DE102007047518B4

DE102007047518B4 - Druckrohrstutzen

Info

Publication number: DE102007047518B4
Application number: DE102007047518.9A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Lämmermann; Tobias Hermann; Jürgen Ritter
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: DE102007047518A1

Abstract

Druckrohrstutzen zum Anschluss einer seitlich an den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine herangeführten Hochdruckeinspritzleitung an eine den Zylinderkopf durchsetzenden, in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündenden Einspritzdüse, wobei
- der in seiner Längsrichtung von einer Durchgangsbohrung durchsetze Druckrohrstutzen (7) in einer Bohrung (6) angeordnet ist, die ausgehend von einer Längsseite (5) des Zylinderkopfes (1) zu einem Anschluss an der Einspritzdüse (3) quer durch den Zylinderkopf (1) verläuft,
- der Druckrohrstutzen (7) über ein einen Einpressdruck aufbauendes Element gegen die Einspritzdüse (3) druckbeaufschlagt ist, derart, dass ein einspritzdüsenseitig an dem Druckrohrstutzen (7) angeordneter Konus (8) in eine korrespondierende konische Ausnehmung (9) am Anschluss der Einspritzdüse (3) eingepresst wird,
- der Druckrohrstutzen (7) an seinem der Einspritzdüse (3) abgewandten Ende ein Dichtelement aufweist, das den Zwischenraum zwischen Druckrohrstutzen (7) und Innenwand der Bohrung (6) nach außen hin abdichtet,
- die Bohrung (6) an eine Leckageabführleitung (16) angeschlossen ist, die eventuell aus der Verbindung des Druckrohrstutzens (7) mit der Einspritzdüse (3) in die Bohrung (6) austretenden Kraftstoff aufnimmt und abführt,
- der Druckrohrstutzen (7) ein die Durchgangsbohrung aufweitendes von Einbauten freies Zusatzvolumen (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Druckrohrstutzen (7) zweiteilig ausgeführt ist, wobei die Trennlinie zwischen den beiden Teilen (7a, 7b) durch das die Durchgangsbohrung aufweitende Zusatzvolumen (18) verläuft,
- die Trennlinie im montierten Zustand des Druckrohrstutzens (7) innerhalb der nach außen hin abgedichteten Bohrung (6) liegt,
- der Druckrohrstutzen (7) an seiner Trennlinie durch eine Schraubverbindung (26) oder durch eine Schweißverbindung verbunden ist,
- im ersten Teil (7a) des Druckrohrstutzens (7) eine erste Drosselstelle (17),
- zweiten Teil (7 b) des Druckrohrstutzens (7) eine zweite Drosselstelle (19) ausgebildet,
- die Druckbeaufschlagung des Druckrohrstutzens (7) gegen die Einspritzdüse (3) mittels einer Überwurfschraube (10) erfolgt, die an der Längsseite (5) des Zylinderkopfes (1) in ein an der Bohrung (6) angeordnetes Innengewinde (13) eingeschraubt ist und mit ihrem auf die Einspritzdüse (3) weisenden Ende (11) auf eine an dem Druckrohrstutzen (7) angeordnete umlaufende Schulter (12) wirkt und so diesen gegen die Einspritzdüse (3) druckbeaufschlagt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Druckrohrstutzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei heute üblichen Kraftstoffeinspritzsystemen des Common-Rail-Typs für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen wird der Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter in eine Kraftstoffhochdruckpumpe gefördert, die den Kraftstoff unter hohem Druck in ein Verteilerrohr presst. Vom Verteilerrohr, das auch als Rail bezeichnet wird, gelangt der unter Hochdruck stehende Kraftstoff mittels Einspritzleitungen zu den Einspritzdüsen, die, durch einen elektromagnetischen oder piezoelektrischen Antrieb betätigt, den Durchfluss des Kraftstoffes in den Brennraum der Brennkraftmaschine freigeben und so den Kraftstoff mit einem Druck bis zu 2500 bar einspritzen.
Ziel bei solchen Kraftstoffeinspritzsystemen ist es, den Einspritzdruck während des Einspritzvorganges möglichst konstant zu halten um eine exakte Zumessung des Kraftstoffes zu gewährleisten. Diesem Bemühen läuft entgegen, dass es einerseits beim Öffnen des Durchflusses in den Einspritzdüsen zu einem lokalen Druckabfall kommt, andererseits verursacht der aufgrund des Druckabfalls aus dem Rail nachströmende Kraftstoff wieder einen Druckanstieg. Durch diese Anregung durch wechselnde Drücke kommt es im gesamten Einspritzsystem zu starken Druckschwankungen, die sich auch auf die Druckverhältnisse an anderen Einspritzdüsen auswirken. Um dem entgegenzuwirken ist es z.B. aus der DE 101 43 423 bekannt, den Einspritzdüsen ein Kraftstoffzusatzvolumen direkt vorzulagern und bevorzugt über Drosselstellen an die Einspritzleitungen anzukoppeln.
Weiter ist es aus der DE 197 16 513 A1 bekannt, das Zusatzvolumen in einem Druckrohr vorzusehen, das in einer Bohrung angeordnet ist, die den Zylinderkopf, ausgehend von einer seiner Längsseiten, in Richtung auf die Einspritzdüse quer durchsetzt. Dabei ist die Bohrung an ein System zur Rückführung von Leckagekraftstoff angeschlossen, so dass sie eventuell an der Verbindungsstelle zwischen Einspritzdüse und Druckrohr austretenden Kraftstoff aufnimmt und in den Kraftstoffvorrat zurückführt.
Eine analoge Anordnung ist der DE 699 33 173 T2 in einem ersten Ausführungsbeispiel ( 2) zu entnehmen in einem weiteren Ausführungsbeispiel (1) ist das Zusatzvolumen nicht im Druckrohr, sondern in der das Druckrohr beaufschlagenden Verschraubung angeordnet.
Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, dass in den beiden ersten Fällen das Zusatzvolumen durch Aufweiten der Durchgangsbohrung von der der Einspritzdüse abgewanden Seite des Druckstutzens erfolgt, so dass die notwendige abdichtende Verschraubung am Eingang des Druckstutzens zwangsläufig außerhalb der an das System zur Rückführung des Leckagekraftstoffes angeschlossenen Bohrung liegt. Gleiches trifft auch im letztgenannten Fall zu, da das Zusatzvolumen in der Verschraubung selbst angeordnet ist. Weiter ist es bei der bekannten Anordnung nicht möglich, eine eingangsseitige Drosselstelle in das Druckrohr zu integrieren.
Weiter ist es aus der JP 2004-36542 A bekannt ein Zusatzvolumen in einer Einspritzleitung vorzusehen.
Die US 6 199 539 B1 schließlich zeigt einen Druckrohrstutzen der in einer Aufnahmebohrung verdrehsicher angeordnet ist.
Unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, das Druckrohr so auszubilden, dass es in gewohnter Weise direkt an die Einspritzleitung angeschlossen werden kann, zusätzliche Teile nicht erforderlich sind und keine zusätzlichen Risiken durch zusätzliche außerhalb des Systems für die Rückführung von Leckagekraftstoff liegende Schraubverbindungen entsteht.
Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei der Lösung der Aufgabe wurde von einem Druckrohrstutzen zum Anschluss einer seitlich an den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine herangeführten Hochdruckeinspritzleitung an eine den Zylinderkopf durchsetzende, in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündenden Einspritzdüse ausgegangen. Der Druckrohrstutzen, der in seiner Längsrichtung von einer Durchgangsbohrung durchsetzt ist, befindet sich in einer Bohrung, die ausgehend von einer Längsseite des Zylinderkopfes zu einem Anschluss an der Einspritzdüse quer durch den Zylinderkopf verläuft. Um eine druckdichte Verbindung zwischen dem Druckrohrstutzen und dem Einspritzventil herzustellen ist der Druckrohrstutzen über ein einen Einpressdruck aufbauendes Element gegen die Einspritzdüse druckbeaufschlagt, wobei ein einspritzdüsenseitig an dem Druckrohrstutzen angeordneter Konus in eine korrespondierende konische Ausnehmung am Anschluss der Einspritzdüse eingepresst wird. Der Druckrohrstutzen weist weiter an seinem der Einspritzdüse abgewandten Ende ein Dichtelement auf, das den Zwischenraum zwischen Druckrohrstutzen und Bohrung nach außen hin abdichtet, wobei die Bohrung an eine Leckageabführleitung angeschlossen ist, die eventuell aus der Verbindung des Druckrohrstutzens mit der Einspritzdüse in die Bohrung austretenden Kraftstoff aufnimmt und abführt. Zur Minderung der im Einspritzsystem auftretenden Druckschwankungen ist im Druckrohrstutzen ein die Durchgangsbohrung aufweitendes Zusatzvolumen vorgesehen, das erfindungsgemäß dadurch realisiert wird, dass der Druckrohrstutzen zweiteilig ausgeführt ist, wobei die Trennlinie zwischen den beiden Teilen durch das die Durchgangsbohrung aufweitende Zusatzvolumen verläuft. Auf diese Weise lässt sich das Zusatzvolumen einfach und damit vorteilhaft durch Bohren beider Druckrohrstutzenteile von der Trennlinie her erzeugen, was wiederum die Möglichkeit eröffnet, notwendigenfalls an beiden Enden des Druckrohrstutzens eine Drosselstelle auszubilden. Dadurch dass die Trennlinie zwischen den beiden Teilen des Druckrohrstutzens im montierten Zustand des Druckrohrstutzens innerhalb der nach außen hin abgedichteten Bohrung, also innerhalb des Bereiches liegt, aus dem Kraftstoff mittels des Systems zur Abführung von Leckagekraftstoff abgeführt werden kann, wird in vorteilhafter Weise sichergestellt dass keine zusätzlichen ungeschützten Verschraubungs- oder Stoßstellen in der Kraftstoffzuführung entstehen.
Die Verbindung der beiden Teile des Druckrohrstutzens lässt sich erfindungsgemäß durch eine Schraubverbindung verbinden.
Als zusätzliche Abdichtmaßnahme kann der Druckrohrstutzen an seiner Trennlinie ein Dichtelement aufweisen, das vorteilhaft durch einen Konus auf der einen Seite der Trennlinie und eine konische Ausnehmung auf der anderen Seite der Trennlinie gebildet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein Dichtelement in Form einer eingelegten Dichtung zu realisieren.
Weiterhin besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, die beiden Teile des Druckrohrstutzens nach dem Einbringen des Zusatzvolumens miteinander zu verschweißen. Neben anderen Schweißtechniken kommt hierzu als besonders einfache und damit vorteilhafte Verbindungstechnik das Reibschweißen in Frage.
Die Druckbeaufschlagung des Druckrohrstutzens gegen die Einspritzdüse erfolgt erfindungsgemäß mittels einer Überwurfschraube, die an der Längsseite des Zylinderkopfes in ein an der Bohrung angeordnetes Innengewinde eingeschraubt ist und mit ihrem auf die Einspritzdüse weisenden Ende auf eine an dem Druckrohrstutzen angeordnete umlaufende Schulter wirkt.
Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist nachfolgend unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert. Es Zeigen:

1 Einen Vertikalschnitt durch Zylinderkopf, Einspritzdüse und Druckrohrstutzen
2 Einen Horizotalschnitt durch Zylinderkopf, Einspritzdüse und Druckrohrstutzen in Teildarstellung

Die Darstellungen in 1 und 2 zeigen einen Zylinderkopf 1 der eine Aufnahmebohrung 2 für eine Einspritzdüse 3 aufweist. In der Aufnahmebohrung 2 befindet sich die Einspritzdüse 3, die mittels einer Spannvorrichtung 4 in die Aufnahmebohrung 2 eingepresst ist. Von einer Längsseite 5 des Zylinderkopfes 1 her verläuft eine Bohrung 6 bis zur Aufnahmebohrung 2. In der Bohrung 6 ist ein Druckrohrstutzen 7 angeordnet, der an seinem der Einspritzdüse 3 zugewandten Ende einen Konus 8 aufweist. Der Konus 8 wird in eine korrespondierende konische Aufnahme 9 in der Einspritzdüse 3 eingepresst, wobei der Einpressdruck mittels einer Überwurfschraube 10 aufgebracht wird, die an einer an dem Druckrohrstutzen 7 angeordneten Schulter 11 eines umlaufenden Bundes 12 angreift und in ein Innengewinde 13 in der Bohrung 6 eingeschraubt ist. Der umlaufende Bund 12 weist eine umlaufende Nut 14 auf, in die ein O-Ring 15 eingelegt ist, der die Bohrung 6 in Richtung auf die Längsseite 5 des Zylinderkopfes 1 abdichtet. Die Bohrung 6 wird von einer Ablaufbohrung 16 geschnitten, die quer zur Bohrung 6 verläuft und mit einem System zur Abführung von Leckagekraftstoff (nicht dargestellt) verbunden ist.
Der Druckrohrstutzen 7 weist einen ersten Teil 7a und einen zweiten Teil 7b auf, wobei der erste Teil 7a und der zweite Teil 7b mit einer Schraubverbindung 27 verbunden sind. Die Fließverbindung des Druckrohrstutzens ist durch eine diesen in Längsrichtung durchsetzende, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Durchgangsbohrung gebildet, derart, dass im ersten Teil 7a des Druckrohrstutzens 7 eine erste Drosselstelle 17 und ein erster Teil 18a des Zusatzvolumens 18 und im zweiten Teil 7 b des Druckrohrstutzens 7 der zweiten Teil 18b des Zusatzvolumens 18 und eine zweite Drosselstelle 19 ausgebildet sind. Unter Drosselstelle soll ganz allgemein verstanden werden, dass der Durchmesser der Fließverbindung gegenüber einem benachbarten Teil verkleinert ist.
An seinem der Einspritzdüse 3 abgewandten Ende ist an dem Druckrohrstutzen 7 ein Gewinde 20 vorgesehen, auf das eine Überwurfmutter 21 aufgeschraubt ist. Mittels der Überwurfmutter 21 wird der am Ende der Hochdruckeinspritzleitung 22 angeordnete Konus 23 in eine korrespondierende konische Aufnahme 24 in dem Ende des Druckrohrstutzens 7 eingepresst. Zwischen der Überwurfmutter 21 und der rückseitigen Schulter des Konus 23 kann ein Federelement (nicht dargestellt) vorgesehen.
Um zu verhindern, dass sich der Druckrohrstutzen 7, sowohl beim einschrauben der Überwurfschraube 10 als auch beim aufschrauben der Überwurfmutter 21, in der Bohrung 6 verdreht, sind an dem der Einspritzdüse abgewandten Ende des Druckstutzens, an diesem, einander gegenüberliegend und über dessen Kontur hervortretend, zwei Kugeln 25 angeordnet, die mit zwei korrespondierenden Längsnuten 26 in der Bohrung 6 zusammenwirken, so dass der Druckrohrstutzen 7 in der Bohrung 6 verdrehsicher lagert.
Neben der Verbindung der beiden Teile 7a, 7b des Druckrohrstutzens 7 mittels der Schraubverbindung 27 besteht abweichend zum vorstehend aufgezeigten Beispiel auch die Möglichkeit, eine Steckverbindung vorzusehen, wenn der Druckrohrstutzen 7, wie vorstehend beschrieben, von seinem der Einspritzdüse 3 abgewandten Ende her mit dem Einpressdruck beaufschlagt wird. Der so aufgebrachte Einpressdruck dichtet dann sowohl die Verbindung zwischen Druckrohrstutzen 7 und Einspritzdüse 3 als auch die Stoßstelle zwischen dem ersten Teil 7a und dem zweiten Teil 7b des Druckrohrstutzens 7. Zur besseren Zentrierung der beiden Teile 7a, 7b des Druckrohrstutzens 7 in der Bohrung 6 können am Druckrohrstutzen 7, auf den Umfang verteilt, im Bereich der Stoßstelle Zentriernasen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die diesen gegen die Innenwand der Bohrung 6 abstützen.
Weiter besteht, abweichend vom beschriebenen Beispiel die Möglichkeit, an der Stoßstelle zwischen dem ersten Teil 7a und dem zweiten Teil 7b des Druckrohrstutzens 7 eine Einlegdichtung, z.B. in Form einer plastisch verformbaren Metalldichtung vorzusehen.
Ebenfalls abweichend vom beschriebenen Beispiel können die zwei Teile des zweiteiligen Druckrohrstutzens nach dem Einbringen des Zusatzvolumens wieder fest verbunden werden, dazu bietet es sich an, zwischen den beiden Teilen des Druckrohrstutzens durch Schweißen insbesondere Reibschweißen eine druckdichte dauerhafte Verbindung herzustellen.
Selbstverständlich lassen sich die beschriebenen Ausführungen mit dem Fachmann zugänglichem Fachwissen auf vielfältige Weise ausgestalten, ohne den grundlegenden erfinderischen Gedanken zu verlassen, den beschriebenen Ausführungsformen kommt somit nur Beispielcharakter zu.

Claims

Druckrohrstutzen zum Anschluss einer seitlich an den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine herangeführten Hochdruckeinspritzleitung an eine den Zylinderkopf durchsetzenden, in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündenden Einspritzdüse, wobei - der in seiner Längsrichtung von einer Durchgangsbohrung durchsetze Druckrohrstutzen (7) in einer Bohrung (6) angeordnet ist, die ausgehend von einer Längsseite (5) des Zylinderkopfes (1) zu einem Anschluss an der Einspritzdüse (3) quer durch den Zylinderkopf (1) verläuft, - der Druckrohrstutzen (7) über ein einen Einpressdruck aufbauendes Element gegen die Einspritzdüse (3) druckbeaufschlagt ist, derart, dass ein einspritzdüsenseitig an dem Druckrohrstutzen (7) angeordneter Konus (8) in eine korrespondierende konische Ausnehmung (9) am Anschluss der Einspritzdüse (3) eingepresst wird, - der Druckrohrstutzen (7) an seinem der Einspritzdüse (3) abgewandten Ende ein Dichtelement aufweist, das den Zwischenraum zwischen Druckrohrstutzen (7) und Innenwand der Bohrung (6) nach außen hin abdichtet, - die Bohrung (6) an eine Leckageabführleitung (16) angeschlossen ist, die eventuell aus der Verbindung des Druckrohrstutzens (7) mit der Einspritzdüse (3) in die Bohrung (6) austretenden Kraftstoff aufnimmt und abführt, - der Druckrohrstutzen (7) ein die Durchgangsbohrung aufweitendes von Einbauten freies Zusatzvolumen (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Druckrohrstutzen (7) zweiteilig ausgeführt ist, wobei die Trennlinie zwischen den beiden Teilen (7a, 7b) durch das die Durchgangsbohrung aufweitende Zusatzvolumen (18) verläuft, - die Trennlinie im montierten Zustand des Druckrohrstutzens (7) innerhalb der nach außen hin abgedichteten Bohrung (6) liegt, - der Druckrohrstutzen (7) an seiner Trennlinie durch eine Schraubverbindung (26) oder durch eine Schweißverbindung verbunden ist, - im ersten Teil (7a) des Druckrohrstutzens (7) eine erste Drosselstelle (17), - zweiten Teil (7 b) des Druckrohrstutzens (7) eine zweite Drosselstelle (19) ausgebildet, - die Druckbeaufschlagung des Druckrohrstutzens (7) gegen die Einspritzdüse (3) mittels einer Überwurfschraube (10) erfolgt, die an der Längsseite (5) des Zylinderkopfes (1) in ein an der Bohrung (6) angeordnetes Innengewinde (13) eingeschraubt ist und mit ihrem auf die Einspritzdüse (3) weisenden Ende (11) auf eine an dem Druckrohrstutzen (7) angeordnete umlaufende Schulter (12) wirkt und so diesen gegen die Einspritzdüse (3) druckbeaufschlagt.
Druckrohrstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckrohrstutzen (7) an seiner Trennlinie ein Dichtelement aufweist.
Druckrohrstutzen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement durch einen Konus auf der einen Seite der Trennlinie und eine konische Ausnehmung auf der anderen Seite der Trennlinie gebildet ist.