DE19522067C2

DE19522067C2 - Kraftstoffeinspritzsammelleitung

Info

Publication number: DE19522067C2
Application number: DE19522067A
Authority: DE
Inventors: James D Taylor; Robert E Wattleworth; James L Creehan; Anthony M Horvath
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-06-17
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2015-06-18
Also published as: GB2291125B; GB2291125A; US5513613A; GB9512981D0; DE19522067A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsammelleitung mit einem Kraft stoffverteilerrohr und mit einem Kraft stoff-Temperatursensor.

Bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen wird eine Kraftstoffpumpe zum Versorgen einer Einspritzsammelleitung mit Kraftstoff mit einem den Kraftstoff einer Vielzahl von Einspritzventilen zuführenden Verteilerrohr verwendet, wobei im Strömungsweg ein Druckregler angeordnet ist. Dieser hält den Kraftstoffdruck im Verteilerrohr auf einem Wert von annähernd 275.10³ Pa (40 psi) über dem Druck im Saugrohr. Im allgemei nen wird die Pumpe in den Kraftstofftank eingebaut, läuft mit konstanter Drehzahl und liefert zum Beispiel 90 Liter pro Stunde. Im Leerlauf bei einem Bedarf des Motors von nur etwa 3 Litern pro Stunde müssen 87 Liter pro Stunde über eine Rückführungsleitung in den Tank zurückgeführt werden. Da der zurückgeführte Kraftstoff nahe am Motor vorbeigeführt wurde, hat dieser eine erhöhte Temperatur und verdampft daher häufig bei Erreichen des verhältnismäßig niedrigen Druckes und der verhältnismäßig niedrigen Temperatur des Kraftstofftanks. Der auf diese Weise entstandene Kraftstoffdampf bleibt entweder bis zum Entlüften in die Atmosphäre im Tank, was potentiell Umweltprobleme verursacht, oder wird in einem Dampfspeicher behälter, wie zum Beispiel einem Aktivkohlebehälter, einge fangen. Dies bedingt zusätzliche Herstellungskosten.

Die bei herkömmlichen Kraftstoffsystemen mit der Entstehung von Kraftstoffdämpfen verbundenen Probleme haben zur Entwick lung eines rückführungsfreien Kraftstoffversorgungssystems geführt, wie es in der US-PS 52 37 975 beschrieben wird. In einem solchen System wird der Druck im Kraftstoffverteiler rohr durch Verändern der Kraftstoffpumpendrehzahl als Funk tion ausgesuchter Veränderlicher - einschließlich der Kraft stofftemperatur - zur Erzielung einer genauen Kraftstoff massenströmung zu den Einspritzventilen sowohl bei normalen als auch erhöhten Motortemperaturen gesteuert. Als Folge hiervon muß die Kraftstofftemperatur ohne störenden Einfluß auf die Kraftstoffströmung im Verteilerrohr genau gemessen werden.

Übliche Kraftstoffverteilerrohre weisen eine Endverschluß vorrichtung auf. Eine Endverschlußvorrichtung ist nötig, da das Formen, Extrudieren oder Schmieden der Kraftstoff verteilerrohre an deren Längsenden im typischen Fall eine Öffnung oder ein Loch beläßt. Üblicherweise werden diese Öffnungen zum Verhindern einer Kraftstoffleckage aus dem Verteilerrohr mit einer Kappe oder einem Abschlußelement verschlossen, wie aus der US-PS 51 97 435, der US-PS 45 70 600 und der US-PS 46 01 275 bekannt. Diese Endkappen können eine mit widerhaken versehene Schlauchverbindung aufweisen, wie sie in der US-PS 44 74 159 offenbart wird, mit einem am anderen Ende des Verteilerrohres eingesetzten Druckregler. Andere Endverschlußvorrichtungen können einen eingelöteten Kraftstoffeinlaßnippel und ein Gewindepaßstück für eine zu einem Druckmonitor oder einem Druckregler am obe ren Ende des Verteilerrohres neben dem Kraftstoffeinlaßnippel führende Kraftstoffleitung aufweisen, wie es aus der US-PS 45 19 368 ersichtlich ist.

Aus der DE 41 31 967 A1 ist ein Kraftstoffzufuhr-Verteiler für eine Kraftstoffzufuhrleitung eines Verbrennungsmotors be kannt, bei dem eine Vielzahl von zwischen den beiden Enden des Kraftstoffzufuhr-Verteilers angeordneten Öffnungen zum Anschluß einer Vielzahl von Kraftstoffzumeßvorrichtungen vorgesehen ist, sowie eine Schwingungsdämpfungseinheit an einem abgeschlossenen Ende des Verteilers und eine Druckreglereinheit zwischen einem Kraftstoffeinlaßanschluß und dem anderen Ende der Verteilers. Es sind jedoch keine Temperatursensoren od. dgl. vorgesehen.

Aus GROHE, HEINZ, Messen an Verbrennungsmotoren, 2. Aufl., Würzburg, Vogel, 1979 (Kamprath-Reihe kurz und bündig Tech nik), Seiten 74 bis 80 ist es bekannt, Thermoelemente zur Kraftstofftemperaturmessung in einem Verbrennungsmotor einzu setzen. Um einen direkten Kontakt der Thermoelemente mit dem Kraftstoff zu vermeiden, sind gemäß diesem Dokument separate Schutzrohre vorgesehen. Durch diese zusätzlichen Bauteile wird der Herstellungsaufwand vergrößert. Außerdem sind diesem Dokument keine Hinweise auf eine besonders vorteilhafte Anordnung eines Temperatursensors zur Messung der Temperatur in einem Kraftstoffverteiler zu entnehmen.

Die Anordnung eines Temperatursensors zur Messung der Kraftstofftemperatur innerhalb des Kraftstoffverteilers selbst kann nämlich zu Meßfehlern führen, da die Motorwärme auf den Temperatursensor übertragen und somit das Meßergebnis verfälscht werden kann. Um derartige Meßfehler auszu schließen, müßte an der Temperatursensorhalterung eine Wär meisolierung vorgesehen werden, was wiederum zusätzlichen Aufwand bedeuten würde.

Außerdem sollen durch den Temperatursensor bedingte Strö mungsverluste oder eine Turbulenzbildung im Kraftstoff einlaßsystem vermieden werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzsammelleitung zu schaffen, bei der mit möglichst geringem konstruktivem Gesamtaufwand eine möglichst exakte Messung der Kraftstofftemperatur im Kraftstoffverteilerrohr ohne Behinderung der Kraftstoffströmung erfolgen kann.

Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt durch die Kombination der Merkmale des Patentanspruches 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung zum Messen der Kraftstofftemperatur ohne Behinderung der Kraftstoffströmung geschaffen, wobei auch ein Endverschluß für das Kraftstoffverteilerrohr mit einem Kraftstoffeinlaß - alles in einem einheitlichen Bauteil - vorgesehen ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß für den Endverschluß und für die Temperaturmeßfunktionen einer Kraftstoffeinspritzsammelleitung weniger Teile als nach dem Stand der Technik benötigt werden und damit die Herstellung preiswerter ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Zusammenbau des Motors einfacher und schneller und damit preiswerter erfolgen kann, da für das Realisieren des Endverschlusses, der Temperaturmessung und der Kraftstoff einlaßfunktionen nur ein einziges Teil am Kraftstoff verteilerrohr angebracht werden muß.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Herstellung eines Kraftstoffverteilerrohres weniger aufwendig wird, da zum Un terbringen des Temperatursensors keine zusätzliche Öffnung in dem Rohr erforderlich ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kraft stoffverteilerrohr-Abschlußelement mit einem Kraftstoff einlaß, einem Rohrverbindungsflansch, einem in das Rohr einsetzbaren Dorn und einem als ein einheitliches Bauteil mit einem eingeformten Sensoreinsatz integral geformten Temperatursensor und einem elektrischen Verbindergehäuse vorgesehen.

Der Temperatursensor weist vorzugsweise einen elektronischen Temperaturwandler auf, wie z. B. ein in enger Nachbarschaft zu dem durch den Einlaß in das Kraftstoffverteilerrohr fließenden Kraftstoff angeordnetes Thermoelement. Das Thermoelement weist zwei von ihm ausgehende und durch das Abschlußelement durchtretende elektrische Anschlüsse auf, so daß die Enden der Anschlüsse den Kraftstoff im Einlaß nicht berühren. Zum Zusammenpassen mit einem elektrischen Verbinder sind die Anschlüsse von einem elektrischen Verbindergehäuse umschlossen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beispielhaft näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Motorraums eines Kraftfahrzeugs mit einer Darstellung einer Kraftstoff sammelleitung und eines Abschlußelements gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Kraftstoffverteilerrohr und ein an diesem angebrachtes Abschlußelement gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Kraft stoffverteilerrohres, teilweise im Längsschnitt;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 in Fig. 3 mit der Darstellung des Kraftstoffverteilerrohres gemäß der vorliegenden Erfindung und der den Kraft stoff führenden Bohrung mit einer von dieser aus gehenden und in Arbeitsmittelverbindung stehenden, ein Kraftstoffeinspritzventil aufnehmenden Kappe;

Fig. 5 eine Stirnansicht des Kraftstoffverteilerrohres nach Fig. 2, und

Fig. 6 eine Seitenansicht des Kraftstoffverteilerrohr-Ab schlußelements gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer integral eingeformten Temperaturmeßvorrichtung.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Kraftfahrzeug 10 mit ei nem Verbrennungsmotor 12 in einem Motorraum 14. Wie ersicht lich, ist die Kraftstoffsammelleitung 16 vom Motor 12 abge nommen, befindet sich aber noch nahe an diesem. Die Sammel leitung 16 ist im Betriebszustand an den Motor 12 ange schlossen, um diesem in bekannter Weise, zum Beispiel über Kraftstoffeinspritzventile, Kraftstoff zuzuführen. Nur zum Zwecke der Erläuterung wurde die Sammelleitung vom Motor ge löst. Die Sammelleitung 16 erhält Kraftstoff von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffquelle, wie zum Beispiel einer in einem Kraftstofftank angeordneten Kraftstoffpumpe, die den Kraft stoff durch eine mit der Sammelleitung 16 verbundene Kraft stoffleitung pumpt.

Die Sammelleitung 16 weist ein Kraftstoffverteilerrohr 18 mit einer den Kraftstoff führenden Bohrung 20 auf, die gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 entlang einer allgemein längs verlaufenden Achse 22 ausgerichtet ist. Das Verteilerrohr 18 kann aus Metall, vorzugsweise einem Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminium, oder aus anderen Werkstoffen, wie zum Beispiel Thermoplasten, hergestellt werden, die auch bei ho hen Motortemperaturen ihre Form beibehalten. Jedes von mehre ren bekannten Verfahren kann zum Formen des Verteilerrohres 18 verwendet werden, wie zum Beispiel Gießen oder Extrudie ren, vorzugsweise wird aber ein halbfestes Schmiedeverfahren verwendet. Dabei wird ein (nicht gezeigter) Kernstift verwen det, um den ein das Verteilerrohr 18 bildender halbfester Werkstoff geformt wird. Nach dem Erkalten des Werkstoffes wird der Kernstift entfernt und beläßt damit Öffnungen an den beiden Enden des Verteilerrohres 18. An einem Ende, dem Ein laßende 24, befindet sich die Einlaßöffnung 26, die mit dem Abschlußelement 28 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend weiter beschrieben wird, verschlossen ist. Das andere Ende 30 weist eine Öffnung 32 auf, die mit einer her kömmlichen Endkappe 34, zum Beispiel einem Abschlußelement ähnlich den oben erörterten, welches die Öffnung 32 voll ständig abschließt und den Durchtritt von Kraftstoff verhin dert, verschlossen ist.

Zwei Flansche 36a und 38 sind an das Einlaßende 26 bzw. das Ende 30 zum Befestigen des Verteilerrohres 18 am Abschlußele ment 28 bzw. dem Motor 12 (Fig. 2) angeschmiedet. Vom Verteilerrohr 18 ausgehende Verbindungsbügel 40 sind für die Befestigung am Motor 12 vorgesehen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist eine Vielzahl von Kraft stoffeinspritzventilöffnungen 36 zwischen dem Einlaßende 26 und dem Ende 30 des Kraftstoffverteilerrohres 18 angeordnet, um eine Arbeitsmittelverbindung zwischen der Bohrung 20 und einer Vielzahl (nicht gezeigter) Kraftstoffzumeßvorrich tungen, wie zum Beispiel Kraftstoffeinspritzventilen, herzustellen. Die Kraftstoffeinspritzventilöffnung 36 verbin det die Bohrung 20 mit der das Kraftstoffeinspritzventil auf nehmenden Kappe 38 (Fig. 4).

Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 wird ein Ab schlußelement 28 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrie ben. Dieses ist am Verteilerrohr 18 zum Verschließen der Ein laßöffnung 26 angebracht. Zum Befestigen am Flansch 36a des Kraftstoffverteilerrohres 18 weist das Abschlußelement 28 ei nen von ihm unter 90° zur Längsachse 22 ausgehenden Flansch 42 auf. Die Befestigung am Flansch 36a erfolgt vorzugsweise mit zwei Bolzen 44, die durch Bolzenlöcher 46 im Flansch 42 und Bolzenlöcher 48 im Flansch 36a (Fig. 2 und 5) hindurch treten. Zum Befestigen des Abschlußelements 28 am Verteiler rohr 18 können auch andere Einrichtungen verwendet werden. Das Abschlußelement 28 weist auch noch einen vom Flansch 42 in Längsrichtung entlang der Achse 22 ausgehenden Dorn 50 auf, der abgedichtet in die Einlaßöffnung 26 eingesetzt wer den kann und dabei das Abschlußelement 28 (Fig. 3 und 6) in dieser fixiert und abdichtet. Zum Ausbilden einer Dichtung zwischen dem Abschlußelement 28 und dem Verteilerrohr 18 sind weiterhin in Nuten 54 angeordnete O-Ringe 52 vorgesehen.

Das Abschlußelement 28 weist einen entlang der Längsachse 22 auf der vom Dorn 50 (Fig. 6) aus gesehen anderen Seite des Flansches 42 einen Kraftstoffeinlaßnippel 56 auf. Der Kraft stoffeinlaß 58 tritt durch den Nippel 56 zum Einleiten von Kraftstoff in die Bohrung 20 des Kraftstoffverteilerrohres 18 durch. Auf dem Umfang des Nippels 56 sind tannenbaumartige Widerhaken 60 angeformt, die einen Kraftstoffschlauch auf nehmen und halten, wie zum Beispiel einen in einen Festsitz aufgeschobenen Kraftstoffschlauch 62 (Fig. 2). Andere Arten bekannter Schlauchverbinder können ebenfalls verwendet wer den, wie zum Beispiel die in den auf die Anmelderin der vor liegenden Erfindung übertragenen US-PS 40 55 359 und US-PS 44 01 326 beschriebenen Kupplungen mit Federverriegelung.

Zwischen dem Kraftstoffeinlaßnippel 56 und dem Flansch 42 und vorzugsweise integral mit diesen geformt befindet sich ein Gehäuse 64, das einen Kraftstofftemperatursensor, wie zum Beispiel ein Thermoelement 66 (Fig. 3 und 6), enthält. Das Thermoelement 66 ist in enger Nachbarschaft zum Einlaß 58, der durch das Gehäuse 64 verläuft, angeordnet, so daß es die Einlaßtemperatur des in das Kraftstoffverteilerrohr 18 eintretenden Kraftstoffes mißt, ohne diesen zu berühren oder die Durchströmung zu behindern. Bei einem zum Beispiel aus einem Thermoplasten, wie zum Beispiel Polyphenylsulfid (PPS), bestehenden Gehäuse 64 wird das Thermoelement 66 in einem Ab stand zwischen etwa 0,5 bis 2,0 mm und vorzugsweise 1,0 mm vom Einlaß 58, wie es durch den Abstand in Fig. 6 gezeigt wird, angeordnet. Die vorteilhafte Anordnung des Thermoele mentes 66 in dem Abschlußelement 28 minimiert die wärmelei tenden Wirkungen des angrenzenden Verteilerrohres 18 und der Bauteile des Motors 12 und führt daher zu einer genaueren Messung der Temperatur des einströmenden Kraftstoffes.

Wie ebenfalls aus Fig. 6 ersichtlich ist, gehen zwei elektri sche Leitungen 68 vom Thermoelement 66 aus durch das Gehäuse 64 zur Befestigung an einer herkömmlichen (nicht gezeigten), zwei Kontakte aufweisenden Buchse eines elektrischen Verbin ders. Das Gehäuse 70 des elektrischen Verbinders umschließt die Leitungen 68 zwecks Führung der Buchse des anzuschließen den elektrischen Verbinders.

Das Abschlußelement 28 wird vorzugsweise aus einem thermopla stischen Werkstoff, wie zum Beispiel PPS, unter Verwendung von multidirektionalen Ziehkernen zum Ausbilden des Flansches 42 und der Befestigungslöcher 46 geformt. Die Außengeometrie des Abschlußelements 28 einschließlich der O-ringförmigen Stopfbuchsen 54, des Sensorgehäuses 64, des Gehäuses 70 des elektrischen Verbinders, des Einlaßnippels 56 und der Geome trie des inneren Kraftstoffströmungsweges des Einlasses 58 werden vorzugsweise auf ähnliche Weise geformt. Es ist daher ersichtlich, daß zum Herstellen des Abschlußelements 28 auch andere Schmiede- und Formverfahren verwendet werden können.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsammelleitung (16) mit
einem Kraftstoffverteilerrohr (18) mit einem ersten Ende (24) und einem zweiten Ende (30), wobei die Enden eine erste Öffnung (26) und eine zweite Öffnung (32) auf weisen,
einer Vielzahl von zwischen den Enden (24, 30) des Kraft stoffverteilerrohres (18) angeordneten Öffnungen (36) zum Anschluß einer Viel zahl von Kraftstoffeinspritzventilen,
einer auf dem zweiten Ende (30) befestigten Endkappe (34) zum vollständigen Unterbinden einer Kraftstoffströmung durch die zweite Öffnung (32), und
einem auf dem ersten Ende (24) zum Ausbilden eines Ver schlusses für die erste Öffnung (26) befestigten Ab schlußelement (28) mit

(1) einer Kraftstoffeinlaßeinrichtung (58) mit einer Leitung, die in einen Innenabschnitt des Kraftstoffverteilerrohrs (18) führt,
(2) einem Kraftstofftemperatursensor (66) zum Messen der, Einlaßtemperatur des in das Kraftstoffverteilerrohr (18) eingeleiteten Kraftstoffes, wobei der Sensor einen nahe der Leitung zum Kraftstoffverteilerrohr (18) angeordneten, den Kraft stoff nicht berührenden und die Kraftstoffströmung nicht störenden elektronischen Temperaturwandler (66) aufweist, und
(3) Verbindungseinrichtungen zum Verbinden des Abschluß elements (28) mit dem Kraftstoffverteilerrohr (18),
wobei die Kraftstoffeinlaßeinrichtung (58), ein den Tempera tursensor (66) aufnehmendes Gehäuse und die Verbindungsein richtungen Teile eines einteilig ausgebildeten Bauteils aus einem thermoplastischen Werkstoff bilden.

2. Kraftstoffeinspritzsammelleitung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffein laßeinrichtung (58) einen Nippel (56) mit tannenbaumarti gen Widerhaken (60) mit einer Leitung aufweist, die in den Innenabschnitt des Kraftstoffverteilerrohres (18) führt.

3. Kraftstoffeinspritzsammelleitung nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin dungseinrichtungen einen zu einer durch den Kraftstoff einlaß durchlaufenden gedachten Achse senkrecht verlau fenden Flansch (42) zu seiner Befestigung an einer den Flansch (42) aufnehmenden Einrichtung (36a) auf dem Kraft stoffverteilerrohr (18) aufweisen und der Flansch (42) zur Aufnahme von Verbindungsmitteln (44) mindestens zwei Gewindebohrungen (46) aufweist.

4. Kraftstoffeinspritzsammelleitung nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (42) einen von ihm ausgehenden Stutzen (50) zum ab dichtenden Einsetzen des Abschlußelements (28) in die erste Öffnung (26) aufweist.

5. Kraftstoffeinspritzsammelleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Temperaturwandler (66) als Thermoelement ausge bildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzsammelleitung nach An spruch 5, gekennzeichnet durch zwei von dem Thermoelement (66) ausgehende und durch das Ende des Abschlußelements (28) durchtretende, den Kraftstoff ebenfalls nicht berührende elektrische Anschlüsse (68), wobei die Anschlüsse (68) von einem Gehäuse (70) eines elektrischen Verbinders um schlossen sind.