DE102010029052A1

DE102010029052A1 - Kraftstoffverteiler und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102010029052A1
Application number: DE201010029052
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-11-24
Also published as: WO2011144397A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler (10), der einen Druckspeicher (17) für unter Druck stehendem Kraftstoff ausbildet, mit wenigstens einer in den Druckspeicher (17) mündenden Querbohrung (15), die mit einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zumindest mittelbar verbunden ist und einer weiteren, mit dem Druckspeicher (17) verbundenen Bohrung, die mit einer Kraftstoffversorgungsquelle mittelbar verbunden ist, wobei der Kraftstoffverteiler (10) durch Urformen aus einem Gusswerkstoff ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Gusswerkstoff Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Kraftstoffverteiler ist aus der DE 102 47 524 A1 bekannt. Der bekannte Kraftstoffverteiler ist hierbei insbesondere durch Urformen im Gussverfahren hergestellt, wobei der Gusswerkstoff aus einem eingeschmolzenen Stahl oder einer Legierung auf Eisen- oder Aluminium- oder Nickel- oder Kobalt- oder Titan- oder Magnesium- oder Zirkoniumbasis besteht. Ein derartiger Kraftstoffverteiler ist im Gegensatz zu den bisher aus dem Stand der Technik bekannten, als sogenannte Schmiederails bzw. Schweißrails ausgebildete Kraftstoffverteilern für Common-Rail-Systeme relativ preisgünstig herstellbar.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffverteiler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieser unter Beibehaltung besonders günstiger Herstellkosten mechanisch besonders gut an die erforderlichen Belastungen, wie sie beispielsweise bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen bei Drücken im Kraftstoffverteiler von mehr als 1000 bar auftreten, angepasst ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftstoffverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Gusswerkstoff Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Besonders kostengünstig lässt sich der Kraftstoffverteiler herstellen, wenn der Druckspeicher durch eine verlorene Form ausgebildet ist. Dadurch entfallen mechanische Bearbeitungsschritte zur Ausbildung des Druckspeichers bzw. des Sackloches.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass der Druckspeicher durch Schmieden ausgebildet ist. Dabei können ggf. durch den Schmiedprozess hervorgerufene Änderungen in der Struktur des Werkstoffes z. B. in gewünschter Weise festigkeitsstärkend wirken.
Zur Erzielung besonders genauer Geometrien oder zur Steigerung der Festigkeit des Kraftstoffverteilers ist es darüber hinaus in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Druckspeicher zumindest teilweise mechanisch bzw. thermisch nachbehandelt ist. Durch eine mechanische Nachbehandlung lassen sich beispielsweise Grate oder ähnliches im Druckspeicher ausgleichen bzw. entfernen, sodass die Strömungseigenschaften des insbesondere aus dem Bereich der Querbohrungen zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine ausströmenden Kraftstoffs verbessert werden.
Eine besonders gute bzw. hohe Festigkeit lässt sich darüber hinaus erzielen, wenn der Kraftstoffverteiler insgesamt nachbehandelt ist, insbesondere durch Autofrettage.
In einer besonders einfach herzustellenden Ausbildung des Druckspeichers ist vorgesehen, dass der Druckspeicher als Sackloch ausgebildet ist.
Hierbei ist es in einer ersten Alternative vorgesehen, das Sackloch durch ein Verschlusselement, insbesondere durch eine Verschlussschraube zu verschließen, um den Austritt von Kraftstoff bzw. die benötigte Dichtigkeit des Druckspeichers zu realisieren.
In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass das Sackloch durch ein Element des Einspritzsystems verschlossen ist. Hierbei ist insbesondere eine Förderleitung des Kraftstoffes von der Hochdruckpumpe zum Kraftstoffverteiler gemeint, sodass auf eine zusätzliche Querbohrung zum Anschließen der Versorgungsleitung verzichtet werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Druckspeicher zwischen einer und drei mit Brennräumen verbundenen Querbohrungen aufweist. Da bei derartigen, relativ kleinen Brennkraftmaschinen mit wenigen Zylindern die Fertigungs- bzw. Herstellkosten eines Kraftstoffverteilers in Bezug auf die Gesamtkosten des Motors relativ stark zu Buche schlagen, bietet die erfindungsgemäße kostengünstige Ausbildung des Kraftstoffverteilers besonders große Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in der einzigen Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler.
In der einzigen Figur ist ein Kraftstoffverteiler 10 dargestellt, wie er insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zur Kraftstoffversorgung Verwendung findet. Besonders bevorzugt ist der Einsatz bei Brennkraftmaschinen, die zwischen einem und drei Zylindern aufweisen, wobei der Betriebsdruck bzw. der Systemdruck im Kraftstoffverteiler 10 mehr als 1000 bar, insbesondere mehr als 1600 bar, betragen kann.
Der Kraftstoffverteiler 10 ist insgesamt durch Urformen aus einem Gusswerkstoff ausgebildet. Als Gusswerkstoff kommt hierbei erfindungsgemäß Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 zur Anwendung (neue Bezeichnung gemäß EN 1563: EN-GJS-400-15 bzw. EN-GJS-500-7). Diese Graugusssorte bietet den Vorteil einer ausreichend hohen Festigkeit bei gleichzeitig hoher Gussqualität, insbesondere weisen aus diesem Gusswerkstoff hergestellte Teile relativ geringe bzw. kleine Einschlüsse auf.
Der insgesamt länglich bzw. rohrartig ausgebildete Kraftstoffverteiler 10 weist ein Sackloch 11 auf, das bevorzugt unter Verwendung einer verlorenen Form beim Gießen ausgebildet wurde. Das eine Ende 12 des Sackloches 11 ist mit einem Verschlusselement, beispielsweise einer Verschlussschraube 13, verschlossen. Anstelle der Verschlussschraube 13 kann das Ende 12 des Sackloches 11 auch mittels insbesondere einer Kraftstoffversorgungsleitung einer mit dem Kraftstoffverteiler 10 verbundenen Kraftstoffversorgungsquelle in Form einer Hochdruckpumpe, oder z. B. mit einem Druckregelventil (beide Lösungen nicht dargestellt), verschlossen sein.
In das Sackloch 11 münden im Ausführungsbeispiel vier Querbohrungen 15, die in jeweils zumindest näherungsweise gleichen Anständen zueinander angeordnet sind. Vorzugweise sind jedoch zwei oder drei Querbohrungen 15 vorgesehen. Die Übergangsbereiche zwischen den Querbohrungen 15 und dem Sackloch 11 sind bevorzugt durch abgerundete Kanten 16 ausgebildet. Die Querbohrungen 15 stehen über nicht dargestellte Versorgungsleitungen mit den einzelnen Brennräumen (Zylindern) der Brennkraftmaschine in Verbindung. Weiterhin kann eine der Querbohrungen 15 anstatt mit einem Brennraum der Brennkraftmaschine mit der Kraftstoffversorgung gekoppelt sein, wenn dies nicht über das Ende 12 des Sackloches 11 erfolgt. Alternativ kann hierzu eine in der Figur nicht dargestellte weitere Bohrung dienen, die in dem Sackloch 11 mündet.
Das Sackloch 11 und die Querbohrungen 15 bilden insgesamt einen Druckspeicher 17 für den Kraftstoff aus. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Druckspeicher 17 des Kraftstoffverteilers 10 mechanisch oder thermisch nachbehandelt ist, um beispielsweise bestimmte Oberflächenqualitäten oder bestimmte Maßtoleranzen zu erzielen. Das Ausbilden der Querbohrungen 15 kann entweder durch einen von dem Urformprozess separaten mechanischen Vorgang, oder gleichzeitig mit den Urformen erfolgen. Es ist auch denkbar, das Sackloch 11 durch einen spanlosen Umformprozess, insbesondere durch Schmieden, auszubilden und die Querbohrungen 15 durch eine mechanische Bearbeitung.
Zur Erhöhung der Festigkeitswerte des Kraftstoffverteilers 10 ist es weiterhin denkbar, den Kraftstoffverteiler 10 insgesamt nachzubehandeln, z. B. durch eine Autofrettage.
Der soweit beschriebene Kraftstoffverteiler 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. Insbesondere ist dessen Form nicht auf die in der Zeichnung dargestellte längliche Form beschränkt. Auch ist es denkbar, die Querbohrungen 15 beispielsweise an unterschiedlichen Seiten oder radial versetzt zueinander anzuordnen.
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

DE 10247524 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 1563: EN-GJS-400-15 [0016]
EN-GJS-500-7 [0016]

Claims

Kraftstoffverteiler (10), der einen Druckspeicher (17) für unter Druck stehendem Kraftstoff ausbildet, mit wenigstens einer in den Druckspeicher (17) mündenden Querbohrung (15), die mit einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zumindest mittelbar verbunden ist und einer weiteren, mit dem Druckspeicher (17) verbundenen Bohrung, die mit einer Kraftstoffversorgungsquelle mittelbar verbunden ist, wobei der Kraftstoffverteiler (10) durch Urformen aus einem Gusswerkstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusswerkstoff Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (17) durch eine verlorene Form ausgebildet ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (17) durch Schmieden ausgebildet ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (17) zumindest teilweise mechanisch bzw. thermisch nachbearbeitet bzw. nachbehandelt ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffverteiler (17) insgesamt nachbehandelt ist, insbesondere durch Autofrettage.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (17) als Sackloch (11) ausgebildet ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (11) durch ein Verschlusselement, insbesondere eine Verschlussschraube (13), geschlossen ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (11) durch ein Element des Einspritzsystems, insbesondere eine Kraftstoffversorgungsquelle oder ein Druckregelventil verschlossen ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (17) zwischen einer und drei mit Brennräumen verbundenen Querbohrungen (15) aufweist.
Verwendung eines Kraftstoffverteilers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit weniger als vier Zylindern.