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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen
von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors gemäß den
Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei
Kraftstoffverteilersystemen sind die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung
voneinander entkoppelt. Eine Kraftstoffpumpe erzeugt kontinuierlich
Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute
Druck steht im 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.
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Jeder
Kraftstoffverteiler, egal ob für Hochdruck- oder Niederdruckanwendungen,
muss am Verbrennungsmotor bzw. Komponenten davon, wie 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.
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Bei
dem aus der
US
2007/0163545 A1 bekannten Vorschlag wird das Verteilerrohr über
Montageschellen festgelegt.
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Die
DE 199 53 942 C2 offenbart
ein Verteilerrohr, welches von mehreren Knotenstücken umgriffen
ist. An den Knotenstücken sind Befestigungsbutzen vorgesehen
zur Durchführung von Montageschrauben, mittels derer das
Verteilerrohr am Verbrennungsmotor befestigt werden kann. Im Umfang der
DE 103 07 530 A1 wird
vorgeschlagen, die Gesamtzahl der Bauteile eines Kraftstoffverteilers
durch die Zusammenführung von Funktionen oder Bauteilen
zu reduzieren. Die Injektoraufnahme ist einteilig ausgeführt
und soll gleichzeitig als Anschraubpunkt für den Kraftstoffverteiler
an der Zylinderbank fungieren.
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Halterungen
in Form von Guss-, Fräs- oder Schmiedeteilen sind aufwändig
und vergleichsweise teuer in ihrer Herstellung. Des Weiteren sind
massive starkwandige Halterungsbauteile in Kombination mit demgegenüber
relativ dünnwandigen Verteilerrohren keine ideale Kombination
zum Fügen, insbesondere Löten.
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Aus
der
DE 10 2006
010 244 B3 ist ein Kraftstoffverteiler bekannt, bei dem
eine Hülse zum Durchführen eines Befestigungselements,
beispielsweise einer Schraube in einem Knotenstück, aus Kunststoff
eingespritzt ist.
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Stetig
steigende Einspritzdrücke führen zu hohen Belastungen
der Befestigungen. Die auf den Kraftstoffverteiler bzw. das Verteilerrohr
im Betrieb einwirkende Kraft setzt sich zusammen aus der aus dem
Innendruck in der Injektoraufnahme resultierenden Kraft und der
aus der Federvorspannkraft des Niederhalters eines Injektors resultierenden
Niederhaltekraft. Die Einzelkräfte ergeben in der Summe
aller Injektoren die auf das System wirkende Gesamtkraft.
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Die
Befestigung hat die Aufgabe, den Kraftstoffverteiler zu fixieren
und unter den sich ergebenden Belastungen eine möglichst
geringe Auslenkung des Verteilerrohrs sicherzustellen, so dass die
in den Injektoraufnahmen mittels eines O-Rings abgedichteten Injektoren
auch unter extremen Bedingungen, beispielsweise sehr niedrigen Temperaturen,
die Kraftstoffdichtheit gewährleisten.
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Der
Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe
zu Grunde, einen fertigungs- und montagetechnisch vorteilhaften
und im Belastungsverhalten verbesserten Kraftstoffverteiler zu schaffen.
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Die
Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem
Kraftstoffverteiler gemäß den Merkmalen von Patentanspruch
1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Kraftstoffverteilers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche
2 bis 15.
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Erfindungsgemäß wird
das Verteilerrohr von zumindest einer Hülse quer durchsetzt.
Die Hülse ist mit dem Verteilerrohr dicht gefügt.
In der Praxis wird das Verteilerrohr von mehreren Hülsen
durchsetzt, je nach Anzahl der erforderlichen Befestigungspunkte. Die
Befestigung des Kraftstoffverteilers erfolgt mittels Befestigungselementen,
vorzugsweise in Form von Schrauben, direkt durch das Verteilerrohr.
Hierzu werden die Befestigungselemente durch die Hülsen geführt
und in entsprechenden Aufnahmen bzw. Gegenlagern am Verbrennungsmotor
verspannt.
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Das
Verteilerrohr ist im Bereich eines Befestigungspunkts mit einem
Durchgangsloch versehen. In dieses Durchgangsloch wird die Hülse
eingepresst. Auf der motorabgewandten Seite des Verteilerrohrs ist
das Verteilerrohr im Bereich eines Befestigungspunkts geplättet
bzw. abgeflacht. Die Hülse besitzt an ihrem motorabgewandten
Ende einen umlaufenden Kragen. Der geplättete bzw. abgeflachte
Bereich des Verteilerrohrs dient als Anlagefläche für
den Kragen. Der Kragen vergrößert die Fügefläche
zwischen der Hülse und dem Verteilerrohr und stellt eine
vorteilhafte sichere Auflage für ein Widerlager an einem
Befestigungselement dar. Insbesondere kommt dort der Schraubenkopf
einer Befestigungsschraube zur Anlage.
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Die
Hülse ragt mit ihrem motorseitigen Ende aus dem Verteilerrohr
heraus und ist von einer Gegenhülse umschlossen. Hierdurch
können die Fügebeanspruchungen, insbesondere eine
Lötnahtbeanspruchung, reduziert werden. Des Weiteren wird durch
die Gegenhülse die Anlage- bzw. Abstützfläche
am Motor vergrößert. Die Gegenhülse weist
verteilerrohrseitig eine an die Außenkontur des Verteilerrohrs
angepasste gerundete Anbindungsfläche auf, so dass sie
sich konturgetreu an die Außenfläche des Verteilerrohrs
anlegt. Die Gegenhülse kann mit der zuvor mit dem Verteilerrohr
verpressten Hülse ebenfalls verpresst oder heftgeschweißt
werden.
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Die
Längsachse der Hülse und die Längsachse
der Injektoraufnahme sind parallel zueinander angeordnet. Weiterhin
schneiden die Längsachse der Hülse und die Längsachse
der Injektoraufnahme die Längsachse des Verteilerrohrs.
Hierdurch liegen die Befestigungspunkte und die Injektoraufnahmen auf
einer Achse, so dass radial keine bzw. minimierte Momente auf das
Rohr indiziert werden. Die Befestigung des Kraftstoffverteilers
erfolgt unmittelbar benachbart zu den Injektoraufnahmen bzw. den
Injektoren, über welche die Betriebskräfte in
das System geleitet werden. Hierdurch werden die Hebelarme klein und
die anfallenden Momente gering gehalten.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Kraftstoffverteilers ist vorgesehen, dass am motorseitigen Ende
der Hülse ein Stützkörper angeordnet
ist. Durch den Stützkörper wird das Widerstandsmoment
des Kraftstoffverteilers erhöht. Des Weiteren fungiert
der Stützkörper als Positionierhilfe des Kraftstoffverteilers
am Verbrennungsmotor. Der Stützkörper ist mit
Abstand zum Verteilerrohr angeordnet und umgreift die Hülse
bzw. die Gegenhülse.
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Eine
für die Praxis besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht
vor, dass der Stützkörper streifenförmig
aus Blech ausgebildet ist und sich in Längsrichtung des
Verteilerrohrs erstreckt, wobei der Stützkörper
mehrere Hülsen bzw. Gegenhülsen und mehrere Injektoraufnahmen
umgreift.
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Am
motorabgewandten Ende der Hülse kann ein Auflagekörper
angeordnet sein. An diesen kann sich die Spannfläche eines
Befestigungselements anlegen. Insbesondere fungiert der Auflagekörper
als Schraubenkopfauflage.
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Der
Auflagekörper kann hülsenförmig gestaltet
sein. Der als Auflagehülse ausgeführte Auflagekörper
umschließt dann das motorabgewandte und gegenüber
dem Verteilerrohr vorstehende Ende der Hülse und ist mit
dieser gefügt. Verteilerrohrseitig weist die Auflagehülse
eine an die Außenkontur des Verteilerrohrs angepasste Rohrkontur
auf.
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Bei
einer anderen Ausführungsform des Stützkörpers
ist dieser als Blechstreifen ausgeführt. Der Blechstreifen
besitzt eine rinnenartige Kontur und umgreift das Verteilerrohr
im Bereich des motorabgewandten Endes einer Hülse. Zweckmäßigerweise
erstreckt sich der Blechstreifen in Längsrichtung des Verteilerrohres
und ist von zumindest zwei Hülsen durchsetzt. Auch durch
diese Ausgestaltung des Auflagekörpers bzw. des Blechstreifens
wir das Widerstandsmoment des Kraftstoffverteilers erhöht.
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Die
Komponenten des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers
sind einfach und günstig, insbesondere die für
die Befestigung notwendigen Komponenten. Vorteilhaft ist weiterhin,
dass die Injektoraufnahmen auf Grund des Belastungsverhaltens des Kraftstoffverteilers
als einfaches Tiefziehteil ausgeführt werden können.
Auch die Fertigung des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers
ist sehr einfach, insbesondere werden die einzelnen Komponenten miteinander
verpresst und verlötet. Schließlich ist auch die
Montage des Kraftstoffverteilers an einem Verbrennungsmotor rationell.
Die Befestigung erfolgt über Befestigungselemente, insbesondere über Schrauben,
die durch die Hülsen geführt und in vorbereitete
Gewindebohrungen im Verbrennungsmotor, beispielsweise dem Zylinderblock,
angeschraubt werden.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführung eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffverteilers in einer perspektivischen Ansicht;
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht auf den Kraftstoffverteiler;
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3 eine
Seitenansicht auf den Kraftstoffverteiler;
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4 einen
Längsschnitt durch den Kraftstoffverteiler entlang der
Linie C-C;
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5 einen
vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der 3 entlang
der Linie A-A;
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6 einen
vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der 3 entlang
der Linie B-B;
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7 eine
zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffverteilers in einer perspektivischen Ansicht;
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8 einen
vertikalen Längsschnitt durch den Kraftstoffverteiler gemäß der 7;
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9 einen
vertikalen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers;
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10 eine
vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffverteilers in einer perspektivischen Ansicht;
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11 eine
weitere perspektivische Ansicht auf den Kraftstoffverteiler gemäß der 10 aus
einer anderen Blickrichtung;
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12 einen
vertikalen Längsschnitt durch den Kraftstoffverteiler gemäß der 10;
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13 einen
vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der 12 entlang
der Linie D-D und
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14 einen
vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der 12 entlang
der Linie E-E.
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Anhand
der 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers 1 erläutert.
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Der
Kraftstoffverteiler 1 gehört zum Speichereinspritzsystem
eines Verbrennungsmotors. Die Druckerzeugung und die Krafteinspritzung
sind bei solchen Speichereinspritzsystemen voneinander entkoppelt.
Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser
unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht
im Kraftstoffverteiler 1 permanent zur Verfügung.
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Der
Kraftstoffverteiler 1 umfasst ein Verteilerrohr 2 mit
einem pumpenseitigen Kraftstoffeinlass 3 und mehreren Injektoraufnahmen 4.
Die Injektoraufnahmen 4 sind als tassenartiges Tiefziehteil
ausgeführt, wie insbesondere auch die 5 verdeutlicht. Das
Verteilerrohr 2 ist an seinen beiden Enden 5 bzw. 6 durch
napfartig gestaltete Stopfen 7, 8 verschlossen,
welche ebenfalls als Tiefzieh- bzw. Blechbauteil ausgeführt
sind. Am Verteilerrohr 2 ist des Weiteren eine Drucksensoraufnahme 9 für
einen Drucksensor 10 festgelegt.
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Der
statisch komprimierte Kraftstoff wird im Verteilerrohr 2 gespeichert
und über die Injektoraufnahme 4 verteilt den Injektoren
einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.
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Zur
Festlegung des Kraftstoffverteilers 1 am Verbrennungsmotor
bzw. der Zylinderbank sind am Verteilerrohr 2 Montageelemente
in Form von Hülsen 11 vorgesehen. Die Hülsen 11 durchsetzen
das Verteilerrohr 2. Jede Hülse 11 ist
hierzu quer durch ein Durchgangsloch 12 im Verteilerrohr 2 geführt
und mit dem Verteilerrohr 2 dicht gefügt, insbesondere
verpresst und/oder verlötet.
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An
ihrem motorseitigen Ende 13 ragt die Hülse 11 aus
dem Verteilerrohr 2 heraus und ist von einer Gegenhülse 14 umschlossen.
An ihrem motorabgewandten Ende 15 besitzt die Hülse 11 einen
umlaufenden Kragen 16. Am Verteilerrohr 2 ist
im Bereich einer Befestigung eine abgeflachte Anlagefläche 17 ausgebildet,
an der der Kragen 16 zur Anlage gelangt. Vorzugsweise sind
die Hülsen 11 und das Verteilerrohr 2 miteinander
verlötet. Durch den Kragen 16 und die Anlagefläche 17 wird
die Lötfläche vergrößert. Weiterhin
stellt der Kragen 16 eine montagegerechte und sichere Auflage
für einen Schraubenkopf dar.
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Die
Gegenhülse 14 reduziert eine Lötnahtbeanspruchung
und dient zur Vergrößerung der Anschraubfläche
und damit der Abstützung des Kraftstoffverteilers 1 am
Verbrennungsmotor.
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Verteilerrohrseitig
weist die Gegenhülse 14 eine an die Außenkontur
des Verteilerrohrs 2 angepasste gerundete Anbindungsfläche 18 auf.
Hierdurch wird eine stabile Verbindung zwischen dem Verteilerrohr 2 und
der Gegenhülse 14 erreicht.
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Die
Längsachsen LH der Hülsen 11 und
die Längsachsen LI der Injektoraufnahmen 4 sind
parallel zueinander angeordnet. Des Weiteren schneiden die Längsachsen
LH der Hülsen 11 und die
Längsachsen LI der Injektoraufnahme 4 die
Längsachse LV des Verteilerrohrs 2.
Die Befestigungselemente, insbesondere Schrauben, werden durch die
Hülsen 11 geführt und in entsprechenden
Gegenlagern, insbesondere Gewindebohrungen, am Verbrennungsmotor verspannt.
Da die Hülsen 11 bzw. die Anschraubpunkte und
die Injektoraufnahmen 4 auf einer Achse liegen, werden
keine radial auf das Verteilerrohr 2 wirkenden Momente
auf den Kraftstoffverteiler 1 übertragen. Die
Montageelemente, also die Hülsen 11 und die zum
Festlegen durchgeführten Befestigungselemente, insbesondere
Schrauben, liegen direkt im Kraftfluss der auf das Verteilerrohr 2 im
Betrieb einwirkenden Kräfte, so dass diese bestmöglich aufgenommen
werden können. Der Kraftstoffverteiler 1 ist stabil
am Verbrennungsmotor fixiert. Die unter der hohen betrieblichen
Belastung auftretenden Auslenkungen werden minimiert bzw. liegen
in einem zulässigen Bereich, so dass die Injektoren auch
unter extremen Bedingungen, wie beispielsweise sehr kalten Witterungsverhältnissen,
dicht in den Injektoraufnahmen 4 gehalten werden.
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Anhand
der 7 und 8 erkennt man eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers 1a.
Der grundsätzliche Aufbau entspricht der zuvor beschriebenen,
so dass alle entsprechenden Bauteile und Bauteilkomponenten mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Der
Kraftstoffverteiler 1a weist zusätzlich einen
Stützkörper 19 auf, welcher am motorseitigen Ende 13 der
Hülsen 11 angeordnet ist. Der Stützkörper 19 ist
in Form einer streifenförmigen, ebenen Blechplatine 20 ausgebildet.
Die Blechplatine 20 erstreckt sich mit Abstand a in Längsrichtung
annähernd über die gesamte Länge des
Verteilerrohrs 2. Die Blechplatine 20 umgreift
jeweils die motorseitigen Enden 13 der Hülsen 11 und
die Injektoraufnahmen 4. Durch den Stützkörper 19 wird
das Widerstandsmoment des Kraftstoffverteilers 1a erhöht.
Des Weiteren stellt der Stützkörper 19 eine
Positionierhilfe bei der Montage des Kraftstoffverteilers 1a dar.
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Die 9 zeigt
einen vertikalen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
eines Kraftstoffverteilers 1b, der wiederum vom grundsätzlichen Aufbau
den bisher beschriebenen Ausführungsformen entspricht.
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Bei
dem Kraftstoffverteiler 1b ragt die Hülse 11 am
motorabgewandten Ende 15 aus dem Verteilerrohr 2 heraus.
Das vorstehende Ende 15 der Hülse 11 wird
von einem hülsenförmigen Auflagekörper 21 umschlossen.
Stirnseitig am Auflagekörper 21 stützt
sich die Hülse 11 mit ihrem umlaufenden Kragen 16 ab.
Verteilerrohrseitig besitzt der Auflagekörper 21,
den man auch als Auflagehülse bezeichnen kann, eine an
die Außenkontur des Verteilerrohrs 2 angepasste
Rohrkontur.
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Eine
vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffverteilers 1c ist in den 10 bis 14 dargestellt.
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Der
Kraftstoffverteiler 1c weist am motorabgewandten Ende 15 der
Hülsen 11 einen Auflagekörper 22 in
Form eines Blechstreifens 23 auf. Man erkennt, insbesondere
anhand der 10 und 13 sowie 14,
dass der Blechstreifen 23 rinnenförmig gestaltet
ist und das Verteilerrohr 2 auf der Hälfte seines
Umfangs umgreift. Korrespondierend zu den motorabgewandten Enden 15 der
Hülsen 11 sind in dem Blechstreifen 23 Durchgangsöffnungen 24 vorgesehen,
durch welche die Hülsen 11 hindurchgeführt
sind. Die motorabgewandten Enden 15 der Hülsen 11 stehen
gegenüber dem Verteilerrohr 2 vor und stützen
sich mit ihrem Kragen 16 am Blechstreifen 23 ab.
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Wie
die 10 und 12 zeigen,
ist bei dem Kraftstoffverteiler 1c jeweils im Bereich der
endseitige Längenabschnitte des Verteilerrohrs 2 ein Blechstreifen 23 angeordnet
ist. Jeder Blechstreifen 23 wird von zwei Hülsen 11 durchsetzt.
Die Blechstreifen 23 erhöhen das Widerstandsmoment
des Kraftstoffverteilers 1c und fungieren zugleich als
Abstützung bzw. Auflage für die Hülsen 11 und
als Schraubenkopfauflage.
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- 1
- Kraftstoffverteiler
- 1a
- Kraftstoffverteiler
- 1b
- Kraftstoffverteiler
- 1c
- Kraftstoffverteiler
- 2
- Verteilerrohr
- 3
- Kraftstoffeinlass
- 4
- Injektoraufnahme
- 5
- Ende
v. 2
- 6
- Ende
v. 2
- 7
- Stopfen
- 8
- Stopfen
- 9
- Drucksensoraufnahme
- 10
- Drucksensor
- 11
- Hülse
- 12
- Durchgangsloch
- 13
- motorseitiges
Ende v. 11
- 14
- Gegenhülse
- 15
- motorabgewandtes
Ende v. 11
- 16
- Kragen
- 17
- Anlagefläche
- 18
- Anbindungsfläche
- 19
- Stützkörper
- 20
- Blechplatine
- 21
- Auflagekörper
- 22
- Auflagekörper
- 23
- Blechstreifen
- 24
- Durchgangsöffnung
- LH
- Längsachse
v. 11
- LI
- Längsachse
v. 4
- LV
- Längsachse
v. 2
- a
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2007/0163545
A1 [0004]
- - DE 19953942 C2 [0005]
- - DE 10307530 A1 [0005]
- - DE 102006010244 B3 [0007]