DE102021208996A1

DE102021208996A1 - Fluidverteiler für eine Einspritzanlage und Einspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE102021208996A1
Application number: DE102021208996.8A
Authority: DE
Inventors: Axel Bormann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN115704352A

Abstract

Für eine Einspritzanlage (2), die für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen dient, wird ein Fluidverteiler (1) vorgeschlagen, der einen rohrförmigen Grundkörper (3), in dem ein sich entlang einer Längsachse (4) des Grundkörpers (3) erstreckender Verteilerraum (5) ausgestaltet ist, umfasst. Hierbei sind an dem Grundkörper (3) Fluidausgänge (6, 6A 6B) ausgeformt. Der Grundkörper (3) ist zusammen mit den Fluidausgängen (6, 6A, 6B) durch ein ein- oder mehrstufiges Schmieden ausgebildet. An dem Fluidausgang (6) ist ein Tassenraum (7) ausgestaltet, wobei der Tassenraum (7) exzentrisch zu dem Verteilerraum (5) angeordnet ist, so dass eine Achse (8) des Tassenraums (7) zu der Längsachse (4) des Grundkörpers (3) beabstandet ist. Der gebogene Verbindungskanal (9), der den Tassenraum (7) mit dem Verteilerraum (5) verbindet, ist mittels eines elektrochemischen Erodierens ausgebildet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Fluidverteiler für eine Einspritzanlage, die für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen dient, und eine Einspritzanlage mit solch einem Fluidverteiler. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Einspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräumen einer Brennkraftmaschine erfolgt.
Aus der DE 10 2016 115 550 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffverteilers bekannt, bei dem ein Verteilerrohr aus einem Schmiederohling hergestellt wird. Hierbei können austenitische Stähle zum Einsatz kommen.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Fluidverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Einspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Fluidverteilers und der im Anspruch 10 angegebenen Einspritzanlage möglich.
Der erfindungsgemäße Fluidverteiler und die erfindungsgemäße Einspritzanlage dienen für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen. Die erfindungsgemäße Einspritzanlage dient zum Einspritzen von Benzin und/oder Ethanol und/oder vergleichbaren Brennstoffen und/oder zum Einspritzen eines Gemisches mit Brennstoff. Bei einem Gemisch kann es sich beispielsweise um ein Gemisch mit Wasser handeln. Der erfindungsgemäße Fluidverteiler dient für solche Einspritzanlagen.
Die vorgeschlagene Lösung eignet sich besonders bei einer Ausgestaltung, wie sie entsprechend der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 angegeben ist. Hierdurch ist es möglich, dass der Verbindungskanal anstelle von in der Regel zwei miteinander verschnittenen Bohrungen realisiert ist, die bei einer herkömmlichen Ausgestaltung erforderlich sein können, um den Tassenraum gewissermaßen ums Eck mit dem Verteilerraum zu verbinden. Hierdurch entfallen auch weitere Herstellungsschritte, die zum Verschließen einer aus Herstellungsgründen erforderlichen Bohrung, die an einem Ende in den Verteilerraum mündet, an ihrem anderen Ende erforderlich ist. Insbesondere kann hierbei eine vorteilhafte Ausgestaltung entsprechend der Weiterbildung nach Anspruch 3 realisiert werden. Wenn beispielsweise eine Hakenelektrode, die für das elektrochemische Erodieren zum Einsatz kommen kann, selbst kreisförmig gebogen ist, dann kann insbesondere eine Ausgestaltung realisiert werden, bei der der Verbindungskanal entlang einer kreisförmigen Kurve verläuft. Wenn die Hakenelektrode hingegen nicht ganz entsprechend einer Kreislinie ausgeformt ist, dann ergibt sich, da die Hakenelektrode soweit vorgeschoben wird, dass die Mündung in den Verbindungskanal ausgeformt ist, entsprechend der Hakenelektrode eine gebogene Form, die beispielsweise näherungsweise kreisförmig sein kann.
Die vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, dass zum einen eine gute Abdichtung an einer zylindermantelförmigen Wand, die den Tassenraum begrenzt, realisiert werden kann, da der Verbindungskanal an der Stirnseite des Tassenraums in den Tassenraum mündet. Insbesondere ist hierbei eine vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 5 vorteilhaft, da dann ein Brennstofffluss aus dem Verbindungskanal in einen Brennstoffstutzen des Einspritzventils optimiert ist.
Durch eine vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 6 können günstige Strömungsverhältnisse realisiert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 7 sind zwei prinzipielle Ausführungsformen denkbar. Bei einer wird die Hakenelektrode bewegt, während der Grundkörper zum Beispiel fest eingespannt ist. Bei der anderen wird der Grundkörper relativ zu einer feststehenden Hakenelektrode bewegt.
In vorteilhafter Weise wird der Verbindungskanal entsprechend der Weiterbildung nach Anspruch 8 realisiert. Das ECDM-Verfahren kann hierbei als Kombination von zwei Fertigungsverfahren, nämlich einerseits der Funkenerosion (EDM) und des elektrochemischen Abtragens (ECM), betrachtet werden. Hierbei können speziell sehr kleine Bohrungen realisiert werden. Bei der vorgeschlagenen Lösung kann somit auch eine gebogene Bohrung mit sehr kleinem Querschnitt realisiert werden, was eine Verbesserung des Geräuschverhaltens ermöglicht.
Bei der vorteilhaften Weiterbildung gemäß Anspruch 9 stellt die Montageachse für das Einspritzventil zugleich die Achse dar, entlang der das Einspritzventil im montierten Zustand ausgerichtet ist.
Figurenliste
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:

1 einen Fluidverteiler für eine Einspritzanlage, die für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen dient, in einer schematischen, räumlichen Darstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 den in 1 mit II bezeichneten Axialschnitt durch einen rohrförmigen Grundkörper des Fluidverteilers im hergestellten Zustand;
3 bis 5 den in 2 dargestellten Grundkörper in der geschnittenen Ansicht während einer Herstellung.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt einen Fluidverteiler 1 für eine Einspritzanlage 2, die für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen dient. Insbesondere kann die Einspritzanlage 2 für eine Benzindirekteinspritzung zum Einsatz kommen. Hierbei können hohe Drücke, insbesondere Drücke von mehr 350 bar (35 MPa), realisiert werden. Um die ausreichende Festigkeit zu gewährleisten, ist der Grundkörper 3 durch ein ein- oder mehrstufiges Schmieden ausgebildet.
Im Folgenden wird die Ausgestaltung des Fluidverteilers auch unter Bezugnahme auf 2 weiter beschrieben.
2 zeigt den Fluidverteiler 1 in einem Axialschnitt entlang der in 1 mit II bezeichneten Schnittlinie. In dem rohrförmigen Grundkörper 3 ist ein sich entlang einer Längsachse 4 des Grundkörpers 3 erstreckender Verteilerraum 5 beispielsweise durch Bohren ausgestaltet. Ferner werden an dem Grundkörper 3 beim Schmieden Fluidausgänge 6, 6A, 6B ausgeformt. Die Ausgestaltung der Fluidausgänge 6A, 6B entspricht der Ausgestaltung des Fluidausgangs 6, so dass auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.
An dem Fluidausgang 6 ist ein Tassenraum 7 ausgestaltet. Hierbei ist der Fluidausgang 6 exzentrisch ausgeführt. Dies bedeutet, dass eine Achse 8 des Tassenraums 7 zu der Längsachse 4 des Grundkörpers 3 beabstandet ist. Die Verbindung des Tassenraums 7 mit dem Verteilerraum 5 erfolgt über einen Verbindungskanal 9, der mittels eines elektrochemischen Erodierens ausgebildet ist. Der Verbindungskanal 9 ist hierbei gebogen ausgestaltet. An dem rohrförmigen Grundkörper 3 können noch weitere Elemente vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Hochdruckeinlass 10 und ein Drucksensoranschluss 11.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Fluidausgang 6 mit einer wesentlichen Exzentrizität an dem rohrförmigen Grundkörper 3 angeordnet. Dies bedeutet, dass ein Abstand 12 zwischen dem Verteilerraum 5 und der Achse 8 des Tassenraums 7 besteht. Über den gebogenen Verbindungskanal 9 kann dennoch eine Verbindung zwischen dem Tassenraum 7 und dem Verteilerraum 5 durch in diesem Ausführungsbeispiel einen einzigen Verbindungskanal 9 realisiert werden. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung. Insbesondere können mehrere Bohrungen, ein Verschluss und dergleichen entfallen, die bei einer herkömmlichen Ausgestaltung zur Verbindung des Tassenraums 7 mit dem Verteilerraum 5 erforderlich sind.
Der Verbindungskanal 9 mündet zumindest näherungsweise an der Achse 8 des Tassenraums 7 an einer Stirnseite 16 in den Tassenraum 7. Eine Mündungsöffnung 22 kann hierbei an der Achse 8 liegen. Die Achse 8 stellt zugleich eine Montageachse 8 dar, entlang der ein Einspritzventil bei der Montage in den Tassenraum 7 eingeführt wird. Somit kann in vorteilhafter Weise Brennstoff über den Verbindungskanal 9 in einen Brennstoffstutzen des Einspritzventils fließen.
In einer radialen Richtung 17 bezüglich der Längsachse 4 liegt eine Mündungsstelle 18, an der der Verbindungskanal 9 in den Verteilerraum 5 mündet. An der Mündungsstelle 18 tritt der Verbindungskanal 9 in einer Eintrittsrichtung 19 in den Verbindungskanal 9 ein. Ferner kann bezüglich der radialen Richtung 17 eine Achse 20 bestimmt werden. Die Eintrittsrichtung 19 kann mit der Achse 20 einen Winkel 21 von zumindest näherungsweise 45° einschließen.
Die Ausgestaltung des Verbindungskanals 9 mittels des elektrochemischen Erodierens ist in Folgendem anhand der 3 bis 5 weiter erläutert. Hierbei wird eine Hakenelektrode 23, also eine ECDM-Hakenelektrode 23, um eine Achse 24 entlang der kreisförmigen Kurve 15 verstellt. Die Achse 24 ist hierbei parallel zu der Längsachse 4 des rohrförmigen Grundkörpers 3. Eine Spitze 25 der Hakenelektrode 23 wird hierbei zunächst in den Tassenraum 7 eingeführt, wie es in 3 dargestellt ist. Anschließend dringt die Hakenelektrode 23 mit ihrer Spitze 25 an der Stirnseite 16 des Tassenraums 7 in das Material des Grundkörpers 3 ein. In 4 ist die Hakenelektrode 23 bereits über einen Abschnitt 26 des später ausgeformten Verbindungskanal 9 vorgeschoben. 5 zeigt dann die Situation, bei der die Spitze 25 der Hakenelektrode 23 in den Verteilerraum 5 eingedrungen ist. Nachdem die Hakenelektrode 23 zurückgezogen beziehungsweise zurückgestellt worden ist, ergibt sich der in 2 dargestellte Herstellungszustand.
Somit können in vorteilhafter Weise das elektrochemische Erodieren mittels der Hakenelektrode 23 mit den Anforderungen an ein Schmiederail kombiniert werden. Hierbei ergibt sich ferner der Vorteil, dass kein Entgraten der verschnittenen Bohrungen, also in diesem Ausführungsbeispiel einer Bohrung für den Verteilerraum 5 mit dem Verbindungskanal 9 sowie einer Bohrung für den Tassenraum 8 mit dem Verbindungskanal 9 erforderlich sind. Denn das elektrochemische Erodieren wird selbst als Endgratprozess eingesetzt. Die Hakenelektrode 23 ist vorzugsweise zumindest so weit, wie sie in das Material des rohrförmigen Grundkörpers 3 eintritt, innerhalb von Kreislinien 27, 28 ausgeformt. Dadurch ergibt sich eine kreisförmige Bohrung zur Ausgestaltung des Verbindungskanals 9. Hierdurch ergibt sich auch hinsichtlich der Strömung eine vorteilhafte hydraulische Anbindung des Tassenraums 7 an den Verteilerraum 5.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Hakenelektrode 23 ortsfest montiert ist, während der rohrförmige Grundkörper 3 um die Achse 24 gedreht beziehungsweise geschwenkt wird.
Eine weitere Ökonomisierung des Herstellungsprozesses kann dadurch erfolgen, dass an einer größeren Anzahl, insbesondere an allen, Fluidausgängen 6, 6A, 6B gleichzeitig Verbindungskanäle 9 ausgeformt werden, wofür mehrere Hakenelektroden 23 zum Einsatz kommen. Dies reduziert die Taktzeit. Es kann allerdings auch ein Ausbilden der Verbindungskanäle 9 mehrerer Fluidausgänge 6, 6A, 6B in zumindest zwei Schritten erfolgen, wenn eine Optimierung hinsichtlich der für die Herstellung erforderlichen Anzahl an Hakenelektroden 23 gewünscht ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016115550 A1 [0002]

Claims

Fluidverteiler (1) für eine Einspritzanlage (2), die für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen dient, mit einem rohrförmigen Grundkörper (3), in dem ein sich entlang einer Längsachse (4) des Grundkörpers (3) erstreckender Verteilerraum (5) ausgestaltet ist, wobei an dem Grundkörper (3) zumindest ein Fluidausgang (6, 6A, 6B) ausgeformt ist, wobei der Grundkörper (3) mit dem zumindest einen Fluidausgang (6, 6A, 6B) durch ein ein- oder mehrstufiges Schmieden ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Fluidausgang (6) ein Tassenraum (7) ausgestaltet ist, wobei der Tassenraum (7) exzentrisch zu dem Verteilerraum (5) angeordnet ist, so dass eine Achse (8) des Tassenraums (7) zu der Längsachse (4) des Grundkörpers (3) beabstandet ist, und dass ein Verbindungskanal (9), der den Tassenraum (7) mit dem Verteilerraum (5) verbindet, mittels eines elektrochemischen Erodierens ausgebildet ist.
Fluidverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Achse (8) des Tassenraums (7) beabstandet zu dem Verteilerraum (5) ist.
Fluidverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (9) zumindest näherungsweise entlang einer gebogenen, insbesondere kreisförmigen, Kurve (15) verläuft.
Fluidverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (9) zumindest im Wesentlichen an einer Stirnseite (16) des Tassenraums (7) in den Tassenraum (7) mündet.
Fluidverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (9) zumindest näherungsweise an der Achse (8) des Tassenraums (7) in den Tassenraum (7) mündet.
Fluidverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (9) an einer Mündungsstelle (18) in den Verteilerraum (5) mündet, die in einer radialen Richtung (17) bezüglich der Längsachse (4) des Verteilerraums (5) an einer Wand (17) des Verteilerraums (5) vorgesehen ist, wobei eine Eintrittsrichtung (19) des Verbindungskanals (9) an der Mündungsstelle (18) und eine sich entlang der radialen Richtung (17) betrachtete Achse (20) einen Winkel (21) von zumindest näherungsweise 45° einschliefen.
Fluidverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochemische Erodieren mittels einer Hakenelektrode 23 erfolgt, die vorzugsweise bei einer Herstellung um eine zu der Längsachse (4) des Tassenraums (7) zumindest näherungsweise parallele Achse (24) relativ zu dem Grundkörper (3) drehbar ist.
Fluidverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochemische Erodieren ein ECDM-Verfahren ist.
Fluidverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (8) des Tassenraums (7) eine Montageachse (8) für ein Einspritzventil ist, entlang der das Einspritzventil bei einer Montage in den Tassenraum (7) einführbar ist.
Einspritzanlage (2) für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, die zum Einspritzen eines Fluids, das Brennstoff, insbesondere Benzin und/oder Ethanol, und/oder ein Gemisch mit Brennstoff ist, dient mit zumindest einer Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9.