durchgangskanal 12 in die Durchgangsbohrung 80 frei, so dass eine zuverlässige Begrenzung des Druckes in dem Durchgangskanal 12 erzielt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der beschriebenen Anordnung werden gegenüber der Ausführungsform gemäß 3 und 4 folgende Vorteile erzielt:
Es ist nur eine Gewindeverschraubung (Innengewinde 76, Außengewinde 78) erforderlich, die in einem nicht mit hohem Druck beaufschlagten Bereich liegt. Der Dichtring 84 muss lediglich gegen den Entlastungsdruck abdichten, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnet.
Die Erfindung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise muss die Anordnung nicht an einer Stirnseite des Verteilerrohrs 10 vorgesehen sein, sondern kann auch in einer seitlichen Wandung vorgesehen sein. Das Druckbegrenzungsventil ist dann beispielsweise radial gerichtet. Die stirnseitige Anordnung hat jedoch den besonderen Vorteil, dass genügend Material des Verteilerrohrs zur Verfügung steht, weil wegen der erforderlichen Wanddicke der Durchmesser des Durchgangskanals 12 erheblich kleiner ist als der Außendurchmesser des Verteilerrohrs 10. Das Federhalteteil 82 könnte auch mittels einer mit der Außenseite des Verteilerrohrs verschraubten Überwurfmutter am Verteilerrohr befestigt sein. Der Druck, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnet, kann entsprechend den Erfordernissen eingestellt sein und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1000 und 3000 bar. Die erfindungsgemäße Konstruktion kann auch für höhere und niedrigere Drucke eingesetzt werden.

10: Verteilerrohr
12: Durchgangskanal
14: Bohrung
16: Innengewinde
18: Druckbegrenzungsventil
20: Sitzteil
22: Federhalteteil
24: zylindrischer Vorsprung
26: Außengewinde
28: erste Stufe
30: zweite Stufe
32: dritte Stufe
34: vierte Stufe
36: Ventilglied
38: Kopf
40: Innengewinde
42: Außengewinde
44: Durchgangsbohrung
46: Bund
48: Druckfeder
50: Dichtring
60: Durchgangsbohrung
62: erste Stufe
64: zweite Stufe
66: dritte Stufe
68: vierte Stufe
70: Ventilsitz
72: Schaft
74: Ventilglied
75: Kopf
76: Innengewinde
78: Außengewinde
80: Durchgangsbohrung
82: Federhalteteil
84: Dichtring
85: Bund
86: Druckfeder
88: Abflachung

Claims

Verteilerrohr, insbesondere für ein Common Rail Einspritzsystem eines Dieselmotors, mit einem Druckbegrenzungsventil (70, 74, 86), das einen vom Inneren des Verteilerrohrs (10) nach außen führenden Durchlass (60, 80) aufweist, in dem ein Ventilsitz (70) ausgebildet ist, gegen den ein nach außen öffnendes Ventilglied (74) von einer Feder (86) in dichtende Anlage gedrückt wird, welches Ventilglied gegen die Kraft der Feder öffnet, wenn der Druck in dem Verteilerrohr einen vorbestimmten Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (70) an einer Stufe (62, 64) einer mehrstufigen, durch eine Wand des Verteilerrohres (10) hindurchführenden Bohrung (60) des Verteilerrohres ausgebildet ist.
Verteilerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (74) einen Schaft (72) aufweist, dessen Stirnseite in dichtende Anlage gegen den Ventilsitz (70) drängbar ist und der in einer ausgehend vom Inneren des Verteilerrohrs (10) zweiten Stufe (64) der Bohrung (60) mit gegenüber der ersten Stufe (62) größerem Durchmesser geführt ist.
Verteilerrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder als Druckfeder (86) ausgebildet ist und zwischen dem Ventilglied (74) und einem mit dem Verteilerrohr (10) verschraubten Federhalteteil (82) wirksam ist.
Verteilerrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außengewinde (78) des Federhalteteils (82) mit einem Innengewinde (76) einer gegenüber der zweiten Stufe (64) mit vergrößertem Querschnitt ausgebildeten Stufe (68) der Bohrung (60) verschraubt ist.
Verteilerrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (78) des Federhalteteils (82) aus dem Verteilerrohr (10) vorsteht und eine Kontermutter (88) trägt.
Verteilerrohr nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenseite des Federhalteteils (82) und der Wand der abgestuften Bohrung (60) ein Dichtring (84) angeordnet ist.
Verteilerrohr nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federhalteteil (82) mit einer axialen Durchgangsöffnung (80) ausgebildet ist, von der ein Bund (85) radial einwärts vorsteht, an dem sich die Feder (86) abstützt.
Verteilerrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (72) des Ventilgliedes (74) an seinem der Feder (86) zugewandten Ende einen in einer gegenüber der zweiten Stufe (64) erweiterten dritten Stufe (66) der abgestuften Bohrung (60) aufgenommenen Kopf aufweist, an dem sich die Feder abstützt.
Verteilerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abgestufte Bohrung (60) an einer Stirnseite des Verteilerrohrs (10) ausgebildet ist.