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Die Erfindung betrifft einen Hochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbe-griffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Montage eines solchen Hochdruckspeichers.
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Stand der Technik
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Ein Hochdruckspeicher der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 034 720 A1 hervor. Er besitzt einen langgestreckten Speicherkörper mit einer Mantelfläche, in der eine Anzahl von Hochdruckanschlüssen ausgebildet sind, sowie eine einen Hohlraum definierende Längsbohrung, die mit Querbohrungen der Hochdruckanschlüsse Verschneidungsstellen ausbildet. Die Hochdruckanschlüsse dienen dem Anschluss von Kraftstoffinjektoren, mittels welcher der im Hochdruckspeicher gespeicherte und unter hohem Druck stehende Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Eine Hochdruckpumpe versorgt den Hochdruckspeicher mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit verringertem Speichervolumen anzugeben, wobei die Geometrie des Speicherkörpers möglichst unverändert bleiben soll. Das verringerte Speichervolumen ermöglicht eine schnelle Startfreigabe bei einer Brennkraftmaschine mit Start-Stopp-Funktion. Denn bei verringertem Speichervolumen muss durch die vorgeschaltete Hochdruckpumpe weniger Kraftstoff komprimiert werden, so dass die Startfreigabe schneller erfolgt.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hochdruckspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner wird ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Hochdruckspeichers vorgeschlagen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorgeschlagene Hochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfasst einen langgestreckten Speicherkörper mit einer Längsbohrung, von der mehrere Querbohrungen abzweigen, die außenumfangseitig am Speicherkörper angeordnete Hochdruckanschlüsse durchsetzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in die Längsbohrung ein ein- oder mehrteiliger rohrförmiger Einsatz zur Volumenverkleinerung eingesetzt ist. Der ein- oder mehrteilige rohrförmige Einsatz besitzt eine gewisse Wandstärke, die über die Länge und den Durchmesser des Einsatzes ein Volumen definiert, das dem Speichervolumen verloren geht. Das heißt, dass das durch die Längsbohrung und die Querbohrungen ausgebildete Speichervolumen des Speicherkörpers verringert wird. Dies hat zur Folge, dass eine dem Hochdruckspeicher vorgeschaltete Hochdruckpumpe weniger Kraftstoff komprimieren muss, um die Startfreigabe bei einer Start-Stopp-Funktion zu ermöglichen. Das heißt, dass die Startfreigabe schneller erfolgt. Bei einer Verringerung des Speichervolumens durch Aufnahme eines Einsatzes in die Längsbohrung des Speicherkörpers kann ferner die Geometrie des Speicherkörpers unverändert bleiben. Das heißt, dass auf bereits bestehende Geometrien zurückgegriffen werden kann.
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Zwar ließe sich eine Verringerung des Speichervolumens auch durch eine Reduzierung des Durchmessers der Längsbohrung des Speicherkörpers erreichen, dies würde jedoch einen zusätzlichen Absicherungsaufwand zur Sicherstellung der Pulsfestigkeit des Speicherkörpers bedeuten. Durch die Beibehaltung des Bohrungsdurchmessers sowie der übrigen Geometrie des Speicherkörpers entfällt ein zusätzlicher Absicherungsaufwand.
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Bevorzugt besitzt der ein- oder mehrteilige rohrförmige Einsatz zumindest einen Rohrabschnitt mit einem Außendurchmesser DAR, der kleiner als der Durchmesser DIS der Längsbohrung des Speicherkörpers ist, so dass der Rohrabschnitt von Kraftstoff umströmbar ist. Das heißt, dass zumindest abschnittsweise zwischen dem Einsatz und dem Speicherkörper ein Ringspalt ausgebildet wird, der im Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems von Kraftstoff durchströmt wird. Zugleich stellt die Rohrform des Einsatzes sicher, dass Kraftstoff durch den Einsatz hindurch strömen kann.
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Des Weiteren bevorzugt besitzt der ein- oder mehrteilige rohrförmige Einsatz zumindest einen Klemmabschnitt mit einem Außendurchmesser DAK, der größer als der Durchmesser DIS der Längsbohrung des Speicherkörpers ist. Über den Klemmabschnitt ist der Einsatz in axialer und/oder radialer Richtung lagefixiert. Das radiale Übermaß des Klemmabschnitts ist derart gewählt, dass eine Presspassung erzielt wird. Das heißt, dass der rohrförmige Einsatz im Bereich des Klemmabschnitts unter radialer Vorspannung an der die Längsbohrung begrenzenden Innenwandfläche des Speicherkörpers anliegt. Die Presspassung bzw. die Klemmwirkung ist derart ausgelegt, dass in allen Betriebszuständen keine axiale Verschiebung des Einsatzes gegenüber dem Speicherkörper erfolgt.
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Vorzugsweise ist der Klemmabschnitt an einem Ende des Einsatzes angeordnet. Besonders bevorzugt ist an beiden Enden des rohrförmigen Einsatzes jeweils ein Klemmabschnitt angeordnet. Über die Klemmabschnitte wird dann auch die radiale Lage des Einsatzes innerhalb der Längsbohrung des Speicherkörpers definiert. Zugleich ist die Beibehaltung eines zumindest abschnittsweisen Ringspalts zwischen dem Einsatz und dem Speicherkörper sichergestellt. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Klemmabschnitt mantelseitige Durchbrechungen zur Ausbildung wenigstens eines Federarms besitzt. Bei Anordnung des Klemmabschnitts an einem Ende des Einsatzes kann die Ausbildung eines Federarms in einfacher Weise durch längs verlaufende Schlitze erfolgen. Der somit freigestellte Federarm kann anschließend, beispielsweise durch Biegen, radial auf den Außendurchmesser DAK aufgeweitet werden. Die Durchbrechungen dienen vorzugsweise nicht nur der Ausbildung wenigstens eines Federarms, sondern gleichzeitig als Durchströmöffnungen für den Kraftstoff, der den Einsatz zumindest abschnittsweise außenumfangseitig umströmt.
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Vorteilhafterweise besitzt der Klemmabschnitt zwei oder mehr, vorzugsweise wenigstens drei, Federarme, die in gleichem Winkelabstand β zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann über den Umfang des Einsatzes eine gleichmäßige Klemmwirkung erzielt werden, wenn die Federarme gleich ausgebildet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an beiden Enden des Einsatzes jeweils ein Klemmabschnitt mit wenigstens einem Federarm ausgebildet, wobei die Federarme winkelversetzt angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird die Lagefixierung des Einsatzes weiter verbessert.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Federarm zur radialen Aufweitung auf den Außendurchmesser DAK und zur Ausbildung einer Klemmfläche an seinem freien Ende V-förmig gebogen ist. Die V-Form ergibt sich durch einen nach radial außen verlaufenden Abschnitt des Federarms, an den ein nach radial innen verlaufender Abschnitt anschließt, der zugleich den Endabschnitt des Federarms ausbildet. Der nach radial innen verlaufende Abschnitt erleichtert das Einführen des Einsatzes in die Längsbohrung des Speicherkörpers. Mehrere V-förmig gebogene Federarme, die im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, bilden auf diese Weise eine Art Einführkonus aus. Die Klemmfläche wird außenseitig im Bereich des Schnittpunktes der beiden Abschnitte ausgebildet.
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Vorteilhafterweise ist der Klemmabschnitt an einem Klemmteil ausgebildet, das mit einem den Rohrabschnitt ausbildenden Rohrteil kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Verbindung kann beispielsweise mittels Laserschweißen hergestellt worden sein. Die mehrteilige Ausführung des Einsatzes ermöglicht eine Längenanpassung, so dass unabhängig von der jeweiligen Länge des Speicherkörpers und/oder der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine die gleichen Bauteile bei der Montage eines erfindungsgemäßen Hochdruckspeichers verwendet werden können. Hierzu muss lediglich das Rohrteil auf Länge geschnitten und mit dem Klemmteil verbunden werden. Idealerweise ist der Einsatz dreiteilig ausgebildet und umfasst ein Rohrteil sowie zwei Klemmteile, die nach Längung des Rohrteils mit diesem verbunden werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Einsatz zumindest in einem Abschnitt radial elastisch verformbar ist. Sofern der Klemmabschnitt wenigstens einen Federarm besitzt, ist dieser radial elastisch verformbar. Darüber hinaus kann jedoch ein weiterer Abschnitt, beispielsweise der Rohrabschnitt zumindest teilweise radial elastisch verformbar sein. Die hat den Vorteil, dass Druckpulsationen innerhalb der Längsbohrung des Speicherkörpers minimiert werden können, wodurch zugleich die Einspritzgenauigkeit des Systems steigt.
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Ferner wird ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Hochdruckspeichers vorgeschlagen. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einsetzen und Positionieren des Einsatzes in die Längsbohrung des Speicherkörpers eine Montagehülse auf den Klemmabschnitt aufgeschoben wird, deren Außendurchmesser DAM kleiner als der Außendurchmesser DAK des Klemmabschnitts und kleiner als der Innendurchmesser DIS der Längsbohrung ist. Nach dem Positionieren des Einsatzes in der Lagerbohrung wird die Montagehülse wieder entfernt. Die Montagehülse drückt den wenigstens einen Federarm des Klemmabschnitts nach radial innen, so dass der die Klemmwirkung erzeugende Außendurchmesser DAK verringert wird. Die Montagehülse verhindert, dass es beim Einsetzen des Einsatzes in die Längsbohrung des Speicherkörpers zu einer Beschädigung der die Längsbohrung begrenzenden Innenwandfläche des Speicherkörpers durch den Federarm kommt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hochdruckspeichers,
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2 einen Längsschnitt durch den Speicherkörper des Hochdruckspeichers der 1,
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3 einen Längsschnitt durch den Speicherkörper des Hochdruckspeichers der 1 mit Einsatz,
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4 zwei Schnittansichten, welche die Klemmabschnitte des Einsatzes der 3 in vergrößerter Darstellung zeigen,
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5 eine perspektivische Darstellung eines Klemmabschnitts des Einsatzes der 3,
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6 eine Schnittansicht des Klemmabschnitts des Einsatzes der 3,
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7 einen Draufsicht auf den Klemmabschnitt der 6,
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8 eine Draufsicht auf den Einsatz der 3 und
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9 eine schematische Darstellung eines Montagevorgangs unter Zuhilfenahme einer Montagehülse.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der in der 1 dargestellte Hochdruckspeicher weist einen langgestreckten Speicherkörper 1 mit vier außenumfangseitig angeordneten Hochdruckanschlüssen 4 für den Anschluss von Kraftstoffinjektoren (nicht dargestellt) auf. Darüber hinaus weist der Speicherkörper 1 weitere Anschlüsse auf. Der Anschluss 14 dient dem Anschluss einer Hochdruckpumpe (nicht dargestellt), welche den Hochdruckspeicher mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Er ist ebenfalls außenumfangseitig angeordnet. Zwei weitere Anschlüsse in Form von Aufnahmen 15, 16 sind jeweils stirnseitig angeordnet und dienen der Aufnahme eines Drucksensors (nicht dargestellt) sowie eines Druckregelventils (nicht dargestellt). Ein weiterer radial abgehender Anschluss 17 dient der Verbindung des Hochdruckspeichers mit einem Rücklauf (nicht dargestellt). Ferner sind zwei Befestigungslaschen 18 am Speicherkörper 1 angeordnet.
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2 zeigt den Speicherkörper 1 des Hochdruckspeichers der 1 in einem Längsschnitt. Diesem ist zu entnehmen, dass der Speicherkörper 1 eine Längsbohrung 2 sowie hiervon abgehende Querbohrungen 3 besitzt, welche die Hochdruckanschlüsse 4 durchsetzen. Sämtliche Anschlüsse 14, 17 und Aufnahmen 15, 16 sind mit der Längsbohrung 2 unmittelbar oder mittelbar über eine Querbohrung verbunden. Der Verständlichkeit halber ist der Speicherkörper 1 in der 2 ohne Einsatz 5 gezeigt. Die Längsbohrung 2 besitzt vorliegend einen Durchmesser DIS von 9 mm (siehe 4) und eine Länge von 233,5 mm.
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Der Speicherkörper 1 mit Einsatz 5 ist in der 3 dargestellt. Der Einsatz 5 besitzt einen zentralen Rohrabschnitt 6, dessen Länge an die Länge der Längsbohrung 2 des Speicherkörpers 1 angepasst ist, sowie zwei endseitige Klemmabschnitte 7 mit jeweils drei Federarmen 9, welche den Einsatz 5 in der Längsbohrung 2 fixieren. Denn der Außendurchmesser DAR des Rohrabschnitts 6 ist mit 7 mm kleiner als der Durchmesser DIS der Längsbohrung 2 gewählt (siehe 4), während die Außendurchmesser DAK der Klemmabschnitte 7 jeweils ein radiales Übermaß gegenüber dem Durchmesser DIS besitzen. Die Federarme 9 liegen demnach mit einer radialen Vorspannung an der Innenwandfläche des Speicherkörpers 1 an. Der Innendurchmesser DIR beträgt vorliegend 4 mm, so dass durch den Einsatz 5 über eine Länge von 233,5 mm eine Verringerung des Speichervolumens des Speicherkörpers 1 von 6051 mm2 erreicht wird.
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Wie ebenfalls aus der 4 ersichtlich, werden die Federarme 9 eines Klemmabschnitts 7 durch schlitzförmige Durchbrechungen 8 freigestellt. Die Durchbrechungen 8 sind in gleicher Breite in gleichem Winkelabstand zueinander ausgebildet, so dass auch die Federarme 9 in gleichem Winkelabstand β zueinander angeordnet sind und die gleiche Breite b, vorliegend 2 mm, besitzen (siehe 7). Die Federarme 9 des einen Klemmabschnitts 7 sind jedoch um den Winkel γ, der einem halben Winkelabstand β entspricht, versetzt zu den Federarmen 9 des anderen Klemmabschnitts 7 angeordnet (siehe 4 und 8).
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Die Federarme 9 weisen eine Länge l1 von 7 mm auf und sind an ihren Enden V-förmig gebogen, so dass Klemmflächen 10 ausgebildet werden, die im Bereich des Außendurchmessers DAK liegen (siehe 4 und 5). Die V-Form wird von zwei Federarmabschnitten ausgebildet, die einen Winkel α von 120° umschließen (siehe 6). Die Länge l3 und l4 der beiden V-förmig gebogenen Federarmabschnitte beträgt jeweils 1,65 mm. Hieran schließt ein Federarmabschnitt mit einer Länge l2 von 3,7 mm an, der nicht gebogen ist. Die Stärke s der Federarme 9 beträgt vorliegend 1 mm.
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Neben der dargestellten einteiligen Ausführung eines Einsatzes 5 kann der Einsatz 5 auch gebaut ausgeführt sein. In diesem Fall umfasst der Einsatz 5 ein Rohrteil 12, das mit zwei Klemmteilen (11) verbunden ist (siehe 4, Bezugszeichen in Klammern). Die Verbindung kann mittels Laserschweißen hergestellt worden sein, nachdem das Rohrteil 12 auf die richtige Länge geschnitten wurde.
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Der 9 ist zu entnehmen, wie der Einsatz 5 idealerweise in die Längsbohrung 2 des Speicherkörpers 1 eingesetzt wird. Hierzu wird eine Montagehülse 13 zur Hilfe genommen, die auf den Klemmabschnitt 7 des Einsatzes 5 aufgeschoben wird. Die Montagehülse 13 besitzt einen Außendurchmesser DAM, der kleiner als der Außendurchmesser DAK des Klemmabschnitts 7 und kleiner als der Durchmesser DIS der Längsbohrung 2 des Speicherkörpers 1 ist. Die Federarme 9 des Klemmabschnitts 7 werden beim Aufschieben der Montagehülse 13 nach radial innen gedrückt, so dass der Einsatz 5 ohne Beschädigung der Innenwandfläche des Speicherkörpers 1 in diesen einsetzbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007034720 A1 [0002]
