EP1126161A1 - Einspritzanlage - Google Patents

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EP1126161A1
EP1126161A1 EP01103365A EP01103365A EP1126161A1 EP 1126161 A1 EP1126161 A1 EP 1126161A1 EP 01103365 A EP01103365 A EP 01103365A EP 01103365 A EP01103365 A EP 01103365A EP 1126161 A1 EP1126161 A1 EP 1126161A1
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EP
European Patent Office
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fuel
injection system
injector body
coupling element
line
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EP01103365A
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English (en)
French (fr)
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Inventor
Uwe Dr. Lingener
Jürgen Rink
Klaus Rübling
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/004—Joints; Sealings
    • F02M55/005—Joints; Sealings for high pressure conduits, e.g. connected to pump outlet or to injector inlet

Definitions

  • the invention relates to an injection system with a fuel accumulator according to the preamble of claim 1.
  • Injection systems with a fuel reservoir are used, for example, in modern diesel injection systems used.
  • From DE 197 39 810 Cl is an injection system for an internal combustion engine known in which a connecting element with a End on the injector and the other end on one Connection point of the fuel tank is screwed. there is the connecting element on the injector in a hole screwed with an internal thread and at the connection point of the Fuel tank attached with a union nut.
  • Component tolerances can include material stresses or Cause difficulties during assembly.
  • the object of the invention is to provide a direct connection between a fuel accumulator and a fuel injector to create when balancing connection tolerances can be.
  • the object of the invention is characterized by the features of the independent Claim resolved.
  • the object of the invention is a fuel accumulator and a fuel injector via a connector connect with each other.
  • the injector body of the fuel injector and the fuel accumulator each encompassed by a coupling element.
  • the two Union elements are on their radial connections connected to each other and include the connecting element.
  • the injector body is connected via the connecting element the fuel storage system via just a few connection points pressure-tight connected, the component tolerances by the connection, which can be easily twisted around several axes can be compensated.
  • connections are Union elements connected by a sleeve-shaped nut, which has two opposing internal threads on its end faces.
  • the figure shows an injection system with a direct connection between a fuel accumulator and a fuel injector.
  • the preferably cylindrical injector body 7 has an inlet 3 on the side, which has a hollow cylindrical Connecting element 13 connected to the fuel accumulator 8 is.
  • the fuel accumulator 8 is hollow cylindrical and points in its hollow cylindrical recess is a distributor line 5 on, which is essentially the entire length of the Fuel storage 8 extends.
  • Several connecting lines, shown in the figure as an example by the connecting line 6, are radially starting from the distribution line 5 in introduced the jacket of the fuel accumulator 8 and break through its outer wall.
  • the connecting element 13 is hollow cylindrical formed, the cylindrical recess represents the connecting line 4, which is the connecting line 6 connects to the inlet 3 of the injector body 7.
  • a hollow cylindrical first coupling element 9 comprises the Fuel reservoir 8 parallel to its longitudinal axis in height the corresponding connecting line 6.
  • a hollow cylindrical first port 1 closes with its one saddle-shaped trained end face flush with the jacket of the first coupling element 9 and is radial to the longitudinal axis of the first coupling element 9 arranged. The cylindrical recesses of the first connection 1 and the first coupling element 9 due to an opening in the jacket of the first coupling element 9 connected to each other.
  • the connecting element 13 In the cylindrical recess of the first connection 1 is the connecting element 13 arranged, and in the cylindrical The recess of the first coupling element 9 is the fuel accumulator 8 arranged.
  • a hollow cylindrical second coupling element 10 comprises the Injector body 7 parallel to its longitudinal axis at the level of Inlet 3.
  • a hollow cylindrical second connection 2 closes with its one saddle-shaped front end flush to the jacket of the second coupling element 10 and is radial arranged to its longitudinal axis.
  • the cylindrical recesses of the second connection 2 and the second coupling element 10 are through an opening in the jacket of the second Coupling element 10 connected to each other.
  • a sleeve-shaped Lanyard hereinafter referred to as double nut 14 preferably has one on each of its inner walls and the second connection 1, 2 associated thread with each other opposite directions of rotation.
  • the two connections move 1 and 2 and thereby also the fuel distributor 8 and the injector body 7 towards each other.
  • the connecting element 13 is thereby axially biased to pressure, its two sealing surfaces 11 and 12 against those assigned to them Mating surfaces on the outer wall of the fuel distributor 8 or of the injector body 7 are pressed.
  • the connecting line 6 and the connecting line 4 and the Lead 3 and the connecting line 4 are through the Surface pressure on the first and second sealing surfaces 11, 12 sealed.
  • the fuel is brought to high pressure by a high pressure pump compressed and via the distribution line 5 to the individual Distributed fuel injectors.
  • the fuel flows via the distribution line 5, the connecting line 6, the connecting line 4, the supply line 3 into the fuel injection valve, by putting the fuel in through injection holes the combustion chamber of an internal combustion engine is injected.
  • the two sealing surfaces 11, 12 are spherical-convex, preferably spherical.
  • the assigned to the sealing surfaces 11, 12 Counter surfaces of the fuel accumulator 8 respectively of the injector body 7 correspond to the sealing surfaces 11, 12 specially shaped and concave.
  • the two sealing surfaces 11, 12 are preferably spherical educated.
  • the center of the spherical surface of the sealing surface 11 meets the center of the spherical surface of the sealing surface 12 on the longitudinal axis of the connecting element 13 in a common Center M together (instantaneous pole) so that the Sealing effect even with components that are slightly shifted towards each other 7,8,13 because of the constant shape of the between the Components 7.13 and 8.13 existing sealing contact surface preserved.
  • the sum of the radii of the spherical surfaces of the two sealing surfaces 11, 12 is thus approximately equal to the length of the Connecting element 13.
  • the fuel accumulator 8 and the injector body 7 are about the connecting element 13 connected to a unit by pushed the first coupling element 9 over the fuel accumulator 8 and the second coupling element 10 over the injector body 7 is pushed.
  • the connecting element 13 is pushed into the respective connections 1, 2 and the double nut 15 screwed over their external thread. Through the screw connection the double nut 14 move the two connections 1, 2 axially towards each other and brace the fuel accumulator 8 and the injector body 7 via the connecting element 13 with each other.
  • the fuel accumulator 8 and the injector body 7 is also slightly rotated about its longitudinal axis or be mounted axially offset, which also with larger component tolerances the tightness of the sealing surfaces 11.12 and the ability to assemble is retained.
  • the cylindrical recesses of the first coupling element 9, of the second coupling element 10 and the two connections 1, 2 point relative to the outer walls of the fuel accumulator 8, of the connecting element 13 and the injector body 7 enough Play so that the fuel accumulator 8 and the injector body 7 rotated axially or mounted offset can be used to compensate for component tolerances.
  • Component tolerances directed axially to the connecting element 13 are due to the elasticity of the fuel accumulator 8 balanced across its longitudinal axis.
  • connection system between the fuel accumulator 8 and the injector body 7 advantageously has a small number of sealing surfaces (two) with a short connecting line 4 between the fuel accumulator 8 and the injector body 7 on. Furthermore, the connection system tolerates advantageously Component tolerances in several spatial directions.
  • One of the end faces of the fuel accumulator 8 can be directly connected to the pump housing of a high pressure pump, so that an advantageous compact unit is created, the component tolerances tolerated.
  • the high pressure pump compresses fuel to high pressure and delivers the fuel via the distribution line 5, the connecting line 6, the connecting line 6 and the inlet 3 to the fuel injector, which uses the fuel as required injected into the combustion chamber of an internal combustion engine.

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Abstract

Ein Injektorkörper (7) eines Kraftstoffeinspritzventils und ein Kraftstoffspeicher (8) werden über ein hohlzylindrisches Verbindungselement (13) miteinander hochdruckfest verbunden. Ein erstes Überwurfelement (9) umfasst dabei den Kraftstoffspeicher (8) und ein zweites Überwurfelement (10) umfasst den Injektorkörper (7), wobei an ihre radialen Anschlüsse Außengewinde angebracht sind, die über eine Doppelmutter (14) miteinander verschraubt werden und den Injektorkörper (7) über das Verbindungselement (13) mit dem Kraftstoffspeicher (8) verspannt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage mit einem Kraftstoffspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Einspritzanlagen mit einem Kraftstoffspeicher (Common Rail) werden beispielsweise in modernen Dieseleinspritzsystemen eingesetzt.
Aus DE 197 39 810 Cl ist ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Verbindungselement mit einem Ende an dem Injektor und mit dem anderen Ende an einer Anschlussstelle des Kraftstoffspeichers verschraubt ist. Dabei ist das Verbindungselement am Injektor in eine Bohrung mit Innengewinde eingeschraubt und an der Anschlussstelle des Kraftstoffspeichers mit einer Überwurfmutter befestigt.
Bauteiletoleranzen können dabei Materialspannungen oder Schwierigkeiten bei der Montage verursachen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine direkte Verbindung zwischen einem Kraftstoffspeicher und einem Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, bei der Anschlusstoleranzen ausgeglichen werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedanken sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, einen Kraftstoffspeicher und ein Kraftstoffeinspritzventil über ein Verbindungselement miteinander zu verbinden. Dabei wird der Injektorkörper des Kraftstoffeinspritzventils und der Kraftstoffspeicher jeweils von einem Überwurfelement umfasst. Die beiden Überwurfelemente werden an ihren radialen Anschlüssen miteinander verbunden und umfassen das Verbindungselement.
Dabei wird der Injektorkörper über das Verbindungselement mit dem Kraftstoffspeicher über nur wenige Verbindungsstellen druckfest verbunden, wobei die Bauelementetoleranzen durch die um mehrere Achsen leicht verdreht montierbare Verbindung ausgeglichen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Anschlüsse der Überwurfelemente von einer hülsenförmigen Mutter verbunden, die an ihren Stirnseiten zwei gegensinnige Innengewinden aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Einspritzsystem mit einer direkten Verbindung zwischen einem Kraftstoffspeicher und einem Kraftstoffeinspritzventil.
Anhand der schematischen Zeichnung der Figur ist beispielhaft eine Verbindung zwischen einem Kraftstoffspeicher 8 und dem Injektorkörper 7 eines Kraftstoffeinspritzventils dargestellt.
Der vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Injektorkörper 7 weist seitlich einen Zulauf 3 auf, der über ein hohlzylindrisches Verbindungselement 13 mit dem Kraftstoffspeicher 8 verbunden ist.
Der Kraftstoffspeicher 8 ist hohlzylindrisch und weist in seiner hohlzylindrischen Ausnehmung eine Verteilerleitung 5 auf, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Kraftstoffspeichers 8 erstreckt. Mehrer Anschlussleitungen, in der Figur beispielhaft durch die Anschlussleitung 6 dargestellt, sind radial von der Verteilerleitung 5 ausgehend in den Mantel des Kraftstoffspeichers 8 eingebracht und durchbrechen dessen Außenwand. Das Verbindungselement 13 ist hohlzylindrisch ausgebildet, wobei die zylindrische Ausnehmung die Verbindungsleitung 4 darstellt, die die Anschlussleitung 6 mit dem Zulauf 3 des Injektorkörpers 7 verbindet.
Ein hohlzylindrisches erstes Überwurfelement 9 umfasst den Kraftstoffspeicher 8 parallel zu dessen Längsachse in Höhe der entsprechenden Anschlussleitung 6. Ein hohlzylindrischer erster Anschluss 1 schließt mit seinem einem sattelförmig ausgebildeten Stirnende bündig an den Mantel des ersten Überwurfelements 9 und ist radial zur Längsachse des ersten Überwurfelements 9 angeordnet. Die zylindrischen Ausnehmungen des ersten Anschlusses 1 und des ersten Überwurfelements 9 sind durch einen Durchbruch im Mantel des ersten Überwurfelements 9 miteinander verbunden.
In der zylindrischen Ausnehmung des ersten Anschlusses 1 ist das Verbindungselement 13 angeordnet, und in der zylindrischen Ausnehmung des ersten Überwurfelements 9 ist der Kraftstoffspeicher 8 angeordnet.
Ein hohlzylindrisches zweites Überwurfelement 10 umfasst den Injektorkörper 7 parallel zu dessen Längsachse in Höhe des Zulaufs 3. Ein hohlzylindrischer zweiter Anschluss 2 schließt mit seinem einem sattelförmig ausgebildeten Stirnende bündig an den Mantel des zweiten Überwurfelements 10 und ist radial zu dessen Längsachse angeordnet. Die zylindrischen Ausnehmungen des zweiten Anschlusses 2 und des zweiten Überwurfelements 10 sind durch einen Durchbruch im Mantel des zweiten Überwurfelements 10 miteinander verbunden.
In der zylindrischen Ausnehmung des zweiten Anschlusses 2 ist das Verbindungselement 13 und in der zylindrischen Ausnehmung des zweiten Überwurfelements 10 der Injektorkörper 7 angeordnet.
Die den Dichtflächen 11 und 12 entgegengesetzten Stirnenden des ersten und des zweiten Anschlusses 1,2 sind axial einander zugeordnet und weisen jeweils vorzugsweise an ihrer Außenwand ein Gewinde auf. Die beiden Gewinde weisen eine zueinander gegensinnige Drehrichtung auf. Ein hülsenförmiges Verbindungsmittel, im Folgenden Doppelmutter 14 genannt, weist vorzugsweise an ihrer Innenwand jeweils ein dem ersten und dem zweiten Anschluss 1,2 zugeordnetes Gewinde mit zueinander gegensinnigen Drehrichtungen auf.
Durch Drehen der Doppelmutter 14 bewegen sich die beiden Anschlüsse 1 und 2 und dadurch auch der Kraftstoffverteiler 8 und der Injektorkörper 7 aufeinander zu. Das Verbindungselement 13 wird dadurch axial auf Druck vorbelastet, wobei seine beiden Dichtflächen 11 und 12 gegen die ihnen zugeordneten Gegenflächen an die Außenwand des Kraftstoffverteilers 8 bzw. des Injektorkörpers 7 gepresst werden.
Die Anschlussleitung 6 und die Verbindungsleitung 4 bzw. die Zuleitung 3 und die Verbindungsleitung 4 werden durch die Flächenpressung an der ersten und zweiten Dichtfläche 11, 12 abgedichtet.
Der Kraftstoff wird von einer Hochdruckpumpe auf Hochdruck komprimiert und über die Verteilerleitung 5 an die einzelnen Kraftstoffeinspritzventile verteilt. Dabei fließt der Kraftstoff über die Verteilerleitung 5, die Anschlussleitung 6, die Verbindungsleitung 4, die Zuleitung 3 in das Kraftstoffeinspritzventil, indem der Kraftstoff über Einspritzlöcher in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
In der Verbindungsleitung 4 ist vorzugsweise ein Kraftstofffilter 15 angeordnet, das störende Partikel im Kraftstoff ausfiltert.
Die beiden Dichtflächen 11,12 sind sphärisch-konvex, vorzugsweise kugelförmig ausgebildet. Die den Dichtflächen 11,12 zugeordneten Gegenflächen des Kraftstoffspeichers 8 beziehungsweise des Injektorkörpers 7 sind den Dichtflächen 11,12 entsprechend angepasst ausgeformt und konkav ausgebildet.
Vorzugsweise sind die beiden Dichtflächen 11,12 kugelförmig ausgebildet. Der Mittelpunkt der Kugelfläche der Dichtfläche 11 trifft mit dem Mittelpunkt der Kugelfläche der Dichtfläche 12 auf der Längsachse des Verbindungselements 13 in einem gemeinsamen Mittelpunkt M zusammen (Momentanpol), so dass die Dichtwirkung auch bei leicht zueinander verschobenen Bauteilen 7,8,13 wegen der gleichbleibenden Form der zwischen den Bauteilen 7,13 und 8,13 bestehenden, dichtenden Kontaktfläche erhalten bleibt. Die Summe der Radien der Kugelflächen der beiden Dichtflächen 11,12 ist somit etwa gleich der Länge des Verbindungselements 13.
Der Kraftstoffspeicher 8 und der Injektorkörper 7 werden über das Verbindungselement 13 zu einer Einheit verbunden, indem das erste Überwurfelement 9 über den Kraftstoffspeicher 8 geschoben wird und das zweite Überwurfelement 10 über den Injektorkörper 7 geschoben wird. Das Verbindungselement 13 wird in die jeweiligen Anschlüsse 1, 2 geschoben und die Doppelmutter 15 über deren Außengewinde geschraubt. Durch die Verschraubung der Doppelmutter 14 bewegen sich die beiden Anschlüsse 1, 2 axial aufeinander zu und verspannen den Kraftstoffspeicher 8 und den Injektorkörper 7 über das Verbindungselement 13 miteinander.
Durch die sphärische, vorzugsweise kugelförmige Ausbildung der beiden Dichtflächen 11,12 können der Kraftstoffspeicher 8 und der Injektorkörper 7 auch leicht um ihre Längsachse verdreht oder axial versetzt montiert werden, wodurch auch bei größeren Bauteiletoleranzen die Dichtigkeit der Dichtflächen 11,12 und die Montagefähigkeit erhalten bleiben.
Die zylindrischen Ausnehmungen des ersten Überwurfelements 9, des zweiten Überwurfelements 10 und der beiden Anschlüsse 1,2 weisen relativ zu den Außenwänden des Kraftstoffspeichers 8, des Verbindungselements 13 und den Injektorkörper 7 genug Spiel auf, damit während der Montage der Kraftstoffspeicher 8 und der Injektorkörper 7 axial verdreht oder versetzt montiert werden können, um Bauteiletoleranzen auszugleichen.
Bauteiletoleranzen, die axial zum Verbindungselement 13 gerichtet sind, werden durch die Elastizität des Kraftstoffspeichers 8 quer zu dessen Längsachse ausgeglichen.
Das Verbindungssystem zwischen dem Kraftstoffspeicher 8 und dem Injektorkörper 7 weist vorteilhaft eine geringe Anzahl von Dichtflächen (zwei) bei gleichzeitig kurzer Verbindungsleitung 4 zwischen dem Kraftstoffspeicher 8 und dem Injektorkörper 7 auf. Weiterhin toleriert das Verbindungssystem vorteilhaft Bauteiletoleranzen in mehrere Raumrichtungen.
Eine der Stirnflächen des Kraftstoffspeichers 8 kann direkt mit dem Pumpengehäuse einer Hochdruckpumpe verbunden, so dass eine vorteilhaft eine kompakte Einheit entsteht, die Bauteiletoleranzen toleriert.
Die Hochdruckpumpe komprimiert Kraftstoff auf Hochdruck und fördert den Kraftstoff über die Verteilerleitung 5, die Anschlussleitung 6, die Verbindungsleitung 6 und den Zulauf 3 zum Kraftstoffeinspritzventil, das den Kraftstoff bedarfsgerecht in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzt.

Claims (9)

  1. Einspritzanlage mit einem Kraftstoffspeicher (8), der eine Verteilerleitung (5) aufweist und der über ein Verbindungselement (13) mit dem Injektorkörper (7) eines Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kraftstoffspeicher (8) von einem ersten Überwurfelement (9) in einem Teil seiner Länge umfasst ist,
    der Injektorkörper von einem zweiten Überwurfelement (10) in einem Teil seiner Länge umfasst ist,
    der Kraftstoffspeicher (8) über das Verbindungselement (13) mit dem Injektorkörper (7) durch das erste und das zweite Überwurfelement (9,10) verspannt ist, und
    das erste Überwurfelement (9) über ein Verbindungsmittel (14) mit dem zweiten Überwurfelement (10) in Wirkverbindung steht.
  2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verteilerleitung (5) im Kraftstoffspeicher (8) in axialer Richtung angeordnet ist und von ihr eine Anschlussleitung (6) im wesentlichen radial abzweigt, und
    dass das Verbindungselement (13) eine Verbindungsleitung (4) aufweist, die die Anschlussleitung (6) mit dem Zulauf (3) des Injektorkörpers (7) verbindet.
  3. Einspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Überwurfelements (9,10) radial zu seiner jeweiligen Wandung einen ersten beziehungsweise zweiten Anschluss (1,2) mit jeweils einem Gewinde aufweist, wobei die Gewinde jeweils gegensinnig zueinander ausgebildet sind.
  4. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (14) als hülsenförmige Mutter ausgebildet ist, die über die Gewinde der Anschlüsse (1,2) das erste mit dem zweiten Überwurfelement (9) verspannt.
  5. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (1,2) hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass das Verbindungselement (13) in einem Teil seiner Länge von dem Anschluss (1,2) umfasst ist.
  6. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen des Verbindungselements (13) als Dichtflächen (11,12) ausgebildet sind, die gegen die Wandung des Kraftstoffspeichers (8) im Bereich der Anschlussleitung (6) bzw. die Außenfläche des Injektorkörpers (7) im Bereich des Zulaufs (3) vorgespannt sind, wodurch sich Dichtbereiche (11,12) bilden, die die Verbindungsleitung (4), die Verteilerleitung (5) und den Zulauf (3) abdichten.
  7. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (11,12) im wesentlichen kugelförmig gekrümmt sind, und dass der Mittelpunkt der Kugelfläche der einen Dichtfläche (11) mit dem Mittelpunkt der Kugelfläche der anderen Dichtfläche (12) auf der Längsachse des Verbindungselements (13) zusammenfällt.
  8. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffspeicher (8) mit seiner Stirnseite direkt an eine Kraftstoffpumpe angeschlossen ist.
  9. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungselement (13) ein Kraftstofffilter (15) angeordnet ist.
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