DE102013101048A1

DE102013101048A1 - Kraftstoffverteiler

Info

Publication number: DE102013101048A1
Application number: DE201310101048
Authority: DE
Inventors: Georg Dertinger; Damian Zwiener
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler (1), welcher ein Druckspeicherrohr (2) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist. Das Druckspeicherrohr (2) ist über Halter (7) mittels Befestigungsschrauben (11) am Zylinderkopf (6) der Brennkraftmaschine festlegbar. Jeder Halter (7) weist am zylinderkopfseitigen Ende (8) einen Flanschabschnitt (9) auf mit einem Durchgang (10) zur Durchführung der Befestigungsschraube (11). Im Zylinderkopf (6) ist eine Gewindebohrung (12) vorgesehen, in welche die Befestigungsschraube (11) zur Festlegung des Halters (7) am Zylinderkopf (6) einschraubbar ist. Der Flanschabschnitt (9) weist eine Abstützhülse (14) auf, durch welche sich der Durchgang (10) erstreckt. Mündungsseitig der Gewindebohrung (12) ist im Zylinderkopf (6) eine Aufnahme (15) vorgesehen, in welche die Abstützhülse (14) eingreift. Die Abstützhülse (14) ist als einstückiger Fortsatz des Halters (7) am Flanschabschnitt (9) ausgeformt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein solcher Kraftstoffverteiler ist Bestandteil einer Kraftstoffversorgung bzw. eines Kraftstoff-Einspritzsystems und dient zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors.
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.
Jeder Kraftstoffverteiler, egal 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 üblicher Weise Montageelemente, beispielsweise Halter o. ä., an dem Verteilerrohr befestigt. Mittels der Montageelemente wird das Verteilerrohr am Verbrennungsmotor bzw. Komponenten desselben festgelegt.
Bei dem aus der US 2007/01635454 A1 bekannten Vorschlag wird das Druckspeicherrohr über Montageschellen festgelegt.
Die DE 199 53 942 C2 offenbart ein Druckspeicherrohr, welches von mehreren Knotenstücken umgriffen ist. An den Knotenstücken sind Befestigungsbutzen 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.
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.
In der EP 1 772 620 B1 wird vorgeschlagen, die Befestigungselemente in Form von Schrauben unmittelbar durch das Druckspeicherrohr zu führen. Auch die JP 2001-289137 A sieht vor, die Befestigungselemente unmittelbar durch das Druckspeicherrohr zu führen. Ähnliche Vorschläge gehen aus der DE 10 2008 044 923 A1 , der DE 10 2010 051 883 A1 sowie der DE 10 2010 018 615 A1 hervor.
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. Daher ist man auch grundsätzlich bestrebt, die Druckspeicherrohre senkrecht zum Zylinderkopf zu verschrauben. Dies ist bauraumbedingt jedoch nicht immer möglich. In diesen Fällen muss die Anbindung bzw. Befestigung zwischen Druckspeicherrohr und Zylinderkopf unter einem Winkel schräg erfolgen. Solche und insbesondere auch einseitige Befestigungsbedingungen führen zwangsläufig dazu, dass Momente in die Befestigungseinrichtung eingeleitet werden. Insbesondere entstehen aufgrund der schrägen Verbindung Scherkräfte, die zum Abscheren der Schraubverbindung führen können.
Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, einen montagetechnisch vorteilhaften Kraftstoffverteiler zu schaffen mit einem verbesserten Belastungsverhalten insbesondere bei einer schrägen Anbindung zwischen Druckspeicherrohr und Zylinderkopf.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Kraftstoffverteiler gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist der Kraftstoffverteiler als Bestandteil eines Einspritzsystems zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors.
Ein Aspekt der Erfindung ist weiterhin der Zylinderkopf mit einem Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors, wobei der Kraftstoffverteiler ein Druckspeicherrohr zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff umfasst und das Druckspeicherrohr über zumindest einen Halter mittels einer Befestigungsschraube am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine festlegbar ist. Am zylinderkopfseitigen Ende des Halters ist ein Flanschabschnitt vorgesehen mit einem Durchgang zur Führung der Befestigungsschraube. Im Zylinderkopf ist eine Gewindebohrung vorgesehen, durch welche die Befestigungsschraube zur Festlegung des Halters am Zylinderkopf einschraubbar ist. Mittels der Befestigung des Halters am Zylinderkopf werden der Kraftstoffverteiler und damit das Druckspeicherrohr lageorientiert.
Erfindungsgemäß weist der Flanschabschnitt eine Abstützhülse auf, durch welche sich der Durchgang erstreckt. Ferner ist mündungsseitig der Gewindebohrung im Zylinderkopf eine Aufnahme vorgesehen. Der Halter ist mit seiner Abstützhülse in die Aufnahme eingeführt und stützt sich dort formschlüssig ab.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Schraubverbindung zwischen Halter bzw. Druckspeicherrohr und Zylinderkopf entlastet. Scherkräfte werden nicht in die Befestigungsschraube eingeleitet. Die Abstützhülse nimmt Scherkräfte auf und entlastet somit die Schraubverbindung. Verschiebungen des Druckspeicherrohres werden verringert und insgesamt die Belastung des Druckspeicherrohrs bzw. des Kraftstoffverteilers vermindert.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Flanschabschnitt des Halters eine an die Außenkontur des Zylinderkopfs angepasste Abstützfläche aufweist. Von der Abstützfläche aus erstreckt sich die Abstützhülse in Richtung zur Aufnahme. Die Abstützfläche umgibt die Abstützhülse konzentrisch bzw. erstreckt sich bodenseitig des Flanschabschnitts von der Abstützhülse aus radial nach außen.
Der Halter ist insbesondere ein Gussteil und besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahlguss oder Leichtmetallguss. Bei der gusstechnischen Herstellung des Halters ist die Abstützhülse als einstückiger Fortsatz des Halters ausgeformt bzw. angegossen.
Der Halter kann auch ein Schmiedeteil sein. Im Falle der schmiedetechnischen Ausführung ist die Abstützhülse mit an den Halter angeformt und durch eine mechanische Nachbearbeitung auf ihre endgültige Kontur gebracht.
Weiterhin kann der Halter ein Blechbauteil sein. Bei der Blechbauteillösung des Halters ist die Abstützhülse als Formbauteil, beispielsweise als Drehteil oder Ziehteil ausgeführt. Die Abstützhülse ist mit dem Halter kraftschlüssig, z. B. durch Löten verbunden.
Am Halter können Versteifungskörper vorgesehen sein. Diese erstrecken sich insbesondere in Längsrichtung des Halters. Vorzugsweise sind die Versteifungskörper in Form von Versteifungsrippen ausgebildet.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffverteiler bzw. die Befestigungsanordnung zwischen Druckspeicherrohr und Zylinderkopf ist besonders effektiv bei einer schrägen Anbindung des Druckspeicherrohres relativ zum Zylinderkopf. Hierbei verlaufen die Längsachse des Halters und die Längsachse des Druckspeicherrohrs unter einem Winkel schräg zueinander.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ansicht eines Kraftstoffverteilers;
2 eine Stirnansicht auf den Kraftstoffverteiler gemäß der 1 und
3 einen Ausschnitt aus einem Kraftstoffverteiler.
1 zeigt einen Kraftstoffverteiler 1. Der Kraftstoffverteiler 1 gehört zum Speichereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors. Die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung sind bei solchen Speichereinspritzsystemen voneinander entkoppelt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht im Kraftstoffverteiler 1 permanent zur Verfügung.
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. Am Druckspeicherrohr 2 ist des Weiteren eine Drucksensoraufnahme 5 für einen Drucksensor vorgesehen.
Die 2 und 3 zeigen technisch schematisiert und vereinfacht jeweils einen Ausschnitt aus einem Kraftstoffverteiler 1 mit der Anordnung zur Befestigung des Druckspeicherrohrs 2 am Zylinderkopf 6 einer Brennkraftmaschine.
Die Festlegung des Druckspeicherrohrs 2 am Zylinderkopf 6 erfolgt über Halter 7. Der Zylinderkopf 6 ist in den Figuren schematisch dargestellt. Ein Halter 7 weist an seinem zylinderkopfseitigen Ende 8 einen Flanschabschnitt 9 auf. Im Flanschabschnitt 9 ist ein Durchgang 10 vorgesehen zur Durchführung einer Befestigungsschraube 11. Im Zylinderkopf 6 ist eine Gewindebohrung 12 eingebracht. Die Befestigungsschraube 11 wird durch den Durchgang 10 im Flanschabschnitt 9 geführt und in die Gewindebohrung 12 eingeschraubt. Auf diese Weise erfolgt eine stabile Fixierung des Druckspeicherrohrs 2 an der Brennkraftmaschine bzw. dem Zylinderkopf 6.
Man erkennt, dass die Längsachse L1 des Halters 7 und die Längsachse L2 des Druckspeicherrohrs 2 unter einem Winkel α schräg zueinander verlaufen. Des Weiteren nimmt die Längsachse L1 des Halters 7 zur Längsachse L3 der Befestigungsschraube 11 und der Gewindebohrung 12 einen Winkel β ein.
Der Flanschabschnitt 9 weist auf seiner zum Zylinderkopf 6 gerichteten Unterseite 13 eine Abstützhülse 14 auf. Der Durchgang 10 erstreckt sich durch die Abstützhülse 14. Ferner ist mündungsseitig der Gewindebohrung 12 im Zylinderkopf 6 eine Aufnahme 15 vorgesehen. In die Aufnahme 15 greift die Abstützhülse 14 des Halters 7 formschlüssig ein. Der Durchmesser D1 der Abstützhülse 14 und der Durchmesser D2 der Aufnahme 15 entsprechen einander derart, dass die Abstützhülse 14 passgenau in der Aufnahme 15 aufgenommen wird. Die Tiefe T von Abstützhülse 14 und Aufnahme 15 ist so bemessen, dass eine stabile Halterung gewährleistet ist. Die Tiefe T kann zwischen 0,5 bis 1,5 × dem Durchmesser D2 der Aufnahme 15 bemessen sein.
Die Montage der Befestigungsschraube 11 erfolgt senkrecht zum Zylinderkopf 6. Die aufgrund der schrägen Anbindung des Druckspeicherrohrs 2 relativ zum Zylinderkopf 6 auftretenden Momente und Scherkräfte werden durch die Abstützhülse 14 und die Aufnahme 15 aufgenommen. Die Abstützhülse 14 sitzt formschlüssig in der Aufnahme 15. Auf diese Weise kann die Einleitung von Scherkräften in die Befestigungsschraube 11 vermieden werden. Auch Verschiebungen des Druckspeicherrohrs 2 im Befestigungs- bzw. Anbindungsbereich des Halters 7 am Zylinderkopf 6 werden verhindert.
An der Unterseite 13 des Flanschabschnitts 9 ist eine an die Außenkontur des Zylinderkopfs 6 angepasste Abstützfläche 16 ausgebildet. Diese erstreckt sich rechtwinklig zur Abstützhülse 14. Die Abstützhülse 14 geht von der Abstützfläche 16 aus und erstreckt sich in Richtung zur Aufnahme 15 des Zylinderkopfes 6.
An der Oberseite 17 des Flanschabschnitts 9 ist eine plane Montagefläche 18 zur Anlage des Schraubenkopfs 19 der Befestigungsschraube 11 ausgebildet.
Der Halter 7 besteht aus Metallguss. Bei der gusstechnischen Herstellung des Halters 7 ist die Abstützhülse 14 als einstückiger Fortsatz des Halters 7 angegossen. Ferner erkennt man, dass am Halter 7 sich in Längsrichtung des Halters 7 erstreckende Versteifungskörper 20 ausgebildet sind. Die Versteifungskörper 20 werden von Versteifungsrippen gebildet. Druckspeicherrohrseitig weist der Halter 7 einen Ringabschnitt 21 auf, welcher das Druckspeicherrohr 2 umgreift.
Grundsätzlich kann der Halter 7 auch ein Schmiedeteil sein. Auch hier ist die Abstützhülse 14 als Fortsatz des Halters angeformt. Durch eine mechanische Nachbearbeitung wird die Abstützhülse 14 in ihre passgenaue Kontur gebracht.
Weiterhin kann der Halter 7 ein Blechbauteil sein. Die Abstützhülse 14 ist dann als separates Formteil gefertigt und mit dem Halter 7 kraftschlüssig verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffverteiler
2: Druckspeicherrohr
3: Kraftstoffeinlass
4: Injektoraufnahme
5: Drucksensoraufnahme
6: Zylinderkopf
7: Halter
8: Ende von 7
9: Flanschabschnitt
10: Durchgang
11: Befestigungsschraube
12: Gewindebohrung
13: Unterseite v. 9
14: Abstützhülse
15: Aufnahme
16: Abstützfläche
17: Oberseite v. 9
18: Montagefläche
19: Schraubenkopf v. 11
20: Versteifungskörper
21: Ringabschnitt
α: Winkel
β: Winkel
L1: Längsachse v. 7
L2: Längsachse v. 2
L3: Längsachse v. 11
D1: Durchmesser v. 14
D2: Durchmesser v. 15
T: Tiefe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2007/01635454 A1 [0005]
DE 19953942 C2 [0006]
DE 10307530 A1 [0007]
DE 102006010244 B3 [0008]
EP 1772620 B1 [0009]
JP 2001-289137 A [0009]
DE 102008044923 A1 [0009]
DE 102010051883 A1 [0009]
DE 102010018615 A1 [0009]

Claims

Kraftstoffverteiler, welcher ein Druckspeicherrohr (2) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist und das Druckspeicherrohr (2) über zumindest einen Halter (7) mittels einer Befestigungsschraube (11) am Zylinderkopf (6) der Brennkraftmaschine festlegbar ist, wobei am zylinderkopfseitigen Ende (8) des Halters (7) ein Flanschabschnitt (9) vorgesehen ist mit einem Durchgang (10) zur Durchführung der Befestigungsschraube (11) und im Zylinderkopf (6) eine Gewindebohrung (12) vorgesehen ist, in welche die Befestigungsschraube (11) zur Festlegung des Halters (7) am Zylinderkopf (6) einschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (9) eine Abstützhülse (14) aufweist, durch welche sich der Durchgang (10) erstreckt, sowie mündungsseitig der Gewindebohrung (12) im Zylinderkopf (6) eine Aufnahme (15) vorgesehen ist und die Abstützhülse (14) in die Aufnahme (15) eingreift.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (9) eine an die Außenkontur des Zylinderkopfs (6) angepasste Abstützfläche (16) aufweist, von welcher aus sich die Abstützhülse (14) in Richtung zur Aufnahme (15) des Zylinderkopfs (6) erstreckt.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (7) gusstechnisch oder schmiedetechnisch hergestellt ist, wobei die Abstützhülse (14) als einstückiger Fortsatz des Halters (7) ausgeformt ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (7) ein Blechbauteil ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Halter (7), insbesondere sich in Längsrichtung des Halters (7) erstreckendem Versteifungskörper (20), insbesondere Versteifungsrippen, vorgesehen sind.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L1) des Halters (7) und die Längsachse (L2) des Druckspeicherrohrs (2) unter einem Winkel (α) schräg zueinander verlaufen.