EP1131553B1 - Kraftstoffhochdruckspeicher für ein kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffhochdruckspeicher für ein kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen Download PDF

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EP1131553B1
EP1131553B1 EP00960353A EP00960353A EP1131553B1 EP 1131553 B1 EP1131553 B1 EP 1131553B1 EP 00960353 A EP00960353 A EP 00960353A EP 00960353 A EP00960353 A EP 00960353A EP 1131553 B1 EP1131553 B1 EP 1131553B1
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EP
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pressure fuel
fuel accumulator
storage space
accumulator
pressure
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Helmut Knoedl
Henning Kreschel
Friedrich Boecking
Steffen Jung
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Robert Bosch GmbH
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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
    • 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

Definitions

  • the invention is based on a high-pressure fuel accumulator for a fuel injection system for internal combustion engines with a storage space and at least one connecting piece.
  • a cylindrical high-pressure fuel storage is known from DE-OS 196 40 480 Al, in which the longitudinal axis of the bore, the storage space and connecting piece connects, is a secant of the circular storage space cross-section. This results in a reduction of the stresses in the region of the intersection of the inner wall of the reservoir and the bore, so that the load capacity and service life of the high-pressure fuel accumulator are increased.
  • a high-pressure fuel accumulator in which the high-pressure fuel lines are pressed into a sealing surface produced directly in the storage wall. Between this sealing surface and the interior of the high-pressure fuel storage multiple connection holes are provided.
  • the invention has for its object to provide a high-pressure fuel storage with increased pressure resistance, especially at swelling compressive stress.
  • a high-pressure fuel storage with the characterizing features of claim 1.
  • This has the advantage that, with the same hydraulic diameter, the stress peaks caused by the smaller connection bores are less than with a single large diameter bore. This increases the compressive strength and service life of the high-pressure fuel accumulator.
  • the high-pressure fuel storage can be adapted to different operating conditions while optimizing the Fier eins slaughter by the number and diameter of the connecting holes are changed. In principle, a large number of small diameter connecting bores lead to high pressure resistance of the high-pressure fuel accumulator.
  • connection holes open tangentially into the storage space
  • the storage space is cylindrical, so that it can be easily and inexpensively manufactured.
  • Another variant sees a spherical storage space before, so that, apart from the Verschneidungs Schemeen with the connecting holes, a uniform state of tension in the memory prevails.
  • the connecting holes open into a collecting bore of the connecting piece, so that the connecting piece can be connected in a known manner with a high-pressure line.
  • the connecting bores opening tangentially into the storage space have a larger diameter than the connecting bores which do not open tangentially into the storage space, so that the tension peaks caused by the connecting bores are approximately the same and thus the strength of the material is utilized in the best possible way.
  • the high-pressure fuel storage is produced by forging, so that the material properties are improved.
  • Another alternative provides that at least one fastening tab is arranged on the high-pressure fuel accumulator, so that the memory can be easily and securely fastened in the vehicle interior.
  • the high-pressure fuel storage is constructed of a tube with welded-on connection piece, so that the production is simplified.
  • a high-pressure fuel storage 1 according to the prior art is shown in partial longitudinal section.
  • the high-pressure fuel storage 1 has one or more connecting pieces 2, of which in Fig. 1, only one is shown. In addition, a fastening tab 3 is visible.
  • the connecting piece 2 has a bore 4, which connects the connecting piece 2 with the storage space 5 hydraulically.
  • the area 6 of the intersection between bore 4 and storage space 5 is the most vulnerable to fracture, because with increasing diameter of the bore 4, the stresses in the intersection region 6 increase. However, so that the throttle effect of the bore 4 remains low, the diameter of the bore 4 should be as large as possible.
  • FIG. 2 shows a cross section of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention.
  • the connecting piece 2 has in its upper part a collecting hole 7, which is divided into two connecting holes 8. This has the advantage that the diameter of the connecting bores 8 relative to the diameter of the storage space 5 is relatively small. As a result, the voltages in the Verschneidungs Schemeen 9 are relatively low.
  • the connecting holes 8 open tangentially into the storage space 5. This has the additional advantage that at tangential junction of the connecting holes 8 in the storage space 5 the Only superimpose individual loads vectorially, resulting in a further reduction of the loads.
  • Fig. 3a is a plan view of a high-pressure fuel storage 1 according to the invention with connecting piece 2 is shown. It can be clearly seen that, starting from the collecting bore 7, two connecting bores 8 open into the storage space 5, shown only in dashed lines.
  • Fig. 3 b is a plan view of an embodiment of the invention with four connecting holes 8 is shown. It goes without saying that the number and the arrangement of the connecting holes 8 can be selected depending on the required hydraulic diameter, working pressure of the memory and the strength of the storage material.
  • FIG. 4 a shows a plan view of a further embodiment of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention.
  • the connecting piece 2 is offset from the center with respect to the longitudinal axis of the high-pressure fuel accumulator. This offset causes the connecting holes 8 open tangentially into the storage space 5.
  • FIG. 4b shows a longitudinal section along the line AA of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention.
  • the Intersections 9 of connecting holes 8 and memory space 5 to recognize well.
  • the tangential opening of the connecting bores 8 in the storage space 5 causes a reduction of the stresses in the Verschneidungs Schemeen 9th

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherraum und mindestens einem Anschlussstutzen.
  • Bei solchen Kraftstoffhochdruckspeichern kommt es im Bereich der Verschneidung der Speicherrauminnenwand und der Bohrung, die Speicherraum und Anschlussstutzen verbindet, zu Spannungsspitzen. Daraus resultiert die Gefahr, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher in diesem Bereich bricht, insbesondere, weil der Speicherraum schwellenden Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist. Um diese Bruchgefährdung zu verringern, wurden verschiedene Anstrengungen unternommen.
  • Eine naheliegende Möglichkeit besteht darin, die Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers zu erhöhen. Allerdings sind der Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers Grenzen gesetzt, da dickwandige Körper bei hohen schwellenden Druckbelastungen zur Rissbildung, vor allem im Bereich von Wanddurchbrüchen und scharfkantigen Querschnittsänderungen, neigen.
  • Bekannt ist ein zylindrischer Kraftstoffhochdruckspeicher aus der DE-OS 196 40 480 Al, bei dem die Längsachse der Bohrung, die Speicherraum und Anschlussstutzen verbindet, eine Sekante des kreisförmigen Speicherraumquerschnitts ist. Dadurch ergibt sich eine Reduktion der Spannungen im Bereich der Verschneidung von Speicherinnenwand und Bohrung, so dass Belastbarkeit und Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspeichers gesteigert werden.
  • Aus den Patents Abstracts of Japan Publ. No. 10288124 A ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt bei dem die Kraftstoffhochdruckleitungen in eine direkt in der Speicherwandung ausgearbeitete Dichtfläche gepresst werden. Zwischen dieser Dichtfläche und dem Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers sind mehrere Verbindungsbohrungen vorgesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit erhöhter Druckfestigkeit, insbesondere bei schwellender Druckbeanspruchung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dies hat den Vorteil, dass bei gleichem hydraulischen Durchmesser die durch die kleineren Verbindungsbohrungen verursachten Spannungspitzen geringer als bei einer einzigen Bohrung großen Durchmessers sind. Damit erhöhen sich Druckfestigkeit und Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspeichers. Außerdem kann der Kraftstoffhochdruckspeicher an verschiedene Einsatzbedingungen bei gleichzeitiger Optimierung der Fierstellungskosten angepasst werden, indem Zahl und Durchmesser der Verbindungsbohrungen verändert werden. Grundsätzlich gilt, dass eine große Zahl von Verbindungsbohrungen kleinen Durchmessers zu einer hohen Druckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers führen.
  • Dadurch, dass eine oder mehrere Verbindungsbohrungen tangential in den Speicherraum münden, werden die durch die Verbindungsbohrungen hervorgerufenen Spannungsspitzen weiter reduziert.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherraum zylindrisch, so dass er einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
  • Eine andere Variante sieht einen kugelförmigen Speicherraum vor, so dass, abgesehen von den Verschneidungsbereichen mit den Verbindungsbohrungen, ein gleichmäßiger Spannungszustand im Speicher herrscht.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden die Verbindungsbohrungen in eine Sammelbohrung des Anschlussstutzens, so dass der Anschlussstutzen in bekannter weise mit einer Hochdruck-Leitung verbunden werden kann.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung haben die tangential in den Speicherraum mündenden Verbindungsbohrungen einen größeren Durchmesser als die nicht tangential in den Speicherraum mündenden Verbindungsbohrungen, so dass die durch die Verbindungsbohrungen hervorgerufenen Spannungsspitzen annähernd gleich sind und somit die Festigkeit des Werkstoffs bestmöglich ausgenutzt wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kraftstoffhochdruckspeicher durch Schmieden hergestellt, so dass die Werkstoffeigenschaften verbessert werden.
  • Eine andere Alternative sieht vor, dass an dem Kraftstoffhochdruckspeicher mindestens eine Befestigungslasche angeordnet ist, so dass der Speicher einfach und sicher im Fahrzeuginnenraum befestigt werden kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem Rohr mit angeschweisstem Anschlussstutzen aufgebaut, so dass die Herstellung vereinfacht wird.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung und ihrer Beschreibung sowie den Ansprüchen entnehmbar.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    einen zylindrischen Kraftstoffhochdruckspeicher nach dem Stand der Technik im Teillängsschnitt;
    Fig. 2:
    einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher;
    Fig. 3:
    eine Draufsicht auf zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers, sowie
    Fig. 4:
    eine Draufsicht und einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.
  • In Fig. 1 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher 1 nach dem Stand der Technik im Teillängsschnitt dargestellt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 hat einen oder mehrere Anschlussstutzen 2, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist. Außerdem ist eine Befestigungslasche 3 sichtbar. Der Anschlussstutzen 2 weist eine Bohrung 4 auf, die den Anschlussstutzen 2 mit dem Speicherraum 5 hydraulisch verbindet. Der Bereich 6 der Verschneidung zwischen Bohrung 4 und Speicherraum 5 ist am stärksten bruchgefährdet, weil mit zunehmendem Durchmesser der Bohrung 4 die Spannungen im Verschneidungsbereich 6 zunehmen. Allerdings muss, damit die Drosselwirkung der Bohrung 4 gering bleibt, der Durchmesser der Bohrung 4 möglichst groß gewählt werden.
  • In Fig. 2 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers 1 dargestellt. Der Anschlussstutzen 2 weist in seinem oberen Teil eine Sammelbohrung 7 auf, die sich in zwei Verbindungsbohrungen 8 aufteilt. Dies hat den Vorteil, dass der Durchmesser der Verbindungsbohrungen 8 bezogen auf den Durchmesser des Speicherraums 5 relativ klein ist. Dadurch sind die Spannungen in den Verschneidungsbereichen 9 relativ gering.
  • Im gezeigten Beispiel münden die Verbindungsbohrungen 8 tangential in den Speicherraum 5. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass sich bei tangentialer Einmündung der Verbindungsbohrungen 8 in den Speicherraum 5 die Einzelbelastungen nur noch vektoriell überlagern, so dass sich eine weitere Reduktion der Belastungen ergibt.
  • In Fig. 3 a ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher 1 mit Anschlussstutzen 2 dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass ausgehend von der Sammelbohrung 7 zwei Verbindungsbohrungen 8 in den nur gestrichelt dargestellten Speicherraum 5 münden.
  • In der Fig. 3 b ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung mit vier Verbindungsbohrungen 8 dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass die Zahl und die Anordnung der Verbindungsbohrungen 8 je nach erforderlichem hydraulischem Durchmesser, Arbeitsdruck des Speichers und der Festigkeit des Speicherwerkstoffs gewählt werden können.
  • In Fig. 4a ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Anschlussstutzen 2 bezüglich der Längsachse des Kraftstoffhochdruckspeichers aus der Mitte versetzt. Dieser Versatz bewirkt, dass die Verbindungsbohrungen 8 tangential in den Speicherraum 5 münden.
  • In Fig. 4b ist ein Längsschnitt entlang der Linie A-A eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers 1 dargestellt. In dieser Darstellung sind die Verschneidungsbereiche 9 von Verbindungsbohrungen 8 und Speicherraum 5 gut zu erkennen. Das tangentiale Einmünden der Verbindungsbohrungen 8 in den Speicherraum 5 bewirkt eine Reduktion der Spannungen in den Verschneidungsbereichen 9.

Claims (8)

  1. Kraftstoffhochdruckapeicher (1) für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherraum (5) und mindestens einem Anschlussstutzen (2), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsbohrungen (8) zwischen Speicherraum (5) und Anschlussstutzen (2) vorhanden sind, und dass eine oder mehrere Verbindungsbohrungen (8) tangential in den Speicherraum (5) münden.
  2. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (5) zylindrisch ist.
  3. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum kugelförmig ist.
  4. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dase die Verbindungsbohrungen (B) in eine Sammelbohrung (7) des Anachlusestutzens (2) münden.
  5. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tangential in den Speicherraum (5) mündenden Verbindungsbohrungen (8) einen größeren Durchmesser als die nicht tangential in den Speicherraum (5) mündenden verbindungsbohrungen (8) haben.
  6. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) durch Schmieden hergestellt ist.
  7. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kraftstoffhochdruckspeicher (1) mindestens eine Befestigungelasche (3) angeordnet ist.
  8. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Anaprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) aus einem Rohr mic angeschweisstem Anschlussstutzen (2) aufgebaut ist.
EP00960353A 1999-08-11 2000-08-11 Kraftstoffhochdruckspeicher für ein kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP1131553B1 (de)

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