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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Brennstoffeinspritzanlagen zur Verbindung eines Brennstoffeinspritzventils mit einer Brennstoff führenden Komponente und eine Brennstoffeinspritzanlage mit zumindest einer solchen Anordnung. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen.
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Aus der
US 2012/0138020 A1 ist eine Befestigungsanordnung für ein zur Direkteinspritzung dienendes Brennstoffrail bekannt. Bei der bekannten Aufhängung erfolgt die Herstellung mittels Gießen.
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Eine Anordnung, wie sie aus der
US 2012/0138020 A1 bekannt ist, ermöglicht durch eine an den Anwendungsfall angepasste Gusskonstruktion zwar eine spannungsoptimierte Bauteilgestaltung, stellt aber eine kostenintensive Lösung dar. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Verbindung zwischen dem Halteteil und dem Anschlussteil, insbesondere einer Ventiltasse, in die beiden Bauteile integriert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 9 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist, die insbesondere eine ausreichende Spannungsoptimierung bei geringen Herstellungskosten ermöglicht.
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Durch die in den Unteransprüchen ausgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung und der im Anspruch 9 angegebenen Brennstoffeinspritzanlage möglich.
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Speziell eignen sich die Anordnung und die Brennstoffeinspritzanlage für Anwendungen zur Benzindirekteinspritzung. Die Brennstoff führende Komponente ist hierbei vorzugsweise als Brennstoffverteiler, insbesondere als Brennstoffverteilerleiste, ausgebildet. Solch ein Brennstoffverteiler kann zum einen zur Verteilung des Brennstoffs auf mehrere Brennstoffeinspritzventile dienen. Die einzelnen Brennstoffeinspritzventile sind dann vorzugsweise über sich entsprechende Anordnungen mit dem Brennstoffverteiler verbunden. Im Betrieb spritzen die Brennstoffeinspritzventile den zum Verbrennungsvorgang notwendigen Brennstoff unter hohem Druck in die jeweilige Brennkammer der Brennkraftmaschine ein.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass eine geometrisch nahe Anordnung des Anschlussteils an der Brennstoff führenden Komponente ermöglicht wird, was beim Auftreten von Belastungen kurze Hebel in Bezug auf Verbindungsstellen beziehungsweise Verbindungsbereiche zur Folge hat. Die Verbindung des Anschlussteils mit der Komponente erfolgt vorzugsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Hartlöten.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, dass eine hohe mechanische Stabilität erzielbar ist. Hierbei kann eine Krafteinleitung sowohl von dem Anschlussteil als auch von dem Halteteil direkt in die Komponente erfolgen. Das Verbindungsteil führt dann zu einer weiteren Verbesserung im Hinblick auf die auftretenden mechanischen Spannungen.
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Im Allgemeinen kann das Verbindungsteil eine Versteifung zwischen dem Anschlussteil und dem Halteteil bilden, die verhindert, dass die Spannungen im Bereich einer Verbindung, insbesondere einer Lotnaht, zwischen dem Anschlussteil und der Komponente beziehungsweise dem Halteteil und der Komponente unzulässig groß werden. Durch die Form und Anordnung sowie die Lage des Verbindungsteils kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die höchsten mechanischen Spannungen nicht mehr an der Verbindungsstelle beziehungsweise den Verbindungsbereichen, insbesondere an der Lotnaht, auftreten, sondern beispielsweise in einen Radius des Verbindungsteils verschoben werden. Dadurch erhöht sich die Festigkeit der Gesamtkonstruktion. Der Anschlussteil kann insbesondere als Ventiltasse ausgestaltet sein. Der Halteteil kann insbesondere als Halter mit einer zylindrischen Ausnehmung ausgestaltet sein.
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Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung nach Anspruch 4 kann die Fügestelle zwischen dem Halteteil und der Komponente entfallen, da der Halteteil nur über den Verbindungsteil mit dem Anschlussteil verbunden ist.
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Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 hat den Vorteil, dass eine kostengünstige Ausgestaltung des Halteteils ermöglicht ist.
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Speziell bei einer Ausgestaltung der Verbindungen beziehungsweise einer Verbindung zwischen dem Halteteil und der Komponente beziehungsweise zwischen dem Anschlussteil und der Komponente kann in vorteilhafter Weise eine Einstellbarkeit eines Lotspaltes oder dergleichen realisiert werden, wenn beispielsweise eine Lötverbindung zum Einsatz kommt, wobei eine Überbestimmtheit der Verbindung beziehungsweise der Verbindungen vermieden ist.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 6 hat den Vorteil, dass eine hohe mechanische Stabilität und eine einfache Montierbarkeit ermöglicht sind. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Verbindungsteil aus einem Blech gebildet ist, wie es im Anspruch 8 vorgeschlagen ist. Speziell kann der Verbindungsteil hierbei als Versteifungsblech ausgeformt werden.
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Bei einer abgewandelten Ausgestaltung nach Anspruch 7 können mehrere Bleche benutzt werden, um den Verbindungsteil zu bilden, wie es im Anspruch 8 vorgeschlagen ist. Hierbei können zum Verbinden der einzelnen Blechstücke Verbindungsverfahren wie ein Hartlöten, zum Einsatz kommen.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 10 und/oder die Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglichen eine vorteilhafte Ausgestaltung, die eine Überbestimmtheit vermeidet.
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Somit kann eine vorteilhafte Brennstoffeinspritzanlage realisiert werden. Die Brennstoff führende Komponente kann hierbei ein Brennstoffverteiler zur direkten Einspritzung von vorzugsweise Benzin sein, an das mehrere Halteteile, mehrere Anschlussteile und mehrere Verbindungsteile montiert werden, um für die einzelnen Brennstoffeinspritzventile hydraulische und mechanische Verbindungen mit beispielsweise einem Zylinderkopf zu realisieren. Die Brennstoffeinspritzanlage muss über die Lebensdauer die auftretenden Belastungen ertragen. Ein wesentlicher Teil der Beanspruchung entsteht hierbei in der Regel durch die Drucklast in den Anschlussteilen, insbesondere Ventiltassen. Denn diese wird von den Anschlussteilen über beispielsweise ein Hauptrohr der Brennstoff führenden Komponente in die Halteteile und gegebenenfalls weitere Halteelemente und dann in den Zylinderkopf eingeleitet. Dadurch werden die Fügestellen, welche zum Beispiel als Lotstellen ausgeführt werden können, stark beansprucht. Solche Fügestellen existieren insbesondere zwischen den Halteteilen und der Brennstoff führenden Komponente sowie zwischen den Anschlussteilen und der Brennstoff führenden Komponente. Prinzipbedingt kann dies für sich zu sehr hohen Spannungen an den Lotstellen führen. Um diese Beanspruchungen zu reduzieren, sind die Verbindungsteile vorgesehen. Dadurch kann auf eine einteilige Gusskonstruktion, die jeweils ein Halteteil und ein Anschlussteil umfasst, verzichtet werden, was eine erhebliche Kosteneinsparung ermöglicht. Somit kann eine spannungsoptimierte Ausgestaltung auch ohne eine Gusskonstruktion realisiert werden.
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Die Anordnung beziehungsweise die Anordnungen ermöglichen eine kostengünstige und einfache Halter- und Ventiltassenkonstruktion, die nicht als Gusskonstruktion ausgeführt ist. Die Verbindungsteile versteifen die jeweilige Verbindung zwischen der Ventiltasse und dem Halteteil, wobei die Auslegung vorzugsweise so erfolgt, dass Spannungen an Verbindungsstellen, insbesondere Lotstellen, zwischen der Ventiltasse und einem rohrförmigen Grundkörper der Brennstoff führenden Komponente sowie gegebenenfalls zwischen dem Halteteil und dem rohrförmigen Grundkörper minimiert und Spannungsspitzen beziehungsweise Maxima der mechanischen Spannung vorzugsweise in die Verbindungsteile gelegt werden. Speziell können diese in vorgesehene Radien oder Biegungen der Verbindungsteile gelegt werden. Dies bedeutet, dass die Lotnähte entlastet werden und Spannungen in die Verbindungsteile, insbesondere in aus Blechen ausgestalteten Verbindungsteilen, gebracht werden.
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Zusätzlich kann eine Überbestimmtheit bei der Montage der Verbindungsteile, insbesondere der Versteifungsbleche, vermieden werden, damit die Position der Halteteile und der Anschlussteile, insbesondere der Ventiltassen, nicht beeinträchtigt wird. Hierbei kann ein Design realisiert werden, bei dem kleine Lotspalte, die typischerweise kleiner als 0,3 mm sind, einfach erreicht werden können. Besonders geeignet ist solch ein Design für eine Ausgestaltung, bei der die Injektorachsen, also die Längsachsen der Brennstoffeinspritzventile, eine Rohrachse, also eine Längsachse eines rohrförmigen Grundkörpers des Brennstoffverteilers, nicht schneiden.
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Somit können ein spannungsoptimiertes Design, ein toleranzoptimiertes Design und/oder ein kostengünstiges Design realisiert werden.
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Hierbei können mindestens ein Halteteil und mindestens ein Anschlussteil direkt, also ohne weiteren Zwischenteil, an einem rohrförmigen Grundkörper, insbesondere einem Hauptrohr der Brennstoff führenden Komponente, befestigt werden. Ein oder mehrere Verbindungsteile können hierbei in vorteilhafter Weise als Umformteil ausgeführt werden. Solch ein Umformteil wird dadurch vorzugsweise nicht am rohrförmigen Grundkörper befestigt und berührt diesen auch nicht. Ein Verbindungsteil, insbesondere Umformteil, kann über Form- und/oder Kraft- und/oder Stoffschluss jeweils einerseits mit dem Halteteil und andererseits mit dem Anschlussteil verbunden werden.
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Bei einer abgewandelten Ausgestaltung können die einzelnen Verbindungsteile beziehungsweise der einzelne Verbindungsteil zwischen dem Halteteil und dem Anschlussteil auch mehrteilig ausgeführt werden.
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Durch die gezielte Gestaltung des Verbindungsteils, insbesondere des Versteifungsblechs, kann dieser frei auf dem Anschlussteil, insbesondere einer Ventiltasse, positioniert werden und an den Halteteil geschoben werden. Ein Lotspalt ist hierbei noch frei einstellbar, wobei keine Überbestimmung vorhanden ist. Eine Anbindung an den Halteteil und den Anschlussteil kann jeweils an einer Fläche erfolgen. Zusätzlich kann durch die Ausgestaltung des Verbindungsteils sowie durch die Wahl der jeweiligen Befestigungsstellen beziehungsweise Befestigungsbereiche die Form des im Betrieb auftretenden Kraftflusses zwischen dem Halteteil und dem Anschlussteil vorgegeben werden. Der Verbindungsteil ist hierbei vorzugsweise nicht direkt mit der Brennstoff führenden Komponente, insbesondere einem rohrförmigen Grundkörper der Brennstoff führenden Komponente, verbunden oder mit dieser in berührender Anlage. Das bedeutet, dass der Verbindungsteil, insbesondere ein Versteifungsblech, die Position des Halteteils und des Anschlussteils auch nicht beeinflusst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Anordnung in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die in 1 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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3 die in 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus der mit III bezeichneten Blickrichtung;
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4 ein Verbindungsteil in einer räumlichen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung und
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5 eine Brennstoffeinspritzanlage in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Brennstoffeinspritzanlage 1 mit einer Anordnung 2 in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Brennstoffeinspritzanlage 1 kann insbesondere zur Hochdruckeinspritzung bei Brennkraftmaschinen dienen. Speziell kann die Brennstoffeinspritzanlage 1 bei gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen. Die Anordnung 2 eignet sich besonders für solch eine Brennstoffeinspritzanlage 1.
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Die Brennstoffeinspritzanlage 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Brennstoff führende Komponente 3 auf, die einen rohrförmigen Grundkörper 4 umfasst. Über zumindest eine Pumpe 5 ist Brennstoff aus einem Tank 6 unter hohem Druck in die Brennstoff führende Komponente 3 förderbar. Die Anordnung 2 dient zum hydraulischen und mechanischen Verbinden eines nicht dargestellten Brennstoffeinspritzventils mit der Brennstoff führenden Komponente 3. Dabei kann die Anordnung 2 in der dargestellten oder zumindest einer abgewandelten Ausgestaltung ein oder mehrfach wiederholend an der Brennstoff führenden Komponente 3 vorgesehen sein, um eine entsprechende Anzahl an Brennstoffeinspritzventilen mit der Komponente 3 zu verbinden.
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Der rohrförmige Grundkörper 4 der Brennstoff führenden Komponente 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Längsachse 6 auf. Die Anordnung 2 weist einen Halteteil 7, einen Anschlussteil 8 und einen Verbindungsteil 9 auf. Eine Achse 7’ des Halteteils 7 schneidet die Längsachse 6 nicht, in der Projektion in die dargestellte Zeichenebene schneiden sich die Längsachse 6 und die Achse 7’ jedoch mit einem Winkel, der hier gleich 90° vorgegeben ist. Ferner schneiden sich eine Achse 8’ des Anschlussteils 8 und die Längsachse 6 nicht, wobei sich diese aber in der Projektion in die dargestellte Zeichenebene mit einem Winkel von 90° schneiden.
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Der Anschlussteil 8 ist als Tasse 8 ausgebildet. Der Halteteil 7 ist aus einem rohrförmigen Grundmaterial hergestellt. Der Verbindungsteil 9 ist vorzugsweise aus einem umgeformten Blechstück ausgestaltet. Hierbei ist eine flächige Verbindung 10 zwischen dem Verbindungsteil 9 und dem Halteteil 7 vorgegeben, wobei an geeigneten Stellen beziehungsweise in geeigneten Bereichen eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Lötverbindung, vorgesehen sein kann. Ferner ist eine flächige Verbindung 11 zwischen dem Verbindungsteil 9 und einer Oberseite 12 des Anschlussteils 8 vorgesehen. Hierbei können ebenfalls stellenweise oder bereichsweise stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen, ausgestaltet sein.
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Der Anschlussteil 8 ist direkt mit dem rohrförmigen Grundkörper 4 verbunden, beispielsweise durch Hartlöten. Hierbei ist eine druckdichte Verbindung gewährleistet, um einen Brennstoffzufluss in einen Innenraum des als Tasse 8 ausgestalteten Anschlussteils 8 zu ermöglichen, wenn das Brennstoffeinspritzventil mit einem Anschlussstutzen entlang der Achse 8’ in den Anschlussteil 8 eingefügt ist.
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Der Verbindungsteil 9 ist weder mit dem rohrförmigen Grundkörper 4 verbunden noch berührt er den rohrförmigen Grundkörper 4.
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Der Halteteil 7 dient insbesondere zum Befestigen an einem Zylinderkopf, wobei eine Schraube oder ein anderes Befestigungsmittel entlang der Achse 7’ des Halteteils 7 geführt wird. Der Halteteil 7 kann direkt mit dem rohrförmigen Grundkörper 4 verbunden sein, beispielsweise durch Hartlöten. Allerdings ist auch eine abgewandelte Ausgestaltung denkbar, bei der der Halteteil 7 nicht stoffschlüssig mit dem rohrförmigen Grundkörper 4 verbunden ist und den rohrförmigen Grundkörper 4 entweder berührt oder nicht berührt. Die mechanische Verbindung kann dann zumindest im Wesentlichen über den Verbindungsteil 9 und den Anschussteil 8 realisiert sein, um den Halteteil 7 mit dem rohrförmigen Grundkörper 4 mittelbar zu verbinden.
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Somit ist das Brennstoffeinspritzventil hydraulisch an den Anschlussteil 8 anschließbar. Der Halteteil 7 dient zur mechanischen Befestigung. Wenn der Halteteil 7 im montierten Zustand beispielsweise mit einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine verbunden ist, dann wird das in den Anschlussteil 8 eingefügte Brennstoffeinspritzventil auf diese Weise mechanisch befestigt. Denn das Brennstoffeinspritzventil ist dann zwischen dem Anschlussteil 8 und dem Zylinderkopf fixiert.
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2 zeigt die in 1 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anschlussteil 8 der Anordnung 2 aus einer Tasse 15 und einer Verlängerung 16 zusammengesetzt. Hierbei ist sowohl für den Halteteil 7 als auch für den Anschlussteil 8 eine rotationssymmetrische Ausgestaltung gewählt.
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Eine rotationssymmetrische Ausgestaltung kann in entsprechender Weise auch bei dem Halteteil 7 und dem Anschlussteil 8 der Anordnung 2 des ersten Ausführungsbeispiels realisiert werden.
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3 zeigt die in 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 1 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel aus der mit III bezeichneten Blickrichtung. An dem Verbindungsteil 9 ist insbesondere ein Bereich 17 ausgestaltet, an dem der Verbindungsteil 9 gebogen ist, um eine Spannungsoptimierung zu erzielen.
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4 zeigt einen Verbindungsteil 9 in einer räumlichen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei ist der Verbindungsteil 9 zum Ermöglichen der Verbindung 10 mit dem Halteteil 7 gebogen ausgeführt. Je nach Ausgestaltung der Oberseite 12 des Anschlussteils 8 kann der Verbindungsteil 9 zur Ermöglichung der Verbindung 11 eben oder gebogen ausgestaltet sein.
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5 zeigt eine Brennstoffeinspritzanlage 1 in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der als Tasse 9 ausgebildete Verbindungsteil 9 mittelbar mit dem rohrförmigen Grundkörper 4 der Brennstoff führenden Komponente 3 verbunden. Hierbei ist ein Zwischenstück 18 vorgesehen, in dem ein durch miteinander verschnittene Bohrungen 19, 20 gebildeter Brennstoffkanal 21 realisiert ist. Über den Brennstoffkanal 21 kann im Betrieb Brennstoff zu der Tasse 9 geführt werden. Der Verbindungsteil 9 wird auf geeignete Weise mit dem Zwischenstück 18 verbunden. Dadurch ist der Anschlussteil 8 mittels des Zwischenstücks 18 mit dem Verbindungsteil 9 verbunden.
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Vorzugsweise ist eine direkte Verbindung des Verbindungsteils 9 einerseits mit dem Anschlussteil 8 und andererseits mit dem Halteteil 7 vorgesehen, wie es anhand der 1 bis 4 beschrieben ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist jedoch auch eine mittelbare Verbindung möglich, wie es beispielsweise auch anhand der 5 beschrieben ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0138020 A1 [0002, 0003]
