DE102020134014B3 - Fuel rail of a fuel injection system of an internal combustion engine - Google Patents

Fuel rail of a fuel injection system of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Kraftstoff-Rail (10) eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine zur Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Zylinder der Brennkraftmaschine, mit einem ersten Anschluss (11) für eine Pumpe, mit zweiten Anschlüssen (12, 13, 14) für Injektoren, mit einem ersten Speichervolumen (17), dem über den ersten Anschluss (11) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser zuführbar ist, und von welchem über die zweiten Anschlüsse (12, 13, 14) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser abführbar ist, und mit einem zweiten Speichervolumen, welches mit dem ersten Speichervolumen (17) über mindestens eine Verbindung (19) gekoppelt ist, wobei das erste Speichervolumen (17) von einer selbst unter Druckspitzen von Betriebsdruckbedingungen nicht-elastischen oder elastisch nicht verformbaren ersten Wandung (20) begrenzt ist, wobei das zweite Speichervolumen von einer unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastischen oder elastisch verformbaren zweiten Wandung begrenzt ist, und wobei die erste Wandung (20), welche die zweite Wandung (21) zumindest abschnittsweise umgibt, und die zweite Wandung (21) über unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare Stege (22) verbunden sind. Die sich zwischen der ersten Wandung (20) und der zweiten Wandung (21) erstreckenden Stege (22) sind gekrümmt konturiert.Fuel rail (10) of a fuel injection system of an internal combustion engine for injecting an emulsion of fuel and water into cylinders of the internal combustion engine, with a first connection (11) for a pump, with second connections (12, 13, 14) for injectors, with a first Storage volume (17) to which the emulsion of fuel and water can be fed via the first connection (11) and from which the emulsion of fuel and water can be drained via the second connections (12, 13, 14), and with a second storage volume which is coupled to the first storage volume (17) via at least one connection (19), the first storage volume (17) being delimited by a first wall (20) which is non-elastic or elastically non-deformable even under pressure peaks of operating pressure conditions, the second storage volume is delimited by a second wall which is elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions, and the first wall (20), which at least partially surrounds the second wall (21), and the second wall (21) are connected via webs (22) which are elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions. The webs (22) extending between the first wall (20) and the second wall (21) have a curved contour.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Rail eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a fuel rail of a fuel injection system of an internal combustion engine.

Aus der DE 10 2012 206 984 A1 ist ein Kraftstoff-Rail eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine bekannt, welches der Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in die Zylinder der Brennkraftmaschine dient. Die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser wird in einer Mischvorrichtung bereitgestellt und über einen ersten Anschluss des Kraftstoff-Rail, an welchen eine Pumpe angeschlossen ist, einem ersten Speichervolumen zugeführt. Ausgehend von diesem ersten Speichervolumen kann die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser Injektoren über zweite Anschlüsse zugeführt werden. Mit dem ersten Speichervolumen ist ein zweites Speichervolumen über mindestens eine Verbindung gekoppelt, wobei das zweite Speichervolumen der Dämpfung von Druckpulsationen dient. Nach der DE 10 2012 206 984 A1 ist das der Dämpfung dienende zweite Speichervolumen gegenüber dem ersten Speichervolumen groß, wodurch die Gefahr besteht, dass die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser einer Entmischung unterliegt. Das entmischte Wasser in dem zweiten Speichervolumen kann in das erste Speichervolumen und in den Bereich der Injektoren gelangen. Dies kann zu undefinierten Wasserraten an den Injektoren führen und hat negativen Einfluss auf den Betrieb der Brennkraftmaschine.From the DE 10 2012 206 984 A1 a fuel rail of a fuel injection system of an internal combustion engine is known, which serves to inject an emulsion of fuel and water into the cylinders of the internal combustion engine. The emulsion of fuel and water is provided in a mixing device and fed to a first storage volume via a first connection of the fuel rail, to which a pump is connected. Starting from this first storage volume, the emulsion of fuel and water can be fed to injectors via second connections. A second storage volume is coupled to the first storage volume via at least one connection, with the second storage volume serving to dampen pressure pulsations. After DE 10 2012 206 984 A1 the second storage volume used for damping is large compared to the first storage volume, which means that there is a risk that the emulsion of fuel and water is subject to demixing. The separated water in the second storage volume can get into the first storage volume and into the area of the injectors. This can lead to undefined water rates at the injectors and has a negative impact on the operation of the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2018 209 130 A1 und der DE 10 2018 207 760 A1 sind weitere Kraftstoff-Rails eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine bekannt.From the DE 10 2018 209 130 A1 and the DE 10 2018 207 760 A1 further fuel rails of a fuel injection system of an internal combustion engine are known.

Aus der DE 10 2018 221 198 A1 ist ein weiteres Kraftstoff-Rail eines Kraftstoffeinspritzsystems zur Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Zylinder der Brennkraftmaschine bekannt. Das Kraftstoff-Rail weist einen ersten Anschluss für eine Pumpe und zweite Anschlüsse für Injektoren auf. Das Kraftstoff-Rail weist ein erstes Speichervolumen auf, dem über den ersten Anschluss die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser zuführbar ist, und von welchem über die zweiten Anschlüsse die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser abführbar is. Das Kraftstoff-Rail weist ferner ein zweites Speichervolumen auf, welches mit dem ersten Speichervolumen über mindestens eine Verbindung gekoppelt ist. Das zweite Speichervolumen ist von einem Einlegkörper definiert, dessen Wandung unter Druck unter Bereitstellung einer Volumenänderung des zweiten Speichervolumens verformbar ist. Der Einlegkörper ist in einem Grundkörper über Distanzelemente positioniert.From the DE 10 2018 221 198 A1 another fuel rail of a fuel injection system for injecting an emulsion of fuel and water into cylinders of the internal combustion engine is known. The fuel rail has a first connection for a pump and second connections for injectors. The fuel rail has a first storage volume, to which the emulsion of fuel and water can be supplied via the first connection, and from which the emulsion of fuel and water can be drained via the second connections. The fuel rail also has a second storage volume which is coupled to the first storage volume via at least one connection. The second storage volume is defined by an insert body, the wall of which can be deformed under pressure to provide a change in volume of the second storage volume. The insert body is positioned in a base body using spacer elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Kraftstoff-Rail eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine zur Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Zylinder der Brennkraftmaschine, zu schaffen.The object of the invention is to create a novel fuel rail of a fuel injection system of an internal combustion engine for injecting an emulsion of fuel and water into cylinders of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoff-Rail gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Kraftstoff-Rail gemäß Patentanspruch 2 und durch ein Kraftstoff-Rail gemäß Patentanspruch 3 gelöst.This object is achieved by a fuel rail according to claim 1 and by a fuel rail according to claim 2 and by a fuel rail according to claim 3.

Nach Anspruch 1, 2 und 3 ist das erste Speichervolumen des Kraftstoff-Rail von einer selbst unter Druckspitzen von Betriebsdruckbedingungen nicht-elastischen oder elastisch nicht verformbaren ersten Wandung begrenzt. Unter Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail, und zwar auch bei Auftreten von Druckspitzen, unterliegt die erste Wandung demnach keiner elastischen Verformung, vielmehr ist die erste Wandung unter Betriebsdruckbedingungen formstabil.According to claims 1, 2 and 3, the first storage volume of the fuel rail is delimited by a first wall which is non-elastic or elastically non-deformable even under pressure peaks of operating pressure conditions. Accordingly, under operating pressure conditions of the fuel rail, even when pressure peaks occur, the first wall is not subject to any elastic deformation; instead, the first wall is dimensionally stable under operating pressure conditions.

Nach Anspruch 1, 2 und 3 ist das zweite Speichervolumen des Kraftstoff-Rail von einer unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastischen oder elastisch verformbaren zweiten Wandung begrenzt. Bei Auftreten von Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail ist die zweite Wandung demnach elastisch verformbar.According to claims 1, 2 and 3, the second storage volume of the fuel rail is delimited by a second wall which is elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions. When pressure peaks occur in the operating pressure conditions of the fuel rail, the second wall is accordingly elastically deformable.

Nach Anspruch 1, 2 und 3 sind die erste Wandung, welche die zweite Wandung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, umgibt, und die zweite Wandung über unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare Stege verbunden. Bei Auftreten von Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail und bei einer elastischen Verformung der zweiten Wandung sind auch die Stege elastisch verformbar.According to claims 1, 2 and 3, the first wall, which surrounds the second wall at least in sections, preferably completely, and the second wall are connected via webs which are elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions. When pressure peaks occur in the operating pressure conditions of the fuel rail and when there is an elastic deformation of the second wall, the webs are also elastically deformable.

Es besteht keine Gefahr einer Entmischung der Emulsion aus Kraftstoff und Wasser. Die Dämpfung von Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen erfolgt nicht über ein relativ großes Volumen des zweiten Speichervolumens, sondern vielmehr dadurch, dass die das zweite Speichervolumen begrenzende zweite Wandung unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail elastisch verformbar ist. Bei Druckspitzen kann sich die zweite Wandung elastisch verformen, um so Druckspitzen zu dämpfen. Dadurch, dass die erste Wandung mit der zweiten Wandung über die elastischen Stege verbunden ist, kann eine besonders vorteilhafte Dämpfung von Druckspitzen bereits zu Beginn ihrer Entstehung erfolgen.There is no risk of the emulsion of fuel and water separating. The damping of pressure peaks in the operating pressure conditions does not take place via a relatively large volume of the second storage volume, but rather because the second wall delimiting the second storage volume is elastically deformable under pressure peaks in the operating pressure conditions of the fuel rail. In the event of pressure peaks, the second wall can deform elastically in order to dampen pressure peaks. Due to the fact that the first wall is connected to the second wall via the elastic webs, pressure peaks can be particularly advantageously damped as soon as they start to form.

An allen Injektoren kann in entsprechenden Betriebspunkten der Brennkraftmaschine eine definierte Wasserrate gewährleistet werden. Wasser kann schnell in die Brennkraftmaschine eingebracht und aus denselben ausgebracht werden.A defined water rate can be guaranteed at all injectors at corresponding operating points of the internal combustion engine. water can be rapidly introduced into and removed from the internal combustion engine.

Nach Anspruch 1 weist das erste Speichervolumen in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen gleich große Abmessungen auf, wobei das zweite Speichervolumen ist in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt in einer ersten Richtung mindestens 10-mal so groß wie in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung. Diese Ausgestaltung des ersten Speichervolumens und des zweiten Speichervolumens ist bevorzugt, um über das erste Speichervolumen den Injektoren die Kraftstoff-Wasser-Emulsion zuzuführen und über das zweite Speichervolumen die Dämpfung von Druckspitzen zu gewährleisten.According to claim 1, the first storage volume has the same dimensions in a cross section running perpendicular to the flow direction in two mutually perpendicular directions, with the second storage volume being at least 10 times larger in a first direction in a cross section running perpendicular to the flow direction than in one second direction perpendicular to the first direction. This configuration of the first storage volume and the second storage volume is preferred in order to supply the fuel-water emulsion to the injectors via the first storage volume and to ensure the damping of pressure peaks via the second storage volume.

Nach Anspruch 2 sind die sich zwischen der ersten Wandung und der zweiten Wandung erstreckenden Stege gekrümmt, insbesondere bogenförmig, konturiert. Die bogenförmige Konturierung der Stege ist für Gewährleistung der Dämpfung von Druckspitzen besonders bevorzugt.According to claim 2, the webs extending between the first wall and the second wall are curved, in particular arc-shaped, contoured. The arcuate contouring of the webs is particularly preferred to ensure the damping of pressure peaks.

Nach Anspruch 3 ist zwischen der ersten Wandung und der zweiten Wandung zusätzlich zu den Stegen Metallpulver angeordnet. Über das Metallpulver kann die Dämpfung der Druckspitzen weiter verbessert werden.According to claim 3, metal powder is arranged between the first wall and the second wall in addition to the webs. The damping of the pressure peaks can be further improved via the metal powder.

Vorzugsweise bestehen die erste Wandung, die zweite Wandung und die Stege jeweils aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem hochfesten, 3D-druckbaren Edelstahl. Ein metallischer Edelstahl erlaubt einerseits die gewünschte Dämpfung von Druckspitzen, andererseits besteht keine Gefahr einer Korrosion. Da das Kraftstoff-Rail besonders bevorzugt als 3D-Druck-Bauteil ausgeführt ist, handelt es sich beim metallischen Werkstoff vorzugsweise um einen hochfesten, 3D-druckbaren Edelstahlwerkstoff.Preferably, the first wall, the second wall and the webs each consist of a metallic material, in particular a high-strength, 3D-printable stainless steel. On the one hand, a metallic stainless steel allows the desired damping of pressure peaks, on the other hand there is no risk of corrosion. Since the fuel rail is particularly preferably designed as a 3D printed component, the metallic material is preferably a high-strength, 3D printable stainless steel material.

Vorzugsweise ist die selbst unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen nicht-elastische oder elastisch nicht verformbare erste Wandung dicker als 2 mm, insbesondere dicker als 3 mm. Die unter den Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare zweite Wandung und die unter den Druckspitzen elastischen oder elastisch verformbaren Stege sind jeweils zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,6 mm und 1,0 mm, dick. Diese Dicken der ersten Wandung, der zweiten Wandung und der Stege sind besonders bevorzugt, um im Bereich der ersten Wandung im Betriebsdruckbereich des Kraftstoff-Rail Formstabilität und im Bereich der zweiten Wandung sowie der Stege bei Auftreten von Druckspitzen Elastizität zu gewährleisten.The first wall, which is non-elastic or elastically non-deformable even under pressure peaks of the operating pressure conditions, is preferably thicker than 2 mm, in particular thicker than 3 mm. The second wall which is elastic or elastically deformable under the pressure peaks of the operating pressure conditions and the webs which are elastic or elastically deformable under the pressure peaks are each between 0.5 mm and 1.5 mm, in particular between 0.6 mm and 1.0 mm, thick. These thicknesses of the first wall, the second wall and the webs are particularly preferred in order to ensure dimensional stability in the area of the first wall in the operating pressure range of the fuel rail and elasticity in the area of the second wall and the webs when pressure peaks occur.

Ein gewöhnlicher mittlerer Betriebsdruck eines Kraftstoff-Rail liegt typischerweise in der Größenordnung zwischen 200 und 400 bar. Druckspitzen sind größer als 400 bar.A normal mean operating pressure of a fuel rail is typically in the range between 200 and 400 bar. Pressure peaks are greater than 400 bar.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Rail eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine,
  • 2 einen ersten Querschnitt in der Schnittrichtung II-II durch das Kraftstoff-Rail der 1,
  • 3 einen zweiten Querschnitt in der Schnittrichtung III-III der 2,
  • 4 einen dritten Querschnitt in der Schnittrichtung IV-IV der 2,
  • 5 einen weiteren Querschnitt in der Schnittrichtung V-V der 2.
Preferred developments of the invention result from the dependent claims and the following description. An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted thereto. It shows:
  • 1 a perspective view of a fuel rail according to the invention of a fuel injection system of an internal combustion engine,
  • 2 a first cross section in the cutting direction II-II through the fuel rail 1 ,
  • 3 a second cross-section in the cutting direction III-III of 2 ,
  • 4 a third cross-section in the cutting direction IV-IV of FIG 2 ,
  • 5 another cross-section in the cutting direction VV of 2 .

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Rail eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftstoff-Rail eines Kraftstoff-Direkteinspritzsystems einer als Otto-Motor ausgebildeten Brennkraftmaschine.The invention relates to a fuel rail of a fuel injection system of an internal combustion engine. In particular, the invention relates to a fuel rail of a direct fuel injection system of an internal combustion engine designed as an Otto engine.

Mit einem solchen Kraftstoff-Rail kann Zylindern der Brennkraftmaschine eine Emulsion aus Kraftstoff und Wasser bereitgestellt werden.With such a fuel rail, cylinders of the internal combustion engine can be provided with an emulsion of fuel and water.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Rail 10, wobei 2 bis 5 unterschiedliche Querschnitte durch das Kraftstoff-Rail 10 zeigen. 1 shows a perspective view of a fuel rail 10 according to the invention, wherein 2 until 5 show different cross sections through the fuel rail 10.

Das Kraftstoff-Rail 10 verfügt über einen ersten Anschluss 11 für eine Pumpe. Ferner verfügt das Kraftstoff-Rail 10 über zweite Anschlüsse 12, 13 und 14 für Injektoren. Über Befestigungsfüße 15, 16 kann das Kraftstoff-Rail 10 im Bereich der Brennkraftmaschine, insbesondere an einem Zylinderkopf derselben, montiert werden.The fuel rail 10 has a first connection 11 for a pump. Furthermore, the fuel rail 10 has second connections 12, 13 and 14 for injectors. The fuel rail 10 can be mounted in the area of the internal combustion engine, in particular on a cylinder head of the same, by means of mounting feet 15, 16.

Das Kraftstoff-Rail 10 verfügt über ein erstes Speichervolumen 17, wobei dem ersten Speichervolumen 17 über den ersten Anschluss 11 ausgehend von der Pumpe eine Emulsion aus Kraftstoff und Wasser zugeführt werden kann. Über die zweiten Anschlüsse 12, 13 und 14 für die Injektoren kann vom ersten Speichervolumen 17 die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Richtung auf die Zylinder der Brennkraftmaschine abgeführt werden.The fuel rail 10 has a first storage volume 17, it being possible for an emulsion of fuel and water to be supplied to the first storage volume 17 via the first connection 11, starting from the pump. The emulsion of fuel and water can be discharged from the first storage volume 17 in the direction of the cylinders of the internal combustion engine via the second connections 12, 13 and 14 for the injectors.

Das Kraftstoff-Rail 10 verfügt zusätzlich zum ersten Speichervolumen 17 über ein zweites Speichervolumen 18, welches mit dem ersten Speichervolumen 17 über mindestens eine Verbindung 19 gekoppelt ist. In 2 sind zwei derartige Verbindungen 19 sichtbar. Während das erste Speichervolumen 17 der direkten Zuführung der Emulsion aus Kraftstoff und Wasser ausgehend von der Pumpe in Richtung auf die Injektoren dient, dient das zweite Speichervolumen 18 der Dämpfung von Druckspitzen.In addition to the first storage volume 17 , the fuel rail 10 has a second storage volume 18 which is coupled to the first storage volume 17 via at least one connection 19 . In 2 two such connections 19 are visible. While the first storage volume 17 serves to supply the emulsion of fuel and water directly, starting from the pump, in the direction of the injectors, the second storage volume 18 serves to dampen pressure peaks.

Das erste Speichervolumen 17 ist von einer selbst unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail 10 formstabilen, nicht elastischen oder elastisch nicht verformbaren ersten Wandung 20 begrenzt.The first storage volume 17 is delimited by a first wall 20 that is dimensionally stable, non-elastic or non-elastically deformable even under pressure peaks of the operating pressure conditions of the fuel rail 10 .

Das zweite Speichervolumen 18 ist von einer unter den Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail 10 elastischen oder elastisch verformbaren zweiten Wandung 21 begrenzt.The second storage volume 18 is delimited by a second wall 21 which is elastic or elastically deformable under the pressure peaks of the operating pressure conditions of the fuel rail 10 .

Die erste Wandung 20 und die zweite Wandung 21 sind dabei über unter den Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail 10 elastischen oder elastisch verformbaren Stege 22 miteinander verbunden, wobei die erste Wandung 20 die zweite Wandung 21 außen zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, umgibt. Das erste Speichervolumen 17 ist in einen Abschnitt der ersten Wandung 20 eingebracht.First wall 20 and second wall 21 are connected to one another via webs 22 that are elastic or elastically deformable under the pressure peaks of the operating pressure conditions of fuel rail 10, first wall 20 surrounding second wall 21 on the outside at least in sections, preferably completely. The first storage volume 17 is introduced into a section of the first wall 20 .

Die erste Wandung 20, die zweite Wandung 21 sowie die Stege 22 sind aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, vorzugsweise aus einem hochfesten, 3D-druckbaren Edelstahlwerkstoff. So kann das erfindungsgemäße Kraftstoff-Rail 10 besonders vorteilhaft über 3D-Drucken hergestellt werden.The first wall 20, the second wall 21 and the webs 22 are made of a metallic material, preferably a high-strength, 3D-printable stainless steel material. The fuel rail 10 according to the invention can thus be produced particularly advantageously using 3D printing.

Die selbst unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail 10 formstabile, nicht elastische oder elastisch nicht verformbare erste Wandung 20, in welche das erste Speichervolumen 17 eingebracht ist, verfügt vorzugsweise über eine Dicke von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 3 mm. Bei einer solchen Wandungsdicke der ersten Wandung 20 ist gewährleistet, dass dieselbe selbst bei Vorliegen von Druckspitzen keiner elastischen Verformung unterliegt.The first wall 20, which is dimensionally stable, non-elastic or elastically non-deformable even under pressure peaks of the operating pressure conditions of the fuel rail 10 and into which the first storage volume 17 is introduced, preferably has a thickness of more than 2 mm, in particular more than 3 mm. Such a wall thickness of the first wall 20 ensures that the same is not subject to any elastic deformation even when pressure peaks are present.

Die unter den Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen des Kraftstoff-Rail 10 elastisch oder elastisch verformbare Wandung 21 sowie die Stege 22 verfügen vorzugsweise über eine Dicke zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,6 mm und 1,0 mm.The wall 21, which is elastically or elastically deformable under the pressure peaks of the operating pressure conditions of the fuel rail 10, and the webs 22 preferably have a thickness between 0.5 mm and 1.5 mm, in particular between 0.6 mm and 1.0 mm.

Bei Auftreten der Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen können sich die zweite Wandung 21 sowie die Stege 22 elastisch verformen.When the pressure peaks of the operating pressure conditions occur, the second wall 21 and the webs 22 can deform elastically.

Treten also Druckspitzen auf, so kann sich die zweite Wandung 21 elastisch verformen und so das zweite Speichervolumen 18 reversibel vergrößern, wodurch Druckspitzen gedämpft werden können. Die elastischen Stege 22 sind dann ebenfalls elastisch verformbar, die erste Wandung 20 hingegen ist hierbei formstabil.If pressure peaks occur, the second wall 21 can deform elastically and thus reversibly increase the second storage volume 18, as a result of which pressure peaks can be dampened. The elastic webs 22 are then likewise elastically deformable, while the first wall 20 is dimensionally stable in this case.

In einem sich senkrecht zur Durchströmungsrichtung des ersten Speichervolumens 17 verlaufenden Querschnitt (siehe 3, 4 und 5), verfügt das erste Speichervolumen 17 in zwei senkrecht zueinanderstehenden bzw. senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen über gleich große Abmessungen. Gemäß 3, 4 und 5 ist das erste Speichervolumen 17 in diesem Querschnitt gesehen kreisrund konturiert.In a cross section running perpendicular to the flow direction of the first storage volume 17 (see 3 , 4 and 5 ), the first storage volume 17 has the same dimensions in two directions perpendicular to one another or perpendicular to one another. According to 3 , 4 and 5 the first storage volume 17 has a circular contour as seen in this cross section.

Das zweite Speichervolumen 17, welches der Dämpfung von Druckspitzen dient, ist hingegen in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung desselben verlaufenden Querschnitt gesehen in einer ersten Richtung mindestens 10 mal, vorzugsweise mindestens 15 mal, besonders bevorzugt mindestens 20 mal, so groß wie in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung, sodass sich das zweite, der Dämpfung von Druckspitzen dienende Speichervolumen 18 durch ein großes Verhältnis aus Fläche zu Volumen auszeichnet. Dies ist zur Druckspitzendämpfung von besonderem Vorteil. In diesem Querschnitt gesehen ist das zweite Speichervolumen 18 langlochartig ausgebildet.The second storage volume 17, which is used to dampen pressure peaks, is on the other hand at least 10 times, preferably at least 15 times, particularly preferably at least 20 times as large in a first direction as seen in a cross section running perpendicular to the flow direction of the same as in a direction perpendicular to the first Direction running second direction, so that the second, the damping of pressure peaks serving storage volume 18 is characterized by a large ratio of area to volume. This is of particular advantage for pressure peak damping. Seen in this cross section, the second storage volume 18 is designed in the manner of a slot.

Wie oben ausgeführt, ist die erste Wandung 20 zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, außen um die zweite Wandung 21 herum angeordnet, wobei sich zwischen der ersten Wandung 20 und der zweiten Wandung 21 die Stege 22 erstrecken. Dabei sind die Stege 22 vorzugsweise gekrümmt, insbesondere bogenförmig. Dies ist bevorzugt, um eine Dämpfung von Druckspitzen über eine elastische Verformung der zweiten Wandung 21 und der Stege 22 zu gewährleisten.As explained above, the first wall 20 is arranged at least in sections, preferably completely, around the outside of the second wall 21 , with the webs 22 extending between the first wall 20 and the second wall 21 . The webs 22 are preferably curved, in particular arcuate. This is preferred in order to ensure that pressure peaks are dampened by elastic deformation of the second wall 21 and the webs 22 .

Vorzugsweise ist zusätzlich zu den Stegen 22 zwischen den Wandungen 20, 21 Metallpulver angeordnet. Während die Wandungen 20, 21 und die Stege 22 beim 3D-Druck durch Aufschmelzen von Metallpulver gebildet werden, wird der Bereich zwischen den Wandungen 20, 21 und den Wandungen 20, 21 sowie den Stegen 22 beim 3D-Drucken nicht aufgeschmolzen, sodass hier das Metallpulver verbleibt. Das Metallpulver kann dann die Dämpfungswirkung zur Dämpfung der Druckspitzen verbessern.In addition to the webs 22, metal powder is preferably arranged between the walls 20, 21. While the walls 20, 21 and the webs 22 are formed by melting metal powder during 3D printing, the area between the walls 20, 21 and the walls 20, 21 and the webs 22 is not melted during 3D printing, so that the metal powder remains. The metal powder can then improve the damping effect for damping the pressure peaks.

Neben dem ersten Anschluss 11, dem zweiten Anschlüssen 12, 13 und 14 sowie den Befestigungsfüßen 15 und 16 zeigt 1 weitere Anschlüsse 23, 24 und 25, über die nach dem 3D-Drucken aus den Speichervolumen 17 und 18 Metallpulver entfernt werden kann. Das Metallpulver kann ebenfalls über die Anschlüsse 11, 12, 13 und 14 aus dem ersten Speichervolumen 18 abgeführt werden. Nach Herstellung des Kraftstoff-Rail 10 kann an mindestens einem dieser Anschlüsse 23, 24, 25 ein Drucksensor angeschlossen werden, alternativ können die Anschlüsse 23, 24, 25 verschlossen werden.In addition to the first connection 11, the second connections 12, 13 and 14 and the mounting feet 15 and 16 shows 1 further connections 23, 24 and 25, via which metal powder can be removed from the storage volumes 17 and 18 after 3D printing. The metal powder can also be removed from the first storage volume 18 via the connections 11 , 12 , 13 and 14 . After the fuel rail 10 has been produced, a pressure sensor can be connected to at least one of these connections 23, 24, 25; alternatively, the connections 23, 24, 25 can be closed.

Die Erfindung zeigt demnach ein Kraftstoff-Rail 10, insbesondere für ein Kraftstoff-Direkteinspritzsystem einer Otto-Brennkraftmaschine mit zwei Speichervolumen 17, 18. Das erste Speichervolumen 17 dient der Zuführung einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion ausgehend von einer Pumpe über den ersten Anschluss 11 in Richtung auf Injektoren über die zweiten Anschlüsse 12, 13 und 14. Das zweite Speichervolumen 18 ist mit dem ersten Speichervolumen 17 über mindestens eine Verbindung 19 gekoppelt und dient der Dämpfung von Druckspitzen. Infolge von Druckspitzen kann sich das zweite Speichervolumen 18 reversibel ausdehnen, und zwar über eine elastische Verformung der das zweite Speichervolumen 18 umgebenden zweiten Wandung 21 sowie über eine elastische Verformung von Stegen 22, die zwischen der zweiten Wandung 21 und der ersten Wandung 20 verlaufen. Die erste Wandung 22, die nicht elastisch verformbar ist und das erste Speichervolumen 17 bereitstellt, umgibt dabei die zweite Wandung 21 außen.The invention therefore shows a fuel rail 10, in particular for a direct fuel injection system of an Otto internal combustion engine with two storage volumes 17, 18. The first storage volume 17 is used to supply a fuel-water emulsion from a pump via the first connection 11 in Direction to injectors via the second connections 12, 13 and 14. The second storage volume 18 is coupled to the first storage volume 17 via at least one connection 19 and is used to dampen pressure peaks. As a result of pressure peaks, the second storage volume 18 can expand reversibly, namely via an elastic deformation of the second wall 21 surrounding the second storage volume 18 and via an elastic deformation of webs 22 that run between the second wall 21 and the first wall 20. The first wall 22, which is not elastically deformable and provides the first storage volume 17, surrounds the second wall 21 on the outside.

Zwischen den Wandungen 20, 21 ist zusätzlich zu den elastisch verformbaren Stegen 22 vorzugsweise loses Metallpulver vorhanden, welches beim 3D-Drucken des Kraftstoff-Rail 10 nicht aufgeschmolzen wird, sondern vielmehr in seiner Pulverform verbleibt. Dies sorgt für eine weitere Dämpfung von Druckspitzen und dämpft eine Pulsation des zweiten Speichervolumens 18.In addition to the elastically deformable webs 22, there is preferably loose metal powder between the walls 20, 21, which is not melted during the 3D printing of the fuel rail 10, but rather remains in its powder form. This ensures further damping of pressure peaks and dampens pulsation of the second storage volume 18.

Claims (10)

Kraftstoff-Rail (10) eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine zur Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Zylinder der Brennkraftmaschine, mit einem ersten Anschluss (11) für eine Pumpe, mit zweiten Anschlüssen (12, 13, 14) für Injektoren, mit einem ersten Speichervolumen (17), dem über den ersten Anschluss (11) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser zuführbar ist, und von welchem über die zweiten Anschlüsse (12, 13, 14) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser abführbar ist, mit einem zweiten Speichervolumen (18), welches mit dem ersten Speichervolumen (17) über mindestens eine Verbindung (19) gekoppelt ist, wobei das erste Speichervolumen (17) von einer selbst unter Druckspitzen von Betriebsdruckbedingungen nicht-elastischen oder elastisch nicht verformbaren ersten Wandung (20) begrenzt ist, wobei das zweite Speichervolumen (18) von einer unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastischen oder elastisch verformbaren zweiten Wandung (21) begrenzt ist, wobei das erste Speichervolumen (17) in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen gleich große Abmessungen aufweist, wobei das zweite Speichervolumen (18) in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt in einer ersten Richtung mindestens 10-mal so groß ist wie in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung, wobei die erste Wandung (20), welche die zweite Wandung (21) zumindest abschnittsweise umgibt, und die zweite Wandung (21) über unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare Stege (22) verbunden sind. Fuel rail (10) of a fuel injection system of an internal combustion engine for injecting an emulsion of fuel and water into the cylinder of the internal combustion engine, with a first connection (11) for a pump, with second connections (12, 13, 14) for injectors, with a first storage volume (17) to which the emulsion of fuel and water can be supplied via the first connection (11) and from which the emulsion of fuel and water can be drained via the second connections (12, 13, 14), with a second storage volume (18) which is coupled to the first storage volume (17) via at least one connection (19), the first storage volume (17) being delimited by a first wall (20) which is non-elastic or elastically non-deformable even under pressure peaks of operating pressure conditions, the second storage volume (18) being delimited by a second wall (21) which is elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions, wherein the first storage volume (17) has the same dimensions in two directions perpendicular to one another in a cross section running perpendicular to the direction of flow, wherein the second storage volume (18) is at least 10 times larger in a first direction in a cross section running perpendicular to the flow direction than in a second direction running perpendicular to the first direction, the first wall (20), which at least partially surrounds the second wall (21), and the second wall (21) are connected via webs (22) which are elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions. Kraftstoff-Rail (10) eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine zur Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Zylinder der Brennkraftmaschine, mit einem ersten Anschluss (11) für eine Pumpe, mit zweiten Anschlüssen (12, 13, 14) für Injektoren, mit einem ersten Speichervolumen (17), dem über den ersten Anschluss (11) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser zuführbar ist, und von welchem über die zweiten Anschlüsse (12, 13, 14) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser abführbar ist, mit einem zweiten Speichervolumen (18), welches mit dem ersten Speichervolumen (17) über mindestens eine Verbindung (19) gekoppelt ist, wobei das erste Speichervolumen (17) von einer selbst unter Druckspitzen von Betriebsdruckbedingungen nicht-elastischen oder elastisch nicht verformbaren ersten Wandung (20) begrenzt ist, wobei das zweite Speichervolumen (18) von einer unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastischen oder elastisch verformbaren zweiten Wandung (21) begrenzt ist, wobei die erste Wandung (20), welche die zweite Wandung (21) zumindest abschnittsweise umgibt, und die zweite Wandung (21) über unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare Stege (22) verbunden sind, wobei die sich zwischen der ersten Wandung (20) und der zweiten Wandung (21) erstreckenden Stege (22) gekrümmt konturiert sind.Fuel rail (10) of a fuel injection system of an internal combustion engine for injecting an emulsion of fuel and water into the cylinder of the internal combustion engine, with a first connection (11) for a pump, with second connections (12, 13, 14) for injectors, with a first storage volume (17) to which the emulsion of fuel and water can be supplied via the first connection (11) and from which the emulsion of fuel and water can be drained via the second connections (12, 13, 14), with a second storage volume (18) which is coupled to the first storage volume (17) via at least one connection (19), the first storage volume (17) being delimited by a first wall (20) which is non-elastic or elastically non-deformable even under pressure peaks of operating pressure conditions, the second storage volume (18) being delimited by a second wall (21) which is elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions, wherein the first wall (20), which at least partially surrounds the second wall (21), and the second wall (21) are connected via webs (22) which are elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions, wherein the webs (22) extending between the first wall (20) and the second wall (21) are contoured to be curved. Kraftstoff-Rail (10) eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine zur Einspritzung einer Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in Zylinder der Brennkraftmaschine, mit einem ersten Anschluss (11) für eine Pumpe, mit zweiten Anschlüssen (12, 13, 14) für Injektoren, mit einem ersten Speichervolumen (17), dem über den ersten Anschluss (11) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser zuführbar ist, und von welchem über die zweiten Anschlüsse (12, 13, 14) die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser abführbar ist, mit einem zweiten Speichervolumen (18), welches mit dem ersten Speichervolumen (17) über mindestens eine Verbindung (19) gekoppelt ist, wobei das erste Speichervolumen (17) von einer selbst unter Druckspitzen von Betriebsdruckbedingungen nicht-elastischen oder elastisch nicht verformbaren ersten Wandung (20) begrenzt ist, wobei das zweite Speichervolumen (18) von einer unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastischen oder elastisch verformbaren zweiten Wandung (21) begrenzt ist, wobei die erste Wandung (20), welche die zweite Wandung (21) zumindest abschnittsweise umgibt, und die zweite Wandung (21) über unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare Stege (22) verbunden sind, wobei zwischen der ersten Wandung (20) und der zweiten Wandung (21) zusätzlich zu den Stegen (22) Metallpulver angeordnet ist.Fuel rail (10) of a fuel injection system of an internal combustion engine for injecting an emulsion of fuel and water into cylinders of the internal combustion engine, with a first connection (11) for a pump, with second connections (12, 13, 14) for injectors, with a first storage volume (17) to which the emulsion of fuel and water can be fed via the first connection (11), and from which via the second connections (12, 13, 14) the emulsion of fuel and water can be discharged, with a second storage volume (18) which is coupled to the first storage volume (17) via at least one connection (19), the first storage volume (17) being self-contained under pressure peaks of operating pressure conditions is delimited by a first wall (20) that is non-elastic or elastically non-deformable, the second storage volume (18) being delimited by a second wall (21) that is elastic or elastically deformable under pressure peaks of the operating pressure conditions, the first wall (20), which the second wall (21) surrounds at least in sections, and the second wall (21) has elastic or elastically deformable pressure peaks of the operating pressure conditions Webs (22) are connected, metal powder being arranged between the first wall (20) and the second wall (21) in addition to the webs (22). Kraftstoff-Rail nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandung (20), die zweite Wandung (21) und die Stege (22) jeweils aus einem metallischen Werkstoff bestehen.fuel rail after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the first wall (20), the second wall (21) and the webs (22) each consist of a metallic material. Kraftstoff-Rail nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff ein hochfester, 3D-druckbarer Edelstahl ist.fuel rail after claim 4 , characterized in that the metallic material is a high-strength, 3D-printable stainless steel. Kraftstoff-Rail nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen nicht-elastische oder elastisch nicht verformbare erste Wandung (20) dicker als 2 mm ist, und/oder die unter Druckspitzen der Betriebsdruckbedingungen elastische oder elastisch verformbare zweite Wandung (21) und die unter Betriebsdruckbedingungen elastischen oder elastisch verformbaren Stege (22) zwischen 0,5 mm und 1,5 mm dick sind.Fuel rail after one of Claims 1 until 5 , characterized in that the first wall (20) which is non-elastic or elastically non-deformable under pressure peaks in the operating pressure conditions is thicker than 2 mm, and/or the second wall (21) which is elastic or elastically deformable under pressure peaks in the operating pressure conditions and which is elastic under operating pressure conditions or elastically deformable webs (22) are between 0.5 mm and 1.5 mm thick. Kraftstoff-Rail nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Speichervolumen (17) in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen gleich große Abmessungen aufweist, wobei das erste Speichervolumen (17) im Querschnitt senkrecht zur Durchströmungsrichtung desselben kreisrund ist, das zweite Speichervolumen (18) in einem senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt in einer ersten Richtung mindestens 10-mal so groß ist wie in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung, wobei das zweite Speichervolumen (18) im Querschnitt senkrecht zur Durchströmungsrichtung desselben langlochartig ist.fuel rail after claim 2 or 3 , characterized in that the first storage volume (17) has the same dimensions in a cross section running perpendicular to the flow direction in two mutually perpendicular directions, the first storage volume (17) being circular in cross section perpendicular to the flow direction of the same, the second storage volume (18 ) is at least 10 times as large in a first direction in a cross section running perpendicular to the direction of flow as in a second direction running perpendicular to the first direction, the second storage volume (18) being slot-like in cross section perpendicular to the direction of flow. Kraftstoff-Rail nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zwischen der ersten Wandung (20) und der zweiten Wandung (21) erstreckenden Stege (22) gekrümmt konturiert sind.fuel rail after claim 1 or 3 , characterized in that the webs (22) extending between the first wall (20) and the second wall (21) have a curved contour. Kraftstoff-Rail nach einem der Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Wandung (20) und der zweiten Wandung (21) zusätzlich zu den Stegen (22) Metallpulver angeordnet ist.Fuel rail after one of claim 1 or 2 , characterized in that metal powder is arranged between the first wall (20) and the second wall (21) in addition to the webs (22). Kraftstoff-Rail nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe über 3D-Druck hergestellt ist.Fuel rail after one of Claims 1 until 9 , characterized in that the same is produced via 3D printing.
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