EP1262656A2 - Fuel supply device - Google Patents
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- EP1262656A2 EP1262656A2 EP02100475A EP02100475A EP1262656A2 EP 1262656 A2 EP1262656 A2 EP 1262656A2 EP 02100475 A EP02100475 A EP 02100475A EP 02100475 A EP02100475 A EP 02100475A EP 1262656 A2 EP1262656 A2 EP 1262656A2
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- 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 fuel supply device for an internal combustion engine with a low pressure pump and a high pressure pump via which an injection device of the direct injection type fuel can be supplied under pressure is, wherein the injection device at least one common Rail and at least one through a cross hole with the common Rail connected line includes.
- Such a common rail injection system is known from DE 198 59 913 A1 in a fuel supply device for a Internal combustion engine known that a low pressure and a High pressure pump includes.
- this object is achieved with a fuel supply device of the type mentioned in the beginning, that the transverse bore has a cross section which is in the circumferential direction of the common rail stretched and lengthways of the common rail is compressed.
- An advantage of the invention is that the rail tensions arising from the operating pressure are minimized, which makes higher pressures manageable and the fatigue strength of the common rail is increased.
- this object is achieved in that that the wall of a cross hole in a wall of the rail is funnel-shaped for the interior of the rail.
- the measures can either be used individually, or they can be combined with a funnel-shaped or conical widening towards the central axis of the common rail Longitudinal section shape of the cross hole.
- the invention can also be used for the common rail the injection lines discharging the injection valves as well use for a supply line, provided that this is the fuel feeds through a cross hole in the wall of the common rail.
- Injection and supply lines under one are preferred 90 ° angle connected to the rail, but are also from it deviating acute angles permitted. Even with these leaves advocate the invention.
- An injection device comprises a high-pressure pump 1 for Supply of fuel under high pressure to a distribution rail 2, from which the fuel via supply lines 3, 4 to two common rails 5, 6 is promoted. These become the fuel is supplied to individual valves 7 to 9 or 10 to 12.
- the use of the distribution rail 2 is necessary if the valves of the cylinder rows are arranged far apart are, as is the case with the V-engine.
- the Valves 7 to 12 are each via an injection line 13 connected to the common rail 5 or 6.
- the injection lines 13 are at a 90 ° angle or an acute angle connected to the common rail 5 or 6.
- 5 bores are provided in the rails, their cross section from the conventional circular cross section 14 differs, as in Fig. 2 by representation of two different cross sections 15 and 16 on a common rail 17th is shown with a longitudinal bore 18. It stretches the longitudinal axis L of the cross sections 15 and 16 more in the circumferential direction A than in the known cross section 14. Simultaneously the cross sections 15 and 16 are compressed in the longitudinal direction B.
- the cross section 15 has an elliptical or oval shape, while the cross section 16 is slit-shaped and two at least substantially parallel to each other Edges 19 and rounded corners 20.
- the cross sections 15 and 16 are sized to have the same cross-sectional area as the cross section 14 and thus through the holes with the cross sections 15 and 16 the same fuel supply performance as takes place through the bore with the cross section 14.
- the cross-sectional shape of the cross sections 15 and 16 achieved that the cross sections 15 and 16 in the circumferential direction A as far away from a central axis M on the Longitudinal bore 18 hit and thus a wall 21 (Fig. 3) the hole with the cross section 15 or 16 more tangential into a wall 22 of the longitudinal bore 18, so closer to a tangent 23 is closer than to the central axis M extending wall 24 of the conventional bore with the circular cross-section 14 and the same cross-sectional area. It is understood that the diameter of the longitudinal bore 18 represents the maximum diameter of the cross hole.
- a transverse bore 25 extends from an outer lateral surface 26 of a common rail 17 funnel-shaped or conical to the longitudinal bore 18 and thus completely, as shown, or approximately to the diameter of the longitudinal bore 18 is expanded. So the diameter of the cross hole goes 25 funnel-shaped into the wall 22 of the longitudinal bore 18 about.
- feed lines 3 and 4 are also transverse to the longitudinal direction B of the common rails 5, 6 are arranged the cross-sections of the cross holes over which the fuel is then is injected into the common rail 5, 6, as shown in Figs. 2 and 3.
- the invention provides a fuel supply device with an injection device created in the same Cross-sectional area compared to a known one circular cross-sectional area of a cross hole in one Common rail by extending the cross-sectional area in the circumferential direction and compression in the longitudinal direction of the longitudinal bore in the common rail a cross hole with an elliptical or slot-shaped cross-sectional area is created.
- alternative or in addition to this measure is the cross hole from the outer surface of the common rail towards expanded to the longitudinal bore such that the intersection of the holes the transverse bore to the longitudinal bore in the circumferential direction is enlarged.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Niederdruckpumpe und einer Hochdruckpumpe, über die einer Einspritzeinrichtung des Direkteinspritzungstyps Kraftstoff unter Druck zuführbar ist, wobei die Einspritzeinrichtung mindestens ein Common Rail und mindestens eine über eine Querbohrung mit dem Common Rail verbundene Leitung umfasst.The invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine with a low pressure pump and a high pressure pump via which an injection device of the direct injection type fuel can be supplied under pressure is, wherein the injection device at least one common Rail and at least one through a cross hole with the common Rail connected line includes.
In einer Brennkraftmaschine mit einer Common-Rail-Einspritzanlage werden Einspritzventile für die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine durch einen gemeinsamen Druckspeicher (Common Rail) mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffzufuhr zu dem Druckspeicher erfolgt über eine Hochdruckpumpe. Diese ist über eine Zuführleitung mit dem Druckspeicher verbunden. Von dem Druckspeicher zweigen Einspritzleitungen ab, die mit den Einspritzventilen verbunden sind.In an internal combustion engine with a common rail injection system become injectors for the individual combustion chambers the internal combustion engine through a common pressure accumulator (Common Rail) supplied with fuel. The fuel supply to the pressure accumulator via a high pressure pump. This is connected to the pressure accumulator via a feed line. Injection lines branch off from the pressure accumulator the injectors are connected.
Aus der DE 198 59 913 A1 ist eine derartige Common Rail-Einspritzanlage in einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die eine Niederdruck- und eine Hochdruckpumpe umfasst.Such a common rail injection system is known from DE 198 59 913 A1 in a fuel supply device for a Internal combustion engine known that a low pressure and a High pressure pump includes.
An moderne Common Rail-Einspritzanlagen wird zunehmend die Anforderung gestellt, immer höhere Systemdrücke bereitzustellen. Dabei werden Drücke von 1500 bar überschritten. Diese starken Druckbelastungen stellen hohe Anforderungen an die in den Komponenten der Einspritzanlage verwendeten Materialien in Hinblick auf Betriebs- und Dauerhaltbarkeit dar. Insbesondere das Common Rail weist ein großes Verhältnis zwischen seinem Innen- und seinem Außendurchmesser auf und bildet aufgrund seiner Funktion als Kraftstoffspeicher eine Schwachstelle in der Einspritzanlage, was sich insbesondere bei Drücken von mehr als 1500 bar bemerkbar macht.This is becoming increasingly common in modern common rail injection systems Required to provide ever higher system pressures. Pressures of 1500 bar are exceeded. This heavy pressure loads place high demands on the in the components used in the injection system in terms of operational and durability. In particular the common rail has a large relationship between its inside and outside diameter and forms due to a weak point in its function as fuel storage in the injection system, which is particularly true at pressures of more than 1500 bar.
Aus Platz- und Gewichtsgründen ist es nicht möglich, die Wandstärke des Common Rails zu vergrößern. Besonders kritisch sind die Übergänge zwischen dem Common Rail und den Einspritzleitungen, die im wesentlichen unter einem rechten Winkel oder unter einem spitzen Winkel in das Common Rail einmünden. Dabei entstehen zwischen der Längsbohrung des Common Rails und den Querbohrungen der Einspritzleitungen sogenannte Bohrungsverschneidungen. Insbesondere an den Bohrungsverschneidungen überlagern sich An diesen überlagern sich die durch den hohen Innendruck in dem Common Rail entstehenden Spannungen und führen zu kritischen Bauteilbelastungen. Die Spannungen überlagern sich insbesondere im Bereich der Bohrungsverschneidungen in radialer, axialer und Umfangsrichtung. Dabei hat die Spannung in Umfangsrichtung den größten Anteil an der Bauteilbelastung.For reasons of space and weight, it is not possible to use the Increase the wall thickness of the common rail. Particularly critical are the transitions between the common rail and the injection lines, which are essentially at right angles or open into the common rail at an acute angle. This creates between the longitudinal bore of the common Rails and the cross holes of the injection lines so-called Bore intersections. Especially on the intersections of holes overlap On these overlap caused by the high internal pressure in the common rail Tensions and lead to critical component loads. The Tensions overlap particularly in the area of the intersection of holes in the radial, axial and circumferential direction. The tension in the circumferential direction has the greatest Share of component load.
Bisher wurde die Bauteilbelastung an den kritischen Stellen soweit wie möglich durch konstruktive Änderungen reduziert. Als Winkel zwischen dem Common Rail und den Einspritz- oder Zuführleitungen werden, soweit die Zuführleitung nicht bereits in Längsrichtung in das Common Rail einmündet, bevorzugt 90°-Winkel vorgesehen. Die Bohrungsdurchmesser werden soweit wie möglich verkleinert, und die Kanten an den Bohrungsverschneidungen werden verrundet. Zusätzlich werden in die Bohrung oder in das Common Rail von innen Druckspannungen eingebracht, was beispielsweise durch Autofrettage oder durch Kugelstrahlen geschieht. Eine weitere Möglichkeit besteht im Aufschrumpfen von Umhüllungen. Den bekannten Maßnahmen sind jedoch Grenzen gesetzt. So far, the component load at the critical points reduced as much as possible by design changes. As an angle between the common rail and the injection or Supply lines are, as long as the supply line is not already opens into the common rail in the longitudinal direction, preferably 90 ° angle provided. The bore diameters will be reduced as much as possible, and the edges at the intersections are rounded. In addition, in the bore or in the common rail from the inside compressive stresses brought in, for example, by autofrettage or by Shot peening happens. Another possibility is in Shrink wrapping. The known measures are however, there are limits.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Common Rail zur Verfügung zu stellen, das für hohe Drücke geeignet ist.It is the object of the invention to provide a common rail which is suitable for high pressures.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kraftstoffzuführeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Querbohrung einen Querschnitt aufweist, der in Umfangsrichtung des Common Rails gestreckt und in Längsrichtung des Common Rails gestaucht ist.According to the invention, this object is achieved with a fuel supply device of the type mentioned in the beginning, that the transverse bore has a cross section which is in the circumferential direction of the common rail stretched and lengthways of the common rail is compressed.
Durch die von der runden Querschnittsform einer üblichen Bohrung abweichende Form wird eine günstigere Anpassung der Wandung der Querbohrung der Einspritzleitung oder der Zuführleitung zur Längsbohrung in dem Common Rail erreicht, wobei die Innenwandung der Querbohrung in der Bohrungsverschneidung stärker tangential in die Wandung der Längsbohrung übergeht, so dass ein Teil der vorhandenen Spannungen abgebaut wird.Due to the round cross-sectional shape of a common bore deviating shape will be a more favorable adaptation of the wall the cross bore of the injection line or the feed line reached to the longitudinal bore in the common rail, the Inner wall of the cross hole in the intersection of the holes passes more tangentially into the wall of the longitudinal bore, so that part of the existing tension is reduced.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die aufgrund des Betriebsdrucks entstehenden Railspannungen minimiert werden, wodurch höhere Drücke beherrschbar werden und die Dauerfestigkeit des Common Rails erhöht wird.An advantage of the invention is that the rail tensions arising from the operating pressure are minimized, which makes higher pressures manageable and the fatigue strength of the common rail is increased.
Gemäß Patentanspruch 2 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Wandung einer Querbohrung in einer Wand des Rails zum Railinnern trichterförmig aufgeweitet ist.According to claim 2, this object is achieved in that that the wall of a cross hole in a wall of the rail is funnel-shaped for the interior of the rail.
Auch durch diese Lösung wird erreicht, dass die Wandung der Querbohrung stärker tangential in die Wandung der Längsbohrung des Rails übergeht.This solution also ensures that the wall of the Cross hole more tangential in the wall of the longitudinal hole of the rail passes over.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous further developments result from the subclaims.
Als besonders vorteilhaft erweist sich eine elliptische bzw. ovale Ausbildung des Querschnitts der Querbohrung. Ebenso ist auch eine schlitzförmige Ausbildung des Querschnitts in Umfangsrichtung vorteilhaft. Dabei erstreckt sich die Längsachse des Querschnitts jeweils in Umfangsrichtung.An elliptical or oval design of the cross-section of the cross hole. Likewise also a slot-like design of the cross section in the circumferential direction advantageous. The longitudinal axis extends of the cross section in the circumferential direction.
Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn sich die Querbohrung in Umfangsrichtung bis auf den vollen Durchmesser der Längsbohrung in dem Common Rail erstreckt.It is particularly advantageous if the cross hole in the circumferential direction up to the full diameter of the Longitudinal bore in the common rail extends.
Die Maßnahmen lassen sich entweder einzeln einsetzen, oder sie lassen sich verbinden mit einer trichterförmigen oder konisch zur Mittelachse des Common Rails hin sich erweiternden Längsschnittsform der Querbohrung.The measures can either be used individually, or they can be combined with a funnel-shaped or conical widening towards the central axis of the common rail Longitudinal section shape of the cross hole.
Vorteilhaft ist es insbesondere auch, wenn die trichterförmige Aufweitung der Querbohrung den vollen Durchmesser der Längsbohrung erreicht.It is particularly advantageous if the funnel-shaped Widening the cross hole the full diameter of the Longitudinal hole reached.
Die Erfindung lässt sich ebenso für von dem Common Rail zu den Einspritzventilen abführende Einspritzleitungen wie auch für eine Zuführleitung einsetzen, sofern diese den Kraftstoff über eine Querbohrung in der Wand des Common Rails zuführt.The invention can also be used for the common rail the injection lines discharging the injection valves as well use for a supply line, provided that this is the fuel feeds through a cross hole in the wall of the common rail.
Bevorzugt werden Einspritz- und Zuführleitungen unter einem 90°-Winkel mit dem Rail verbunden, jedoch sind auch hiervon abweichende spitze Winkel zulässig. Auch bei diesen lässt sich die Erfindung einsetzen.Injection and supply lines under one are preferred 90 ° angle connected to the rail, but are also from it deviating acute angles permitted. Even with these leaves advocate the invention.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
- Fig. 1
- das Schema einer Einspritzeinrichtung,
- Fig. 2
- ein Common Rail im Längsschnitt mit der bekannten Querbohrung und mit erfindungsgemäßen Querbohrungen und
- Fig. 3
- das Common Rail im Querschnitt mit Längsschnitten der Querbohrungen gemäß Fig. 2 und mit einer konisch verlaufenden Querbohrung.
- Fig. 1
- the diagram of an injection device,
- Fig. 2
- a common rail in longitudinal section with the known cross hole and with cross holes according to the invention and
- Fig. 3
- the common rail in cross section with longitudinal sections of the transverse bores according to FIG. 2 and with a conical transverse bore.
Eine Einspritzeinrichtung umfasst eine Hochdruckpumpe 1 zur
Zuführung von Kraftstoff unter hohem Druck zu einem Verteilerrail
2, von dem aus der Kraftstoff über Zuführleitungen 3,
4 zu zwei Common Rails 5, 6 gefördert wird. Aus diesen wird
der Kraftstoff einzelnen Ventilen 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 zugeführt.
Der Einsatz des Verteilerrails 2 ist notwendig, wenn
die Ventile der Zylinderreihen weit entfernt voneinander angeordnet
sind, wie dies etwa beim V-Motor der Fall ist. Die
Ventile 7 bis 12 sind jeweils über eine Einspritzleitung 13
mit dem Common Rail 5 bzw. 6 verbunden. Die Einspritzleitungen
13 sind unter einem 90°-Winkel oder einem spitzen Winkel
mit dem Common Rail 5 bzw. 6 verbunden.An injection device comprises a high-pressure pump 1 for
Supply of fuel under high pressure to a distribution rail
2, from which the fuel via supply lines 3,
4 to two
Erfindungsgemäß sind in den Rails 5, 6 Bohrungen vorgesehen,
deren Querschnitt von dem herkömmlichen kreisförmigen Querschnitt
14 abweicht, wie in Fig. 2 durch Darstellung von zwei
verschiedenen Querschnitten 15 und 16 an einem Common Rail 17
mit einer Längsbohrung 18 gezeigt ist. Dabei erstreckt sich
die Längsachse L der Querschnitte 15 und 16 stärker in Umfangsrichtung
A als bei dem bekannten Querschnitt 14. Gleichzeitig
sind die Querschnitte 15 und 16 in Längsrichtung B gestaucht.
Somit hat der Querschnitt 15 eine elliptische oder
ovale Form, während der Querschnitt 16 schlitzförmig ist und
zwei wenigstens im wesentlichen parallel zu einander verlaufende
Kanten 19 und abgerundete Ecken 20. Die Querschnitte 15
und 16 sind so bemessen, dass sie dieselbe Querschnittsfläche
wie der Querschnitt 14 haben und somit durch die Bohrungen
mit den Querschnitten 15 und 16 dieselbe Kraftstoffzufuhrleistung
wie durch die Bohrung mit dem Querschnitt 14 stattfindet.According to the invention, 5, 6 bores are provided in the rails,
their cross section from the conventional circular cross section
14 differs, as in Fig. 2 by representation of two
Durch die Querschnittsform der Querschnitte 15 und 16 wird
erreicht, dass die Querschnitte 15 und 16 in Umfangsrichtung
A möglichst weit entfernt von einer Mittelachse M auf die
Längsbohrung 18 auftreffen und somit eine Wandung 21 (Fig. 3)
der Bohrung mit dem Querschnitt 15 oder 16 stärker tangential
in eine Wandung 22 der Längsbohrung 18 übergeht, also näher
zu einer Tangente 23 liegt als eine näher zu der Mittelachse
M verlaufende Wandung 24 der konventionellen Bohrung mit dem
kreisförmigen Querschnitt 14 und gleicher Querschnittsfläche.
Es versteht sich, dass der Durchmesser der Längsbohrung 18
den maximalen Durchmesser der Querbohrung darstellt.The cross-sectional shape of the
Zusätzlich oder alternativ zu den in Fig. 2 und 3 dargestellten
Maßnahmen wird in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen,
dass eine Querbohrung 25 sich von einer äußeren Mantelfläche
26 eines Common Rails 17 trichterförmig oder konisch
zu der Längsbohrung 18 aufweitet und somit ganz, wie dargestellt,
oder annnähernd auf den Durchmesser der Längsbohrung
18 aufgeweitet ist. Somit geht der Durchmesser der Querbohrung
25 trichterförmig in die Wandung 22 der Längsbohrung 18
über.In addition or as an alternative to that shown in FIGS. 2 and 3
Measures are provided in a further embodiment,
that a
Wenn die Zuführleitungen 3 und 4 ebenfalls quer zur Längsrichtung
B der Common Rails 5, 6 angeordnet sind, lassen sich
die Querschnitte der Querbohrungen, über die dann der Kraftstoff
in die Common Rail 5, 6 eingespritzt wird, ebenso ausbilden,
wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. If the feed lines 3 and 4 are also transverse to the longitudinal direction
B of the
Durch die Erfindung wird eine Kraftstoffzuführvorrichtung mit einer Einspritzeinrichtung geschaffen, bei der bei gleichbleibender Querschnittsfläche im Vergleich zu einer bekannten kreisförmigen Querschnittsfläche einer Querbohrung in einem Common Rail durch Streckung der Querschnittsfläche in Umfangsrichtung und Stauchung in Längsrichtung der Längsbohrung in dem Common Rail eine Querbohrung mit einer elliptischen oder schlitzförmigen Querschnittsfläche geschaffen wird. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Maßnahme ist die Querbohrung von der äußeren Mantelfläche des Common Rails in Richtung zu der Längsbohrung derart aufgeweitet, dass die Bohrungsverschneidung der Querbohrung zu der Längsbohrung in Umfangsrichtung vergrößert wird.The invention provides a fuel supply device with an injection device created in the same Cross-sectional area compared to a known one circular cross-sectional area of a cross hole in one Common rail by extending the cross-sectional area in the circumferential direction and compression in the longitudinal direction of the longitudinal bore in the common rail a cross hole with an elliptical or slot-shaped cross-sectional area is created. alternative or in addition to this measure is the cross hole from the outer surface of the common rail towards expanded to the longitudinal bore such that the intersection of the holes the transverse bore to the longitudinal bore in the circumferential direction is enlarged.
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung einen Querschnitt (15, 16) aufweist, der in Umfangsrichtung des Common Rails (5, 6, 17) gestreckt und in Längsrichtung (B) des Common Rails (5, 6, 17) gestaucht ist.Fuel supply device for an internal combustion engine with a low-pressure pump and a high-pressure pump (1), via which fuel can be fed under pressure to an injection device of the direct-injection type internal combustion engine, the injection device having at least one common rail (5, 6, 17) and at least one via a transverse bore with the Common rail (5, 6, 17) connected line (13),
characterized in that the transverse bore has a cross section (15, 16) which is stretched in the circumferential direction of the common rail (5, 6, 17) and compressed in the longitudinal direction (B) of the common rail (5, 6, 17).
dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Querbohrung (25) von einer äußeren Mantelwand (26) des Common Rails (5, 6, 17) bis zu einer in dem Common Rail (5, 6, 17) verlaufenden Längsbohrung (18) trichterförmig aufgeweitet ist.Fuel supply device for an internal combustion engine with a low-pressure pump and a high-pressure pump (1), via which fuel can be fed under pressure to an injection device of the direct-injection type internal combustion engine, the injection device having at least one common rail (5, 6, 17) and at least one via a transverse bore with the Common rail (5, 6, 17) connected line (13), in particular according to claim 1,
characterized in that the wall of the transverse bore (25) is widened in a funnel shape from an outer jacket wall (26) of the common rail (5, 6, 17) to a longitudinal bore (18) running in the common rail (5, 6, 17) ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung einen elliptischen oder schlitzförmigen Querschnitt (15, 16) hat, dessen Längsachse (L) sich in Umfangsrichtung des Common Rails (5, 6, 17) erstreckt.Fuel supply device according to claim 1 or 2,
characterized in that the transverse bore has an elliptical or slot-shaped cross section (15, 16), the longitudinal axis (L) of which extends in the circumferential direction of the common rail (5, 6, 17).
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