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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für eine Kraftstoffeinspritzanlage
für Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen.
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Zum
Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine,
insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, kommen Kraftstoffeinspritzanlagen
zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte „Common-Rail”-Anlagen ausgeführt sind.
Bei diesen werden die in den Brennräumen angeordneten Injektoren
aus einem gemeinsamen Kraftstoffhochdruckspeicher, dem Common-Rail,
mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei
in dem Kraftstoffhochdruckspeicher unter einem Druck von bis zu über 2000
bar vor.
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Kraftstoffeinspritzanlagen
für Brennkraftmaschinen
stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung
des Kraftstoffs in die Brennräume
der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks.
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Dies
ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich der
zulässigen Schadstoffemission
von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind,
erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen,
durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise
die Bildung von Ruß stark
abhängig
von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen
Zylinder der Brennkraftmaschine.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Kraftstoffhochdruckspeicher für eine Kraftstoffeinspritzanlage
einer Brennkraftmaschine zu schaffen, der einfach aufgebaut ist
und einen langfristig sicheren Betrieb der Kraftstoffeinspritzanlage
ermöglicht.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher
für ein
Kraftstoffeinspritzanlage für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem zylindrischen
Hauptrohr mit einem ersten Fluidkanal, wobei das Hauptrohr sich
in Richtung einer ersten Längsachse
erstreckt, und mindestens einem mit dem zylindrischen Hauptrohr
starr gekoppelten Zu- oder Ablaufrohr mit einem zweiten Fluidkanal,
wobei sich das Zu- oder Ablaufrohr in Richtung einer zweiten Längsachse
erstreckt. Der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal sind hydraulisch
miteinander gekoppelt. Die zweite Längsachse des zweiten Fluidkanals
ist um einen Neigungswinkel zwischen 30° und 60° gegenüber der ersten Längsachse
des ersten Fluidkanals geneigt.
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Ein
derartiger Kraftstoffhochdruckspeicher hat den Vorteil, dass Totwasserbereiche
in den Fluidkanälen
vermieden werden können.
Damit kann eine Ansammlung von Partikeln in den Fluidkanälen vermieden
werden. Des Weiteren können
bei der Endmontage des Kraftstoffhochdruckspeichers entstehende
Partikel bei der abschließenden
Dichtheitsprüfung
gut abtransportiert werden. Darüber
hinaus ist ein Partikelaustrag bei Spülungen sehr einfach möglich.
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Besonders
bevorzugt ist der Neigungswinkel in etwa gleich 45°.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher
für ein
Kraftstoff einspritzanlage für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem zylindrischen
Hauptrohr mit einem ersten Fluidkanal, der eine Innenwand des Hauptrohrs
bildet und einen Kanaldurchmesser hat, wobei das Hauptrohr sich
in Richtung einer ersten Längsachse
erstreckt und einen Axialendbereich hat, und einem mit dem zylindrischen
Hauptrohr starr gekoppelten Zu- oder Ablaufrohr mit einem zweiten
Fluidkanal. Der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal sind
hydraulisch miteinander gekoppelt. Das Zu- oder Ablaufrohr ist in
dem Axialendbereich des Hauptrohrs angeordnet. Der erste Fluidkanal
und der zweite Fluidkanal haben eine gemeinsame Verschneidungskante.
Der erste Fluidkanal erstreckt sich von einem dem Axialendbereich
nächstliegenden
Teil der Verschneidungskante bis zu einer in dem Axialendbereich
angeordneten inneren Stirnwand des ersten Fluidkanals, und die innere
Stirnwand hat zu dem dem Axialendbereich nächstliegenden Teil der Verschneidungskante
einen axialen Abstand kleiner oder gleich dem halben Kanaldurchmesser.
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Dies
hat den Vorteil, dass Totwasserbereiche in den Fluidkanälen vermieden
werden können.
Damit kann eine Ansammlung von Partikeln in den Fluidkanälen vermieden
werden. Des Weiteren können bei
der Endmontage des Kraftstoffhochdruckspeichers entstehende Partikel
bei der abschließenden Dichtheitsprüfung gut
abtransportiert werden. Darüber
hinaus ist ein Partikelaustrag bei Spülungen sehr einfach möglich.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des zweiten Aspekts der Erfindung ist die innere Stirnwand im Wesentlichen
halbkugelförmig
ausgebildet. Ein halbkugelförmiger
Abschnitt des Fluidkanals ist hydrodynamisch besonders bevorzugt
und kann in allen Bereichen gut durchströmt werden. Damit können Totwasserbereiche
in den Fluidkanälen
besonders gut vermieden werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des zweiten Aspekts der Erfindung ist die innere Stirnwand als plane
Wand ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des zweiten Aspekts der Erfindung ist der axiale Abstand zwischen
der inneren Stirnwand und dem dem Axialendbereich nächstliegenden
Teil der Verschneidungskante in etwa gleich Null. Insbesondere, wenn
die innere Stirnwand als plane Wand ausgebildet ist und der axiale
Abstand zwischen der inneren Stirnwand und dem dem Axialendbereich
nächstliegenden
Teil der Verschneidungskante in etwa gleich Null ist, ist es besonders
einfach, Totwasserbereiche in den Fluidkanälen zu vermeiden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische, teilweise gebrochene Ansicht einer ersten Ausführungsform
eines Kraftstoffhochdruckspeichers einer Brennkraftmaschine in einem
Längsschnitt,
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2 eine
schematische, teilweise gebrochene Ansicht einer weiteren Ausführungsform
des Kraftstoffhochdruckspeichers in einem Längsschnitt,
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3 eine
schematische, teilweise gebrochene Ansicht einer weiteren Ausführungsform
des Kraftstoffhochdruckspeichers in einem Längsschnitt, und
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4 eine
Kraftstoffeinspritzanlage der Brennkraftmaschine.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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4 zeigt
eine Kraftstoffeinspritzanlage 10 einer Brennkraftmaschine 22.
Die Kraftstoffeinspritzanlage 10 weist einen Kraftstofftank 12 auf,
aus dem mittels einer Pumpe 14 Kraftstoff gefördert werden kann.
Die Pumpe 14 kann vorzugsweise mit einer nicht dargestellten
Antriebswelle, die mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine 22 fest
gekoppelt ist, mechanisch angetrieben werden. Die Pumpe 14 ist über eine
Kraftstoffleitung 16 hydraulisch mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 18 gekoppelt.
Der Kraftstoffhochdruckspeicher 18 ist stromabwärts der
Pumpe 14 angeordnet, so dass die Pumpe 14 Kraftstoff aus
dem Kraftstofftank 12 in den Kraftstoffhochdruckspeicher 18 fördern kann.
Die Pumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder
als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet
sein, wie sie zum Einsatz in Kraftstoffanlagen von Brennkraftmaschinen
bekannt sind.
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Der
Kraftstoffhochdruckspeicher 18 ist des Weiteren mit einem
Injektor 20 oder mehreren Injektoren 20 hydraulisch
gekoppelt. Der Injektor 20 ist bzw. die mehreren Injektoren 20 sind
stromabwärts des
Kraftstoffhochdruckspeichers 18 angeordnet. Jedem der Injektoren 20 ist
ein Brennraum der Brennkraftmaschine 22 zugeordnet und
jeder der Injektoren 20 kann so angesteuert werden, dass
Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Durch die Pumpe 14 kann
der Kraftstoff, der mittels der Injektoren 20 in die Brennräume der
Brennkraftmaschine 22 eingespritzt werden soll, einen relativen
hohen Einspritzdruck erreichen.
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In
den 1 bis 3 ist der Kraftstoffhochdruckspeicher 18 teilweise
im Detail gezeigt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 18 ist
bevorzugt aus einem Stahl gebildet.
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Der
Kraftstoffhochdruckspeicher 18 hat ein Hauptrohr 32.
In dem Hauptrohr 32 ist ein erster Fluidkanal 34 angeordnet,
der sich in Richtung einer ersten Längsachse L1 erstreckt. Der
erste Fluidkanal 34 hat einen Kanaldurchmesser D_K.
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Der
Kraftstoffhochdruckspeicher 18 hat weiter ein Zu- und Ablaufrohr 36 mit
einem zweiten Fluidkanal 38, der sich in Richtung einer
zweiten Längsachse
L2 erstreckt und in der Regel einen kleineren Querschnitt aufweist
als der erste Fluidkanal 34. Das Zu- und Ablaufrohr 36 ist
starr mit dem Hauptrohr 32 gekoppelt. Bevorzugt ist das
Zu- und Ablaufrohr 36 als Leitung zur Führung von Kraftstoff zu einem
der Injektoren 20 ausgebildet. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 18 weist
weitere nicht dargestellte Zu- und Ablaufrohre auf, deren Zahl bevorzugt
abhängig
von der Anzahl der Injektoren 20 der Brennkraftmaschine 22 ist
und die ebenfalls jeweils zur Führung
von Kraftstoff zu einem der Injektoren 20 dienen.
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Der
zweite Fluidkanal 38 mündet
nahe einem Axialendbereich 40 des Hauptrohrs 32 in
den ersten Fluidkanal 34, wodurch der erste Fluidkanal 34 und der
zweite Fluidkanal 38 hydraulisch miteinander gekoppelt
sind, und zwischen dem Hauptrohr 32 und dem Zu- und Ablaufrohr 36 ein
Verschneidungsbereich mit einer Verschneidungskante 42 ausgebildet ist.
Der Verschneidungsbereich ist hydraulisch zwischen dem zweiten Fluidkanal 38 und
dem ersten Fluidkanal 34 angeordnet.
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In
der Ausführungsform
der 1 ist die zweite Längsachse L2 des zweiten Fluidkanals 38 um
einen Neigungswinkel α,
der bevorzugt zwischen 30° und
60° ist,
gegenüber
der ersten Längsachse
L1 des ersten Fluidkanals 34 geneigt. Besonders bevorzugt
ist der Neigungswinkel α,
in etwa, gleich 45°.
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Im
Folgenden soll die Funktionsweise der in 1 dargestellten
Ausführungsform
der Anordnung des Hauptrohrs 32 und des Zu- und Ablaufrohrs 36 des
Kraftstoffhochdruckspeichers 18 dargestellt werden.
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Der
Kraftstoff fließt
in dem ersten Fluidkanal 34 in einer ersten Strömungsrichtung
R1 zunächst
in Richtung zu dem Axialendbereich 40 des Hauptrohrs 32.
Der Kraftstoff wird dann derart umgelenkt, dass er in dem zweiten
Fluidkanal 38 des Zu- und Ablaufrohrs 36 in einer
zweiten Strömungsrichtung
R2 weiter fließen
kann. Durch die Ausbildung des Neigungswinkels α zwischen 30° und 60° wird erreicht, dass in dem
in dem Axialendbereich 40 befindlichen Bereich des ersten
Fluidkanals 34 eine gute Durchströmung mit Kraftstoff möglich ist
und somit die Bildung von Totwasserzonen vermieden werden kann.
Damit kann weiter vermieden werden, dass sich Partikel in dem in
dem Axialendbereich 40 befindlichen Bereich des ersten
Fluidkanals 34 ablagern können. Ein Partikelaustrag bei
Spülung
des Kraftstoffhochdruckspeichers 18 ist so in sehr einfacher
Weise möglich.
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In
den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen
de Kraftstoffhochdruckspeichers 18 ist die zweite Längsachse
L1 des zweiten Fluidkanals 38 senkrecht zu der ersten Längsachse
L1 des ersten Fluidkanals 14 ausgebildet. Der erste Fluidkanal 34 bildet
eine Innenwand 35 des Hauptrohrs 32 und endet
axial an einer inneren Stirnwand 35a, die in dem Axialendbereich 40 des
Hauptrohrs 32 angeordnet ist. Das Zu- oder Ablaufrohr 36 ist
in dem Axialendbereich 40 des Hauptrohrs 32 angeordnet.
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In
der in 2 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der
erste Fluidkanal 34 in den Axialendbereich 40 hinein,
und zwar von einem dem Axialendbereich 40 nächstliegenden
Teil 42a der Verschneidungskante 42 bis zu der
in dem Axialendbereich 40 angeordneten inneren Stirnwand 35a des ersten
Fluidkanals 34. Die innere Stirnwand 35a hat hier
etwa die Form einer Halbkugel und weist im Bereich der ersten Längsachse
L1 des ersten Fluidkanals 34 einen axialen Abstand D_AX
zu dem dem Axialendbereich 40 nächstliegenden Teil 42a der
Verschneidungskante 42 auf, der kleiner oder gleich dem halben
Kanaldurchmesser D_K des ersten Fluidkanals 34 ist. Dies
bedeutet, dass der erste Fluidkanal 34 nur ein kleines
Sackloch in dem Axialendbereich 40 des Hauptrohrs 32 mit
einer maximalen Tiefe des halben Kanaldurchmessers D_K ausbildet.
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In
der in 2 gezeigten Ausführungsform fließt Kraftstoff
in dem ersten Fluidkanal 34 in der ersten Strömungsrichtung
R1 in Richtung zu dem Axialendbereich 40 des Hauptrohrs 32 und
wird dort in Richtung des zweiten Fluidkanals 38 umgelenkt,
so dass der Kraftstoff in der zweiten Strömungsrichtung R2 den Fluidkanal 38 durchströmen kann.
Da der axiale Abstand D_AX zwischen der inneren Stirnwand 35a und
der dem Axialendbereich 40 nächstliegenden Teil 42a der
Verschneidungskante 42 maximal einen halben Kanaldurchmesser
D_K des ersten Fluidkanals 34 beträgt, kann die Ausbildung einer
Totwasserzone in diesem Teil des ersten Fluidkanals 34 in einfacher
Weise vermieden werden. Damit ist auch hier ein Verbleiben von Partikeln
in dem ersten Fluidkanal 34 vermeidbar.
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In
der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die innere Stirnwand 35a des
ersten Fluidkanals 34 eben ausgebildet. Der axiale Abstand
D_AX zwischen der inneren Stirnwand 35a und dem dem Axialendbereich 40 nächstliegenden
Teil 42a der Verschneidungskante 42 ist hier,
in etwa, gleich Null. Dies bedeutet, dass der erste Fluidkanal 34 kein Sackloch
in dem Hauptrohr 32 ausbildet.
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In
der in 3 gezeigten Ausführungsform des Kraftstoffhochdruckspeichers 18 fließt Kraftstoff in
dem ersten Fluidkanal 34 in der ersten Strömungsrichtung
R1 in Richtung zu dem Axialendbereich 40 des Hauptrohrs 32 und
durchströmt
dann in der zweiten Strömungsrichtung
R2 den Fluidkanal 38. Durch das Fehlen eines Sacklochs
in dem Hauptrohr 32 kann in der hier gezeigten Ausführungsform
ein Totwasserbereich in dem ersten Fluidkanal 34 und damit ein
Ansammeln von Partikeln in dem ersten Fluidkanal 34 vermieden
werden.