DE19744762A1

DE19744762A1 - Einspritzeinrichtung für einen Dieselmotor

Info

Publication number: DE19744762A1
Application number: DE19744762A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr Ing Domroes; Norbert Faulhaber
Original assignee: Poppe and Potthoff GmbH
Current assignee: Poppe and Potthoff GmbH
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1998-10-01
Also published as: JPH10259772A; ATE208009T1; DE59705182C5; DE59705182D1; EP0866221B1; EP0866221A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung für einen Dieselmotor ge mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Neuere Einspritzsysteme für Dieselkraftstoff, mit denen eine Verbesserung des Wir kungsgrades des Dieselmotors sowie eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs er reicht wird, sind so konzipiert, daß über eine elektronische Steuerung die Ideal kennlinie für den Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebsbedingun gen Zünddruck und Kraftstoffverbrauch optimiert werden können.

Hierzu trägt auch die Bereitstellung eines statisch komprimierten Kraftstoffs im Lei tungssystem bei, durch den die Strömungsverluste bei der Verteilung des Diesel kraftstoffes reduziert werden.

Dabei liegen die Betriebsdrücke bei etwa 1600 bar gegenüber etwa 900 bar bei dem bis dahin üblichen Einspritzsystem.

Aufgrund des hohen Betriebsdrucks sind die Anforderungen an das Leitungssystem, insbesondere an den als Druckspeicher fungierenden Kraftstoffverteiler bezüglich der Materialfestigkeit sehr hoch. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird bislang der Kraftstoffverteiler aus einem Schmiedestück hergestellt an das Anschlußnippel zur Befestigung von Druckleitungen angeformt sind.

Die Verteilerwege werden durch Aufbohren geschaffen, d. h. es ist eine Längsboh rung eingebracht, in die durch die Anschlußnippel geführte Querbohrungen münden.

Die Herstellung des bekannten Kraftstoffverteilers ist sehr aufwendig und kosten in tensiv, was sich insbesondere deshalb als besonders nachteilig darstellt, als der Ein satz dieses Kraftstoffverteilers vor allem bei Dieselmotoren für Automobile, die in Großserien gefertigt werden, erfolgt.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Kraftstoffverteilers liegt darin, daß er ein relativ hohes Gewicht aufweist.

Gerade den Bestrebungen der Automobilindustrie Kraftfahrzeuge, insbesondere PKW leichter zu bauen, um so die Kraftstoffverbrauchswerte zu senken, steht dies kontraproduktiv entgegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzeinrichtung zu ent wickeln, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, ein geringstmögliches Gewicht aufweist und den hohen Belastungsansprüchen gerecht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzeinrichtung gelöst, die die Merkmale des An spruches 1 aufweist.

Diese konstruktive Ausgestaltung des Kraftstoffverteilers erlaubt gegenüber einem nach dem Stand der Technik gefertigten eine um ein Vielfaches kostengünstigere Herstellung, die im wesentlichen, mit Ausnahme von Einsteckbohrungen für die An schlußnippel durch eine spanlose Bearbeitung möglich ist.

Auch die Befestigung der Anschlußnippel durch Schweißen oder Löten ist ein gegen über dem Schmieden und Aufbohren des bekannten Rohres wesentlich einfacheres Fertigungsverfahren.

Die weitgehend spanlose Bearbeitung, vor allem der nun mögliche Verzicht auf ein Einbringen der Längsbohrung durch Bohren, hat gleichfalls eine besonders günstige Auswirkung auf die Festigkeit des Rohres.

Die Festigkeit des Rohres wird durch eine Innenbearbeitung der Oberfläche noch er höht. Dabei kann das Rohr aufgeweitet und rundgeknetet werden, wodurch sich eine gewichtsoptimale Auslegung des Kraftstoffverteilers ergibt. Auch eine Kugelkalibrierung ist möglich, bei der eine Kaltverfestigung und Glättung der Innen wand erfolgt. Überdies wird die aus der mechanischen Bearbeitung (Einbringen der Einsteckbohrungen) sich ergebende Kerbwirkung reduziert und eine Kantenabrun dung im Übergangsbereich der Einsteckbohrungen mit der Innenwand erreicht, was gleichfalls eine Minderung der Kerbwirkung zur Folge hat. Gegenüber einem ge schmiedeten Kraftstoffverteiler können geringere Wandstärken gewählt werden, die zu einer wesentlichen Gewichtsreduzierung gegenüber dem bekannten Rohr führen.

Vor allem hinsichtlich der geschilderten angestrebten Gewichtseinsparungen im PKW-Bereich stellt dies einen bemerkenswerten Vorteil dar.

Neben der verbesserten Funktionsfähigkeit des gesamten Systems ist eine höhere Flexibilität in der Produktgestaltung verbunden, die einen wesentlichen Wirtschaft lichkeitsvorteil darstellt.

Die Anschlußnippel, die vorteilhafterweise als Drehteile ausgebildet sind, werden in die Einsteckbohrungen des Druckspeichers eingepreßt und anschließend ver schweißt oder verlötet.

Dabei hat sich das Induktionsschweißen als besonders vorteilhaftes Schweißverfah ren gezeigt. Denkbar sind aber auch diesem verwandte Schweißarten bzw. ein Kon densator-Entladungs-Schweißen, das eine nur begrenzte Wärmeeinflußzone im Verteilerrohr hat, so daß dessen Werkstoffeigenschaften praktisch unverändert blei ben.

Als Werkstoff für den Kraftstoffverteiler und die Anschlußnippel sind Baustähle, wie St 52 BK, Vergütungsstähle, wie C 45 oder legierte Stähle vorteilhaft.

Insbesondere aufgrund seiner Zähigkeit ist auch ein rostbeständiger Stahl gemäß DIN 17 455 vorteilhaft.

Beim Löten der Anschlußnippel mit dem Kraftstoffverteiler wird ein AgCu-Lot einge setzt und bei einer Prozeßtemperatur von etwas 750°C verlötet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einspritzeinrichtung in einer Seitenansicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einspritzeinrichtung gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch die Einspritzeinrichtung gemäß der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4-8 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung jeweils in einem Teil längsschnitt dargestellt,

Fig. 9 + 10 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Einzelheit einer erfin dungsgemäßen Einspritzeinrichtung in einem Teillängsschnitt,

Fig. 11 + 12 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung.

In den Figuren ist eine Einspritzeinrichtung dargestellt, die einen Kraftstoffverteiler 1 aufweist, der aus einem gezogenen oder gewalzten Rohr besteht.

Der Innenraum des Kraftstoffverteilers 1 bildet einen Druckspeicher 2, in den Durch gangsbohrungen 10 münden, die jeweils mit einer Druckleitung 5 in Verbindung ste hen.

Bei den in den Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsbeispielen gehen die Durchgangs bohrungen 10 zur Außenseite des Kraftstoffverteilers 1 hin in einen Aufnahmetrichter 7 über, der sich nach außen hin erweitert.

Mit dem Kraftstoffverteiler 1 sind dabei durch Schweißen, beispielsweise durch ein Kondensator-Entladungs-Schweißen, oder Löten Anschlußnippel 3 verbunden, die in eine Einsteckbohrung 8 des Kraftstoffverteilers 1 eingepreßt sind und die bei der Ausführung nach den Fig. 1-3 ein Innengewinde aufweisen.

In die Anschlußnippel 3 sind Preßschrauben 4 eingedreht, durch die jeweils die Druckleitung 5 geführt ist, die endseitig einen Stauchkopf 6 aufweist.

Mit diesem liegt sie in dem zugeordneten Aufnahmetrichter 7 ein. Durch Festziehen der Preßschraube 4 wird der Stauchkopf 6, an dem sich die Preßschraube 4 abstützt, in den Aufnahmetrichter 7 gepreßt, so daß sich dort eine dichtende Anlage ergibt.

Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 10 entspricht in etwa dem lichten Durch messer der Druckleitung 5, so daß praktisch diese unmittelbar in den Druckspeicher 2 mündet.

Zur besseren Handhabung weist die Preßschraube 4 an ihrem dem Kraftstoffverteiler 1 abgewandten Ende ein mit einer Schlüsselfläche versehenes Bündchen auf, wie dies deutlich in der Fig. 1 erkennbar ist.

Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anschlußnippel 3 mit einem Außengewinde versehen, auf das eine Überwurfmutter 9 aufgeschraubt ist.

Diese stützt sich an einer Distanzbuchse 11 ab, die im Anschlußnippel 3 geführt ist und die am Stauchkopf 6 anliegt. Hierdurch wird die Druckleitung 5 fest an die Wan dung des Aufnahmetrichters 7 gepreßt.

Durch das am Anschlußnippel 3 vorgesehene Außengewinde wird die Reinigung des Gewindes von bei der Montage möglichen Verschmutzungen wesentlich vereinfacht.

Wie weiter in der Fig. 4 erkennbar ist, ist eine Stirnseite des Verteilerrohres 1 mit einem Dichtstück 12 verschlossen, das auf seiner dem Druckspeicher 2 zugewand ten Seite ballig ausgeformt ist und in einer entsprechend angepaßten Ausnehmung des Kraftstoffverteilers 1 einliegt. Durch einen in den Kraftstoffverteiler 1 einge schraubten Preßnippel 13 wird das Dichtstück 12 dichtend in dem Verteilerrohr 1 ge halten.

Zur Aufnahme eines nicht dargestellten Drucksensors ist der Preßnippel 13 mit einem Innengewinde 14 versehen.

In den Fig. 5 und 6 ist der Anschlußnippel 3 in den Kraftstoffverteiler 1 einge preßt, wobei der Anschlußnippel 3 einen zylindrischen Schaft aufweist, der von ei nem Preßring 18 umschlossen ist, mittels dessen der Anschlußnippel 3 in die Wan dung des Kraftstoffverteilers eingepreßt ist.

Dabei ist, ebenso wie bei den Beispielen nach den Fig. 6-8, der Anschlußnippel 3 mit einer Durchgangsbohrung 16 versehen, die in den Druckspeicher 2 mündet und auf der gegenüberliegenden Seite einen Aufnahmetrichter 17 aufweist, in den der Stauchkopf der Druckleitung 5 dichtend eingepreßt ist.

In der Fig. 6 ist dargestellt, daß der Anschlußnippel 3 mit einem konischen Schaft versehen ist, der gleichfalls von einem Preßring 19 umgeben ist, durch den der An schlußnippel 3 in eine entsprechend angepaßte Bohrung des Kraftstoffverteilers 1 eingepreßt ist. Die Konizität des Schaftes des Anschlußnippels 3 erstreckt sich dabei von dem Druckspeicher ausgehend hin zur Druckleitung 5.

In der Fig. 7 ist erkennbar, daß der Anschlußnippel 3 bei diesem Ausführungsbei spiel durch einen Niet 20 mit dem Kraftstoffverteiler 1 verbunden ist, der beispiels weise in Form eines Blindniets eingebracht sein kann. Auch hierbei weist der An schlußnippel 3 einen konischen Schaft auf, der mit einem entsprechenden Preßring umschlossen ist.

Der in der Fig. 8 dargestellte Anschlußnippel ist so ausgebildet, daß er sich quer durch den Kraftstoffverteiler 1 erstreckt. Dabei mündet die Durchgangsbohrung 16 in eine quer dazu, also in Achsrichtung des Druckspeichers 2 sich erstreckende Querbohrung 22.

Diese besondere Ausbildung des Anschlußnippels 3 führt zu einer äußerst geringen Druckbelastung durch das im Druckspeicher 2 befindliche Medium in Richtung der Druckleitung 5, da sich die Druckkräfte, die im Bereich der Querbohrung 22 wirksam sind, im wesentlichen aufheben.

Weitere Möglichkeiten der Festlegung der Anschlußnippel 3 bzw. der Druckleitungen 5 am Kraftstoffverteiler 1 sind in den Fig. 11 und 12 dargestellt.

In der Fig. 11 ist eine Federklammer 26 erkennbar, die den Stauchkopf der Druck leitung 5 übergreift und sich gegenüberliegend an dem Kraftstoffverteiler 1 abstützt und dabei durch die Federkraft die Druckleitung 5 an den Kraftstoffverteiler 1 an preßt.

Insbesondere hinsichtlich der Fertigung und Montage bietet diese Befestigungsvari ante erhebliche Vorteile.

Dies gilt gleichermaßen für die in der Fig. 12 dargestellte Befestigungsart, in der ein Ring 27 vorgesehen ist, der ein sich über einen Teilumfang erstreckendes Langloch 28 aufweist, durch das die Druckleitung 5 geführt ist und dessen Unterseite sich am Stauchkopf 6 abstützt.

Diese Unterseite ist exzentrisch ausgeformt, so daß durch entsprechendes Drehen des Ringes 27 eine Anpressung der Druckleitung 5 an den Kraftstoffverteiler 1 er folgt.

In den Fig. 9 und 10 sind Möglichkeiten der axialen Abdichtung des Druckspei chers 2 dargestellt.

Dabei ist bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 9 eine Kugel 23 mit einem ent sprechenden Übermaß in das Rohrende des Kraftstoffverteilers 1 eingepreßt, wobei sich ein vom Übermaß der Dichtkugel 23 hervorgerufener Formsitz 21 herausbildet, der eine Dichtfläche im Bereich des Dichtkugelmantels ergibt. Die Dichtkugel 23 kann durch Verstemmen der Wandung des Kraftstoffverteilers 1 im Anlagebereich mit der Dichtkugel 23 oder durch andere geeignete Maßnahmen 50 festgesetzt werden, daß ein dichter Verschluß des Druckspeichers 2 auch unter Berücksichtigung der darin herrschenden hohen Drücke gewährleistet ist.

In der Fig. 10 ist die Dichtkugel 23, die vorzugsweise eine größere Härte als der Werkstoff des Kraftstoffverteilers 1 aufweist, durch einen Gewindestopfen 25 gegen den umlaufenden Ansatz 24 gepreßt, so daß sich durch die eintretende Verformung eine ringförmige Dichtfläche ergibt.

Denkbar ist aber auch, anstelle einer Dichtkugel 23 einen nicht dargestellen metalli schen Dichtring einzusetzen, der auf einem zylindrischen Abschnitt des Gewinde stopfens 25 geführt ist und gegen eine Dichtfläche im Bereich des Druckspeichers 2 gepreßt wird.

Bezugszeichenliste

1

Kraftstoffverteiler

2

Druckspeicher

3

Anschlußnippel

4

Preßschraube

5

Druckleitung

6

Stauchkopf

7

Aufnahmetrichter

8

Einsteckbohrung

9

Druckkammer

10

Durchgangsbohrung

11

Distanzbuchse

12

Dichtstück

13

Preßnippel

14

Innengewinde

15

Überwurfmutter

16

Durchgangsbohrung

17

Aufnahmetrichter

18

Preßring

19

Preßring

20

Niet

21

Formsitz

22

Querbohrung

23

Dichtkugel

24

Ansatz

25

Gewindestopfen

26

Federklammer

27

Ring

28

Langloch

Claims

1. Einspritzeinrichtung für einen Dieselmotor mit einem Kraftstoffverteiler (1), der einen Druckspeicher (2) zur Aufnahme von statisch komprimiertem, unter sehr hohem Druck stehenden Kraftstoff aufweist, wobei in den Druckspeicher (2) Druckleitungen (5) münden, die an mit dem Kraftstoffverteiler (1) verbundenen Anschlußnippeln (3) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffverteiler (1) aus einem gezogenen oder gewalzten Rohr besteht, an das die Anschlußnippel (3) angeschweißt oder -gelötet sind.

2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auf nahme des Anschlußnippels (3) eine Einsteckbohrung (8) im Kraftstoffverteiler (1) vorgesehen ist, in den der Anschlußnippel (3) vor dem Verschweißen oder -löten eingesetzt ist.

3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlußnippel (3) ein Innengewinde aufweist, in das eine Preßschraube (4) ein gedreht ist, durch die die Druckleitung (5) an den Kraftstoffverteiler (1) an preßbar ist.

4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckleitung (5) eine Durchgangsbohrung im Kraftstoffverteiler (1) zugeordnet ist, die radial in den Druckspeicher (2) führt und zur Außenseite hin als Auf nahmetrichter (7) ausgebildet ist, in der ein Stauchkopf (6) der Druckleitung (5) einliegt.

5. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Preß schraube (4) am Stauchkopf (6) der Druckleitung (5) anliegt und diesen gegen den Aufnahmetrichter (7) preßt.

6. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft stoffverteiler (1) vor dem Einbringen der Anschlußnippel (3) aufgeweitet und rundgeknetet ist.

7. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An schlußnippel (3) als Drehteile ausgebildet sind.

8. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft stoffverteiler (1) und/oder die Anschlußnippel (3) aus einem Baustahl, einem Einsatzstahl, einem Vergütungsstahl oder einem rostfreien Stahl besteht.

9. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An schlußnippel (3) durch Kondensator-Entladungsschweißen mit dem Kraftstoff verteiler (1) verschweißt sind.

10. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlußnippel (3) mit einem Außengewinde versehen ist, auf das eine Über wurfmutter (9) geschraubt ist, die sich an der Stirnseite einer Distanzbuchse (11) abstützt, die im Inneren des Anschlußnippels (3) geführt ist und die andererseits am Stauchkopf (6) pressend anliegt.

11. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlußnippel (3) in die Wandung des Kraftstoffverteilers (1) eingepreßt ist.

12. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlußnippel (3) im Einpreßbereich konisch ausgebildet ist, wobei sich dieser Bereich zur Druckleitung hin verjüngt.

13. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Einpreßbereich auf dem Anschlußnippel (3) ein Preßring (18, 19) geführt ist, der an der Wandung der zugeordneten Aufnahmebohrung des Kraftstoff verteilers (1) pressend anliegt.

14. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anschlußnippel (3) quer durch den Kraftstoffverteiler (1) erstreckt, wobei der Anschlußnippel (3) neben einer Durchgangsbohrung (16) eine sich in axialer Richtung des Druckspeichers (2) erstreckende Querbohrung (22) aufweist, in die die Durchgangsbohrung (16) mündet.

15. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung mittels einer Federklammer (26) im Kraftstoffverteiler gehalten ist, wobei die Federklammer (26) den Stauchkopf (6) der Druckleitung (5) an den Kraftstoffverteiler (1) anpreßt.

16. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (5) durch einen Ring (27) in den Kraftstoffverteiler (1) eingepreßt wird, wobei der Ring (27) ein in Drehrichtung sich erstreckendes Langloch (28) aufweist, dessen Unterseite, bezogen auf den Mantel des Kraftstoffverteilers (1) exzentrisch ausgebildet ist und wobei diese Unterseite pressend auf dem Stauchkopf (6) aufliegt.

17. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende des Kraftstoffverteilers (1) durch ein Dichtstück (12) verschlossen ist, das zum Druckspeicher (2) hin ballig ausgebildet ist und das mit dieser balli gen Stirnseite an einer entsprechend angepaßten Anlagefläche des Kraftstoff verteilers (1) dichtend anliegt.

18. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtstück (12) durch einen Preßnippel (13) im Kraftstoffverteiler (1) gehalten ist.

19. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßnippel (13) ein Innengewinde (14) aufweist, in das ein Drucksensor ein geschraubt ist.

20. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende des Kraftstoffverteilers (1) durch eine Dichtkugel (23) verschlossen ist.

21. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkugel (23) in ihrem Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Einführöffnung des Kraftstoffverteilers (1) und daß die Dichtkugel (23) durch Verstemmen oder dergleichen im Kraftstoffverteiler (1) arretiert ist, wobei dann der Druckspeicher (2) einen umlaufenden Formsitz (21) aufweist, an dem die Dichtkugel (23) dichtend anliegt.

22. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkugel (23) mittels eines Gewindestopfens (25) gegen einen umlaufen den Ansatz (24) des Druckspeichers (2) dichtend angepreßt ist.