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Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei Kraftstoffverteilersystemen sind die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung voneinander entkoppelt. Eine Kraftstoffpumpe erzeugt kontinuierlichen 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 Druckspeicherrohr 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 Druckspeicherrohr befestigt.
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Stetig steigende Einspritzdrücke führen zu hohen Belastungen der Befestigungen. Die auf den Kraftstoffverteiler bzw. das Druckspeicherrohr am 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 Niederhalterkraft.
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Die Befestigung hat die Aufgabe, den Kraftstoffverteiler zu fixieren. Hierbei ist man an sich bestrebt, das Befestigungsmittel sowie die Injektoraufnahme nebeneinander und so nahe wie möglich am Druckspeicherrohr anzuordnen. Je größer der Abstand zwischen den Befestigungsmitteln und den Krafteinleitungsstellen ist, desto ungünstiger ist der Kraftfluss. Einseitige Befestigungsbedingungen führen daher zwangsläufig dazu, dass Momente in die Befestigungseinrichtung eingeleitet werden.
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Die in der
DE 41 28 086 A1 beschriebene Befestigung eines Brennstoffverteilers erfolgt beispielsweise durch mindestens eine abgesetzte rohrförmige Schraubenaufnahme die den Brennstoffversorgungskanal in zwei koaxialen Bohrungen durchdringt und durch Schweißen oder Löten dicht eingesetzt ist.
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Die in der
DE 10 2008 044 923 A1 beschriebenen Hülsen zur Befestigung des Verteilerrohres mittels Schrauben am Verbrennungsmotor durchsetzen das Verteilerrohr quer und sind mit diesem dicht gefügt. Dabei ragen die Hülsen aus dem Verteilerrohr heraus und besitzen einen umlaufenden Kragen, welcher am Verteilerrohr zur Anlage kommt.
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In der
EP 1 772 620 B1 wird vorgeschlagen, die Befestigungselemente in Form von Schrauben unmittelbar durch das Druckspeicherrohr zu führen. Hierbei wird das Druckspeicherrohr von fluiddichten Kanälen aus Hülsen durchsetzt, die mit dem Druckspeicherrohr verlötet sind. Durch die Hülsen werden die Schrauben geführt. Hierdurch wird ein guter Kraftfluss mit geringer Momentenbelastung auf die Befestigung erreicht. Nachteilig ist, dass die fluiddichten Kanäle das gesamte Druckspeicherrohr durchdringen und effektiv einen geringen Lotnahtquerschnitt aufweisen. Dies erweist sich gerade bei hohen Kräften resultierend aus der Niederhalterfunktion des Kraftstoffverteilers als risikobehaftet.
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Durch die
EP 0 915 252 A2 zählt ein Common-Rail Einspritzsystem zum Stand der Technik. Hierbei erfolgt die Befestigung des Druckspeicherrohrs am Verbrennungsmotor durch die Injektoren selbst.
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Bei der
JP 2001-289137 A werden die Befestigungselemente ebenfalls unmittelbar durch das Druckspeicherrohr geführt. Bei dem dort in der
4 (C) dargestellten Ausführungsbeispiel sind Hülsen im Druckspeicherrohr fluiddicht gefügt, die einen Durchgang für die Befestigungselemente realisieren. Das Druckspeicherrohr weist eine flache Kontur auf. Insbesondere für Hochdruckanwendungen bringt diese Ausgestaltung nicht die besten Voraussetzungen mit sich.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen fertigungs- und montagetechnisch vorteilhaften Kraftstoffverteiler mit stabilem Belastungsverhalten und guter Kraftstoffverteilung 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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Erfindungsgemäß besitzt jede Hülse zumindest eine quer zum Durchgang verlaufende Ausnehmung. Hierdurch ist die Hülse so konzipiert, dass eine gute Kraftstoffverteilung innerhalb des Druckspeicherrohrs gewährleistet ist, wobei gleichzeitig die Anlage- bzw. Stützfläche zwischen Hülse und Innenumfang des Druckspeicherrohrs optimiert ist. Auf diese Weise ist eine belastungsgerecht große Fügefläche für eine insbesondere löttechnische Fügung zwischen Druckspeicherrohr und Hülse gewährleistet. Um einen guten Kraftstoffdurchfluss zu gewährleisten, besitzt die Hülse mindestens eine Ausnehmung in Form einer seitlichen Freimachung oder einem axialen Durchbruch, die den Durchgang für das Befestigungselement nicht schneidet oder tangiert. Die Ausnehmung in Form einer Freimachung ist beidseitig achsparallel zur Längsachse des Druckspeicherrohrs vorgesehen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.
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Das Druckspeicherrohr ist für jeden Befestigungspunkt entlang seiner Längsachse mit jeweils zwei sich gegenüberliegenden radialen Durchbrüchen versehen. In das Druckspeicherrohr wird fluchtend zu den sich gegenüberliegenden Durchbrüchen jeweils eine vorzugsweise zylindrische Hülse verpresst. Die Hülse weist einen Durchgang zur Durchführung eines Befestigungselements auf. Die Hülse wird so positioniert, dass der Durchgang in der Hülse mit den Durchbrüchen in der Wand des Druckspeicherrohrs zur Deckung gebracht wird. Durchgang und Durchbrüche sind so axial zueinander ausgerichtet. Die Hülsen sind dann mit der inneren Mantelfläche des Druckspeicherrohrs stoffschlüssig gefügt, insbesondere verlötet. Diese Lötverbindung weist eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich vergrößerte Verbindungsfläche auf. Vorteilhaft ist weiterhin, dass das Druckspeicherrohr durch die Hülse innen im Befestigungspunkt ausgesteift wird, was zu einer deutlichen Reduzierung der Lötnahtspannung führt.
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Vorzugsweise ist die Ausnehmung an der Außenseite der Hülse angeordnet. Hierdurch besitzt die Hülse eine taillierte Querschnittskonfiguration. Der im Druckspeicherrohr gespeicherte Kraftstoff kann sich über die Ausnehmung bzw. die Ausnehmungen optimal im Druckspeicherrohr verteilen.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, die Ausnehmung als Bohrung auszuführen, die die Hülse quer zum Durchgang durchsetzt. Auch hierdurch wird die Durchflussfläche für den Kraftstoff vergrößert.
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Bei einer in der Praxis besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Druckspeicherrohr einen runden, insbesondere kreisrunden Innenquerschnitt auf, wobei die Hülse an ihren beiden Enden eine an die Kontur des Innenquerschnitts des Druckspeicherrohrs angepasste Stützfläche besitzt. Ein Druckspeicherrohr mit kreisrundem Innenquerschnitt ist insbesondere für Hochdruckanwendungen besonders geeignet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an der Außenseite des Druckspeicherrohrs eine insbesondere plane Spannfläche für einen Spannkopf des Befestigungselements vorgesehen ist. Als Befestigungselemente kommen insbesondere Schrauben bzw. Schraubbolzen zum Einsatz. Die Kraftübertragung bei der Festlegung erfolgt über die plane Spannfläche, an der eine Schraube mit ihrem Spannkopf anliegt.
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Eine solche plane Schraubenkopfauflage kann beispielsweise durch Abfräsen des Druckspeicherrohrs im Bereich der Befestigungsstelle oder durch Anprägen bzw. Plätten in diesem Bereich ausgeführt sein. Bei einer anderen Ausgestaltung ist die Spannfläche an einen am Außenumfang des Druckspeicherrohrs angeordneten Montagekörper ausgebildet, wobei der Montagekörper eine mit dem Durchgang kommunizierende Öffnung besitzt und druckspeicherrohrseitig eine an die Außenkontur des Druckspeicherrohrs angepasste Anlagefläche aufweist. Vorzugsweise ist der Montagekörper mit dem Druckspeicherrohr gefügt.
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Um den Abstand zwischen Druckspeicherrohr und Zylinderkopf darzustellen, ist vorteilhafterweise motorseitig des Druckspeicherrohrs an dessen Außenseite ein axial zur Hülse ausgerichteter Distanzkörper angeordnet und vorzugsweise fest mit dem Druckspeicherrohr gefügt. Vorteilhafter Weise wird der Distanzkörper durch einen Rohrkörper gebildet. Zweckmäßiger Weise besitzt der Distanzkörper im Verbindungsbereich zum Druckspeicherrohr eine entsprechend dem Außenumfang des Druckspeicherrohrs ausgebildete negative Rohrkontur.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Kraftstoffverteilers näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftstoffverteilers;
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2 einen Ausschnitt aus dem Kraftstoffverteiler, ebenfalls in der Perspektive;
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3 einen Querschnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie A-A und
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4 einen Längsschnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie B-B.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffverteiler 1 dargestellt, der zu einem Speichereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors gehört. Die Druckerzeugung und die Krafteinspritzung sind bei solchen Speichereinspritzsystemen voneinander entkoppelt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt kontinuierlichen Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht im Kraftstoffverteiler 1 permanent zur Verfügung.
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Der Kraftstoffverteiler 1 umfasst ein Druckspeicherrohr 2 mit einem pumpenseitigen Kraftstoffeinlass 3 und mehreren Injektoraufnahmen 4. Der statisch komprimierte Kraftstoff wird im Druckspeicherrohr 2 gespeichert und über die Injektoraufnahmen 4 verteilt den Injektoren einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.
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Die Festlegung des Kraftstoffverteilers erfolgt über Befestigungspunkte 5 (siehe hierzu auch 2). Wie anhand der 3 und 4 zu erkennen, weist das Druckspeicherrohr 2 für jeden Befestigungspunkt 5 entlang seiner Längsachse x-x jeweils zwei sich gegenüberliegende radiale Durchbrüche 6 auf. In das Druckspeicherrohr 2 ist fluchtend zu den sich gegenüberliegenden Durchbrüchen 6 eine Hülse 7 gesetzt, die einen axialen Durchgang 8 besitzt. Der Durchgang 8 in der Hülse 7 ist fluchtend zu den Durchbrüchen 6 ausgerichtet.
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Man erkennt, dass das Druckspeicherrohr 2 einen kreisrunden Innenquerschnitt aufweist und die Hülse 7 an ihren beiden Enden 9 eine an die Kontur des Innenquerschnitts des Druckspeicherrohrs 2 angepasste Stützfläche 10 besitzt. Mit der Stützfläche 10 liegt die Hülse 7 an ihren beiden Enden 9 am Innenumfang des Druckspeicherrohrs 2 an und ist fluiddicht mit dem Druckspeicherrohr 2 verlötet.
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Zur Gewährleistung eines optimalen Kraftstoffdurchflusses und einer Kraftstoffverteilung im Druckspeicherrohr 2 besitzen die Hülsen 7 Ausnehmungen 11 in Form von Freimachungen an ihrer Außenseite 12. Die Ausnehmungen 11 sind achsparallel zur Längsachse x-x des Druckspeicherrohrs 2 und quer zum Durchgang 8 ausgerichtet. Jede Hülse 7 weist so in ihrer Mitte einen taillierten Abschnitt 13 auf, der sich zu den beiden Enden 9 hin verbreitert. Hierdurch wird die erfindungsgemäß angestrebte vergrößerte Verbindungs- bzw. Fügefläche zwischen Hülse 7 und Druckspeicherrohr 2 erreicht.
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An der Außenseite 14 des Druckspeicherrohrs 2 ist eine plane Spannfläche 15 für den Spannkopf eines Befestigungselements vorgesehen. Die Spannfläche 15 ist an einem am Außenumfang des Druckspeicherrohrs 2 angeordneten Montagekörper 16 ausgebildet. Der Montagekörper 16 besitzt eine mit dem Durchgang 8 der Hülse 7 kommunizierende, axial zum Durchgang 8 ausgerichtete Öffnung 17 zur Durchführung des Befestigungselements. Auf der zum Druckspeicherrohr 2 gerichteten Seite, also druckspeicherrohrseitig, weist der Montagekörper 16 eine an die Außenkontur des Druckspeicherrohrs 2 angepasste Anlagefläche 18 auf, die der negativen Rohrkontur des Druckspeicherrohrs 2 entspricht. Vorzugsweise ist der Montagekörper 16 fest, insbesondere löttechnisch, mit dem Außenumfang des Druckspeicherrohrs 2 gefügt.
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Der Abstand des Druckspeicherrohrs 2 zum Zylinderkopf wird durch Distanzkörper 19 überbrückt. Die Distanzkörper 19 sind durch Rohrabschnitte bzw. -körper gebildet, die motorseitig des Druckspeicherrohrs 2 an dessen Außenseite 14 angeordnet sind. Im Verbindungsbereich zum Druckspeicherrohr 2 besitzt jeder Distanzkörper 19 ebenfalls eine an die Außenkontur des Druckspeicherrohrs 2 angepasste kreisförmige Verbindungsfläche 20.
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Zur Festlegung des Kraftstoffverteilers 1 am Zylinderkopf werden Befestigungselemente in Form von Schrauben durch die Öffnungen im Montagekörper 16, das Druckspeicherrohr 2 und die Hülse 7 sowie die Distanzkörper 19 geführt und am Zylinderkopf in entsprechenden Gewindebohrungen verschraubt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffverteiler
- 2
- Druckspeicherrohr
- 3
- Kraftstoffeinlass
- 4
- Injektoraufnahme
- 5
- Befestigungspunkt
- 6
- Durchbruch
- 7
- Hülse
- 8
- Durchgang
- 9
- Ende v. 7
- 10
- Stützfläche
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Außenseite v. 7
- 13
- Abschnitt v. 7
- 14
- Außenseite v. 2
- 15
- Spannfläche
- 16
- Montagekörper
- 17
- Öffnung
- 18
- Anlagefläche
- 19
- Distanzkörper
- 20
- Verbindungsfläche
