EP1864015A1 - Kraftstoffhochdruckspeicher sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Kraftstoffhochdruckspeicher sowie verfahren zu dessen herstellung

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EP1864015A1
EP1864015A1 EP06701731A EP06701731A EP1864015A1 EP 1864015 A1 EP1864015 A1 EP 1864015A1 EP 06701731 A EP06701731 A EP 06701731A EP 06701731 A EP06701731 A EP 06701731A EP 1864015 A1 EP1864015 A1 EP 1864015A1
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pressure fuel
accumulator
pressure
connecting piece
elements
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F02M55/004—Joints; Sealings
    • F02M55/005—Joints; Sealings for high pressure conduits, e.g. connected to pump outlet or to injector inlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9053—Metals
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    • F02M2200/9053—Metals
    • F02M2200/9076—Non-ferrous metals

Definitions

  • An injection system is used to supply an internal combustion engine with fuel.
  • pressure generation and injection are temporally and locally decoupled from one another.
  • a separate high-pressure pump generates an injection pressure in a central high-pressure fuel storage.
  • the start of injection and the injection quantity are determined by activation time and activation duration of electrically actuated injectors, which are connected via fuel lines to the high-pressure fuel accumulator.
  • electrically actuated injectors which are connected via fuel lines to the high-pressure fuel accumulator.
  • the invention relates to a method for producing a high-pressure fuel accumulator for a common rail fuel injection system for internal combustion engines, wherein the high-pressure fuel accumulator - inner part and power connection - and is cast from a high-strength material.
  • the invention relates to the high-pressure fuel storage, produced by the method according to the invention.
  • the high-pressure fuel storage forges are forged, pulled or rolled.
  • DE-A 199 36 533 relates to a high-pressure fuel accumulator for a common-rail fuel injection system of an internal combustion engine having a tubular base body which has a longitudinally extending blind hole bore and a plurality of connections.
  • the fuel high-pressure accumulator has a hollow body, which is equipped with several connection openings. The interior of the body is flat in the region of the connection openings.
  • the high-pressure fuel accumulator performs the task of storing fuel and pressurizing it to provide it via injectors associated with leads. For this purpose, connecting pieces are provided at the high-pressure fuel storage. These are usually poured in the production of high-pressure fuel storage. Since these are screw connections, it is necessary that they are reworked after the casting process.
  • connection elements in the form of mounting straps. These are also produced in the casting process according to the prior art. Since the requirements must be designed according to precise and also the holes must have defined tolerances, at least mechanical post-processing of these connection elements is necessary.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art, in particular to achieve cost savings in the production of such a high-pressure fuel storage.
  • High-pressure fuel accumulator for a common rail fuel proposed injection system for fuel combustion engines in which the connection parts, in particular the connecting pieces and the fastening elements are manufactured separately and cast in a die-casting process to the already prepared body of the high-pressure fuel storage.
  • connection elements in particular the connecting pieces, can be produced as turned parts. These are advantageously simple to manufacture in a lathes components of a defined material.
  • connection elements produced in this way can then be cast onto the base body by means of a diecasting process.
  • the use of aluminum as the casting material for this die casting process means that the weight of the component is considerably lower.
  • connection elements in particular the attachments, such as tabs and pads, arise as Gussrohteil and by a simple
  • Casting process can be connected to the main body. It also eliminates the necessary per se milling, especially at the radial connection piece. This is due to the fact that these connecting pieces are already completed as turned parts.
  • connection elements is freely selectable. This means that customer-specific designs can be realized even in very small series, without this implementation being associated with high costs.
  • the main body or the connecting elements are coated before the actual casting process in order to improve the connection between the cast material and the actual components.
  • Fig. 1 is a perspective view of a high-pressure fuel storage according to the invention with specially designed connection elements;
  • FIG. 2 is a perspective view from below of the high-pressure fuel accumulator shown in Figure 1 with connecting elements, partially in section.
  • FIG. 3 is an enlarged view of an alternative embodiment of a high-pressure end closure according to detail III in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the detail IV according to FIG. 2;
  • FIG. 5 is an enlarged view of another embodiment of a connecting element in the formation of a fastening element.
  • connection element in the form of a fastening element
  • FIG. 7 shows a third exemplary embodiment of a connecting element in the form of a fastening element. Description of the embodiments
  • a high-pressure fuel storage 1 is shown.
  • This high-pressure fuel accumulator 1 consists of a base body 2 and arranged in the base body 2 central bore 3.
  • the central bore 3 is fluidly connected to connecting elements in the formation of connecting piece 4.
  • connecting elements in the embodiment of fastening elements 6 are provided on an outer wall 5 of the main body 2 of the high-pressure fuel accumulator 1.
  • a field 7 is provided for example for the attachment of a nameplate on the base body 2.
  • the high-pressure fuel accumulator 1 shown in FIGS. 1 and 2 it is provided to first produce the main body 2 in a high-strength material in a first processing step.
  • the connecting pieces 4 and the fastening elements 6 are subsequently produced individually. After the production of these connection elements, these are brought into a die-cast mold together with the main body 2 of the high-pressure fuel accumulator 1, corresponding to the desired arrangement.
  • the fuel high-pressure accumulator 1 thus constructed is formed in one piece.
  • the high-pressure fuel storage 1 consists of the main body 2 and further surrounds this base body 2, the corresponding die-cast material, here preferably aluminum.
  • the connecting pieces 4 cooperate with end closures 9 via a thread not shown in the drawings.
  • the end closure 9 is designed in the form of a hollow nut.
  • the cutting edge 13 of the connecting piece 4 engages when turning the end cap 9 on the connection piece 4 in a flat surface 14 of the end closure 9, so that is sealed by the intervention of the high-pressure fuel storage 1 evenly.
  • connection is web-like, and it is produced a support with a level 8.
  • connection of the fastening element 6 is centered on the Basic body 2 is provided. It is further provided to provide a cross-sectionally round support 15, wherein the fastening is effected by means of screws 10. Again, the connection by means of web formations in both simple and in double version, as shown in Figure 6, take place.
  • an accumulation of material (in contrast to Figure 6) is provided between the webs 12, so that a free space 11 is formed. It is preferably provided that the fastening element 6 is inserted as a rotary or cast part in the mold and the webs 12 by the further process step, namely the Druckg screenmaschinen form.
  • connection elements such as fasteners 6 or 4 connecting pieces with a high-strength and preferably also produced by casting base 2 of a high-pressure fuel storage 1 to connect. This also makes it possible to solve customer-specific requirements in a very simple manner.

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Description

Kraftstoffhochdruckspeicher sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Technisches Gebiet Ein Einspritzsystem dient der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff. Bei dem in Common-Rail-Systemen genannten Speichereinspritzsystem sind Druckerzeugung und -einspritzung voneinander zeitlich und örtlich entkoppelt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt einen Einspritzdruck in einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher . Der Einspritzbeginn und die Einspritzmenge werden durch Ansteuerzeitpunkt und Ansteuerdauer von elektrisch betätigten Injektoren bestimmt, die über Kraftstoff- leitungen mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher verbunden sind. Im Betrieb treten in den Kraftstoffhochdruckspeichern extrem hohe Drücke auf, weshalb an seine Druckfestigkeit sehr hohe Anforderungen gestellt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung ei- nes Kraftstoffhochdruckspeichers für ein Common-Rail-Kraftstoff- einspritzsystem für Brennkraftmaschinen, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher - Innenteil und Leistungsanschluß - und aus einem hochfesten Werkstoff gegossen wird. Zudem bezieht sich die Erfindung auf den Kraftstoffhochdruckspeicher, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Stand der Technik
Im Stand der Technik werden die Kraftstoffhochdruckspeicher ge- schmiedet, gezogen oder gewalzt.
DE-A 199 36 533 betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem rohrförmigen Grundkörper, der eine in Längs- richtung verlaufende Sacklochbohrung und mehrere Anschlüsse aufweist.
Aus DE-A 199 49 962 ist ein weiterer Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraft- maschine bekannt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher besitzt einen hohlen Grundkörper, der mit mehreren Anschlussöffnungen ausgestattet ist. Der Innenraum des Grundkörpers ist dabei im Bereich der Anschlussöffnungen eben ausgebildet. Nachteile des Standes der Technik
Der Kraftstoffhochdruckspeicher nimmt die Aufgabe wahr, Kraftstoff zu speichern und unter hohen Druck zu setzen, um ihn über Anschlussleitungen zugeordneten Injektoren bereitzustellen. Hierzu sind an dem Kraftstoffhochdruckspeicher Anschlussstutzen vorgesehen. Diese werden in der Regel bei der Herstellung des Kraftstoffhochdruckspeichers gegossen. Da es sich um Schraubverbindungen handelt, ist es erforderlich, dass diese nach dem Gießverfahren nachzubearbeiten sind.
Ferner weist der Kraftstoffhochdruckspeicher Anschlusselemente in Form von Befestigungslaschen auf. Diese werden gemäß dem Stand der Technik ebenfalls im Gießverfahren hergestellt. Da die Auflagen entsprechend präzise gestaltet sein müssen und auch die Bohrungen definierte Toleranzen aufweisen müssen, ist eine zumindest mechanische Nachbearbeitung auch dieser Anschlusselemente notwendig.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, um insbesondere eine Kosteneinsparung bei der Herstellung eines solchen Kraftstoffhochdruckspeichers zu erzielen.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Kraftstoffhochdruckspeichers für ein Common-Rail-Kraftstoff- einspritzsystem für Brennstoffkraftmaschinen vorgeschlagen, bei dem die Anschlussteile, insbesondere die Anschlussstutzen und die Befestigungselemente separat hergestellt und in einem Druckgussverfahren an den bereits hergestellten Grundkörper des Kraftstoffhochdruckspeichers angegossen werden.
Ferner wird als Lösung ein Kraftstoffhochdruckspeicher vorgeschlagen, der mit dem hier genannten Verfahren hergestellt ist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden insbesondere Bearbeitungskosten eingespart. Diese Einsparung besteht insbesondere darin, dass Tieflochbohrungs-, Laschen- bohrungs-, Laschenauflagebearbeitungen sowie sonstige notwendi- gen Nachbearbeitungen reduziert werden. Da vorteilhafterweise der Grundkörper in einem ersten Verfahrensschritt aus einem hochfesten Werkstoff hergestellt wird, können die Anschlusselemente, insbesondere die Anschlussstutzen, als Drehteile produziert werden. Diese sind vorteilhafterweise einfache, in einem Drehautomaten herzustellende Bauelemente aus einem definierten Material. In einem weiteren Verfahrensschritt lassen sich dann mittels eines Druckgussgießverfahrens die so hergestellten Anschlusselemente an den Grundkörper angießen. Durch die Verwendung von Aluminium als Gießwerkstoff für dieses Druckgussverfah- ren wird das Bauteilgewicht wesentlich geringer.
Ferner ist kein weiterer Arbeitsschritt notwendig, um einen entsprechenden Oberflächenschutz des Kraftstoffhochdruckspeichers zu erzielen. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch erreicht, dass die Qualität der Dichtheit des Kraftstoffhochdruckspeichers wesentlich verbessert wird, da die Aufnahme für die Anschlusselemente, insbesondere die Anbauteile, wie Laschen und Auflagen, als Gussrohteil entstehen und durch ein einfaches
Gießverfahren mit dem Grundkörper verbunden werden. Es entfällt auch die an sich notwendige Fräsbearbeitung, insbesondere an den radialen Anschlussstutzen. Dies liegt darin begründet, dass diese Anschlussstutzen bereits als Drehteile fertiggestellt werden.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Ausgestaltung der Anschlusselemente frei wählbar ist. Dies bedeutet, dass bereits in sehr kleinen Serien kundenspezifische Ausführungen realisiert werden können, ohne dass diese Realisierung mit hohen Kosten verbunden ist.
Für die Optimierung des Druckgussverfahrens ist vorgesehen, dass vor dem eigentlichen Gießverfahren der Grundkörper bzw. die Anschlusselemente beschichtet werden, um die Verbindung zwischen dem Gusswerkstoff und den eigentlichen Bauelementen zu verbessern .
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Kraftstoffhochdruckspeicher realisieren, die zum einen die an sich aus dem Stand der Technik bekannte hochqualitative Ausführung des Grundkörpers besitzen und sich gleichzeitig je nach Kundenbedarf variabel und kostengünstig mit Anschlusselementen versehen lassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher mit besonders gestalteten Anschlusselementen;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von unten auf den in Figur 1 dargestellten Kraftstoffhochdruckspeicher mit Anschlusselementen, teilweise im Schnitt;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer alternativen Ausbildung eines Hochdruck-Endverschlusses gemäß Detail III in Figur 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details IV gemäß Fi- gur 2;
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Anschlusselementes in der Ausbildung eines Befestigungselements;
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Anschlusselements in der Ausbildung eines Befestigungselements;
Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Anschlussele- ments in der Ausbildung eines Befestigungselements. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 und 2 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher 1 dargestellt. Dieser Kraftstoffhochdruckspeicher 1 besteht aus einem Grundkörper 2 und einer in dem Grundkörper 2 angeordneten Zentralbohrung 3. Die Zentralbohrung 3 ist fluidmäßig mit Anschlusselementen in der Ausbildung von Anschlussstutzen 4 verbunden. Ferner sind an einer Außenwandung 5 des Grundkörpers 2 des Kraftstoffhochdruckspeichers 1 Anschlusselemente in der Aus- bildung von Befestigungselementen 6 vorgesehen. Ferner ist auf dem Grundkörper 2 ein Feld 7 beispielsweise für die Anbringung eines Typenschildes vorgesehen.
Zur Herstellung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kraft- Stoffhochdruckspeichers 1 ist vorgesehen, zunächst in einem ersten Bearbeitungsschritt den Grundkörper 2 in einem hochfesten Werkstoff herzustellen. In einem weiteren Schritt werden anschließend die Anschlussstutzen 4 sowie die Befestigungselemente 6 einzeln hergestellt. Nach der Herstellung dieser Anschlussele- mente werden diese, entsprechend der gewünschten Anordnung, in eine Druckgussform zusammen mit dem Grundkörper 2 des Kraft- stoffhochdruckspeichers 1 gebracht. In einem anschließenden Druckgussverfahren, bei dem vorzugsweise Aluminium als Werkstoff verwendet wird, wird der so konstruierte Kraftstoffhochdruck- Speicher 1 einstückig ausgebildet.
Somit besteht der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 aus dem Grundkörper 2 und ferner umgibt diesen Grundkörper 2 das entsprechende Druckgussmaterial, hier vorzugsweise Aluminium. In den Figuren 3 und 4 wirken die Anschlussstutzen 4 mit Endverschlüssen 9 über ein nicht in den Zeichnungen dargestelltes Gewinde zusammen.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 greift eine Schneidkante 13 beim Eindrehen des Endverschlusses 9, der in Form einer Schraube ausgebildet ist, in den Anschlussstutzen 4 in eine plane Fläche 14 des Endverschlusses 9 ein, so dass durch das Eingreifen der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 gleichmäßig ab- gedichtet wird.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist der End- verschluss 9 in Form einer Hohlmutter ausgebildet. Die Schneidkante 13 des Anschlussstutzens 4 greift beim Aufdrehen des End- verschlusses 9 auf den Anschlusstutzen 4 in eine plane Fläche 14 des Endverschlusses 9 ein, so dass durch das Eingreifen der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 gleichmäßig abgedichtet wird.
In den Figuren 5 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen von Anschlusselementen in der Ausbildung von Befestigungselementen 6 dargestellt.
Bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine tangentiale Anbindung des Befestigungselements 6 an den Grundkörper 2 des Kraftstoffhochdruckspeichers 1 vorgesehen. Insbesondere erfolgt die Anbindung stegartig, und es wird eine Auflage mit einer Ebene 8 erzeugt.
Im Gegensatz hierzu ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 eine Anbindung des Befestigungselements 6 mittig auf dem Grundkörper 2 vorgesehen. Ferner ist vorgesehen, eine im Querschnitt runde Auflage 15 vorzusehen, wobei die Befestigung mittels Schrauben 10 erfolgt. Auch hier kann die Anbindung mittels Stegausbildungen sowohl in einfacher als auch in doppelter Aus- führung, wie in Figur 6 dargestellt ist, erfolgen.
Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Materialanhäufung (im Gegensatz zu Figur 6) zwischen den Stegen 12 vorgesehen, so dass ein Freiraum 11 entsteht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Befestigungselement 6 als Dreh- oder Gussteil in die Gussform eingelegt wird und die Stege 12 sich durch den weiteren Verfahrensschritt, nämlich das Druckgießverfahren, bilden.
Aufgrund der Verwendung eines zweistufigen Herstellungsprozesses ist es möglich, auf sehr einfache Art und Weise kostengünstig herstellbare Anschlusselemente, wie Befestigungselemente 6 oder Anschlussstutzen 4 mit einem hochfesten und vorzugsweise auch im Gießverfahren hergestellten Grundkörper 2 eines Kraftstoffhoch- druckspeichers 1 zu verbinden. Dadurch lassen sich auch kundenspezifische Anforderungen auf sehr einfache Art und Weise lösen.

Claims

A N S P R U C H E
1. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem hochfesten Werkstoff gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlusselemente, die als Anschlussstutzen (4) oder als Befestigungselemente (6) ausgelegt sind, mittels eines Druckgussverfahrens mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher (1) verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass für das Druckgussverfahren Aluminium verwendet wird.
3. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, herstellbar nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, der einen Grundkörper (2) mit mindestens einer Zentralbohrung (3) und mindestens einem Anschlussstutzen (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (4) als Drehteil ausgebildet ist.
4. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussstutzen (4) mit einem Endverschluss (9) über ein Gewinde zusammenwirkt. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet:, dass mindestens ein Anschlussstutzen (4) eine Schneidkante (13) umfasst, wobei im montierten Zustand die Schneidkante (13) durch das Zusammenwirken des Anschlussstutzens (4) mit dem Endverschluss (9), den Kraftstoffhochdruckspeicher (1) abdichtet.
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