DE102009006607A1

DE102009006607A1 - Kraftstoffverteiler

Info

Publication number: DE102009006607A1
Application number: DE102009006607A
Authority: DE
Inventors: Damian Zwiener
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: CN101793214B; CN101793214A; DE102009006607B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors, welcher ein Verteilerrohr (2) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist mit einem Kraftstoffeinlass (3) und mehreren Injektoraufnahmen (4). Jede Injektoraufnahme (4) ist über einen Verbindungskanal (12) mit dem Verteilerrohr (2) verbunden. Das Verteilerrohr (2) ist über zumindest ein durch eine Befestigungsaufnahme (6) geführtes Befestigungselement (5) am Verbrennungsmotor festlegbar. Die Injektoraufnahme (4) und die Befestigungsaufnahme (6) sind einstückig ausgeführt. Die Befestigungsaufnahme (6) ist mit dem Verteilerrohr (2) über eine Lotverbindung (9) gefügt. Die Injektoraufnahme (4) ist auf der der Lotverbindung (9) gegenüberliegenden Seite (11) der Befestigungsaufnahme (6) angeordnet. Der Verbindungskanal (12) durchsetzt die Befestigungsaufnahme (6) quer.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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.
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.
Bei dem aus der US 2007/0163545 A1 bekannten Vorschlag wird das Verteilerrohr über Montageschellen befestigt.
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.
Die DE 103 22 769 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, bei der die Injektoraufnahmen bzw. Ventiltassen mit dem Verteilerrohr verbunden und zusätzlich über ein streifenförmiges Fixierelement aus Blech befestigt sind.
Die DE 199 53 942 C2 offenbart ein Verteilerrohr, welches von mehreren Knotenstücken umgriffen ist. An den Knotenstücken sind Befestigungsstutzen 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.
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 Federvorspannung des Niederhalters des Injektors resultierenden Niederhaltekraft. Die Einzelkräfte ergeben in der Summe aller Injektoren die auf das System wirkende Gesamtkraft.
Die Befestigung hat die Aufgabe, den Kraftstoffverteiler zu fixieren. Hierbei ist man an sich bestrebt, die Befestigungsaufnahme und das Befestigungsmittel sowie die Injektoraufnahme nebeneinander und so nah wie möglich am Verteilerrohr anzuordnen. Nachteilig hieran ist ein nicht optimaler Kraftfluss über die Druckeinleitstelle in der Injektoraufnahme, die Befestigungsaufnahme und die Lotverbindung zum Verteilerrohr. Die Folge sind starke Belastungen der Lotverbindung.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, einen fertigungstechnisch vorteilhaften und im Belastungsverhalten verbesserten Kraftstoffverteiler als kostengünstige, dichte Lötbaugruppe zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kraftstoffverteiler gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Erfindungsgemäß ist die Befestigungsaufnahme mit dem Verteilerrohr über eine Lotverbindung gefügt und die Injektoraufnahme auf der der Lotverbindung gegenüberliegenden Seite der Befestigungsaufnahme angeordnet, wobei der Verbindungskanal die Befestigungsaufnahme durchsetzt.
Auf diese Weise wird ein optimierter Kraftfluss erreicht. Die Lotverbindung am Verteilerrohr wird kaum belastet. Die Kraftübertragung der aus der Druckpulsation in der Injektoraufnahme resultierenden Kraft verläuft nahezu vollständig über die Befestigungsaufnahme und das Befestigungsmittel. In der Regel erfolgt die Befestigung über eine Schraubenverbindung. Undichtigkeiten auf Grund der Betriebsbelastungen, insbesondere der betrieblichen Druckpulsationen, werden minimiert. Weiterhin können Fertigungstoleranzen größere Schwankungen zugemutet werden.
Vorzugsweise ist die Befestigungsaufnahme hülsenförmig gestaltet und in Längsrichtung von einer Durchgangsöffnung für das Befestigungselement durchsetzt. Insbesondere kommt als Befestigungselement ein Schraubbolzen zur Anwendung.
Für den Kraftfluss vorteilhaft ist, wenn die Längsachse der Durchgangsöffnung und die Längsachse der Injektoraufnahme parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Längsachse der Durchgangsöffnung zwischen der Längsachse der Injektoraufnahme und dem Verteilerrohr liegt. Die Längsachse der Durchgangsöffnung und die Längsachse des Verbindungskanals zwischen der Injektoraufnahme und dem Verteilerrohr sind quer, also in einem Winkel zueinander, angeordnet.
Die Injektoraufnahme und die Befestigungsaufnahme sind vorzugsweise einstückig ausgeführt, beispielsweise als Guss- oder Schmiedeteil. Der Verbindungskanal durchsetzt die Befestigungsaufnahme mit Abstand zur Durchgangsöffnung.
Die Einheit aus Befestigungsaufnahme und Injektoraufnahme sind über eine Lotverbindung mit dem Verteilerrohr gefügt. Hierzu besitzt die Befestigungsaufnahme eine an die Außenkontur des Verteilerrohrs angepasste Fügefläche. Üblicherweise besitzt die Fügefläche eine gerundete bzw. konkave Kontur. Über die Lotverbindung zwischen der Befestigungsaufnahme und dem Verteilerrohr wird eine dichte und betriebsstabile Fügung sichergestellt.
Die Komponenten des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers sind einfach und günstig, insbesondere die für die Befestigung notwendigen Komponenten. Der Kraftstoffverteiler wird durch eine kostengünstige, dichte Lötbaugruppe gebildet. Schließlich ist auch die Montage des Kraftstoffverteilers an einem Verbrennungsmotor rationell. Die Befestigung erfolgt über Befestigungselemente, insbesondere über Schrauben, die durch die Befestigungsaufnahme geführt und in vorbereitete Gewindebohrungen im Verbrennungsmotor, beispielsweise dem Zylinderblock, geschraubt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellungsweise technisch vereinfacht einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler;
2 den Ausschnitt gemäß der 1 in einer Seitenansicht und
3 den Ausschnitt in einer Draufsicht.
Anhand der 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffverteiler 1 erläutert. 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 pernament zur Verfügung.
Der Kraftstoffverteiler 1 umfasst ein Verteilerrohr 2 mit einem pumpenseitigen Kraftstoffeinlass 3 (in 1 nur andeutungsweise dargestellt) und mehreren Injektoraufnahmen 4, von denen hier nur eine gezeigt ist. In der 2 ist das Verteilerrohr 2 nicht dargestellt. Der statisch komprimierte Kraftstoff wird im Verteilerrohr 2 gespeichert und über die Injektoraufnahmen 4 verteilt den Injektoren einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.
Das Verteilerrohr 2 ist über ein Befestigungselement 5 in Form eines Schraubbolzens an einem Verbrennungsmotor festlegbar. Das Befestigungselement 5 ist in der 3 technisch vereinfacht dargestellt. Zur Festlegung des Verteilerrohrs 2 wird das Befestigungselement 5 durch eine Befestigungsaufnahme 6 geführt und in entsprechende Gewindebohrungen im Verbrennungsmotor geschraubt. Man erkennt, dass die Befestigungsaufnahme 6 hülsenförmig gestaltet ist und in Längsrichtung von einer Durchgangsöffnung 7 für das Befestigungselement 5 durchsetzt ist.
Die Injektoraufnahme 2 und die Befestigungsaufnahme 6 sind einstückig ausgeführt und über einen Steg 8 miteinander verbunden. Die Befestigungsaufnahme 6 ist mit dem Verteilerrohr 2 über eine Lotverbindung 9 gefügt. Hierzu besitzt die Befestigungsaufnahme 6 verteilerrohrseitig eine an die Außenkontur des Verteilerrohrs 2 angepasste Fügefläche 10. Über die Lotverbindung 9 wird eine stabile und dichte Festlegung der Befestigungsaufnahme 6 am Verteilerrohr 2 sichergestellt. Die Injektoraufnahme 4 ist auf der der Lotverbindung 9 gegenüberliegenen Seite 11 der Befestigungsaufnahme 6 angeordnet. Die Injektoraufnahme 4 steht mit dem Verteilerrohr 2 über einen Verbindungskanal 12 in Kraftstoff leitender Verbindung. Der Verbindungskanal 12 durchsetzt die Befestigungsaufnahme 6 im vorliegenden Ausführungsbeispiel geradlinig und mit einem Abstand a zur Durchgangsöffnung 7.
Die Längsachse L1 der Durchgangsöffnung 7 und die Längsachse L2 der Injektoraufnahme 4 sind parallel zueinander angeordnet, wohingegen die Längsachse L1 der Durchgangsöffnung 7 und die Längsachse L3 des Verbindungskanals 12 quer zueinander laufen.
Die aus der betrieblichen Belastung resultierende Druckkraft ist in den 1 und 2 durch den Pfeil D1 verdeutlicht. Die Kraftübertragung bzw. Ableitung verläuft nahezu vollständig über die Befestigungsaufnahme 6 und das Befestigungsmittel 5. Die Kraftübertragung ist in der 3 durch den Pfeil D2 gekennzeichnet. Auf diese Weise wird ein optimierter Kraftfluss erreicht und die Lotverbindung 9 am Verteilerrohr 2 stark entlastet. Hierdurch können Undichtigkeiten auf Grund der Betriebsbelastungen entgegengewirkt bzw. diese minimiert werden. Auch erlaubt diese Ausgestaltung größere Fertigungstoleranzen unter Beibehaltung einer stabilen und dichten Fügung über die Lotverbindung 9.

1: Kraftstoffverteiler
2: Verteilerrohr
3: Kraftstoffeinlass
4: Injektoraufnahme
5: Befestigungselement
6: Befestigungsaufnahme
7: Durchgangsöffnung
8: Steg
9: Lotverbindung
10: Fügefläche
11: Seite v. 6
12: Verbindungskanal
L1: Längsachse v. 7
L2: Längsachse v. 4
L3: Längsachse v. 12
D1: Druckkraft
D2: Kraftübertragung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2007/0163545 A1 [0004]
- DE 102006010244 B3 [0005]
- DE 10322769 A1 [0006]
- DE 19953942 C2 [0007]
- DE 10307530 A1 [0007]

Claims

Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors, welcher ein Verteilerrohr (2) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist mit einem Kraftstoffeinlass (3) und wenigstens eine Injektoraufnahme (4), wobei die Injektoraufnahme (4) über einen Verbindungskanal (12) mit dem Verteilerrohr (2) verbunden ist und das Verteilerrohr (2) über zumindest ein durch eine Befestigungsaufnahme (6) geführtes Befestigungselement (5) am Verbrennungsmotor festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsaufnahme (6) mit dem Verteilerrohr (2) über eine Lotverbindung (9) gefügt ist und die Injektoraufnahme (4) auf der der Lotverbindung (9) gegenüber liegenden Seite (11) der Befestigungsaufnahme (6) angeordnet ist, wobei der Verbindungskanal (12) die Befestigungsaufnahme (6) durchsetzt.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsaufnahme (6) hülsenförmig gestaltet ist und in Längsrichtung von einer Durchgangsöffnung (7) für das Befestigungselement (5) durchsetzt ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L1) der Durchgangsöffnung (7) und die Längsachse (L2) der Injektoraufnahme (4) parallel zueinander angeordnet sind.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L1) der Durchgangsöffnung (7) und die Längsachse (L3) des Verbindungskanals (12) quer zueinander angeordnet sind.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektoraufnahme (4) und die Befestigungsaufnahme (6) einstückig ausgeführt sind.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsaufnahme (6) eine an die Außenkontur des Verteilerrohrs (2) angepasste Fügefläche (10) besitzt.