EP1144854A1 - Kraftstoffhochdruckspeicher - Google Patents

Kraftstoffhochdruckspeicher

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EP1144854A1
EP1144854A1 EP00979440A EP00979440A EP1144854A1 EP 1144854 A1 EP1144854 A1 EP 1144854A1 EP 00979440 A EP00979440 A EP 00979440A EP 00979440 A EP00979440 A EP 00979440A EP 1144854 A1 EP1144854 A1 EP 1144854A1
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EP
European Patent Office
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base body
tubular base
pressure fuel
connection openings
weakening
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EP00979440A
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Helmut Knoedl
Stefan Haug
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • 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 relates to a high-pressure fuel accumulator for a common rail fuel injection system
  • a tubular base body which has an essentially circular-cylindrical inner space, which is arranged centrally with respect to the longitudinal axis of the tubular base body and which is connected to a plurality of connection openings.
  • Pre-feed pump the fuel to be injected from a tank into the central high-pressure fuel reservoir, which is referred to as a common rail.
  • Fuel lines lead from the rail to the individual injectors, which are assigned to the cylinders of the internal combustion engine. The injectors are used individually depending on the operating parameters of the internal combustion engine
  • Engine electronics controlled to inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the pressure generation and the injection are decoupled from one another by the high-pressure fuel reservoir.
  • a conventional high-pressure fuel accumulator is described, for example, in DE 195 48 611.
  • the known High-pressure fuel accumulator withstands pressures of up to around 1100 bar.
  • the object of the invention is to increase the high-pressure strength of the known high-pressure fuel reservoir with simple measures.
  • a high-pressure fuel accumulator for a common rail fuel injection system of an internal combustion engine with a tubular base body which has an essentially circular-cylindrical interior, which is arranged centrally with respect to the longitudinal axis of the tubular base body and which is connected to a plurality of connection openings that the cross section of the tubular base body is weakened in the section regions in which the connection openings are arranged.
  • critical tensile stresses occur in the area of the intersections between the connection openings and the tubular base body under internal pressure.
  • the targeted weakening of the tubular base body increases the high-pressure strength of the high-pressure fuel accumulator according to the invention.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that the connection openings open essentially tangentially into the interior of the base body, and in that a weakening of the tubular base body is provided in the area of the connection openings.
  • the connection openings open essentially tangentially into the interior of the base body, and in that a weakening of the tubular base body is provided in the area of the connection openings.
  • a further special embodiment of the invention is characterized in that, viewed in cross section, a further weakening of the tubular base body is provided with respect to the connection openings. As a result, the previously described effect of ovalizing the interior of the tubular base body is further enhanced. This leads to a further increase in the high-pressure strength of the high-pressure fuel reservoir according to the invention.
  • connection openings open essentially radially into the interior of the base body, and that, viewed in cross section, a weakening of the tubular base body is provided in relation to the connection openings.
  • Another special embodiment of the invention is characterized in that the weakening of the tubular base body is formed by a bevel, an undercut or a key pool.
  • These types of cross-sectional weakening have the advantage that they can be easily manufactured. This means that even with conventional high-pressure fuel stores Internal stresses occurring in the intersection area can be reduced.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention in cross section with a tangential connection bore
  • Figure 2 shows a second embodiment of the
  • the first exemplary embodiment of a high-pressure fuel accumulator according to the invention shown in FIG. 1 comprises a tubular base body 1.
  • the tubular base body 1 has the shape of a hollow circular cylinder.
  • a longitudinal bore 2 is recessed in the interior of the tubular base body 1, a longitudinal bore 2 is arranged concentrically in the tubular base body 1 and forms the storage volume of the high-pressure fuel reservoir according to the invention.
  • connection bore 3 runs transversely to the longitudinal axis of the tubular base body and opens tangentially into the longitudinal bore 2.
  • the intersection of the bores between the connection bore 3 and the longitudinal bore 2 is indicated at 4.
  • connection hole 3 In the area of the connection hole 3 is in the outer A lateral surface 5 of the tubular base body 1 is provided.
  • the recess 5 is of circular arc shape in cross section and extends in the longitudinal direction of the tubular base body 1 only in the region of the connection bore 3.
  • a flattening is indicated at 6 opposite the recess 5.
  • a large number of arrows in the radial direction on the circumference of the longitudinal bore 2 show the high pressure prevailing in the interior of the tubular base body 1 during operation.
  • the deformation of the tubular base body 1 under high pressure is indicated by an ellipse 7 shown in broken lines.
  • the second exemplary embodiment of a high-pressure fuel reservoir according to the invention shown in FIG. 2 comprises a tubular base body 11.
  • a longitudinal bore 12 is recessed in the tubular base body 11.
  • a connection bore 13 opens radially into the longitudinal bore 12. The intersection of the bores between the connection bore 13 and the longitudinal bore 12 is indicated at 14.
  • the internal pressure occurring during operation is represented by a large number of arrows in the radial direction on the circumference of the longitudinal bore 2.
  • a flattened portion 16 arranged opposite the connection bore 13 the tubular base body 11 deforms in the form of an ellipse 17 shown in broken lines. This relieves the critical point 18 in the area of the intersection of the bores 14.
  • the solution according to the invention reduces the high stresses in the area of the intersections of the holes. Due to the cross-sectional weakening Load reaches an ovalization of the diameter. This induces compressive stresses in the circumferential direction in the area of the intersections and partially compensates for the critical tensile stresses. This reduces the stress in the intersections.
  • the invention can not only be based on
  • High-pressure fuel storage but can also be arranged on injectors and pump nozzle body.
  • the weakenings 5, 6; 16 of the tubular base body are formed according to the present invention on the outer lateral surface of the tubular base body.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper (11), der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum (12) aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen (13) in Verbindung steht. Um die Hochdruckfestigkeit mit einfachen Massnahmen zu erhöhen, ist der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers (11) in den Abschnittsbereichen, in denen die Anschlussöffnungen (13) angeordnet sind, geschwächt ausgebildet.

Description

KraftStoffhochdruckspeieher
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer
Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper, der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen in Verbindung steht.
In Common-Rail -Einspritzsystemen fördert eine
Hochdruckpumpe, eventuell unter Zuhilfenahme einer
Vorförderpumpe , den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Kraftstoffleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der
Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.
Ein herkömmlicher Kraftstoffhochdruckspeicher ist z.B. in der DE 195 48 611 beschrieben. Der bekannte Kraftstoffhochdruckspeicher hält Drücke von bis zu etwa 1100 Bar aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Hochdruckfestigkeit des bekannten Kraftstoffhochdruckspeichers mit einfachen Maßnahmen zu erhöhen.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail -Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper, der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum aufweist, der mit mehreren Anschlussoffnungen in Verbindung steht, dadurch gelöst, dass der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers in den Abschnittsbereichen, in denen die Anschlussöffnungen angeordnet sind, geschwächt ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass im Bereich der Verschneidungen zwischen den Anschlussoffnungen und dem rohrförmigen Grundkörper unter Innendruck kritische Zugspannungen auftreten. Durch die gezielte Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers wird die Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers erhöht.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussoffnungen im Wesentlichen tangential in den Innenraum des Grundkörpers münden, und dass im Bereich der Anschlussoffnungen jeweils eine Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers vorgesehen is . Im Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers dehnt sich der Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers unter dem dort herrschenden Hochdruck aus . Durch die gezielte Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers verformt sich der im unbelasteten Zustand kreisrunde Querschnitt des Innenraums zu einer Ellipse, was auch als Ovalisierung des Durchmessers bezeichnet wird. Dabei ist ein Hauptscheitel der Ellipse im Bereich der jeweiligen Anschlussoffnung angeordnet. Dadurch wird im Bereich der Verschneidung zwischen dem rohrförmigen Grundkörper und der Anschlussöffnung eine Druckspannung in Umfangsrichtung des rohrförmigen Grundkörpers induziert. Diese Druckspannung kompensiert einen Teil der kritischen Zugspannung. Dadurch wird die Beanspruchung in den hochgefährdeten Bereichen der Verschneidungen reduziert.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen jeweils eine weitere Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers vorgesehen ist . Dadurch wird der vorab beschriebene Effekt der Ovalisierung des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers noch verstärkt. Das führt zu einer weiteren Erhöhung der Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers .
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen im Wesentlichen radial in den Innenraum des Grundkörpers münden, und dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen jeweils eine Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers vorgesehen ist. Dadurch wird der vorab beschriebene Effekt der Ovalisierung des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers auch bei einer radial angeordneten Anschlussöffnung erzielt.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers von einem Anschliff, einem Freistich oder einer Schlüsseltlache gebildet wird. Diese Arten der Querschnittsschwächung haben den Vorteil, dass sie einfach hergestellt werden können. Dadurch können auch bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckspeichern die unter Innendruck auftretenden hohen Spannungen im Verschneidungsbereich abgebaut werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt mit einer tangentialen Anschlussbohrung und
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einer radial Anschlussbohrung.
Das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 1. Der rohrförmigen Grundkörper 1 hat die Gestalt eines hohlen Kreiszylinders. Im Inneren des rohrförmigen Grundkörpers 1 ist eine Längsbohrung 2 ausgespart. Die Längsbohrung 2 ist konzentrisch in dem rohrförmigen Grundkörper 1 angeordnet und bildet das Speichervolumen des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers .
Eine Anschlussbohrung 3 verläuft quer zur Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers und mündet tangential in die Längsbohrung 2. Die Bohrungsverschneidung zwischen der Anschlussbohrung 3 und der Längsbohrung 2 ist bei 4 angedeutet .
Im Bereich der Anschlussbohrung 3 ist in der äußeren Mantelfläche des rohrförmigen Grundkörpers 1 eine Ausnehmung 5 vorgesehen. Die Ausnehmung 5 ist im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung des rohrförmigen Grundkörpers 1 nur in dem Bereich der Anschlussbohrung 3. Gegenüber der Ausnehmung 5 ist bei 6 eine Abflachung angedeutet .
Durch eine Vielzahl von Pfeilen in radialer Richtung am Umfang der Längsbohrung 2 ist der im Betrieb im Inneren des rohrförmigen Grundkörpers 1 herrschende Hochdruck dargestellt. Die Verformung des rohrförmigen Grundkörpers 1 unter Hochdruck ist durch eine gestrichelt dargestellte Ellipse 7 angedeutet. In Folge der Querschnittsschwächungen an den Stellen 5 und 6 treten an der kritischen Stelle 8 zusätzliche Druckspannungen in U fangsrichtung auf.
Das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 11. In dem rohrförmigen Grundkörper 11 ist eine Längsbohrung 12 ausgespart. Eine Anschlussbohrung 13 mündet radial in die Längsbohrung 12. Die Bohrungsverschneidung zwischen der Anschlussbohrung 13 und der Längsbohrung 12 ist bei 14 angedeutet .
Der im Betrieb auftretende Innendruck ist durch eine Vielzahl von Pfeilen in radialer Richtung am Umfang der Längsbohrung 2 dargestellt. Durch eine gegenüber der Anschlussbohrung 13 angeordnete Abflachung 16 verformt sich der rohrför ige Grundkörper 11 in Form einer gestrichelt dargestellten Ellipse 17. Dadurch wird die kritische Stelle 18 im Bereich der Bohrungsverschneidung 14 entlastet.
Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die hohen Spannungen im Bereich der Bohrungsverschneidungen reduziert. Durch die Querschnittsschwächungen wird unter Belastung eine Ovalisierung des Durchmessers erreicht. Dadurch werden im Bereich der Verschneidungen Druckspannungen in Umfangsrichtung induziert und die kritischen Zugspannungen zu einem Teil kompensiert. Somit wird die Beanspruchung in den Bohrungsverschneidungen reduziert .
Die Erfindung kann nicht nur auf
Kraftstoffhochdruckspeicher, sondern auch auf Injektoren und Pumpen-Düse-Körper angeordnet werden.
Die Schwächungen 5, 6; 16 des rohrförmigen Grundkörpers sind gemäß der vorliegenden Erfindung an der äußeren Mantelfläche des rohrförmigen Grundkörpers ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-
Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper (1; 11) , der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkorpers, zentrisch angeordneten Innenraum (2; 12) aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen (3; 13) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers (1; 11) in den Abschnittsbereichen, in denen die Anschlussöffnungen (3; 13) angeordnet sind, geschwächt ausgebildet ist.
2. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussoffnungen (3) im Wesentlichen tangential in den Innenraum des Grundkörpers (1) münden, und dass im Bereich der Anschlussöffnungen (3) jeweils eine Schwächung (5) des rohrförmigen Grundkörpers (1) vorgesehen ist.
3. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen (3) jeweils eine weitere Schwächung (6) des rohrförmigen Grundkorpers (1) vorgesehen ist.
4. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen (13) im
Wesentlichen radial in den Innenraum des Grundkörpers (11) münden, und dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen (13) jeweils eine Schwächung (16) des rohrförmigen Grundkörpers (11) vorgesehen ist.
5. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung (5, 6; 16) des rohrförmigen Grundkörpers (1; 11) von einem Anschliff, einem Freistich oder einer Schlüsselfläche gebildet wird.
EP00979440A 1999-11-08 2000-10-20 Kraftstoffhochdruckspeicher Expired - Lifetime EP1144854B1 (de)

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