DE10326933B4

DE10326933B4 - Kraftstoffhochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10326933B4
Application number: DE2003126933
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Pölzl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: DE10326933A1

Abstract

Kraftstoffhochdruckspeicher (1) für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher Anschlüsse (3) für Kraftstoffinjektoren und für eine Kraftstoffpumpe aufweist, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) einen Grundkörper (2) aufweist, der aus einem Verbundfaserwerkstoff hergestellt ist, und dass die Anschlüsse (3) als separate Formteile ausgebildet sind, die zumindest teilweise von dem Grundkörper (2) umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3) in dem vom Grundkörper (2) umschlossenen Bereich verbreitert ausgebildet sind, und das der verbreitert ausgebildete Teil der Anschlüsse (3) auf der Innenseite lavaldüsenförmig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mehrzylindrige Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruck- Kraftstoffeinspritzung und einer für mehrere Zylinder Kraftstoff fördernden Kraftstoffpumpe weisen zum Speichern und zum Verteilen des Kraftstoffes einen Kraftstoffhochdruckspeicher auf. Derartige Kraftstoffhochdruckspeicher sind in Stand der Technik hinreichend bekannt und beispielsweise in der Druckschrift DE 100 37 133 beschrieben.

Demnach bestehen Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem Stahlrohr, an dem Anschlussstücke ausgebildet sind, über welche die Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine und die Kraftstoffpumpe mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher verbunden sind. Die Kraftstoffpumpe erzeugt zur Kraftstoffeinspritzung Drücke von über 2000 Bar, wodurch das Stahlrohr und die Anschlussstücke sehr solide gefertigt sein müssen.

Der wesentliche Nachteil eines von einem Stahlrohr gebildeten Kraftstoffhochdruckspeichers besteht in dem hohen Gewicht, das bei einer in einem Kraftfahrzeug montierten Brennkraftmaschine ständig beschleunigt und verzögert werden muss. Bei Brennkraftmaschinen mit zwei Zylinderköpfen ist dieses Gewicht in der Regel zweifach vorhanden.

Zur Reduzierung des Gewichts wird in der Druckschrift JP 08-261104 vorgeschlagen, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher einen Grundkörper aufweist, der aus einem Verbundfaserwerkstoff hergestellt ist, und dass in diesem Grundkörper separate Formteile ausgebildet sind, die zumindest teilweise von dem Grundkörper umschlossen werden. Die Formteile bilden die Anschlüsse des Kraftstoffhochdruckspeichers.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffhochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff es Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem die Anschlüsse zuverlässig im Grundkörper fixiert sind, und zudem Kraftstoff in dem Kraftstoffhochdruckspeicher mit einem geringen Wiederstand strömt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach die Anschlüsse in dem von dem Grundkörper umschlossenen Bereich verbreitert ausgebildet sind.

Der verbreitert ausgebildete Teil der Anschlüsse ist dabei lavaldüsenförmig ausgebildet, wodurch der Kraftstoff mit einem besonders geringen Strömungswiderstand aus dem Grundkörper in die Anschlüsse gefördert wird.

Dabei ist vorgesehen, dass die Anschlüsse bei der Herstellung des aus dem leichten Verbundfaserwerkstoff hergestellten Grundkörper einlaminiert werden.

Zudem ist vorgesehen, dass die Anschlüsse auf ihrer Außenseite in dem vom dem Grundkörper umschlossenen Bereich eine Oberflächenstruktur aufweisen, durch welche die Haftung zuwischen dem Verbundwerkstoff des Grundkörpers und den Anschlüssen verbessert wird.

Die Anschlüsse sind vorzugsweise aus Metall gefertigt. Der verbreitert ausgebildete Bereich der Anschlüsse entsteht dabei dadurch, dass die Anschlüsse durch Einpressen mit dem Grundkörper verbunden werden.

Durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffhochdruckspeicher wird das Gewicht weiter reduziert, wobei die Hochdruckfestigkeit durch die im Bereich des Grundkörper verbreitert ausgebildeten Anschlüsse weiterhin gegeben ist. Durch die lavaldüsenförmige Ausbildung der Anschlüsse strömt der Kraftstoff mit einem besonders geringen Strömungswiderstand aus dem Grundkörper in die Anschlüsse.

Im folgenden ist der Kraftstoffhochdruckspeicher für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Figur dargestellt und erläutert.
Es zeigt:
die Figur ein Schnittbild durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher, bei dem die aus Stahl gefertigten Anschlussstücke durch Einpressen in den aus einem Kohlefaser- Verbundwerkstoff gefertigten hohlzylindrischen Grundköper befestigt sind.
Eine nach dem Common Rail Prinzip arbeitende Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine weist einen Kraftstoffhochdruckspeicher 1 auf, dessen Grundkörper 2 rohrartig ausgebildet ist, und an dem Anschlüsse 3 für Verbindungsleitungen zu den Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine und zu einer einen Einspritzdruck von bis zu 2200 Bar erzeugenden Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet sind.
1 zeigt ein Schnittbild durch einen Teil des Kraftstoffhochdruckspeichers 1, wobei lediglich einer der Anschlüsse 2 dargestellt ist. Der Innenraum des von einem Kohlefaser- Verbundwerkstoff gebildeten, hohlzylindrischen Grundkörpers 2 weist einen Durchmesser von sechs Millimetern auf. Der Aussendurchmesser des Kraftstoffhochdruckspeichers beträgt achtundzwanzig Millimeter.
Der aus dem Kohlefaser- Verbundwerkstoff hergestellte Grundkörper 2 zeichnet sich durch sein geringes Gewicht, eine sehr hohen Festigkeit und eine hohe Elastizität aus.
Bei der Herstellung des Kraftstoffhochdruckkörpers werden die Anschlüsse 3 auf eine beispielsweise aus Zinn gefertigte Haltevorrichtung gesetzt. Anschließend wird die Haltevorrichtung mit den Anschlüssen 3 von einer Komponente des Verbundwerkstoffes, beispielsweise mit Kohlefasermatten, umwickelt und einlaminiert. Nach dem Durchsetzen der Kohlefasermatten mit Kunstharz entsteht der Verbundwerkstoff. Zum Aushärten wird der Kraftstoffhochdruckspeicher in einen Ofen gegeben, wobei die aus Zinn gefertigte Haltevorrichtung für die Anschlüsse 3 abschmilzt und durch einen der Anschlüsse abfließt.
Zum zusätzlichen Verspannen der Anschlüsse 3 mit dem Grundkörper 2 werden die Anschlüsse 3 mittels eines Werkzeugs plastisch verformt, das durch die Anschlüsse 3 hindurch in den Innenraum des Grundkörpers geführt wird. Im Innenraum des Grundkörpers wird das Werkzeug gespreizt und kommt an der lavaldüsenförmigen Öffnung des Anschlusses 3 zur Auflage. Durch das Zurückziehen des gespreizten Werkzeugs wird die lavaldüsenförmige Öffnung des Anschlusses 3 gegen den Grundkörper 2 gepresst, wodurch die Verbindung zwischen dem Grundkörper 2 und dem Anschluss 3 verbessert wird.
Eine ähnliche Wirkung kann erreicht werden, wenn der Kraftstoffhochdruckspeicher entsprechend der Hochdruckumformung beispielsweise mit einem Öl gefüllt wird, wobei ein Druck von 3000 Bar angelegt wird.
Anstelle aus Stahl können die Anschlüsse 3 auch aus Kohlefaser oder aus Kevlar gefertigt werden.
Der lavaldüsenförmig ausgeformte Übergang vom Innenraum des Grundkörpers 2 zu den Innenräumen der Anschlüsse bewirkt beim Betrieb der Brennkraftmaschine, dass der Kraftstoff mit einem besonders geringen Strömungswiderstand aus dem Grundkörper 2 in die Anschlüsse 3 strömt.
Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher, dessen Grundkörper aus einem Kohlefaser- Verbundwerkstoff besteht, und dessen Anschlüsse aus Stahl gefertigt sind, wird ein sehr geringes Gesamtgewicht erreicht, wobei der die Anschlüsse umfassende Grundköper eine hohe Festigkeit gewährleistet.

Claims

Kraftstoffhochdruckspeicher (1) für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher Anschlüsse (3) für Kraftstoffinjektoren und für eine Kraftstoffpumpe aufweist, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) einen Grundkörper (2) aufweist, der aus einem Verbundfaserwerkstoff hergestellt ist, und dass die Anschlüsse (3) als separate Formteile ausgebildet sind, die zumindest teilweise von dem Grundkörper (2) umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3) in dem vom Grundkörper (2) umschlossenen Bereich verbreitert ausgebildet sind, und das der verbreitert ausgebildete Teil der Anschlüsse (3) auf der Innenseite lavaldüsenförmig ausgebildet ist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3) in dem Grundkörper (2) einlaminiert sind.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3) auf ihrer Außenseite in dem vom dem Grundkörper (2) umschlossenen Bereich eine Oberflächenstruktur aufweisen.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3) aus einem Metall gefertigt sind, und dass der verbreitert ausgebildete Bereich der Anschlüsse (3) durch Einpressen in den Grundkörper (2) entstanden ist.