DE102014205179A1 - Fuel rail for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine, mit einem länglichen Gehäuse mit einem Hohlraum, mit einem Kraftstoffzufluss in den Hohlraum und zumindest zwei Kraftstoffabflüssen aus dem Hohlraum heraus für jeweils einen Kraftstoffinjektor, wobei in dem Hohlraum ein Körper angeordnet ist, der eine Nut, welche die zwei Kraftstoffabflüsse miteinander verbindet, und im Bereich des Kraftstoffzuflusses eine radial um den Körper umlaufende Nut aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein schnelles Reaktionsvermögen bei einer Änderung der Kraftstoffzusammensetzung erzielt.A fuel rail for an internal combustion engine, comprising an elongated housing having a cavity, having a fuel flow into the cavity and at least two fuel outlets from the cavity for each fuel injector, wherein a body is disposed in the cavity having a groove interconnecting the two fuel outlets connects, and in the region of the fuel inlet has a radially encircling groove around the body. The embodiment according to the invention achieves a rapid reactivity with a change in the fuel composition.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel rail for an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.

Zum technischen Umfeld wird bspw. auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 029 219 A1 hingewiesen. Aus dieser ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt, mit einem Speicherelement für Kraftstoff, in dessen Längsachse eine Bohrung ausgebildet ist, von der Abzweigbohrungen ausgehen, die mit Kraftstoffinjektoren verbunden sind. Der Kraftstoffhochdruckspeicher ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung wenigstens ein Verdrängungselement angeordnet ist, das das Volumen der Bohrung reduziert und, dass das wenigstens eine Verdrängungselement an keiner Stelle des Querschnitts der Bohrung die Bohrung vollständig verschließt.The technical environment is, for example, on the German patent application DE 10 2009 029 219 A1 pointed. From this, a high-pressure fuel accumulator is known, with a storage element for fuel, in the longitudinal axis of a bore is formed, starting from the branch bores, which are connected to fuel injectors. The high-pressure fuel storage is characterized in that in the bore at least one displacement element is arranged, which reduces the volume of the bore and that the at least one displacement element at any point of the cross section of the bore completely closes the bore.

Eine weitere gattungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste ist bspw. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 048 161 A1 bekannt. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer axialen Hauptbohrung und einem Füllkörper, welcher radial zentriert in der Hauptbohrung angeordnet ist. Diese gattungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste ist dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkörper derart ausgebildet ist, dass dieser bei den in der Hauptbohrung herrschenden Drücken stets formstabil ist.Another generic fuel rail is, for example. From the German patent application DE 10 2010 048 161 A1 known. From this publication, a fuel rail for an internal combustion engine is known, with an axial main bore and a filler body, which is radially centered in the main bore. This generic fuel rail is characterized in that the filler is designed such that it is always dimensionally stable at the prevailing in the main bore pressures.

Zum allgemeinen technischen Umfeld wird weiterhin auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 018 615 A1 hingewiesen, aus der eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Kraftstoffzufuhrvorrichtung bekannt sind.The general technical environment continues to be based on the German patent application DE 10 2010 018 615 A1 from which a fuel supply device and method for producing such a fuel supply device are known.

Derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Kraftstoffverteilerleisten werden entweder für Dieselbrennkraftmaschinen oder Ottobrennkraftmaschinen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, verwendet. Eine Möglichkeit zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches der Brennkraftmaschine ist die Einspritzung von Wasser in den Brennraum in Kennfeldbereichen, in denen die Brennkraftmaschine normalerweise mit λ < 1, d. h. mit Anfettung (Kraftstoffüberschuss), betrieben wird. Die Zumischung kann durch Einspritzen des Wassers bspw. in die Sauganlage oder direkt in den Brennraum als separate Einspritzung oder als Einspritzung mit einem Kraftstoff/Wassergemisch erfolgen. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, das Hochdruckvolumen der Kraftstoffverteilerleiste möglichst klein zu halten, damit zwischen den Betriebsmodi, mit und ohne Wasserzumischung, schnell gewechselt werden kann.Such known from the prior art fuel rail are used either for diesel internal combustion engines or Otto internal combustion engines, for example in motor vehicles. One way to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine is the injection of water into the combustion chamber in map areas, in which the internal combustion engine normally with λ <1, d. H. with enrichment (fuel surplus), is operated. The admixture can be done by injecting the water, for example. In the intake or directly into the combustion chamber as a separate injection or injection with a fuel / water mixture. In the latter case, it is advantageous to keep the high-pressure volume of the fuel rail as small as possible, so that it can be changed quickly between the operating modes, with and without Wasserzumischung.

Nachteilig bei den bekannten Systemen ist, dass bei kleinen Hochdruckvolumina bedingt durch die Förderhübe der Hochdruckpumpe und die Kraftstoffeinspritzungen mit den Kraftstoffinjektoren hohe Druckschwankungen im Hochdrucksystem entstehen können. Diese wirken sich negativ auf die präzise Kraftstoffzumessung pro Zylinder der Brennkraftmaschine aus.A disadvantage of the known systems is that high pressure fluctuations can occur in the high-pressure system due to the delivery strokes of the high-pressure pump and the fuel injections with the fuel injectors in the case of small high-pressure volumes. These have a negative effect on the precise fuel metering per cylinder of the internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, um oben genannten Nachteil zu vermeiden.Object of the present invention is to show a measure to avoid the above drawback.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.This object is solved by the features in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Verwendung eines Einsatzes, des Körpers mit den zumindest zwei Nuten, in der Kraftstoffverteilerleiste vorgeschlagen, mit der ein direkter Zufluss des Kraftstoffes/Kraftstoffgemisches von der Pumpe zu den Injektoren gewährleistet ist. Dieser Körper besitzt vorzugsweise ein inneres Volumen, das zur Dämpfung dient, sich aber nicht im direkten Kraftstofffluss befindet.In other words, according to the invention, the use of an insert, the body with the at least two grooves, proposed in the fuel rail, with a direct inflow of the fuel / fuel mixture is ensured by the pump to the injectors. This body preferably has an internal volume which serves for damping, but is not in direct fuel flow.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kraftstoffverteilerleiste ergeben sich folgende Vorteile:

  • 1. Schnelle Reaktionsfähigkeit des Kraftstoffsystems bei Änderung der Betriebsmodi, mit und ohne Wasser, trotz vorhandenem Dämpfungsvolumen.
  • 2. Es entsteht ein beruhigtes Volumen, in das kein oder nur geringe Mengen Wasser eingetragen werden und in dem eingetragenes Wasser aufgrund der Beruhigung ausfallen, sich sammeln und durch die Kraftstoffinjektoren abgeführt werden kann. Hierdurch werden Ansammlungen von Wasser vermieden, die im Winter einfrieren können, in die Kraftstoffinjektoren gelangen und den Motorenbetrieb verhindern könnten.
  • 3. Durch die Verwendung oder Nichtverwendung des Volumenteilers als Einsatz (Körper) kann ein einheitliches Rail für Brennkraftmaschinen mit und ohne Wassereinspritzung verwendet werden.
Due to the inventive design of the fuel rail, the following advantages arise:
  • 1. Fast response of the fuel system when operating modes change, with and without water, despite the existing damping volume.
  • 2. It creates a calmed volume in which no or only small amounts of water are entered and precipitate in the water due to the calm, collect and can be removed by the fuel injectors. As a result, accumulations of water are avoided, which can freeze in the winter, get into the fuel injectors and prevent engine operation.
  • 3. By using or not using the volume divider as the insert (body), a uniform rail can be used for internal combustion engines with and without water injection.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 vereinfacht die Montage der Kraftstoffverteilerleiste wesentlich, da ein toleranzbedingter Winkelversatz zwischen Kraftstoffverteilerleiste und dem Körper durch die radiale Nut eliminiert wird.The embodiment according to claim 2 simplifies the assembly of the fuel rail substantially since a tolerance-related angular offset between the fuel rail and the body is eliminated by the radial groove.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 verbessert innere Dämpfung der Kraftstoffverteilerleiste, so dass ungewollte Druckpulsationen im Kraftstoff vermieden werden.The embodiment according to claim 3 improves internal damping of Fuel rail, so that unwanted pressure pulsations in the fuel can be avoided.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 verringert die Anzahl von Bauteilen, wie bspw. Kraftstoffleitungen, die Druckpulsationen wiederum begünstigen würden.The embodiment according to claim 4 reduces the number of components, such as. Fuel lines, which would in turn favor pressure pulsations.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltungsvariante.The embodiment according to claim 5 is a particularly preferred embodiment variant.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in drei Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a preferred embodiment in three figures.

1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte, erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste. 1 shows a plan view of a fuel distributor strip according to the invention shown in three dimensions.

2 zeigt eine Aufsicht auf einen dreidimensional dargestellten Körper. 2 shows a plan view of a body shown in three dimensions.

3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste entlang eines Schnittes A-A aus 2. 3 shows a section through the fuel rail according to the invention along a section AA 2 ,

Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.The following apply in the 1 to 3 for same components the same reference numbers.

1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte Kraftstoffverteilerleiste 1. Ein oberer Abschnitt eines Gehäuses 2 der Kraftstoffverteilerleiste 1 ist transparent dargestellt, so dass ein Körper 6 ersichtlich ist. Die Kraftstoffverteilerleiste 1 ist für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, die vorzugsweise zumindest zeitweise in bestimmten Kennfeldbereichen mit einem Kraftstoff/Wassergemisch betreibbar ist. Je nach Betriebszustand wird entweder reiner Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt oder ein Kraftstoff/Wassergemisch. Die Kraftstoffverteilerleiste 1 weist ein längliches Gehäuse 2 mit einem Hohlraum 4 auf, sowie einen Kraftstoffzufluss 3 zur Zuführung des Kraftstoffes, bzw. Kraftstoff/Wassergemisches in den Hohlraum 4 und zumindest zwei Kraftstoffabflüsse 5 aus dem Hohlraum heraus, für jeweils einen nicht dargestellten Kraftstoffinjektor. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die nicht dargestellten Kraftstoffinjektoren direkt an die Kraftstoffverteilerleiste 1 befestigt. 1 shows a plan view of a three-dimensionally illustrated fuel rail 1 , An upper section of a housing 2 the fuel rail 1 is shown transparently, leaving a body 6 is apparent. The fuel rail 1 is intended for an internal combustion engine, for example in a motor vehicle, which is preferably at least temporarily operable in certain map areas with a fuel / water mixture. Depending on the operating state, either pure fuel is injected into the cylinders of the internal combustion engine or a fuel / water mixture. The fuel rail 1 has an elongated housing 2 with a cavity 4 on, as well as a fuel flow 3 for supplying the fuel, or fuel / water mixture in the cavity 4 and at least two fuel outlets 5 out of the cavity, for each a fuel injector, not shown. In this preferred embodiment, the fuel injectors, not shown, directly to the fuel rail 1 attached.

Erfindungsgemäß ist in dem Hohlraum 4 der Körper 6 angeordnet, der die Nut 8, welche die zwei Kraftstoffabflüsse 5 miteinander verbindet und im Bereich des Kraftstoffzuflusses 3 eine radial um den Körper 6 umlaufende Nut 10 aufweist. Weiter ist zwischen einer Innenwandung des Gehäuses 2 und einer Außenwandung des Körpers 6 ein fertigungstechnisch bedingter Ringspalt 7 ausgebildet, der möglichst klein gehalten sein soll. Das heißt, bevorzugt ist der Ringspalt 7 nicht vorhanden.According to the invention is in the cavity 4 the body 6 arranged, which the groove 8th that the two fuel outlets 5 interconnects and in the area of fuel flow 3 a radial around the body 6 circumferential groove 10 having. Next is between an inner wall of the housing 2 and an outer wall of the body 6 a production-related annular gap 7 designed to be kept as small as possible. That is, preferably, the annular gap 7 unavailable.

2 zeigt eine Aufsicht auf den dreidimensional dargestellten Körper 6. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel verbindet die Nut 8 im Körper 6 die zwei Kraftstoffabflüsse 5 miteinander. Durch diese Maßnahme ist eine gleichmäßige Versorgung einzelner Kraftstoffinjektoren mit Kraftstoff gewährleistet. 2 shows a plan view of the body shown in three dimensions 6 , In the illustrated preferred embodiment, the groove connects 8th in the body 6 the two fuel outlets 5 together. This measure ensures a uniform supply of fuel to individual fuel injectors.

Desweiteren ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an die Nut 8 im Bereich der Kraftstoffabflüsse 5 jeweils eine weitgehend senkrecht zu der Nut 8 ausgerichtete radiale Nut 9 angeordnet. Durch diese Ausführung wird eine fertigungsbedingte Winkelabweichung zwischen dem Körper 6 und der Kraftstoffverteilerleiste 1 bei der Montage ausgeglichen, so dass diese vereinfacht und verbilligt wird.Furthermore, in the present embodiment of the groove 8th in the area of fuel outflows 5 each one largely perpendicular to the groove 8th aligned radial groove 9 arranged. Through this design, a production-related angular deviation between the body 6 and the fuel rail 1 balanced during assembly, so that it is simplified and cheapened.

Weiter weist der Körper 6 im Bereich des Kraftstoffzuflusses 3 die radial um den Körper 6 umlaufende Nut 10 auf. Durch diese umlaufende Nut 10 ist eine gleichmäßige Kraftstoffversorgung der Nut 8 gewährleistet.Next points the body 6 in the area of the fuel inflow 3 the radial around the body 6 circumferential groove 10 on. Through this circumferential groove 10 is a uniform fuel supply to the groove 8th guaranteed.

Ferner ist der Körper 6 in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel hohl ausgebildet, wobei der Hohlraum 4 Fluid leitend mit der Nut 8 und/oder der umlaufenden Nut 10 verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird das Dämpfungsverhalten der Kraftstoffverteilerleiste 1 bei Druckpulsationen im Kraftstoffsystem verbessert.Further, the body is 6 hollow in this preferred embodiment, wherein the cavity 4 Fluid conducting with the groove 8th and / or the circumferential groove 10 connected is. By this measure, the damping behavior of the fuel rail 1 improved at pressure pulsations in the fuel system.

Mit A-A ist eine Schnittebene bezeichnet, die im Folgenden kurz erläutert wird.A-A is a section plane, which is briefly explained below.

3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste 1 im Bereich der umlaufenden Nut 10, der in 2 mit Schnitt A-A eingezeichnet ist. Radial außen ist das Gehäuse 2 erkennbar, mit dem Kraftstoffzufluss 3 und dem Kraftstoffabfluss 5, in dieser vereinfachten Darstellung gegenüber liegend dargestellt. Konzentrisch zu dem Gehäuse 2 ist in dem Hohlraum 4 der Körper 6 vorgesehen, wobei im Bereich des Kraftstoffabflusses 5 die Nut 8 erkennbar ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kraftstoffverteilerleiste 1 ergeben sich folgende Vorteile:

  • 1. Schnelle Reaktionsfähigkeit des Kraftstoffsystems bei Änderung der Betriebsmodi, mit und ohne Wasser, trotz vorhandenem Dämpfungsvolumen.
  • 2. Es entsteht ein beruhigtes Volumen, in das kein oder nur geringe Mengen Wasser eingetragen werden und in dem eingetragenes Wasser aufgrund der Beruhigung ausfallen, sich sammeln und durch die Kraftstoffinjektoren abgeführt werden kann. Hierdurch werden Ansammlungen von Wasser vermieden, die im Winter einfrieren können, in die Kraftstoffinjektoren gelangen und den Motorenbetrieb verhindern könnten.
  • 3. Durch die Verwendung oder Nichtverwendung des Volumenteilers als Einsatz (Körper) kann ein einheitliches Rail für Brennkraftmaschinen mit und ohne Wassereinspritzung verwendet werden.
3 shows a section through the fuel rail according to the invention 1 in the area of the circumferential groove 10 who in 2 drawn with section AA. Radially outside is the housing 2 recognizable, with the fuel flow 3 and the fuel drain 5 , shown opposite in this simplified illustration. Concentric with the housing 2 is in the cavity 4 the body 6 provided, wherein in the area of the fuel drain 5 the groove 8th is recognizable. Due to the inventive design of the fuel rail 1 There are the following advantages:
  • 1. Fast response of the fuel system when operating modes change, with and without water, despite the existing damping volume.
  • 2. It creates a calmed volume in which no or only small amounts of water are entered and precipitate in the water due to the calm, collect and can be removed by the fuel injectors. This avoids accumulations of water that freeze in winter can get into the fuel injectors and prevent engine operation.
  • 3. By using or not using the volume divider as the insert (body), a uniform rail can be used for internal combustion engines with and without water injection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
KraftstoffverteilerleisteFuel rail
22
Gehäusecasing
33
KraftstoffzuflussFuel supply
44
Hohlraumcavity
55
KraftstoffabflussFuel outflow
66
Körperbody
77
Ringspaltannular gap
88th
Nutgroove
99
radiale Nutradial groove
1010
umlaufende Nutcircumferential groove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009029219 A1 [0002] DE 102009029219 A1 [0002]
  • DE 102010048161 A1 [0003] DE 102010048161 A1 [0003]
  • DE 102010018615 A1 [0004] DE 102010018615 A1 [0004]

Claims (5)

Kraftstoffverteilerleiste (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem länglichen Gehäuse (2) mit einem Hohlraum (4), mit einem Kraftstoffzufluss (3) in den Hohlraum (4) und zumindest zwei Kraftstoffabflüssen (5) aus dem Hohlraum (4) heraus für jeweils einen Kraftstoffinjektor, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum (4) ein Körper (6) angeordnet ist, der eine Nut (8), welche die zwei Kraftstoffabflüsse (5) miteinander verbindet, und im Bereich des Kraftstoffzuflusses (3) eine radial um den Körper (6) umlaufende Nut (10) aufweist.Fuel rail ( 1 ) for an internal combustion engine, with an elongated housing ( 2 ) with a cavity ( 4 ), with a fuel inflow ( 3 ) in the cavity ( 4 ) and at least two fuel outlets ( 5 ) from the cavity ( 4 ) for each of a fuel injector, characterized in that in the cavity ( 4 ) a body ( 6 ), which has a groove ( 8th ), which separates the two fuel outlets ( 5 ) and in the area of the fuel inflow ( 3 ) one radially around the body ( 6 ) circumferential groove ( 10 ) having. Kraftstoffverteilerleiste nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Nut (8) im Bereich der Kraftstoffabflüsse (5) weitgehend senkrecht zu der Nut (8) über einen Bogenabschnitt eine radiale Nut (9) angeordnet ist.Fuel rail according to claim 1, characterized in that to the groove ( 8th ) in the area of fuel outflows ( 5 ) substantially perpendicular to the groove ( 8th ) via a curved portion a radial groove ( 9 ) is arranged. Kraftstoffverteilerleiste nach Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (6) hohl ausgebildet ist und der Hohlraum Fluid leitend mit einer Nut (8, 10) verbunden ist.Fuel rail according to claims 1 or 2, characterized in that the body ( 6 ) is hollow and the cavity fluid conducting with a groove ( 8th . 10 ) connected is. Kraftstoffverteilerleiste nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffinjektoren direkt an die Kraftstoffverteilerleiste (1) anordenbar sind.Fuel rail according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the fuel injectors directly to the fuel rail ( 1 ) can be arranged. Kraftstoffverteilerleiste nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Körper (6) über eine ganze Länge des Hohlraumes (4) erstreckt.Fuel rail according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the body ( 6 ) over a whole length of the cavity ( 4 ).
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