EP1435455A1 - Dämpfungselement für einen Hochdruckspeicher - Google Patents

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EP1435455A1
EP1435455A1 EP03015857A EP03015857A EP1435455A1 EP 1435455 A1 EP1435455 A1 EP 1435455A1 EP 03015857 A EP03015857 A EP 03015857A EP 03015857 A EP03015857 A EP 03015857A EP 1435455 A1 EP1435455 A1 EP 1435455A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
storage space
throttle
hydraulic
vibration damping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03015857A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Vorbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M55/025—Common rails

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic high-pressure accumulator a storage space for a hydraulic fluid as well at least one connection for the supply and for the Removal of the high-pressure hydraulic Liquid from the storage space, being in the storage space a vibration damping element is arranged.
  • Hydraulic high-pressure accumulators can be found, for example, at Fuel injection systems for internal combustion engines Use. Alternatively, such hydraulic systems also on flow test benches and other test benches, as well as used in the chemical industry.
  • a high-pressure pump delivers in common rail injection systems the fuel to be injected from a tank into the Central high-pressure fuel accumulator, which acts as a "common rail" referred to as.
  • Lead from the high-pressure fuel reservoir High pressure lines to the individual injectors of the Internal combustion engine through which fuel enters the combustion chambers is injected.
  • the individual injectors are in Dependence on the operating parameters of the Internal combustion engine controlled by a control device, so that the desired amount of fuel to the desired Time in the combustion chambers of the internal combustion engine is injected.
  • Through the high-pressure fuel reservoir are the pressure generation and the injection from each other decoupled.
  • a conventional high-pressure fuel storage is for Example described in DE 196 00 480.
  • the known High-pressure fuel accumulator consists of a elongated tubular body with several Connections for supplying injectors.
  • the tubular Body is used to maintain pressure, to dampen Pressure surges in the high pressure area of the Fuel injection system and the distribution of the Fuel to the various injectors.
  • pressure fluctuations in the High-pressure fuel accumulator can cause some injectors as a result of Forming a standing wave is not the desired one Inject the amount of fuel.
  • in the rail and rising pressure waves cause the Alternating or stochastic injectors not the Inject the desired amount of fuel.
  • Vibration damping element Part of the electricity runs inside Vibration damping element, another part of the current outside on the same vibration damping element.
  • the outer Side between the annulus and the vibration damping element represents a dead end for the fluid, so that this through the gaps in the vibration damping element must press and there is a pressure throttling.
  • the invention has for its object a High-pressure hydraulic accumulator of the type mentioned at the beginning To provide its damping properties in particular can also dampen high amplitudes and Avoid individual vibrations. In addition, both Overpressure waves and vacuum waves are damped can.
  • This task is done with a hydraulic high pressure accumulator a storage space for a hydraulic fluid as well at least one connection for the supply and the discharge hydraulic fluid under high pressure the storage space, being in the storage space
  • Vibration damping element is arranged, solved, in which the vibration damping element at least one Throttle disc includes that in the storage space in Longitudinal direction of the storage space guided resiliently is, the throttle disc is part of the cross section of the storage space leaves open for the passage of the hydraulic fluid.
  • the springs will return to their original position deferred once the maximum of the local pressure wave has passed the throttle disc, being the stored one Give energy back to the hydraulic fluid. hereby the system begins to oscillate, taking the fuel between the throttle disks in turn as dampers for the Vibrations acts. As a result, the course of the respective pressure wave flattened, pressure rise or pressure drop also occurs delayed and with less incline, that is Maximum is lower. It is achieved that Single pressure vibrations superimposed in a system Vibrations are transferred. The individual vibrations are less pronounced in terms of their amplitude, and there are no standing waves in the system.
  • the at least one throttle disc has a bore that is particularly centrally located, and by which Fluid and the pressure wave are then reduced in force continue, by hitting the pressure wave on the Throttle plate a deflection of the throttle plate and thus converts the pressure energy into spring energy becomes.
  • the Throttle disks with regard to their outer contour and / or Dimensions of the inner contour and / or dimensions of the Pressure accumulator are adjusted. This will in particular achieved that safe guidance of the throttle discs is given, and moreover it can be avoided that Larger amounts of the fluid on the outside of the throttle disc squeeze past.
  • the Springs that support and stabilize the throttle plate with regard to their external dimensions also essentially the Correspond to the internal dimensions of the storage space, so that the Springs which have a certain longitudinal extent and for example, include multiple spring windings, if they are designed as coil springs, safely in the storage space are guided and so a tilting or kinking of the spring and thus a hindrance to the compressibility of the springs can be avoided. By guiding the springs ensures that the pressure energy to be converted by the springs can be picked up and released again, over a variety of cycles.
  • the Throttle disks with some distance to the inner wall of the Storage space are performed, then be provided can, the throttle discs without bore or with additional hole in the middle or on another Training position.
  • Vibration damping devices consisting of springs and Throttle disks, arranged one behind the other, the various vibration damping devices can have different damping parameters.
  • the Damping parameters can on the one hand via the mass and the Spring constant of the vibrating mass system as well as the other can be set via the flow.
  • multiple holes can be provided provide, with an enlargement of the Bore cross section of the throttle discs Throttle coefficient is reduced and a reduction in the Deflection amplitude of the throttle discs is achieved. Furthermore, by increasing the spring force Reduction of the deflection of the throttle disks achieved become. In this way it can be done Vibration damping element on the type of expected Set vibrations with regard to frequency and amplitude.
  • the Throttle disks are arranged between two springs the throttle discs are preloaded in a basic position keep at constant pressure in the storage space, and that ever according to the direction of the pressure difference Deflection of the throttle disc in the longitudinal direction or axial direction of the elongated Storage space. This way it can be special simply both a balance of overpressure and of Vacuum waves can be achieved, both types of pressure can be equalized equally well.
  • the Hydraulic high-pressure accumulator a high-pressure fuel accumulator for fuel injection systems for internal combustion engines
  • the storage space in particular as a common rail can be trained.
  • the storage space can alternatively but also be a separate storage space, for example is connected downstream of a common rail.
  • High pressure hydraulic accumulator Part of a hydraulic system is a test bench, in particular Flow test stands for fuel injectors thereof benefit, since these often have problems with pressure surges occur.
  • use in the chemical industry conceivable as advantageous.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a Hydraulic high pressure storage system 4, namely one High-pressure fuel storage system in longitudinal section.
  • the High-pressure fuel accumulator has a common rail 10 into the high-pressure fuel via a Inflow 12 arrives.
  • the common rail has an im Essentially cylindrical geometry.
  • the fuel is in the inlet 12 by means of a not shown High pressure fuel pump promoted.
  • the end 14 of the fuel inlet 12 opposite Common rails are hydraulically sealed, for example closed by a plug.
  • a plug At a Outer surface 16 of the common rail 10 are different Connection piece 18 arranged. Via the connecting piece 18, the fuel in the common rail 10 becomes the Injectors 20 transported. In another Connection piece 21 is screwed in a pressure sensor (not shown).
  • each Injector provided in a storage space 24 is arranged with a cylindrical interior and Outer contour.
  • the damping devices 22 serve the Pressure fluctuations caused by the high flow rates the injectors 20 due to multiple injections are achieved, especially negative pressures that starting from the injectors into the common rail 10 fight back, dampen.
  • Figure 2 now alternatively shows a structure for a Hydraulic system of a test bench, for one Flow test of an injector, which is also included here 20 is designated.
  • the hydraulic fluid passes through a feed (also referred to here as 12) in a measuring device such.
  • a measuring device such.
  • FIG. 3 shows a damping element as it is shown in FIG. 1 and 2 and designated by reference numeral 22 is on average, at rest.
  • the damper itself is while in a storage space 24, which is by a cylindrical Housing is formed, housed.
  • a storage space 24 which is by a cylindrical Housing is formed, housed.
  • On both sides of the Head ends of the cylindrical housing has Storage room 24 hydraulic connections 30.
  • the Flow direction is indicated by arrows that means that shown in the drawing on the right hydraulic connection leads to the injector 20.
  • the damper 22 has two throttle disks 32, which has three springs 34 ', 34 "and 34"' in the housing of the Storage space are stored and in terms of their axial Position in this are stabilized in a rest position.
  • the throttle disks 32 are passed through from both sides the springs 34 'to 34 "' held.
  • the spring constant of all three springs 34 'to 34 "' is set here so that Movements both against and in the direction of flow of the fluid equally easily through the throttle washers 32 can be carried out.
  • the throttle discs 32 have such a cross section that they are approximately the Adjusted contour of the cross section of the storage space 24 are. There is an opening in the middle of each throttle plate 32 36 provided through which fluid can flow.
  • Hydraulic fluid is now through the injectors 20th for example in a combustion chamber of a motor vehicle injected, this creates a vacuum wave that against the flow direction of the fluid in the Storage space 24 runs back.
  • the throttle disks 32 are created Pressure drop ⁇ p across the throttle plate 32, which arises because the fluid and therefore the pressure through the Throttle disks are prevented from continuing to flow, against which Direction of flow of the fluid deflected, the spring 34 "'is compressed and the springs 34" and 34' stretched become. Part of the pressure energy is thereby in Implemented spring energy.
  • the springs 34 give them in them stored energy back to the fuel, taking off the system moved back to the starting position.
  • the system this causes the fuel to start vibrating acts as a further damper between the throttle disks 32.
  • the single pressure vibration is hereby in one system superimposed vibrations implemented.
  • the damping system to the different, for example fuel systems be adjusted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikhochdruckspeicher, mit einem Speicherraum (24) für eine hydraulische Flüssigkeit, sowie mindestens je einem Anschluss (30) für die Zufuhr und für die Abfuhr der unter Hochdruck stehenden hydraulischen Flüssigkeit aus dem Speicherraum (24), wobei in dem Speicherraum (24) ein Schwingungsdämpfungselement (22) angeordnet ist, bei dem das Schwingungsdämpfungselement (22) mindestens eine Drosselscheibe (32) umfasst, die in dem Speicherraum (24) in Längsrichtung des Speicherraums (24) federnd beweglich geführt ist, wobei die Drosselscheibe (32) einen Teil des Querschnitts des Speicherraums freilässt, zum Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Hydraulikhochdruckspeicher mit einem Speicherraum für eine hydraulische Flüssigkeit sowie mindestens einem Anschluss für die Zufuhr und für die Abfuhr der unter Hochdruck stehenden hydraulischen Flüssigkeit aus dem Speicherraum, wobei in dem Speicherraum ein Schwingungsdämpfungselement angeordnet ist. Derartige Hydraulikhochdruckspeicher finden beispielsweise bei Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen Verwendung. Alternativ werden derartige Hydrauliksysteme auch an Durchflussprüfständen, sowie anderen Prüfständen , sowie in der chemischen Industrie eingesetzt.
In Common-Rail-Einspritzanlagen fördert eine Hochdruckpumpe den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in den Zentralkraftstoffhochdruckspeicher, der als "Common-Rail" bezeichnet wird. Vom Kraftstoffhochdruckspeicher führen Hochdruckleitungen zu den einzelnen Injektoren der Brennkraftmaschine, über die Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt wird. Die einzelnen Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine von einem Steuergerät angesteuert, so dass die gewünschte Kraftstoffmenge zum gewünschten Zeitpunkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.
Gerade bei strahlgeführten Brennverfahren für die Benzin-Direkteinspritzung beziehungsweise die Diesel-Direkteinspritzung werden sehr hohe Anforderungen an die Stabilität der Sprayform gestellt. Hierzu ist es erforderlich, den Kraftstoffdruck zu erhöhen. Gleichzeitig sind hiermit sehr kurze Einspritzzeiten erreichbar, welche eine variable Einspritzung erlauben, beispielsweise Mehrfacheinspritzungen, wie sie bereits in Dieselsystemen vorgesehen sind.
Diese hohen Durchflüsse führen jedoch zu einer schnellen Volumenabnahme im Injektor, welche in Druckpulsationen im Hochdruckrail resultieren. Hierdurch ergeben sich Nachteile in Form von starker Lärmentwicklung und mechanischer Belastung des Rails. Gleichzeitig kann der ständige Wechsel von Überdruck- und Unterdruckwellen an der Einspritzdüse zu ausgeprägten Schwankungen der Einspritzmenge führen.
Um die Schwingungen in herkömmlichen Kraftstoffhochdruckspeichern zu dämpfen, wird ein relativ großes Volumen des Kraftstoffhochdruckspeichers benötigt. Infolgedessen wird die hochdruckfeste Auslegung des Kraftstoffhochdruckspeichers erschwert. Außerdem steigt der Bauraumbedarf ebenso wie die Herstellungskosten an.
Ein herkömmlicher Kraftstoffhochdruckspeicher ist zum Beispiel in der DE 196 00 480 beschrieben. Der bekannte Kraftstoffhochdruckspeicher besteht aus einem langgestreckten rohrförmigen Körper mit mehreren Anschlüssen zur Versorgung von Injektoren. Der rohrförmige Körper dient der Druckerhaltung, der Dämpfung von Druckstößen im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzanlage und der Verteilung des Kraftstoffs an die verschiedenen Injektoren. Je nach Abstimmung der Kraftstoffeinspritzanlage treten, insbesondere bei kleinem Rohrinnendurchmesser und einer großen Rohrlänge, Druckschwingungen im Kraftstoffhochdruckspeicher auf. Diese Druckschwingungen können dazu führen, dass manche Injektoren infolge der Ausbildung einer stehenden Welle nicht die gewünschte Kraftstoffmenge einspritzen. Außerdem können im Rail hin- und herlaufende Druckwellen dazu führen, dass die Injektoren abwechselnd oder stochastisch nicht die gewünschte Kraftstoffmenge einspritzen.
Aus der DE 100 47 351 Al ist ein Hochdruckschlauch für Kraftstoffeinspritzanlagen bekannt, welcher in seinem Inneren ein Dämpfungselement aufweist. Dieses Dämpfungselement teilt den durch den Kraftstoffhochdruckschlauch fließenden Kraftstoff in zwei Teilströme, welche über in dem Dämpfungselement ausgebildete Drosselstellen miteinander hydraulisch in Verbindung stehen. Diese Drosselstellen entwickeln erst bei höheren Durchflussgeschwindigkeiten eine nennenswerte Dämpfungswirkung, so dass sie für die Dämpfung hochfrequenter Druckpulsationen mit kleiner Amplitude nicht geeignet sind. Bei dem Schwingungsdämpfungselement handelt es sich um einen ebenfalls rohrförmigen Körper, der beispielsweise aus gewickelten Plastikstreifen gebildet ist.
Ein Teil des Stromes läuft dabei innen im Schwingungsdämpfungselement, ein anderer Teil des Stromes außen an demselben Schwingungsdämpfungselement. Die äußere Seite zwischen Ringraum und Schwingungsdämpfungselement stellt dabei eine Sackgasse für das Fluid dar, so dass dieses durch die Lücken im Schwingungsdämpfungselement drücken muss und hierbei eine Druckdrosselung stattfindet.
Schließlich ist aus der DE 102 16 693 bekannt, bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher einen kompressiblen Einsatz im Speicherraum vorzusehen, wobei es sich hierbei beispielsweise um eine Beschichtung oder Innenauskleidung des Speicherraumes handeln kann oder ein Teilvolumen des Speicherraums durch den kompressiblen Einsatz eingenommen wird. Durch einen derartigen kompressiblen Einsatz lassen sich jedoch Druckpulsationen mit großer Amplitude nur begrenzt ausfiltern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikhochdruckspeicher der eingangs genannten Art bereitzustellen, dessen Dämpfungseigenschaften insbesondere auch hohe Amplituden zu dämpfen vermögen und Einzelschwingungen vermeiden. Darüber hinaus sollen sowohl Überdruckwellen als auch Unterdruckwellen gedämpft werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Hydraulikhochdruckspeicher mit einem Speicherraum für eine hydraulische Flüssigkeit sowie mindestens je einem Anschluss für die Zufuhr und die Abfuhr der unter Hochdruck stehenden hydraulischen Flüssigkeit aus dem Speicherraum, wobei in dem Speicherraum ein Schwingungsdämpfungselement angeordnet ist, gelöst, bei dem das Schwingungsdämpfungselement mindestens eine Drosselscheibe umfasst, die in dem Speicherraum in Längsrichtung des Speicherraums federnd beweglich geführt ist, wobei die Drosselscheibe einen Teil des Querschnitts des Speicherraums freilässt zum Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit.
Vorteile der Erfindung
Durch die Anordnung von Drosselscheiben, die in axialer Richtung, also in Längsrichtung des Druckspeicherraums, beweglich sind, können Druckwellen im Hydraulikpfad gedämpft werden. Durch entstehende Über- und Unterdruckwellen, die auf die mindestens eine Drosselscheibe treffen, wird die mindestens eine Drosselscheibe über die auftretenden Druckgefälle ausgelenkt, wobei Überdruckwellen die Drosselscheibe in Laufrichtung auslenken und Unterdruckwellen die Drosselscheibe entgegen der Laufrichtung der Druckwelle auslenken. Hierbei wird durch die federvorgespannten Drosselscheiben ein Teil der Druckenergie in Federenergie umgesetzt, da die Druckwellen gegen die Federn arbeiten. Die Druckwellen setzen sich hierbei nach einer Drosselscheibe mit verminderter Energie fort, wobei sie eine verringerte Amplitude aufweisen, die, sofern weitere Drosseln vorgesehen sind, an diese weitergegeben wird.
Die Federn werden wieder in ihre Ursprungsposition zurückgestellt, sobald das Maximum der lokalen Druckwelle die Drosselscheibe passiert hat, wobei sie die gespeicherte Energie wieder an das hydraulische Fluid abgeben. Hierdurch beginnt das System zu schwingen, wobei der Kraftstoff zwischen den Drosselscheiben wiederum als Dämpfer für die Schwingungen fungiert. Hierdurch wird der Verlauf der jeweiligen Druckwelle abgeflacht, Druckanstieg beziehungsweise Druckabfall erfolgt darüber hinaus verzögert und mit geringerer Steigung, das heißt das Maximum liegt tiefer. Es wird erreicht, dass Einzeldruckschwingungen in ein System überlagerter Schwingungen überführt werden. Die einzelnen Schwingungen sind dabei bezüglich ihrer Amplitude weniger ausgeprägt, und es kommt nicht zu stehenden Wellen im System.
Durch die guten Dämpfungseigenschaften kann das Speichervolumen des Speicherraums gering gehalten werden, wodurch Herstellungskosten und Platzbedarf deutlich verringert sind, insbesondere wegen der ansonsten entstehenden Kosten bei der zu erzeugenden Hochdruckfestigkeit des Speicherraums. Eine hochdruckfeste Auslegung für Drücke bis über 2000 bar ist bei kleinen Abmessungen des Hochdruckspeicherraumes leichter möglich.
Vorteilhafte Varianten der Erfindung sehen vor, dass die mindestens eine Drosselscheibe eine Bohrung aufweist, die insbesondere zentral angeordnet ist, und durch die das Fluid und die Druckwelle sich dann mit verminderter Kraft fortsetzen, wobei durch Auftreffen der Druckwelle auf die Drosselscheibe eine Auslenkung der Drosselscheibe und damit eine Umsetzung der Druckenergie in Federenergie erreicht wird.
Es kann hierbei weiterhin vorgesehen sein, dass die Drosselscheiben bezüglich ihrer äußeren Kontur und/oder Abmaße an die innere Kontur und/oder Abmaße des Druckspeichers angepasst sind. Hierdurch wird insbesondere erzielt, dass eine sichere Führung der Drosselscheiben gegeben ist, und darüber hinaus kann vermieden werden, dass größere Mengen des Fluides außen an der Drosselscheibe vorbeidrücken. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Federn, die die Drosselscheibe abstützen und stabilisieren, bezüglich ihrer Außenmaße ebenfalls im Wesentlichen den Innenabmaßen des Speicherraumes entsprechen, so dass die Federn, die eine gewisse Längserstreckung aufweisen und beispielsweise mehrere Federwicklungen umfassen, sofern sie als Schraubenfedern gestaltet sind, sicher im Speicherraum geführt sind und so ein Verkippen oder Knicken der Feder und damit eine Behinderung der Kompressibilität der Federn vermieden werden kann. Durch die Führung der Federn wird sichergestellt, dass die umzusetzende Druckenergie durch die Federn aufgenommen und wieder abgegeben werden kann, und dies über eine Vielzahl von Zyklen.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Drosselscheiben mit einigem Abstand zur Innenwandung des Speicherraums geführt sind, wobei dann vorgesehen sein kann, die Drosselscheiben ohne Bohrung oder mit zusätzlicher Bohrung in der Mitte oder an einer anderen Stelle auszubilden.
Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass mehrere Schwingungsdämpfungseinrichtungen, bestehend aus Federn und Drosselscheiben, hintereinander angeordnet sind, wobei die verschiedenen Schwingungsdämpfungseinrichtungen verschiedene Dämpfungsparameter besitzen können. Die Dämpfungsparameter können zum einen über die Masse und die Federkonstante des Masseschwingersystems sowie zum anderen über den Durchfluss eingestellt werden. Die Parameter: Federsteifigkeit, Gehäusedurchmesser des Speicherraumes sowie der Drosselbeiwert, der sich als Verhältnis des Drosselscheibendurchmessers zum Bohrungsdurchmesser beziehungsweise als Verhältnis vom Scheibendurchmesser zum Innenmaß des Speicherraumes ergibt, also dem Verhältnis frei bleibender Querschnitt / verdeckter Querschnitt an der Drosseischeibe, lassen sich beliebig variieren und damit an verschiedene hydraulische Fluide anpassen.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, Mehrfachbohrungen vorzusehen, wobei über eine Vergrößerung des Bohrungsquerschnittes der Drosselscheiben der Drosselbeiwert gesenkt wird und eine Verkleinerung der Auslenkungsamplitude der Drosselscheiben erzielt wird. Weiterhin kann durch Vergrößerung der Federkraft eine Verkleinerung der Auslenkung der Drosselscheiben erzielt werden. Auf diese Weise lässt sich das Schwingungsdämpfungselement auf die Art der zu erwartenden Schwingungen bezüglich Frequenz und Amplitude einstellen.
Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass die Drosselscheiben zwischen zwei Federn angeordnet sind, die die Drosselscheiben in einer Grundstellung vorgespannt halten bei konstantem Druck im Speicherraum, und dass je nach Richtung der auftretenden Druckdifferenz eine Auslenkung der Drosselscheibe in Längsrichtung beziehungsweise axialer Richtung des länglichen Speicherraumes erfolgt. Auf diese Weise kann besonders einfach sowohl ein Ausgleich von Überdruck- als auch von Unterdruckwellen erreicht werden, wobei beide Druckarten gleich gut ausgeglichen werden können.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass der Hydraulikhochdruckspeicher ein Kraftstoffhochdruckspeicher für Kraftstoffeinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen ist, wobei der Speicherraum insbesondere als Common-Rail ausgebildet sein kann. Der Speicherraum kann alternativ aber auch ein separater Speicherraum sein, der zum Beispiel einem Common-Rail nachgeschaltet ist.
Alternativ ist es auch möglich, dass der Hydraulikhochdruckspeicher Teil eines Hydrauliksystems eines Prüfstandes ist, wobei insbesondere Durchflussprüfstände für Einspritzventile hiervon profitieren, da bei diesen oftmals Probleme mit Druckstößen auftreten. Darüber hinaus ist eine Verwendung in der chemischen Industrie als vorteilhaft denkbar.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Ansprüchen aufgeführt.
Zeichnung
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1:
eine schematische Darstellung des Einbaus des Dämpfers in einen Kraftstoffpfad eines Kraftfahrzeuges;
Figur 2:
eine schematische Darstellung der Schwingungsdämpfungseinrichtung zum Schutz eines Messgeräts in einem Durchflussprüfstand; und
Figur 3:
eine schematische Darstellung der Schwingungsdämpfungseinrichtung in einem Ruhezustand.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hydraulikhochdruckspeichersystems 4, nämlich eines Kraftstoffhochdruckspeichersystems im Längsschnitt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher weist dabei ein Common-Rail 10 auf, in das unter Hochdruck stehender Kraftstoff über einen Zufluss 12 gelangt. Das Common-Rail weist hierbei eine im Wesentlichen zylindrische Geometrie auf. Der Kraftstoff wird in den Zulauf 12 mittels einer nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckpumpe gefördert.
Das dem Kraftstoffzulauf 12 gegenüberliegende Ende 14 des Common-Rails ist hierbei hydraulisch dicht, beispielsweise durch einen Verschlussstopfen verschlossen. An einer Außenfläche 16 des Common-Rails 10 sind verschiedene Anschlussstutzen 18 angeordnet. Über die Anschlussstutzen 18 wird der im Common-Rail 10 befindliche Kraftstoff zu den Injektoren 20 transportiert. In einen weiteren Anschlussstutzen 21 ist ein Drucksensor eingeschraubt (nicht dargestellt).
In Strömungsrichtung zwischen Anschlussstutzen 18 und den Injektoren 20 ist hierbei eine Dämpfungseinrichtung 22 je Injektor vorgesehen, die in einem Speicherraum 24 angeordnet ist, mit einer zylindrischen Innen- und Außenkontur.
Die Dämpfungseinrichtungen 22 dienen dazu, die Druckschwankungen, die durch die hohen Durchflüsse durch die Injektoren 20 aufgrund von Mehrfacheinspritzungen erreicht werden, entstehen, insbesondere Unterdrücke, die ausgehend von den Injektoren in das Common-Rail 10 zurückschlagen, zu dämpfen.
Figur 2 zeigt nun alternativ einen Aufbau für ein Hydrauliksystem eines Prüfstandes, für eine Durchflussprüfung eines Injektors, der hier ebenfalls mit 20 bezeichnet ist.
Dabei gelangt das hydraulische Fluid über eine Zuführung (hier ebenfalls mit 12 bezeichnet) in ein Messgerät z. B. einen Massedurchflussmesser 26, und von dort weiter über einen Anschlussstutzen 28 in eine Dämpfungseinrichtung beziehungsweise in ein Schwingungsdämpfungselement 22, das zwischen Messgerät und Injektor geschaltet ist, um die Druckstöße, die bei einem Prüfsystem für strahlgeführte Einspritzverfahren auftreten, gegenüber dem Messgerät zu dämpfen.
Ein ähnlicher Aufbau ist darüber hinaus auch bei Einsätzen in der chemischen Industrie denkbar.
Figur 3 zeigt ein Dämpfungselement, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist im Schnitt, im Ruhezustand. Der Dämpfer selbst ist dabei in einem Speicherraum 24, der durch ein zylindrisches Gehäuse gebildet wird, untergebracht. Auf beiden Seiten der Kopfenden des zylindrischen Gehäuses besitzt der Speicherraum 24 hydraulische Anschlüsse 30. Die Durchströmungsrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet, das heißt, der in der Zeichnungsdarstellung rechts dargestellte hydraulische Anschluss führt zu dem Injektor 20.
Der Dämpfer 22 weist hierbei zwei Drosselscheiben 32 auf, die über drei Federn 34', 34" und 34"' im Gehäuse des Speicherraumes gelagert sind und bezüglich ihrer axialen Position in diesem in einer Ruheposition stabilisiert sind.
Dabei werden die Drosselscheiben 32 von beiden Seiten durch die Federn 34' bis 34"' gehalten. Die Federkonstante aller drei Federn 34' bis 34"' ist hierbei so eingestellt, dass Bewegungen sowohl entgegen als auch in Strömungsrichtung des Fluids gleichermaßen leicht durch die Drosselscheiben 32 vollführt werden können. Die Drosselscheiben 32 besitzen dabei einen derartigen Querschnitt, dass sie annähernd der Kontur des Querschnitts des Speicherraums 24 angepasst sind. In der Mitte jeder Drosselscheibe 32 ist eine Öffnung 36 vorgesehen, durch die Fluid hindurchströmen kann.
Wird nun hydraulisches Fluid durch die Injektoren 20 beispielsweise in einen Brennraum eines Kraftfahrzeugs eingespritzt, so entsteht eine Unterdruckwelle, die entgegen der Strömungsrichtung des Fluides in den Speicherraum 24 zurückläuft. Durch die Unterdruckwelle werden die Drosselscheiben 32 durch das entstehende Druckgefälle Δp über die Drosselscheibe 32, das entsteht, da das Fluid und damit auch der Druck durch die Drosselscheiben am Weiterfluss gehindert wird, entgegen der Strömungsrichtung des Fluids ausgelenkt, wobei die Feder 34"' komprimiert wird und die Federn 34" und 34' gedehnt werden. Ein Teil der Druckenergie wird dadurch in Federenergie umgesetzt.
Die Druckdifferenz, die sich über die erste Drosselscheibe 32 dann fortpflanzt und die zweite Drosselscheibe 32 erreicht, ist bezüglich ihrer Amplitude deutlich abgeschwächt. An der zweiten Drosselscheibe 32 führt sie durch den Druckabfall Δp über die zweite Drosselscheibe 32 zu einer Kompression der Feder 34" und einer weiteren Dehnung der Feder 34'. Durch diese Bewegung der Drosselscheibe 32 wird weitere Druckenergie in Federenergie umgewandelt, so dass am hydraulischen Zulauf möglichst Δp = 0 herrscht und keine Druckwelle mehr vorliegt, die sich dann in beispielsweise das Common-Rail 10 fortpflanzen würde.
Nachdem das Maximum der Druckwelle an den Drosselscheiben vorbeigelaufen ist, geben die Federn 34 die in ihnen gespeicherte Energie an den Kraftstoff zurück, wobei sich das System wieder in die Ausgangslage bewegt. Das System beginnt hierdurch zu schwingen, wobei der Kraftstoff zwischen den Drosselscheiben 32 als weiterer Dämpfer wirkt. Die Einzeldruckschwingung wird hierdurch in ein System überlagerter Schwingungen umgesetzt.
Über die Auswahl der Drosselscheiben 32 sowie der Federn 34, sowie der jeweiligen Parameter kann das Dämpfungssystem auf die verschiedenen, beispielsweise Kraftstoffsysteme, angepasst werden.

Claims (8)

  1. Hydraulikhochdruckspeicher, mit einem Speicherraum (24) für eine hydraulische Flüssigkeit, sowie mindestens je einem Anschluss (30) für die Zufuhr und für die Abfuhr der unter Hochdruck stehenden hydraulischen Flüssigkeit aus dem Speicherraum (24), wobei in dem Speicherraum (24) ein Schwingungsdämpfungselement (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (22) mindestens eine Drosselscheibe (32) umfasst, die in dem Speicherraum (24) in Längsrichtung des Speicherraums (24) federnd beweglich geführt ist, wobei die Drosselscheibe (32) einen Teil des Querschnitts des Speicherraums freilässt, zum Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit.
  2. Hydraulikhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drosselscheibe (32) mindestens eine Bohrung aufweist, die insbesondere zentral angeordnet ist
  3. Hydraulikhochdruckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselscheiben (32) mehrere Bohrungen aufweisen.
  4. Hydraulikhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselscheiben (32) bezüglich ihrer äußeren Kontur und/oder Abmaße an die innere Kontur und/oder Abmaße des Speicherraums (24) angepasst sind.
  5. Hydraulikhochdruckspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schwingungsdämpfungselemente (22) hintereinander geschaltet sein können, wobei die verschiedenen Schwingungsdämpfungselemente (22) verschiedene Dämpfungsparameter besitzen können.
  6. Hydraulikhochdruckspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselscheiben (32) zwischen zwei Federn (34) angeordnet sind, die die Drosselscheibe (32) in einer Grundstellung bei konstantem Druck im Speicherraum (24) vorgespannt halten, und je nach Richtung der auftretenden Druckdifferenz eine Auslenkung der Drosselscheibe (32) in Längsrichtung des Speicherraumes (24) zulassen.
  7. Verwendung eines Hydraulikhochdruckspeichers nach einem der vorangehenden Ansprüche als Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem, wobei das Schwingungsdämpfungselement (22) in einem Hochdruckrail (10) und/oder nachgeschaltet zu dem Hochdruckrail (10) in einem eigenen Speicherraum (24) angeordnet ist.
  8. Verwendung eines Hydraulikhochdruckspeichers nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche in einem Hydrauliksystem an Prüfständen, insbesondere Durchflussprüfständen für Einspritzventile.
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