DE102018104848B3

DE102018104848B3 - Verteilervorrichtung eines Common-Rail-Systems

Info

Publication number: DE102018104848B3
Application number: DE102018104848.3A
Authority: DE
Inventors: Robby GERBETH; Oscar Blasco; Hubert Lugger; Frank MLICKI; Thilo Kreeb
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2038-03-03
Also published as: EP3759337A1; WO2019166670A1; US11199168B2; CN111954757A; US20200392927A1; CN111954757B

Abstract

Es wird eine Verteilervorrichtung eines Common-Rail-Systems für eine Brennkraftmaschine beschrieben, die mit wenigstens einer eine Hochdruckleitung (14) für Kraftstoff aufweisenden Verteilereinrichtung (9) und mehreren innerhalb der Verteilereinrichtung (9) von der Hochdruckleitung (14) abzweigenden Zuführleitungen (17, 18, 19), die jeweils zu einem Einzelspeicher (8) und einen Injektor (7) führen, ausgebildet ist. Der Zuführleitung (17, 18, 19) ist eine Drosseleinrichtung (26, 27, 28) und eine zum Zusammenwirken mit einer Druckmesseinrichtung (33, 34, 35) ausgeführte Abnahmebohrung (29, 30, 31) stromab der Drosseleinrichtung (26, 27, 28) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung eines Common-Rail-Systems für eine Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Praxis sind Common-Rail-Systeme mit verschiedenen Verteilervorrichtungen, auch als Rails, Railsegmente oder Verteilerblöcke bezeichnet, bekannt. Über die Verteilervorrichtung wird unter Hochdruck stehender Brennstoff üblicherweise über eine in axialer Richtung der Verteilervorrichtung verlaufende Hochdruckleitung an Injektoren zur Einspritzung in einen Brennraum zugeführt. Bei sogenannten Common-Rail-Systemen mit Einzelspeichern zweigen von der Hochdruckleitung mehrere Zuführleitungen ab, die jeweils in Wirkverbindung mit einem eine Vordrossel und einen Einzelspeicher aufweisenden Injektor stehen, welche innerhalb einer Zylinderkopfhaube angeordnet sind. Die Verteilervorrichtung und die Einzelspeicher sind zur gewünschten Versorgung der Injektoren mit Kraftstoff derart hydraulisch aufeinander abgestimmt, dass nach einem Einspritzvorgang der jeweilige Einzelspeicher wieder mit Kraftstoff aufgefüllt wird.
Zur Erfassung eines Drucks im Bereich der Einzelspeicher ist jedem Injektor ein Drucksensor zugeordnet. Das Vorsehen des Drucksensors bedingt jedoch ein komplex ausgeführtes Injektorgehäuse mit entsprechend abzudichtenden Hochdruckbereichen.
Das Injektorgehäuse erhält eine erhöhte Komplexität, wenn Hochdruckdichtstellen, wie z. B. für einen Drucksensor, überwacht werden müssen und hierzu Detektionsbohrungen eingebracht werden müssen. Zwar können Dichtstellen nahe zusammen positioniert werden, beispielsweise mit einem sogenannten Top-Feed-Anschlusskonzept, um den Aufwand für Detektionsbohrungen möglichst gering zu halten, jedoch wird die Gestaltung der Zylinderkopfhaube sehr aufwendig.
Eine Druckmesseinrichtung für ein Common-Railsystem mit Einzelspeichern ist aus der DE 10 2006 034 515 B3 bekannt, wobei die Druckmesseinrichtung im Verschlussstopfen des Einzelspeichers angeordnet ist. Hier ist allerdings eine Leckageerkennung schwierig.
Weitere Verteilervorrichtungen mit mehreren Verteilereinrichtungen zur Versorgung einzelner Injektoren mit einzelnen Speichervolumen sind aus der DE 10 2009 055 129 A1 , der DE 10 2006 003 639 A1 und der DE 10 2014 007 963 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verteilervorrichtung eines Common-Rail-Systems für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Aufbau eines Injektors bzw. einer Zylinderkopfhaube sowie eine einfache Leckageerkennung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Verteilervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Es wird eine Verteilervorrichtung eines Common-Rail-Systems einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die mit wenigstens einer eine Hochdruckleitung für Kraftstoff aufweisenden Verteilereinrichtung und mehreren innerhalb der Verteilereinrichtung von der Hochdruckleitung abzweigenden Zuführleitungen ausgeführt ist, wobei die Zuführleitungen jeweils zu einem Einzelspeicher und einen Injektor führen. Erfindungsgemäß ist der Zuführleitung eine Drosseleinrichtung und eine zum Zusammenwirken mit einer Druckmesseinrichtung ausgeführte Abnahmebohrung stromab der Drosseleinrichtung derart zugeordnet, dass die Drosseleinrichtung in der Zuführleitung angeordnet ist und die in der Verteilereinrichtung angeordnete Abnahmebohrung stromabwärts von der Drosseleinrichtung mit der Zuführleitung verbunden ist.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Verteilervorrichtung bzw. Kraftspeichervorrichtung ermöglicht einen einfachen Aufbau der Injektoren und der Zylinderkopfhaube, da die bei bekannten Ausführungen im Bereich des Injektors angeordnete Drosseleinrichtung und die Druckmesseinrichtung aus dem Injektor und der Zylinderkopfhaube heraus zu der Verteilervorrichtung verlagert sind. Im Bereich der Zylinderkopfhaube steht somit ein größerer und einfacher gestaltbarer Bauraum zur Verfügung. Durch den Entfall der Durchführung von Kabeln der Druckmesseinrichtung durch die Zylinderkopfhaube ist zudem eine Abdichtung im Bereich der Zylinderkopfhaube vereinfacht.
Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil, dass ein Anschluss der Hochdruckleitung an den Injektor frei wählbar ist und beispielsweise als externer Top-Feed-Anschluss oder als interner Anschluss mittels Druckrohrstutzen ausgeführt sein kann. Dadurch, dass die Druckmesseinrichtung und die Vordrossel im Bereich der Verteilervorrichtung angeordnet sind, kann die Einzelspeicherdruck-Funktionalität modular ausgeführt und der Injektorkörper vereinheitlicht werden.
Zudem sind durch die erfindungsgemäße Lösung kurze Zuleitungen zum Injektor ausbildbar, woraus eine Reduzierung von Schwingungen, reduzierte Belastungen für Dichtungen und eine reduzierte Totzeit resultieren, wobei die reduzierte Totzeit zu einer präziseren Erkennung eines Spritzbeginns und eines Spritzendes führt.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:

1 eine vereinfachte Prinzipskizze eines Common-Rail-Systems mit einer Verteilervorrichtung, die mehrere als Rails und Verteilerblöcke ausgebildete Verteilereinrichtungen aufweist;
2 eine dreidimensionale Ansicht einer als Rail ausgebildeten Verteilereinrichtung der Verteilervorrichtung der 1;
3 eine Draufsicht auf das Rail gemäß 2;
4 eine Schnittansicht des Rail gemäß 3 entlang der Linie IV-IV;
5 eine Schnittansicht des Rail gemäß 4 entlang der Linie V-V;
6 eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren als Verteilerblock ausgebildeten Verteilereinrichtung der Verteilervorrichtung gemäß 1;
7 eine Längsschnittansicht des Verteilerblocks gemäß 6; und
8 einen vereinfachten Ausschnitt des Common-Rail-Systems gemäß 1, wobei die Anordnung der Verteilereinrichtung an einem Kurbelgehäuse ersichtlich ist.

In 1 ist ein Common-Rail-System 1 einer Brennkraftmaschine gezeigt, welches eine Niederdruckpumpe 3 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung und eine Verteilervorrichtung 6 aufweist. Die Verteilervorrichtung 6 ist zum Speichern des Kraftstoffs und zum Verteilen des Kraftstoffs auf mehrere vereinfacht gezeigte und jeweils mit einem Einzelspeicher 8 verbundene oder integral hiermit ausgebildete Injektoren 7 ausgeführt, mittels denen Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzbar ist.
Die Verteilervorrichtung 6 ist vorliegend segmentweise mit zwei im Wesentlichen baugleich als Rails ausgeführten Verteilereinrichtungen 9, 10 und zwei im Wesentlichen baugleich als Verteilerblöcke ausgeführten weiteren Verteilereinrichtungen 11, 12 ausgebildet, wobei in Förderrichtung des Kraftstoffs ausgehend von der Hochdruckpumpe 5 zunächst ein Rail 9 gefolgt von einem Verteilerblock 11 und dann ein weiteres Rail 10 mit einem nachfolgenden Verteilerblock 12 vorgesehen ist. Hieran können sich weitere Segmente mit Verteilereinrichtungen anschließen.
In 2 bis 5 ist die als Rail ausgeführte Verteilereinrichtung 9 näher ersichtlich, die gemäß 8 als sogenanntes Slim-Rail ausgeführt und an einem Kurbelgehäuse 25 angeordnet sein kann. Das Rail 9 weist eine im Wesentlichen in Längsrichtung bzw. in axialer Richtung der Verteilereinrichtung 9 verlaufende und als Längsbohrung ausgebildete Hochdruckleitung 14 auf, die in einem ersten axialen Endbereich 15 des Rail 9 mit der Hochdruckpumpe 5 und in einem zweiten axialen Endbereich 16 mit dem nachfolgenden Verteilerblock 11 verbunden ist.
Von der Hochdruckleitung 14 zweigen innerhalb des Rail 9 vorliegend drei hier als parallele Querbohrungen ausgeführte Zuführleitungen 17, 18, 19 ab, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Hochdruckleitung 14 verlaufen und in einem Randbereich des Rail 9 jeweils mit einem flanschartigen Anbindungsbereich 20, 21, 22 ausgeführt sind, über den die jeweilige Zuführleitung 17, 18, 19 hydraulisch mit einem Einzelspeicher 8 und einem Injektor 7 verbunden ist. Ein in Längsrichtung zwischen jeweils benachbarten Anbindungsbereichen 20 und 21 bzw. 21 und 22 vorliegender Abstand D1, D2 entspricht dabei insbesondere einem Abstand zwischen zwei benachbarten Zylindern der Brennkraftmaschine.
Bei der gezeigten Ausführung ist jeder Zufuhrleitung 17, 18, 19 eine Drosseleinrichtung 26, 27, 28 und eine Abnahmebohrung 29, 30, 31 zur Druckmessung zugeordnet, wobei die Drosseleinrichtung 26, 27 bzw. 28 in der jeweiligen Zuführleitung 17, 18, 19 jeweils stromauf der jeweiligen Abnahmebohrung 29, 30 bzw. 31 angeordnet ist. Die Drosseleinrichtungen 26, 27, 28 bilden dabei eine Vordrossel für den zugeordneten Injektor 7. Die Abnahmebohrungen 29, 30, 31 sind vorliegend in einer axialen Längsschnittebene parallel zu der Ebene angeordnet, in der die Hochdruckleitung 14 verläuft, wobei die mit den Zuführleitungen 17 und 18 an den jeweiligen Enden 15, 16 des Rail 9 verbundenen Abnahmebohrungen 29, 30 in Längsrichtung des Rail 9 und die Abnahmebohrung 31 der mittleren Zuführleitung 19 senkrecht hierzu verlaufen.
Es sind drei Druckmesseinrichtungen 33, 34, 35 vorgesehen, die jeweils im Bereich der Abnahmebohrungen 29, 30, 31 mit dem Rail 9 verbunden und beispielsweise an dieses angeschraubt sind. Mittels der Druckmesseinrichtungen 33, 34, 35, welche als herkömmliche Hochdrucksensoren mit entsprechender Vor-Ort-Elektronik ausgebildet sein können und mit einem elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine verbunden sein können, ist ein Druck in den Zuführleitungen 17, 18, 19, der einem Druck in dem jeweiligen Einzelspeicher 8 des Injektors 7 entspricht, messbar.
In 6 und 7 ist die als Verteilerblock ausgeführte weitere Verteilereinrichtung 11 näher ersichtlich. Der Verteilerblock 11 ist vergleichbar zu dem Rail 9 mit einer Hochdruckleitung 37 in axialer Längsrichtung ausgeführt, die mit der Hochdruckleitung 14 des Rail 9 gekoppelt ist. Im Unterschied zu dem Rail 9 weist der Verteilerblock 11 lediglich zwei von der Hochdruckleitung 37 abzweigende Zuführleitungen 38, 39 auf, die vergleichbar zu den Zuführleitungen 17 und 18 des Rail 9 angeordnet sind. Die Zuführleitungen 38, 39 sind wiederum jeweils mit einem Anbindungsbereich 49, 50 ausgeführt, über den die jeweilige Zuführleitung 38, 39 mit dem Einzelspeicher 8 und dem Injektor 7 verbunden ist. Jeder Zuführleitung 38, 39 sind dabei wiederum eine Drosseleinrichtung 42, 43 und eine Abnahmebohrung 44, 45, die jeweils mit einer Druckmesseinrichtung 46, 47 zusammenwirkt, zugeordnet. Der Verteilerblock 11 ist somit im Wesentlichen analog zu dem Rail 9 mit einer kürzeren Längserstreckung ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Common-Rail-System
2: Kraftstofftank
3: Niederdruckpumpe
4: Saugdrossel
5: Hochdruckpumpe
6: Verteilervorrichtung
7: Injektor
8: Einzelspeicher
9: Verteilereinrichtung, Rail
10: Verteilereinrichtung, Rail
11: Verteilereinrichtung, Verteilerblock
12: Verteilereinrichtung, Verteilerblock
14: Hochdruckleitung
15: erster axialer Endbereich
16: zweiter axialer Endbereich
17: erste Zuführleitung
18: zweite Zuführleitung
19: dritte Zuführleitung
20: Anbindungsbereich
21: Anbindungsbereich
22: Anbindungsbereich
25: Kurbelgehäuse
26: Drosseleinrichtung
27: Drosseleinrichtung
28: Drosseleinrichtung
29: Abnahmebohrung
30: Abnahmebohrung
31: Abnahmebohrung
33: Druckmesseinrichtung
34: Druckmesseinrichtung
35: Druckmesseinrichtung
37: Hochdruckleitung
38: Zuführleitung
39: Zuführleitung
42: Drosseleinrichtung
43: Drosseleinrichtung
44: Abnahmebohrung
45: Abnahmebohrung
46: Druckmesseinrichtung
47: Druckmesseinrichtung
49: Anbindungsbereich
50: Anbindungsbereich
D1: Abstand
D2: Abstand

Claims

Verteilervorrichtung (6) eines Common-Rail-Systems (1) für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer eine Hochdruckleitung (14, 37) für Kraftstoff aufweisenden Verteilereinrichtung (9, 10, 11, 12) und mehreren innerhalb der Verteilereinrichtung (9, 10, 11, 12) von der Hochdruckleitung (14, 37) abzweigenden Zuführleitungen (17, 18, 19, 38, 39), die jeweils zu einem Einzelspeicher (8) und einen Injektor (7) führen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführleitung (17, 18, 19, 38, 39) eine Drosseleinrichtung (26, 27, 28, 42, 43) und eine zum Zusammenwirken mit einer Druckmesseinrichtung (33, 34, 35, 46, 47) ausgeführte Abnahmebohrung (29, 30, 31, 44, 45) stromab der Drosseleinrichtung (26, 27, 28, 42, 43) derart zugeordnet ist, dass die Drosseleinrichtung (26, 27, 28, 42, 43) in der Zuführleitung (17, 18, 19, 38, 39) angeordnet ist und die in der Verteilereinrichtung (9, 10, 11, 12) angeordnete Abnahmebohrung (29, 30, 31, 44, 45) stromabwärts von der Drosseleinrichtung (26, 27, 28, 42, 43) mit der Zuführleitung (17, 18, 19, 38, 39) verbunden ist.
Verteilervorrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zuführleitung (17, 18, 19, 38, 39) der Verteilereinrichtung (9, 10, 11, 12) jeweils eine Drosseleinrichtung (26, 27, 28, 42, 43) und eine zum Zusammenwirken mit einer Druckmesseinrichtung (33, 34, 35, 46, 47) ausgeführte Abnahmebohrung (29, 30, 31, 44, 45) zugeordnet sind.
Verteilervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (14, 37) axial in Längsrichtung der Verteilereinrichtung (9, 10, 11, 12) verlaufend angeordnet ist.
Verteilervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahmebohrung (29, 30, 31, 44, 45) achsparallel oder senkrecht zu der Hochdruckleitung (14, 37) in einer zu der Hochdruckleitung (14, 37) parallelen Ebene angeordnet ist.
Verteilervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorrichtung (6) mehrere Verteilereinrichtungen (9, 10, 11, 12) umfasst, deren Hochdruckleitungen (14, 37) hydraulisch miteinander gekoppelt sind, wobei die Verteilereinrichtungen als ein Rail (9, 10) oder als ein Verteilerblock (11, 12) ausgebildet sind.