DE202014003535U1 - Fuel rail for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffleiste (170) für Verbrennungskraftmaschinen (110), in der unter hohem Druck stehender Kraftstoff gespeichert ist, umfassend: – eine Common-Rail-Leitung (500), die in Fluidverbindung mit einer Kraftstoffpumpe (180) steht und mit dem Motor fest verbunden ist, – eine Abdeckung (560), die ein Ende (501, 502) der Common-Rail-Leitung abdichtet, wobei eine Membran (570) mit der Abdeckung fest verbunden ist und in der Rohrleitung der Krafstoffleiste angeordnet ist.A fuel rail (170) for internal combustion engines (110) storing high pressure fuel comprising: - a common rail conduit (500) in fluid communication with a fuel pump (180) and fixedly connected to the engine , - a cover (560) which seals one end (501, 502) of the common rail, wherein a diaphragm (570) is fixedly connected to the cover and disposed in the piping of the fuel rail.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffleiste für eine Verbrennungskraftmaschine, die insbesondere für Fremdzündungsmotoren oder Benzinmotoren geeignet ist. Die Kraftstoffleiste umfasst eine innere Membran zur Verminderung der Druckwellen in der Leiste. Die Erfindung ist jedoch für jedes Kraftstoffeinspritzsystem, unabhängig vom Einspritzdruck, und für alle Arten von Verbrennungskraftmaschinen geeignet.The present invention relates to a fuel rail for an internal combustion engine, which is particularly suitable for spark ignition or gasoline engines. The fuel rail includes an inner membrane for reducing the pressure waves in the strip. However, the invention is suitable for any fuel injection system, regardless of the injection pressure, and for all types of internal combustion engines.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bekanntlich ist auf dem Gebiet der Verbrennungskraftmaschinen die Benzin-Direkteinspritzung (Gasoline Direct Injection, GDI) eine Variante der Kraftstoffeinspritzung, die in modernen Zweitakt- und Viertakt-Benzinmotoren verwendet wird. Das Benzin wird unter hohen Druck gesetzt und über eine Common-Rail-Kraftstoffleitung direkt in den Verbrennungsraum jedes Zylinders eingespritzt, im Gegensatz zur herkömmlichen Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzung, die in der Ansaugöffnung erfolgt. Bei einigen Anwendungen ermöglicht die Benzin-Direkteinspritzung eine Schichtladungs-Kraftstoffverbrennung (Ultramagermix-Verbrennung) im Hinblick auf einen verbesserten Wirkungsgrad des Kraftstoffs und verminderte Emissionswerte bei niedriger Last. Die Motoren mit Benzin-Direkteinspritzung (GDI) weisen eine Reihe von Merkmalen auf, die mit Motoren mit Einspritzung an der Ansaugöffnung nicht erzielt werden könnten: Vermeidung eines Kraftstoff-Wandfilms im Krümmer, verbesserte Genauigkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während der Dynamik, weniger Drosselverluste beim Gaswechsel durch geschichteten und homogenen Magerbetrieb, höhere Wärmeeffizienz durch Ladungsschichtungsbetrieb, erhöhtes Verdichtungsverhältnis, was den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen senkt, geringere Wärmeverluste, rasche Erwärmung des Katalysators durch Einspritzung während der Gasexpansionsphase, Erhöhung der Leistung und des volumetrischen Wirkungsgrads aufgrund von Ladeluftkühlung, bessere Kaltstarteigenschaften und besserer Fahrkomfort.As is known, in the field of internal combustion engines, Gasoline Direct Injection (GDI) is a variant of the fuel injection used in modern two-stroke and four-stroke gasoline engines. The gasoline is pressurized and injected via a common rail fuel line directly into the combustion chamber of each cylinder, as opposed to the conventional multipoint fuel injection that takes place in the intake port. For some applications, gasoline direct injection allows for stratified fuel combustion (Ultramagermix combustion) for improved fuel efficiency and reduced low load emissions. Direct injection gasoline (GDI) engines have a number of features that could not be achieved with intake port injection engines: avoidance of a fuel wall film in the manifold, improved accuracy of the air / fuel ratio during the dynamics, less Throttle losses in gas exchange by stratified and homogeneous lean operation, higher heat efficiency by charge stratification, increased compression ratio, which reduces fuel consumption and CO 2 emissions, lower heat losses, rapid heating of the catalyst by injection during the gas expansion phase, increase in power and volumetric efficiency due to Intercooling, better cold start and better ride comfort.
Wie dies ebenfalls bekannt ist, hängt besteht ein Problem von Hochdruckeinspritzsystemen im Verhalten des transienten Hydrauliksignals während der Einspritzungen und insbesondere in den Druckwellenschwankungen. Vereinfacht kann diese Erscheinung wie folgt beschrieben werden: Wenn eine Einspritzung startet, kommt es zu einem plötzlichen Druckabfall in der Verteilerkammer der Düse, wodurch eine Druckwelle (p – Δp) erzeugt wird, die sich im Verteilerkanal in der Einspritzdüse und der Einspritzleitung bis zur gemeinsamen Leiste nach hinten bewegt. Nach dem Erreichen der Leiste wird eine Druckwelle (p + Δp) durch die Einspritzleitung, den Einspritzkanal bis zur Verteilerkammer der Düse nach vorne reflektiert. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn die Einspritzung endet: Eine Druckwelle (p + Δp) bewegt sich von der Düse zur Leiste und wird dann reflektiert (p – Δp). Schlussfolgernd kann gesagt werden, dass die einzelnen Einspritzungen in der gleichen Einspritzdüse und auch von Einspritzdüse zu Einspritzdüse unter unterschiedlichen Druckbedingungen erfolgen. Natürlich werden Druckwellenschwankungen auch durch die volumetrische Kraftstoffpumpe erzeugt, die per definitionem arbeitet, indem sie den Kraftstoff mit einer vorbestimmten Frequenz pumpt.As is also known, there is a problem of high pressure injection systems in the behavior of the transient hydraulic signal during injections, and particularly in the pressure wave variations. In simplified terms, this phenomenon can be described as follows: When an injection starts, there is a sudden pressure drop in the nozzle distribution chamber, creating a pressure wave (p - Δp) in the manifold in the injector and the injection pipe to the common Ledge moved backwards. After reaching the bar, a pressure wave (p + Δp) is reflected by the injection line, the injection channel to the distribution chamber of the nozzle forward. The same effect occurs when the injection ends: A pressure wave (p + Δp) moves from the nozzle to the strip and is then reflected (p - Δp). In conclusion, it can be said that the individual injections in the same injection nozzle and also from injection nozzle to injection nozzle take place under different pressure conditions. Of course, pressure wave fluctuations are also produced by the volumetric fuel pump, which by definition works by pumping the fuel at a predetermined frequency.
Es ist zu beachten, dass die Druckwellenschwankungen nicht nur die Qualität der Einspritzung beeinflussen, sondern auch die mechanische Beanspruchung der Komponenten der Kraftstoffeinspritzung erhöhen.It should be noted that the pressure wave variations not only affect the quality of the injection, but also increase the mechanical stress on the components of the fuel injection.
Daher besteht Bedarf nach einer Kraftstoffleiste, deren Aufbau die oben erwähnten Mängel beseitigt.Therefore, there is a need for a fuel rail whose structure eliminates the above-mentioned deficiencies.
Ein Ziel einer Ausführungsform der Erfindung ist es, eine Kraftstoffleiste für Verbrennungskraftmaschinen zu schaffen, deren Aufbau geeignet ist, die Druckwellenschwankungen in der Leiste zu reduzieren, wenn eine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.A goal of an embodiment of the invention is to provide a fuel rail for internal combustion engines, the structure of which is adapted to reduce the pressure wave fluctuations in the strip when fuel injection occurs.
Diese Ziele werden durch eine Kraftstoffleiste und eine Verbrennungskraftmaschine erreicht, welche die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale aufweisen.These objects are achieved by a fuel rail and an internal combustion engine having the features described in the independent claims.
Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte.The dependent claims define preferred and / or particularly advantageous aspects.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Eine Ausführungsform der Offenbarung schafft eine Kraftstoffleiste für Verbrennungskraftmaschinen, in der unter hohem Druck stehender Kraftstoff gespeichert ist; umfassend:
- – eine Common-Rail-Leitung, die in Fluidverbindung mit einer Kraftstoffpumpe steht und mit dem Motor fest verbunden ist,
- – eine Abdeckung, die ein Ende der Common-Rail-Leitung abdichtet,
- A common-rail conduit in fluid communication with a fuel pump and fixedly connected to the engine,
- A cover which seals one end of the common rail line,
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass dank dieses neuen Aufbaus der Kraftstoffleiste die Druckwellenschwankungen minimiert werden können, was sich günstig auf die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und die Lebenszeit der Komponenten der Kraftstoffeinspritzung auswirkt. Die vorliegende Lösung erfordert zudem weder zusätzliche Teile, noch hat sie Auswirkungen auf die Umhüllung des Kraftstoffeinspritzsystems.An advantage of this embodiment is that thanks to this new design of the fuel rail, the pressure wave fluctuations can be minimized, which is favorable to the control of the fuel injection and the lifetime of the Components of the fuel injection effects. The present solution also requires no additional parts, nor does it affect the envelope of the fuel injection system.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Membran aus einem metallischen Material hergestellt.According to another embodiment, the membrane is made of a metallic material.
Die Wahl eines metallischen Materials gewährleistet eine entsprechende Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Druck in der Leiste, der einen Wert bis zu 2000 kPa erreichen kann.The choice of a metallic material ensures a corresponding resistance to the pressure in the strip, which can reach a value up to 2000 kPa.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Membran an die Abdeckung lasergeschweißt.According to a further embodiment, the membrane is laser-welded to the cover.
Diese Art der Herstellung ermöglicht es, die Membran fest mit der Abdeckung zu verbinden und eine Gruppe zu schaffen, die anschließend eingebaut werden kann, zum Beispiel indem sie in die Common-Rail-Leitung gedrückt wird.This type of manufacture makes it possible to firmly connect the membrane to the cover and to create a group which can subsequently be installed, for example by being pressed into the common rail line.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Membran mit einem ringförmigen zylindrischen Abschnitt der Abdeckung fest verbunden.According to another embodiment, the membrane is fixedly connected to an annular cylindrical portion of the cover.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Abdeckung, die einen geschlossenen kreisförmigen Abschnitt und einen ringförmigen zylindrischen Abschnitt aufweist, und die Membran einen geschlossenen Hohlraum definieren, der die Belastungen, denen die Membran aufgrund der Druckwellenschwankungen ausgesetzt ist, aufnehmen kann.An advantage of this embodiment is that the cover, which has a closed circular portion and an annular cylindrical portion, and the diaphragm define a closed cavity which can accommodate the stresses to which the diaphragm is subjected due to the pressure wave variations.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl der Abdeckungen und der Membranen genau zwei.According to another embodiment, the number of covers and the membranes is exactly two.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die zwei Membranen eine unterschiedliche Form auf und/oder sind aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.According to a further embodiment, the two membranes have a different shape and / or are made of different materials.
Ein Vorteil dieser Ausführungsformen besteht darin, dass es durch die Membranen von unterschiedlicher Form und/oder aus unterschiedlichen Materialien möglich ist, zwei unterschiedliche Pulsfrequenzen zu optimieren.An advantage of these embodiments is that it is possible through the membranes of different shape and / or of different materials to optimize two different pulse frequencies.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weisen die zwei Abdeckungen eine unterschiedliche Länge ihres ringförmigen zylindrischen Abschnitts auf.According to another embodiment, the two covers have a different length of their annular cylindrical portion.
Da darüber hinaus bei dieser Ausführungsform der geschlossene Hohlraum zwischen den zwei Paaren aus Abdeckung und Membran ein unterschiedliches Volumen aufweist, ist es möglich, zwei unterschiedliche Pulsfrequenzen zu optimieren.Moreover, in this embodiment, since the closed cavity between the two pairs of cover and membrane has a different volume, it is possible to optimize two different pulse frequencies.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Membran durch ein externes Ventil vorgespannt.According to another embodiment, the membrane is biased by an external valve.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das externe Ventil in Abhängigkeit von den Dynamikeigenschaften des Kraftstoffeinspritzsystems entsprechend reguliert werden kann, um die richtige Einstellung der Membran zu finden.An advantage of this embodiment is that the external valve can be regulated accordingly, depending on the dynamic characteristics of the fuel injection system, to find the correct adjustment of the diaphragm.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung schafft eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einer Kraftstoffleiste gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen versehen ist.Another embodiment of the disclosure provides an internal combustion engine provided with a fuel rail according to any one of the preceding embodiments.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nun sollen die verschiedenen Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei:Now, the various embodiments will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Einige Ausführungsformen können ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem
Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch (nicht dargestellt) ist im Verbrennungsraum
Jeder der Zylinder
Die Luft kann durch einen Ansaugkrümmer
Das Auspuffsystem
Das Antriebssystem
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine neue Kraftstoffleiste geschaffen, um die Auswirkungen der Druckwellenschwankungen während einer Kraftstoffeinspritzung zu reduzieren. Gemäß
Um das Ziel zu erreichen, ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Membran
Aufgrund der Tatsache, dass jedes Ende der Common-Rail-Leitung durch eine Abdeckung
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Membran
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass dank dieses neuen Aufbaus der Kraftstoffleiste die Druckwellenschwankungen minimiert werden können, was sich günstig auf die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und die Lebenszeit der Komponenten der Kraftstoffeinspritzung auswirkt. Die vorliegende Lösung erfordert darüber hinaus weder zusätzliche Teile, noch hat sie Auswirkungen auf die Umhüllung des Kraftstoffeinspritzsystems.In summary, thanks to this new design of the fuel rail, the pressure wave fluctuations can be minimized, which has a favorable effect on the control of the fuel injection and the lifetime of the components of the fuel injection. Moreover, the present solution does not require additional parts nor does it affect the envelope of the fuel injection system.
In der vorstehenden Zusammenfassung und genauen Beschreibung wurde wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt; es sollte jedoch beachtet werden, dass es eine große Anzahl von Abänderungsmöglichkeiten gibt. Es sollte auch beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder den Aufbau in welcher Weise auch immer einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende Zusammenfassung und genaue Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung von wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform bieten, wobei es sich von selbst versteht, dass verschiedene Abänderungen bei den Funktionen und Anordnungen der anhand einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüche und ihren rechtlichen Äquivalenten definiert ist.In the foregoing summary and detailed description, at least one exemplary embodiment has been presented; however, it should be noted that there are a large number of modification options. It should also be noted that the exemplary embodiment or exemplary embodiments are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or construction in any way whatsoever. Rather, the foregoing summary and detailed description will provide those skilled in the art with a practical guide to implementing at least one example embodiment, it being understood that various changes may be made in the functions and arrangements of the elements described with reference to an exemplary embodiment without departing from the spirit of the invention Scope of protection as defined in the appended claims and their legal equivalents.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Antriebssystemdrive system
- 110110
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 120120
- Motorblockblock
- 125125
- Zylindercylinder
- 130130
- Zylinderkopfcylinder head
- 135135
- Nockenwellecamshaft
- 140140
- Kolbenpiston
- 145145
- Kurbelwellecrankshaft
- 150150
- Verbrennungsraumcombustion chamber
- 155155
- NockenwellenverstellerPhaser
- 160160
- Kraftstoffeinspritzdüsefuel Injector
- 165165
- KraftstoffeinspritzsystemFuel injection system
- 170170
- KraftstoffleisteFuel rail
- 180180
- KraftstoffpumpeFuel pump
- 190190
- KraftstoffquelleFuel source
- 200200
- Ansaugkrümmerintake manifold
- 205205
- Luftansaugleitungair intake
- 210210
- Ansaugöffnungsuction
- 215215
- Ventilevalves
- 220220
- Öffnungopening
- 225225
- Abgaskrümmerexhaust manifold
- 230230
- Turboladerturbocharger
- 240240
- Verdichtercompressor
- 245245
- Turboladerwelleturbocharger shaft
- 250250
- Turbineturbine
- 260260
- LadeluftkühlerIntercooler
- 270270
- Auspuffsystemexhaust system
- 275275
- Auspuffrohrexhaust pipe
- 280280
- Nachbehandlungsvorrichtungenaftertreatment devices
- 290290
- VTG-StellgliedVTG actuator
- 300300
- AbgasrückführungssystemExhaust gas recirculation system
- 310310
- AGR-KühlerEGR cooler
- 320320
- AGR-VentilAGR valve
- 330330
- Drosselklappethrottle
- 360360
- Zündkerzenspark
- 450450
- ECUECU
- 500500
- Common-Rail-LeitungCommon rail line
- 501501
- erstes Ende der Common-Rail-Leitungfirst end of the common rail line
- 502502
- zweites Ende der Common-Rail-Leitungsecond end of the common rail line
- 510510
- Halterungen der Common-RailBrackets of the common rail
- 520520
- KraftstoffeinspritzleitungenFuel injection lines
- 530530
- Halterungen der KraftstoffeinspritzdüsenBrackets of the fuel injectors
- 540540
- DruckregulierungsventilPressure regulating valve
- 550550
- Drucksensorpressure sensor
- 560560
- Abdeckungcover
- 570570
- Membranmembrane
Claims (9)
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DE202014003535.0U DE202014003535U1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Fuel rail for an internal combustion engine |
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DE202014003535U1 true DE202014003535U1 (en) | 2015-07-30 |
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ID=53884277
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |