DE102014208369A1

DE102014208369A1 - Kraftstoffleitung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014208369A1
Application number: DE102014208369.9A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Bartelt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-05-05
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2015-11-05

Abstract

Kraftstoffleitung für eine Brennkraftmaschine, zum Zuführen von Kraftstoff oder einem Kraftstoff-Wasser-Gemisch von einer Kraftstoffpumpe zu einem Kraftstoffrail oder einen Kraftstoffinjektor, wobei die Kraftstoffleitung an der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffrail oder dem Kraftstoffinjektor fluiddicht befestigbar ist, wodurch ein Innenvolumen der Kraftstoffleitung von der Kraftstoffpumpe bis zum Kraftstoffrail oder dem Kraftstoffinjektor definiert ist, wobei in dem Innenvolumen ein Innenrohr angeordnet ist dessen Außendurchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser der Kraftstoffleitung und nur das Innenrohr dem unmittelbaren Zufluss von Kraftstoff oder Kraftstoff-Wasser-Gemisch von der Kraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffrail oder dem Kraftstoffinjektor dient. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine einfache und kostengünstige Lösung für ein reaktionsschnelles Kraftstoffsystem für die Einspritzung von Kraftstoff oder Kraftstoff-Wasser-Gemisch in die Brennräume einer Brennkraftmaschine mit reduzierten Druckpeaks erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffleitung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Kraftstoffleitung für eine Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus den Figuren der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 25 384 A1 bekannt. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 29 25 384 A1 offenbart eine Kraftstoffleitung für eine Brennkraftmaschine, zum Zuführen von Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe zu einem Kraftstoffinjektor. Die Kraftstoffleitung ist sowohl an der Kraftstoffpumpe als auch an dem Kraftstoffinjektor mittels Überwurfmuttern fluiddicht befestigt. Hierdurch ergibt sich ein Innenvolumen der Kraftstoffleitung, welches von der Kraftstoffpumpe bis zum Kraftstoffinjektor definiert ist.
Eine Möglichkeit zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise die Einspritzung von Wasser in den Brennraum in Kennfeldbereichen, in denen die Brennkraftmaschine normalerweise mit λ < 1, d. h. mit Anfettung (Kraftstoffüberschuss zum Kühlen des Abgas) betrieben wird. Die Wassereinspritzung kann beispielsweise in Form einer Zumischung des Wassers in den Kraftstoff führenden Bereich vor der Kraftstoffpumpe erfolgen. Das Wasser wird in diesem Fall zusammen mit dem Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffinjektoren gefördert und in den Brennraum eingespritzt.
Für eine schnelle Wasserzumischung zum Kraftstoff und eine schnelle Wasserentmischung vom Kraftstoff bei Änderung des Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ist ein kleines Hochdruckvolumen im Kraftstoffsystem erstrebenswert. Ein kleines Hochdruckvolumen führt aufgrund der hohen hydraulischen Steifigkeit jedoch zu hohen Druckschwankungen bei der Kraftstoffzufuhr durch Förderhübe der Kraftstoffpumpe oder Kraftstoffabfuhr durch die Kraftstoffeinspritzungen in die Brennräume der Brennkraftmaschine.
Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 28 576 A1 eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt. Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage ist ein Kraftstoffverteilerrohr, ein sog. Kraftstoffrail, vorgesehen, welches durch eine Trennwand in zwei Strömungskammern aufgeteilt ist. Der Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe der einen Strömungskammer zugeführt, strömt dann über Übertrittsöffnungen in die andere Strömungskammer und von dort zu Kraftstoffeinspritzventilen. Überschüssiger Kraftstoff gelangt aus der mit den Kraftstoffeinspritzventilen verbundenen Strömungskammer über eine Rückführleitung zurück zu einem Kraftstofftank.
Somit ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 3728576 A1 eine Kraftstoffleitung für eine Brennkraftmaschine bekannt, zum Zuführen von Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe zu einem Kraftstoffrail, wobei die Kraftstoffleitung an der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffrail befestigt ist. Auch in diesem Fall ist ein Innenvolumen der Kraftstoffleitung von der Kraftstoffpumpe bis zum Kraftstoffrail definiert.
Mit dieser bekannten Kraftstoffeinspritzanlage wird zwar das Problem der Dampfblasenbildung aufgrund von Temperatureinflüssen gelöst, jedoch bleibt das Problem bestehen, der nicht ausreichend schnellen Wasserzumischung und der nicht ausreichend schnellen Wasserentmischung beim abwechselnden Betreiben der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff oder einem Kraftstoff-Wasser-Gemisch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine gattungsgemäße Kraftstoffleitung eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der eine schnelle Wasserzumischung zum Kraftstoff und eine schnelle Wasserentmischung vom Kraftstoff möglich sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung einer Kraftstoffleitung mit einem dünnen Innenrohr zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffrail bzw. den Kraftstoffinjektoren vorgeschlagen. Durch das dünne Innenrohr wird der Kraftstoff bzw. das Kraftstoff-Wasser-Gemisch direkt und reaktionsschnell zum Kraftstoffrail bzw. zu den Kraftstoffinjektoren geleitet. Das Volumen zwischen dem Innenrohr und der Kraftstoffleitung erhöht die hydraulische Nachgiebigkeit des Systems und dient damit als Druckspeicher zur Verringerung der Druckpeaks, analog einer marktüblichen Kraftstoffleitung mit großem Innendurchmesser und einem großen Kraftstoffrail-Volumen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bevorzugt erstreckt sich das Innenrohr gemäß Patentanspruch 2 zwischen 10% und 90% der Länge der Kraftstoffleitung in dem Innenvolumen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Innenrohr gemäß Patentanspruch 3 kraftstoffpumpenseitig radial nach außen an der Innenwandung der Kraftstoffleitung befestigt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung der Kraftstoffleitung mit der Kraftstoffpumpe über ein durchgebohrtes Kugelelement, wobei gemäß Patentanspruch 4 nur das Innenrohr unmittelbar kraftstoffführend mit der Kraftstoffpumpe verbunden ist.
Bevorzugt ist aus Festigkeits- und Emissionsgründen die Kraftstoffleitung gemäß Patentanspruch 5 aus einem Edelstahl.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Innenrohr gemäß Patentanspruch 6 bevorzugt aus Edelstahl oder einem Kunststoff.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kraftstoffleitung ist die Realisierung einer einfachen und kostengünstigen Lösung für ein reaktionsschnelles Kraftstoffsystem für die Einspritzung von Kraftstoff oder Kraftstoff-Wasser-Gemisch in die Brennräume einer Brennkraftmaschine mit reduzierten Druckpeaks ermöglicht.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen in zwei Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffleitung 1. Die Kraftstoffleitung 1 weist an jedem Ende eine kugelförmige Ausbuchtung auf, zur Montage an einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe und einem nicht dargestellten Kraftstoffinjektor bzw. einem Kraftstoffrail, bevorzugt mittels ebenfalls nicht dargestellten Überwurfmuttern. Eine Fließrichtung des Kraftstoffs ist schematisch mit zwei Pfeilen auf einer nicht bezifferten Symmetrieachse dargestellt. Zwischen den beiden kugelförmigen Enden der Kraftstoffleitung 1 weist diese ein Innenvolumen auf.
Erfindungsgemäß ist in dem Innenvolumen ein Innenrohr 2 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner als ein Innendurchmesser der Kraftstoffleitung 1 ist. Darüber hinaus dient nur das Innenrohr 2 dem unmittelbaren Zufluss von Kraftstoff oder einem Kraftstoff-Wasser-Gemisch von der Kraftstoffpumpe zum Kraftstoffrail oder einem Kraftstoffinjektor.
Bevorzugt weist das Innenrohr 2 zwischen 10% und 90% eine Länge der Kraftstoffleitung 1 in dem Innenvolumen auf. Um den unmittelbaren Zufluss von Kraftstoff oder Kraftstoff-Wasser-Gemisch nur durch das Innenrohr 2 zuzulassen, ist dieses kraftstoffpumpenseitig radial nach außen an einer Innenwandung der Kraftstoffleitung 1 befestigt. Die Aufweitung des Endes des Innenrohres 2 kann beispielsweise im Falle einer Edelstahlausführung durch Bördeln erfolgen. Bei Verwendung von Kunststoff kann es sich beispielsweise um ein Formspritzgußteil handeln.
Das Innenrohr 2 kann im Fall einer Kraftstoffleitung mit angeformten Dichtkugeln gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in das gerade Rohr eingepresst und die Doppelleitung anschließend mit einem üblichen Biegeverfahren gebogen werden.
2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffleitung 1. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das kugelförmige Ende der Kraftstoffleitung 1 durch ein durchbohrtes Kugelelement 3 dargestellt. Hierbei ist die Bohrung in dem Kugelelement 3 Fluid führend mit dem Innenrohr 2 verbunden. Bevorzugt werden die Kraftstoffleitung 1 und das Innenrohr 2 mit dem Kugelelement 3 verlötet. Darüber hinaus ist die Kraftstoffleitung 1 bevorzugt aus einem Edelstahl, um den Festigkeitsansprüchen und den Emissionsansprüchen zu genügen. Demgegenüber kann das Innenrohr 2 aus einem Edelstahl oder auch aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid, sein.
Weiter ist ein geodätisch nach unten weisendes Rohrende der Kraftstoffleitung 1 auf der Kraftstoffrail- bzw. der Kraftstoffinjektorseite vorteilhaft, damit Wassertropfen nach unten fallen und abtransportiert werden und sich nicht in dem Innenvolumen zwischen Innenrohr 2 und der Kraftstoffleitung 1 ansammeln.
Erfindungsgemäß wird somit die Verwendung einer Kraftstoffleitung 1 mit einem Innenrohr 2 zwischen der Kraftstoffpumpe, bevorzugt einer Hochdruckkraftstoffpumpe, und dem Kraftstoffrail bzw. den Kraftstoffinjektoren vorgeschlagen. Durch das dünne Innenrohr 2 wird der Kraftstoff bzw. das Kraftstoff-Wasser-Gemisch direkt und reaktionsschnell zum Kraftstoffrail bzw. zu den Kraftstoffinjektoren geleitet. Das Volumen zwischen der Kraftstoffleitung 1 und dem Innenrohr 2 erhöht in vorteilhafter Weise die hydraulische Nachgiebigkeit des Kraftstoffsystems und dient damit als Druckspeicher zur Verringerung der Druckpeaks (Kraftstoffdruckspitzen) analog einer marktüblichen Kraftstoffleitung mit großem Innendurchmesser und/oder einem großen Kraftstoffrailvolumen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffleitung
2: Innenrohr
3: Kugelelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2925384 A1 [0002, 0002]
DE 3728576 A1 [0005, 0006]

Claims

Kraftstoffleitung (1) für eine Brennkraftmaschine, zum Zuführen von Kraftstoff oder einem Kraftstoff-Wasser-Gemisch von einer Kraftstoffpumpe zu einem Kraftstoffrail oder einen Kraftstoffinjektor, wobei die Kraftstoffleitung (1) an der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffrail oder dem Kraftstoffinjektor fluiddicht befestigbar ist, wodurch ein Innenvolumen der Kraftstoffleitung (1) von der Kraftstoffpumpe bis zum Kraftstoffrail oder dem Kraftstoffinjektor definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenvolumen ein Innenrohr (2) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser der Kraftstoffleitung (1) und nur das Innenrohr (2) dem unmittelbaren Zufluss von Kraftstoff oder Kraftstoff-Wasser-Gemisch von der Kraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffrail oder dem Kraftstoffinjektor dient.
Kraftstoffleitung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Innenrohr (2) zwischen 10% und 90% einer Länge der Kraftstoffleitung (1) in dem Innenvolumen erstreckt.
Kraftstoffleitung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (2) kraftstoffpumpenseitig radial nach außen an eine Innenwandung der Kraftstoffleitung (1) befestigt ist.
Kraftstoffleitung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Kraftstoffleitung (1) mit der Kraftstoffpumpe über ein durchbohrtes Kugelelement (3) erfolgt, wobei nur das Innenrohr (2) unmittelbar Kraftstoff führend mit der Kraftstoffpumpe verbunden ist.
Kraftstoffleitung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung (1) aus einem Edelstahl ist.
Kraftstoffleitung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (2) aus einem Edelstahl oder einem Kunststoff ist.