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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Zweistoff-Common-Rail-Systeme und insbesondere eine Rohranordnung, die ein ineinanderpassendes Paar von Außen- und Innenrohren aufweist, die während der Vormontage durch eine Halterung zusammengehalten werden.
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Hintergrund
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Die eigene US-Patentanmeldung 2012/0055448 zeigt eine koaxiale Rohranordnung für ein Zweikraftstoff-Common-Rail-System, in der Innen- und Außenrohre mit einem gemeinsamen konischen Sitz an verschiedenen Kraftstoffinjektoren dichtend in Eingriff gelangen. Dieses Dokument lehrt die Verwendung von separaten Ladeeinrichtungen zum Sicherstellen, dass das Innen- und Außenrohr mit dem Kraftstoffinjektor dichtend in Eingriff gelangt, ungeachtet von Schwankungen in der Abmessungstoleranz, die während dem Herstellen der einzelnen Innen- und Außenrohre, der Kraftstoffinjektoren und den anderen Motorkomponenten erwartet werden. Obwohl es eine solche Vorgehensweise zulässt, dass jedes Außenrohr mit jedem Innenrohr bei der Montage des Kraftstoffsystems an einen Motor zusammengepasst werden kann, kann die separate Ladestrategie für jedes Rohr unhandlich sein und kann mehr Raum als gewünscht im und um den Motor herum einnehmen.
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Die vorliegende Offenbarung ist auf ein oder mehrere der oben dargestellten Probleme gerichtet.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt weist eine koaxiale Rohranordnung ein Außenrohr mit einer ersten Abmessung entlang einer Mittellinie auf. Ein Innenrohr ist im Inneren des Außenrohrs angeordnet und weist eine zweite Abmessung entlang der Mittellinie auf. Das Außenrohr und das Innenrohr passen derart ineinander, dass die erste Abmessung und die zweite Abmessung eine Differenz aufweisen, die einer Abmessungsvorgabe eines Kraftstoffsystems entspricht. Das Innenrohr legt einen ersten Kraftstoffkanal fest und ein zweiter Kraftstoffkanal ist von und zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr festgelegt. Eine Halterung ist, jedoch nicht versperrend, im zweiten Kraftstoffkanal in Reibkontakt mit einer Innenfläche des Außenrohrs und einer Außenfläche des Innenrohrs angeordnet. Die Halterung lässt eine Bewegung des ersten Rohrs relativ zum zweiten Rohr entlang der Mittellinie unter Aufbringung einer Einstellkraft zu, hält jedoch in Abwesenheit einer Zwangsdemontage einer Trennung des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs stand.
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Gemäß einem anderen Aspekt weist ein Zweikraftstoff-Common-Rail-Kraftstoffsystem ein erstes Common-Rail, ein zweites Common-Rail und mehrere Kraftstoffinjektoren auf, die jeweils einen ersten Kraftstoffeinlass und einen zweiten Kraftstoffeinlass definieren, die sich durch einen gemeinsamen konischen Sitz öffnen. Mehrere Rohranordnungen definieren jeweils erste und zweite Kraftstoffkanäle, die jeweils das erste Common-Rail und das zweite Common-Rail einzeln mit einem der Kraftstoffinjektoren fluidverbindet. Jede der Rohranordnungen weist zusammengepasste Innen- und Außenrohre auf, die sich nicht berühren, aber während der Vormontage durch eine im zweiten Kraftstoffkanal angeordnete Halterung gehalten werden. Das Zusammenpassen basiert auf einer ersten Abmessung des Außenrohrs und einer zweiten Abmessung des Innenrohrs, die eine Differenz aufweisen, die einer Abmessungsvorgabe eines Kraftstoffsystems entspricht, die das Innen- und Außenrohr dazu bringt, mit dem gemeinsamen konischen Sitz dichtend in Eingriff zu gelangen. Die Halterung hält einer Trennung des ersten Rohrs vom zweiten Rohr in Abwesenheit einer Zwangsdemontage während einer Vormontage stand, ist aber während dem Betrieb des Kraftstoffsystems unbeweglich.
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Gemäß einem anderen Aspekt weist ein Verfahren zum Montieren eines Kraftstoffsystems ein Vormontieren von mehreren Rohranordnungen durch ein Ineinanderpassen von Innen- und Außenrohren für jede Rohranordnung auf. Das Ineinanderpassen basiert auf einer ersten Abmessung des Außenrohrs und einer zweiten Abmessung des Innenrohrs, die eine Differenz aufweisen, die einer Abmessungsvorgabe des Kraftstoffsystems entspricht, die das Innen- und Außenrohr dazu bringt, mit einem gemeinsamen konischen Sitz von einem der Kraftstoffinjektoren dichtend in Eingriff zu gelangen. Ein erstes Common-Rail und ein zweites Common-Rail sind über die mehreren Rohranordnungen mit den mehreren Kraftstoffinjektoren fluidverbunden. Die zusammengepassten Innen- und Außenrohre werden während der Vormontage durch eine zwischen dem Innen- und Außenrohr angeordneten Halterung zusammengehalten. Die Halterungen verbleiben zwischen ihren jeweiligen Innen- und Außenrohren, nachdem die Common-Rails mit den Kraftstoffinjektoren fluidverbunden worden sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung eines Motors und eines Zweikraftstoff-Common-Rail-Kraftstoffsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung,
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2 ist eine seitliche Schnittansicht durch eine der in der in 1 gezeigten koaxialen Rohranordnungen,
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3 ist eine durchsichtige perspektivische Ansicht der koaxialen Rohranordnung der 2,
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4 ist eine perspektivische Schnittansicht der koaxialen Rohranordnung entlang der Linie 4-4 der 3, und
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5 ist eine partielle Schnittansicht durch die koaxiale Rohranordnung der 3.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 weist ein Motor 10 ein Zweikraftstoff-Common-Rail-Kraftstoffsystem 11 auf, das einzelne Kraftstoffinjektoren 20 aufweist, die zur direkten Kraftstoffeinspritzung in die Motorzylinder 12 angeordnet sind. Zum Beispiel kann der Motor 10 ein Kompressionszündungsmotor mit mehreren Zylindern in V-Anordnung sein, wie beispielsweise diejenigen, die in Bergbauanwendungen und anderen ähnlichen Anwendungen nutzen finden. Das Zweikraftstoff-Common-Rail-Kraftstoffsystem 11 weist ein mit einer Flüssigkraftstoffversorgung 17 verbundenes erstes Common-Rail 13 und ein mit einer Gaskraftstoffversorgung 16 verbundenes zweites Common-Rail 14 auf. In der dargestellten Ausführungsform kann der Druck in den Common-Rails 13 und 14 von einer elektronischen Steuerung 15 in bekannter Weise gesteuert werden. Jeder der Kraftstoffinjektoren 20 definiert einen Flüssigkraftstoffeinlass 21 und einen Gaskraftstoffeinlass 22, die sich durch einen gemeinsamen konischen Sitz 23 öffnen. Mehrere Rohranordnungen 30 definieren jeweils einen ersten Kraftstoffkanal 41 und einen zweiten Kraftstoffkanal 51, die das erste Common-Rail 13 und das zweite Common-Rail 14 jeweils mit einem der Kraftstoffinjektoren 20 fluidverbindet. Jede der Rohranordnungen 30 weist ein ineinanderpassendes Paar von einem Innenrohr 40 und einem Außenrohr 50 auf, die sich nicht berühren, aber während der Vormontage durch eine im zweiten Kraftstoffkanal 51 angeordnete Halterung 60 zusammengehalten werden. Jedes ineinanderpassende Paar von einem Innenrohr 40 und einem Außenrohr 50 basiert auf einer ersten Abmessung D1 des Außenrohres 50 und einer zweiten Abmessung D2 des Innenrohrs 40, die eine Differenz S aufweisen, die einer Abmessungsvorgabe des Kraftstoffsystems entspricht, die die Innen- und Außenrohre dazu bringt, mit den gemeinsamen konischen Sitz 23 dichtend in Eingriff zu gelangen.
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Die Halterung 60 hält einer Trennung des Innenrohrs 40 von seinem zusammengepassten Außenrohr 50 in Abwesenheit einer Zwangsdemontage während der Vormontage stand. Jedoch kann die Halterung 60 nach der Montage während dem Betrieb des Kraftstoffsystems 11 unbeweglich sein. Zwangsdemontage bedeutet, dass sich das zusammengepasste Rohrpaar 40, 50 nicht versehentlich trennt, beispielsweise beim Fallenlassen oder bei Fehlhandhabung. Die Zwangsdemontage benötigt eine Absicht und möglicherweise Werkzeug(e), um das Innenrohr 40 und/oder Außenrohr 50 von der Halterung 60 zu trennen. Unbeweglich während dem Betrieb des Kraftstoffsystems 11 bedeutet, dass Kraftstoff durch oder an der Halterung 60 vorbeiströmt, ohne Beeinflussung des Kraftstoffstroms zu den Kraftstoffinjektoren 20.
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Das Innenrohr 40 weist ein kugelförmiges Ende 46 auf, das mit einer Kalibrierungsleitung 48 am gemeinsamen konischen Sitz 23 in Verbindung steht. Zusätzlich weist das Außenrohr 50 ein kugelförmiges Ende 53 auf, das ebenfalls mit einer Kalibrierungsleitung 54 am gemeinsamen konischen Sitz 23 in Verbindung steht. Die vorher beschriebene Abmessungsvorgabe des Kraftstoffsystems, die das Innen- und Außenrohr 40, 50 dazu bringt, mit dem gemeinsamen konischen Sitz 23 dichtend in Eingriff zu gelangen, kann durch einen spezifischen Abstand „b” entlang einer Mittellinie 25 zwischen der Kalibrierungsleitung 48 und der Kalibrierungsleitung 54 festgelegt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform weist das Innenrohr 40 ein anderes kugelförmiges Ende 45 auf, das einen Einlass 43 in den ersten Kraftstoffkanal 41 definiert. Wie in der 2 gezeigt, könnte die Rohranordnung 30 ebenfalls einen Verteiler/Klammer 18 aufweisen, der einen konischen Sitz 19 aufweist, der mit dem kugelförmigen Ende 45 des Innenrohrs 40 an einer Kalibrierungsleitung 47 verbunden ist.
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Wie bereits beschrieben kann das erste Common-Rail 13 Flüssigkraftstoff enthalten, beispielsweise Destillatdieselkraftstoff, und das zweite Common-Rail 14 kann Gaskraftstoff enthalten, beispielsweise Erdgas. Nichtsdestotrotz wird der Fachmann erkennen, dass das erste und zweite Common-Rail 13, 14 unterschiedliche Flüssigkraftstoffe oder möglicherweise sogar die gleichen Kraftstoffe bei unterschiedlichen Drücken enthalten können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Unter besonderer Bezugnahme auf die 2 bis 5 weist jede koaxiale Rohranordnung 30 ein Außenrohr 50 mit einer ersten Abmessung D1 entlang der Mittellinie 25 auf. Ein Innenrohr 40 ist im Inneren des Außenrohrs 50 angeordnet und weist eine zweite Abmessung D2 entlang der Mittellinie 25 auf. Wie bereits beschrieben sind das Außenrohr 50 und das Innenrohr 40 derart zusammengepasst, dass die erste Abmessung D1 und die zweite Abmessung D2 eine Differenz S aufweisen, die einer Abmessungsvorgabe eines Kraftstoffsystems entspricht. Das Innenrohr 40 definiert einen ersten Kraftstoffkanal 41. Ein zweiter Kraftstoffkanal 51 ist von und zwischen dem Innenrohr 40 und dem Außenrohr 50 definiert. Eine Halterung 60 ist im zweiten Kraftstoffkanal 51, jedoch nicht versperrend, in Reibkontakt mit einer Innenfläche 52 des Außenrohrs 50 und einer Außenfläche 42 des Innenrohrs 40 angeordnet. Die Halterung 60 lässt eine Relativbewegung des ersten Rohrs 40 relativ zum zweiten Rohr 50 entlang der Mittellinie 25 unter Aufbringung einer Einstellkraft zu, die beispielsweise während einer Montage in einem Kraftstoffsystem 11 auftreten kann. Jedoch hält die Halterung 60 einer Trennung des ersten Rohrs 40 von seinem zusammengepassten zweiten Rohr 50 in Abwesenheit einer Zwangsdemontage stand.
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In Abhängigkeit der Struktur der koaxialen Rohranordnung 30 kann die Differenz S einen Abstand „b” entlang der Mittellinie 25 zwischen einer ersten Kalibrierungsleitung 54 des Außenrohrs 50 und einer zweiten Kalibrierungsleitung 48 des Innenrohrs 40 aufweisen. Das Außenrohr 50 kann ein die Kalibrierungsleitung 54 aufweisendes kugelförmiges Ende 53 aufweisen und das Innenrohr 40 kann ebenfalls ein die Kalibrierungsleitung 48 aufweisendes kugelförmiges Ende 46 aufweisen. Die Abmessung D2 der gezeigten beispielhaften Ausführungsform entspricht dem Abstand zwischen der Kalibrierungsleitung 48 und der Kalibrierungsleitung 47 am Innenohr 40 entlang der Mittellinie 25. Die erste Abmessung D1 kann einem Abstand entlang der Mittellinie 25 zwischen einem ersten Ende des Außenrohrs 50 und der Kalibrierungsleitung 54 am Auslass 55 entsprechen. In dieser spezifischen Ausführungsform ist die erste Abmessung D1 entlang der Mittellinie 25 kleiner als eine Länge L1 des Außenrohrs 50. In dieser spezifischen Ausführungsform ist zusätzlich die zweite Abmessung D2 entlang der Mittellinie 25 kleiner als eine Länge L2 des Innenrohrs 40.
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Das Innenrohr 40 kann kugelförmige Enden 45, 46 aufweisen, die jeweils einen Einlass 43 und einen Auslass 44 für den ersten Kraftstoffkanal 41 definieren. Das Außenrohr 50 kann ebenfalls ein kugelförmiges Ende 53 aufweisen, das einen Auslass 55 des zweiten Kraftstoffkanals 51 definiert.
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Die Abmessung „a” in der 2 kann einem Abstand entlang der Mittellinie 25 zwischen dem Ende des Außenrohrs 50 und der Kalibrierungsleitung 47 des Innenrohrs 40 entsprechen. Folglich ergeben diese Abmessungen für die spezifische Ausführungsform die Gleichungen, so dass S = D2 – D1 ist, was auch gleich a + b ist. In einer spezifischen Ausführungsform könnte der Verteiler/Klammer 18 und sein konischer Sitz 19 ebenfalls ein gemeinsamer konischer Sitz sein, so dass die kleine Abmessung „a” einen Abstand zwischen der Kalibrierungsleitung 47 des Innenrohrs 40 und einer anderen Kalibrierungsleitung am proximalen Ende des ebenfalls am gemeinsamen konischen Sitz 19 sitzenden Außenrohrs 50 darstellt. Folglich können die Abmessung „a” und die Abmessung „b” als Kalibrierungsleitungsdifferenzen gekennzeichnet werden, abhängig von der spezifischen Ausführungsform und Struktur, insbesondere am proximalen Ende in der Nähe des Verteilers/Klammer 18. Der Fachmann wird erkennen, dass die relative Federrate des Innen- und Außenrohrs 40, 50 unterschiedliche Ladeniveaus zum Sicherstellen einer geeigneten Dichtung am gemeinsamen konischen Sitz 23 erfordert. Wenn dem so ist, müsste es auch eine Differenzlänge (d) geben, die zum Erreichen der angemessenen Ladung benötigt wird. Deshalb könnten die Gleichungen auch als S = D2 – D1 ausgedrückt werden, die gleich a + b + d ist. Die Differenzlänge „d” kann positiv, negativ oder Null sein, abhängig vom spezifischen Design, den Rohrmaterialien und den Abmessungen. Folglich, abhängig vom spezifischen Design, können „a”, „b” und „d” alle Teil der oben beschriebenen Abmessungsvorgabe des Kraftstoffsystems sein.
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Unter besondere Bezugnahme auf die 3 bis 5 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Halterung 60 als ein Federstahlteil gezeigt, das elastisch deformiert wird, um zwischen dem Innenohr 40 und dem Außenrohr 50 positioniert zu werden. Diese Deformation kann einen beeinflussenden Reibkontakt an den in der 5 eingekreisten Berührungspunkten erzeugen. In einer spezifischen Ausführungsform kann die Halterung 60 eine offene Gestalt 61 aufweisen, wie beispielsweise die unvollständige quadratische Gestalt, wie sie in den 3 bis 5 gezeigt ist.
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Da das Erreichen des Dichtungskontakts des Innenrohrs 40 und Außenrohrs 50 am gemeinsamen konischen Sitz 23 des Kraftstoffinjektors 20 auf die Geometrie an den Kontaktpunkten empfindlich reagiert, könnte man erwarten, dass wenigstens ein Außenrohr 50 von wenigstens einer Rohranordnung 30 nicht mit einem Innenohr 40 wenigstens einer anderen Rohranordnung 30 in einem typischen Motor 10 zusammengepasst werden kann.
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Folglich, obwohl die Innenrohre 40 und die Außenrohre 50 im Kraftstoffsystem 11 voneinander geringe unterschiedliche Abmessungen aufweisen können, weisen alle zusammengepassten Paare eine gemeinsame Abmessungsvorgabe des Kraftstoffsystems auf. Die Halterungen 60 von jeder Rohranordnung 30 können ein identisches Element aufweisen, beispielsweise Federstahl, das zwischen dem Innenrohr 40 und dem Außenrohr 50 elastisch deformiert wird. Wie bereits erläutert ist die Halterung 60 in der dargestellten spezifischen Ausführungsform beispielsweise als identisches Federstahlelement dargestellt, das eine offene quadratische Gestalt 61 um die Mittellinie 25 definiert.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Kraftstoffsysteme, die zwei Kraftstoffe fördern müssen, die sich im Druck und/oder im Aggregatzustand, flüssig oder gasförmig, voneinander unterscheiden. Die vorliegende Offenbarung findet besonders bei Kraftstoffsystemen Anwendung, die flüssigen Kompressionszündungskraftstoff und Erdgaskraftstoff zum Verbrennen in einen Motor 10 fördern. Die vorliegende Offenbarung ist besonders auf ein Fördern von Kraftstoffen zu Kraftstoffinjektoren 20 durch individuelle Öffnungen, beispielsweise im Zylinderkopf des Motors 10, anwendbar. Schließlich findet die vorliegende Offenbarung besonders bei einer Vorgehensweise zum Zusammenpassen von Innen – und Außenrohren 40, 50 und zum Zusammenhalten der beiden während der Vormontage durch eine Halterung 60 Anwendung.
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Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zum Montieren eines Kraftstoffsystems 11 ein Vormontieren mehrerer Rohranordnungen 30 auf. Jede vormontierte Rohranordnung 30 weist ein zusammenpassendes Paar von einem Innenohr 40 mit einem Außenrohr 50 auf, das auf einer ersten Abmessung D1 des Außenrohrs 50 und einer zweiten Abmessung D2 des Innenrohrs 40 basiert, die eine Differenz S aufweisen, die einer Abmessungsvorgabe des Kraftstoffsystems entspricht, die das Innen- und Außenrohr 40, 50 dazu veranlasst, mit einem gemeinsamen konischen Sitz 23 von einem der Kraftstoffinjektoren 20 im Kraftstoffsystem 11 dichtend in Eingriff zu gelangen. Ein erstes Common-Rail 13 und ein zweites Common-Rail 14 sind durch die mehreren Rohranordnungen 30 mit den Kraftstoffinjektoren 20 fluidverbunden. Jedes zusammengepasste Innen- und Außenrohrpaar 40, 50 wird während der Vormontage von einer zwischen dem Innen- und Außenrohr 40, 50 angeordneten Halterung 60 zusammengehalten. Nachdem der Fluidverbindungsschritt durch den Einbau des Kraftstoffsystems 11 in einem Motor 10 vervollständigt ist, verbleiben die Halterungen 60 zwischen den jeweiligen Innen- und Außenrohren 40, 50.
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Durch das Vormontieren der zusammengepassten Paare von Innen- und Außenrohren 40, 50 kann die Montage des Kraftstoffsystems 11 am Motor 10 vereinfacht und durch Vermeiden spezifischer Einstellmerkmale modernisiert werden, während weiterhin sichergestellt wird, dass jedes Rohr 40, 50 mit dem gemeinsamen konischen Sitz 23 des Kraftstoffinjektors 20 dichtend in Eingriff gelangt. Durch das Bereitstellen spezifisch zusammengepasster Abmessungspaare sollte jedes Paar genau installierbar und mit jedem Motorzylinder 12 des Motors 10 austauschbar sein, abgesehen davon, dass man erwarten könnte, dass wenigstens ein Außenrohr 50 von wenigstens einer Rohranordnung 30 nicht mit wenigstens einem Innenrohr 40 einer anderen Rohranordnung 30 zusammenpasst.
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Es sollte verstanden werden, dass die vorstehende Beschreibung lediglich für darstellende Zwecke bedacht und nicht dazu bedacht ist, den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Folglich wird der Fachmann verstehen, dass weitere Aspekte der Offenbarung durch Studieren der Zeichnungen, der Offenbarung und der beiliegenden Ansprüche erhalten werden können.
