EP3180508A1

EP3180508A1 - Rail-baugruppe mit kraftstoffheizer

Info

Publication number: EP3180508A1
Application number: EP15744906.7A
Authority: EP
Inventors: Andreas Reissner; Conrad Bubeck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-06-21
Also published as: BR112017002452A2; WO2016023752A1; DE102014215981A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) vorgeschlagen, mit einer Kammer (11; 41, 61, 71) aus einem Stahlwerkstoff, einem Kraftstoffheizer (12; 42; 52; 62; 72) mit einem Glührohr (121; 421; 521; 621; 721), und einem in einer Öffnung (112; 412; 612; 712) der Kammer (11; 41, 61, 71) vorgesehenen Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) zur Aufnahme des Kraftstoffheizers (12; 42; 52; 62; 72), wobei das Glührohr (121; 421; 521; 621; 721) des Kraftstoffheizers (12; 42; 52; 62; 72) in dem Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) direkt aufgenommen ist. Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) vorgeschlagen, wobei die Brennkraftmaschine für einen Betrieb mit Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, und Benzin, oder einem Alkoholgemisch und einem Gemisch aus Alkohol und Benzin ausgelegt ist.

Description

Rail-Baugruppe mit Kraftstoffheizer

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rail-Baugruppe mit einem Kraftstoffheizer, insbesondere eine Rail-Baugruppe eines Kraftstoffrails einer Brennkraftmaschine zur Leitung von Alkohol oder einer Alkoholmischung als Kraftstoff zu der

Brennkraftmaschine.

Für den Bereich des Automobilbaus gibt es Länder, wie beispielsweise Brasilien oder auch USA, in denen neben herkömmlichen Benzin auch Alkohol, das heißt hauptsächlich Methanol oder Ethanol, oder Alkohol-Benzin-Mischungen zum Betrieb von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Derartige Alkohole können in diesen Ländern lokal erzeugt werden, wodurch diese von der Erdöleinfuhr unabhängig werden und dadurch das Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Alkohol in diesen Ländern wesentlich billiger als das Betreiben der

Brennkraftmaschine mit Benzin oder Dieselkraftstoff wird.

Ein Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Alkohol oder Alkoholmischungen kann jedoch auch nachteilig sein, da beispielsweise mit Ethanol betriebene Ottomotoren erst bei einer Temperatur von mehr als 14 °C gestartet werden können. Deren Betrieb gestaltet sich demnach bei niedrigeren, kalten

Temperaturen durchaus als schwierig. Derzeit wird diesem Umstand dadurch Rechnung getragen, dass in mit Alkohol betriebenen Kraftfahrzeugen neben dem Haupttank, der mit Alkohol gefüllt ist, ein Zusatztank nebst zugehörigen

Leitungen vorgesehen ist, der mit regulärem Benzin gefüllt ist. Bei Temperaturen unterhalb von 14 °C wird der Ottomotor nicht mit Alkohol sondern mit Benzin gestartet, bis der Motor eine bestimmte Temperatur erreicht hat, wonach er auf Alkoholbetrieb mit Alkohol aus dem Haupttank umgestellt werden kann. Diese Zusatztanklösung ist bei mit Alkohol betriebenen Ottomotoren bis heute stark verbreitet.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Zusatztanklösung ist jedoch dem Umstand zuzuschreiben, dass der Inhalt des Zusatztanks und der dazugehörigen

Leitungen, das heißt das Benzin, bei warmen Temperaturen über 14° C, wie sie im Sommer vorliegen, nicht verwendet wird und über die Zeit weitgehend

verdunstet, wodurch das verbliebene Restbenzin in Leitungen und Tank

dickflüssig wird. Bei dieser Verdickung des Benzins bleiben jedoch langkettige Kohlenwasserstoffe übrig, die unter anderem den Auslass des Zusatztanks sowie die nachfolgenden Ventile und Leitungen verkleben können. Wird es

anschließend zum Winter hin wieder kälter, ist das Starten mit Benzin in diesem Falle aufgrund der verklebten Leitungen/Ventile und des dadurch verstopften

Zusatztanks nicht mehr möglich. Die Leitungen und der Zusatztank zur

Bevorratung des Benzins müssen in diesem Falle intensiv gereinigt oder im

schlimmsten Fall sogar vollständig ausgetauscht werden. Neben diesem

essentiellen Problem ist es ein weiterer Nachteil der Zusatztanklösung, dass für diese Lösung in einem Kraftfahrzeug zwei Tanks, das heißt der mit Alkohol gefüllte Haupttank sowie der mit Alkohol gefüllte Zusatztank, vorgesehen sein müssen, die mehr Platz als nur ein einzelner Tank im Fahrzeug benötigen, wodurch das Fahrzeug insgesamt in Bezug auf Herstellung und

Komponenteneinbau teurer wird. Darüber hinaus stellt der mit Benzin gefüllte

Zusatztank bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs ein nicht zu vernachlässigendes zusätzliches Sicherheitsrisiko dar.

Um nun eine Alternative zu der Zusatztanklösung zu finden, ist es auf dem Gebiet der alkoholbetriebenen Brennkraftmaschinen bereits bekannt, den Zusatztank mit all seinen Nachteilen wegzulassen und stattdessen ein beheizbares Kraftstoffrail zu verwenden, in dem der zuzuführende Alkohol bei niedrigen Temperaturen erwärmt werden kann. Ein speziell für diese Zwecke konstruiertes Rail, ein dazugehöriger

Kraftstoffheizer, ein dafür zuständiges spezielles Steuergerät sowie dessen

Softwaresteuerung bilden ein beheizbares Kraftstoffrail-System aus, das sogenannte Flexstart-System. Bisher sind zumindest zwei derartige Flexstart-Systeme bekannt, die sich durch den Werkstoff des Rails unterscheiden, wobei das Rail entweder aus Stahl oder aus einem Kunststoff besteht. Der dabei verwendete Kraftstoffheizer des jeweiligen Flexstart-Systems ist in beiden Fällen üblicherweise der gleiche, wobei lediglich die Anschlusstechnik des Kraftstoffheizers in dem Rail sowie das Gehäuse des Kraftstoffheizers für das jeweilige Rail unterschiedlich ausgelegt werden müssen. Als Beispiel für einen entsprechenden Kraftstoffheizer für ein derartiges Flexstart-

System wird beispielsweise in der DE 10 2006 052 634 A1 ein als Heizquelle verwendeter Kraftstoffheizer vorgeschlagen, der in das Ethanol-Einspritzsystem integriert ist und der Vorwärmung des Kraftstoffs dient. Der prinzipielle Aufbau des verwendeten Kraftstoffheizers entspricht demjenigen von bekannten metallischen Glühstiftkerzen, wie sie unter anderem aus der DE 20 2005 016 047 U1 bekannt sind.

Wie es in Figur 8 gezeigt ist, weist ein derartiger Kraftstoffheizer 8 dabei im

Wesentlichen ein geschlossenes, rohrförmig ausgebildetes metallisches Glührohr 81 auf, in dem eine spiralförmige Heizwendel (nicht gezeigt) eingebaut und mit dem Glührohr 81 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die Heizwendel elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen (nicht gezeigt) verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form eines

Rundsteckers 82 befindet. Ein keramisches Isolierpulver, bei dem es sich

üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr 81 zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr 81. Glührohr 81 , Heizwendel, Isolierpulver und

Anschlussbolzen bilden den Heizkörper. Der Heizkörper sitzt in einem Gehäuse 83 aus Stahl, das wiederum in eine Kammer 9 des Flexstart-Rails eingeschraubt wird. Dieser in dem Gehäuse 83 sitzende Teil des Heizkörpers wird bei einem Zusammenbau in das Gehäuse 83 eingepresst, wobei zwischen dem Gehäuse 83 und dem Rundstecker 82 eine Isolierscheibe 84 eingebaut wird, die den Anschlussbolzen und den

Rundstecker 82 gegenüber dem Gehäuse isoliert. Der Kraftstoffheizer 8 ist über das Gehäuse 83 in ein Aufnahmebauteil 91 eingeschraubt, das wiederum in einer Öffnung der Rail 9 sitzt, wobei eine Dichtungsgeometrie 85 zwischen dem Rail 9 und dem Gehäuse 83 von einer Dichtungsgeometrie einer bekannten Glühstiftkerze

übernommen ist und über zwei Konen mit unterschiedlichem Winkel erfolgt, wie es unter anderem der Norm DIN ISO 6550-2 entnommen werden kann. Über einen Kraftstoffeinlass 92 gelangt im Betrieb kalter Kraftstoff aus einem Hauptrail (nicht gezeigt) in eine Kammer 93, in der der Kraftstoff von dem Kraftstoffheizer 8 erhitzt wird und anschließend nach oben steigt. Der warme Kraftstoff sammelt sich vor einem Kraftstoffauslass 94 des Zwischenrails 9, hinter dem sich ein Einspritzventil (nicht gezeigt) befindet, das den warmen Alkoholkraftstoff letztendlich in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine zu dessen Verbrennung einspritzt. Das Flexstartsystem kann auch in Verbindung mit einer Benzindirekteinspritzung verwendet werden. Ein Problem der vorhergehend beschriebenen Alternativlösung ist jedoch, dass die

Anforderungen an die Dichtheit des Flexstart-Systems wesentlich höher als bei den Einbausystemen von herkömmlichen Glühstiftkerzen sind, wie sie beispielsweise der Norm DIN ISO 7578 entnommen werden können. Eine dort erlaubte Leckage ist für das Flexstart-System zu hoch, da sowohl die Dichtheit des Presssitzes zwischen Glührohr 81 und Gehäuse 83 des Kraftstoffheizers 8 wie auch die Dichtheit des

Dichtsitzes zwischen dem Kraftstoffheizer 8 und dem Aufnahmebauteil 91 des Rails 9 von geometrischen Toleranzen und der Güte der jeweiligen Oberflächen abhängig sind. Der Kegeldichtsitz zwischen Kraftstoffheizer 8 und Rail 9 in Form eines

Konuskegels ist dabei vergleichsweise anfälliger, undicht zu werden, als der Presssitz zwischen Glührohr 81 und Gehäuse 83 des Kraftstoffheizers 8.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rail-Baugruppe mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen, vorzugsweise für eine Brennkraftmaschine zur

Verbrennung von Alkohol als Kraftstoff. Genauer gesagt weist die

erfindungsgemäße Rail-Baugruppe eine Kammer aus einem Stahlwerkstoff, auch als Railkammer oder Kraftstoffleitungskammer bekannt, einen Kraftstoffheizer mit einem Glührohr und ein in einer Öffnung der Kammer vorgesehenes

Aufnahmebauteil auf, wobei das Aufnahmebauteil zur Aufnahme des

Kraftstoffheizers vorgesehen ist, um diesen in die Kammer hineinragen zu

lassen. Das Glührohr des Kraftstoffheizers ist erfindungsgemäß in dem

Aufnahmebauteil direkt aufgenommen, also ohne dass ein weiteres Bauteil zwischen Glührohr und Aufnahmebauteil vorgesehen ist. Demnach steht das

Glührohr des Kraftstoffheizers direkt mit dem Aufnahmebauteil in Kontakt,

wodurch einerseits kostengünstig auf weitere Bauteile wie das Gehäuse eines bekannten Kraftstoffheizers wie vorhergehend beschrieben verzichtet werden kann, und andererseits die Nachteile des vorhergehend beschriebenen

nachteiligen Kegeldichtsitzes zwischen dem bekanntem Kraftstoffheizer und der Kammer vermieden werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest eine der kritischen Dichtungsschnittstellen überflüssig zu machen, insbesondere des Kegeldichtsitzes, wird entsprechend mit der erfindungsgemäßen Rail- Baugruppe erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche möglich.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rail- Baugruppe ist das Glührohr des Kraftstoffheizers in dem Aufnahmebauteil eingepresst vorgesehen. Das Glührohr des Kraftstoffheizers wird demnach nicht mehr in das Gehäuse eingepresst sondern direkt in die Kammer, wodurch der nachteilige Kegeldichtsitz zwischen Glührohr und Gehäuse vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Glührohr des Kraftstoffheizers mit dem Aufnahmebauteil stoffschlüssig verbunden sein, wobei die stoffschlüssige Verbindung vorzugsweise eine Schweißverbindung oder eine Lötverbindung ist. Das heißt dass das Glührohr nicht nur in das Aufnahmebauteil eingepresst, sondern zudem auch noch mit diesem verschweißt oder verlötet sein kann.

Alternativ dazu kann das Glührohr auch entweder nur in das Aufnahmebauteil eingepresst sein, wobei der Presssitz für die gewünschte Dichtheit sorgt, kann aber auch ohne Presssitz mit diesem„nur" verschweißt oder verlötet sein. In diesem Fall muss der Presssitz nicht mehr vollständig dicht sein und es genügt ein leichter Presssitz, der das Glührohr während des folgenden

Schweißprozesses mechanisch hält. Die gewünschte Dichtheit wird durch die Schweißung hergestellt.

Eine entsprechende Schweißverbindung kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass zwischen dem Glührohr und dem Aufnahmebauteil eine Kehlnaht beispielsweise mit einem Laser gezogen wird. Mit einer derartigen

stoffschlüssigen Verbindung ist es generell möglich, zudem auch die

üblicherweise zwischen Gehäuse und Rail vorliegende Dichtfläche zu vermeiden, so dass mit der erfindungsgemäßen Lösung alle aus dem Stand der Technik bekannten Dichtheitsprobleme entfallen. Eine Dichtheitsprüfung zwischen dem Gehäuse und dem Glührohr, die üblicherweise bei allen Rail-Baugruppen des Stands der Technik durchwegs durchgeführt werden muss, entfällt dadurch vollständig. Gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung der vorliegenden erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe weist ein Hauptkörper des Aufnahmebauteils eine Gestalt eines offenen Hohlzylinders auf, liegt also in einer Ringform mit durchgehender Öffnung vor, die weiter vorzugsweise eine zentrale Öffnung ist. Das

Aufnahmebauteil kann dabei einen Außendurchmesser von 10 bis 30mm, vorzugsweise in etwa 20mm, und eine Höhe von 6 bis 30mm aufweisen, vorzugsweise in etwa 12mm, wobei die zentrale Öffnung einen Durchmesser von 4 bis 8mm haben kann, vorzugsweise 6mm. Der Hauptkörper kann dabei ein Vollkörper sein, der ringförmig vorliegt, kann aber alternativ dazu auch dünnwandig sein, beispielsweise mit einer Wandstärke von 0,5 bis 2mm, vorzugsweise 1mm, wobei der Hauptkörper durch die dünnwandige Ausbildung im Wesentlichen eine Topfform hat, mit einer Öffnung im Topfboden, wodurch wiederum die offenen Hohlzylinderform entsteht. Vorzugsweise ist ein

dünnwandiger Fortsatz an dem Hauptkörper des Aufnahmebauteils vorgesehen, der zur weiteren Kontaktierung des Glührohrs dient. Der Fortsatz setzt dabei an einem Außendurchmesser der Öffnung in dem Hauptkörper an, also an dem Rand der Öffnung in dem Hauptkörper. Der dünnwandige Fortsatz hat vorzugsweise ebenfalls eine Gestalt eines offenen Hohlzylinders, liegt also ebenfalls in einer Ringform vor. Der dünnwandige Fortsatz des Aufnahmebauteils dient im Wesentlichen dazu, ein Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Glührohr des Kraftstoffheizers und Aufnahmebauteil zu erleichtern, indem beispielsweise bei einem Zusammenschweißen dieser Bauteile direkt durch den dünnwandigen Fortsatz hindurch geschweißt wird und dieser damit mit dem Glührohr direkt verbunden wird. Das hat bei einem Laserschweißen beispielsweise den Vorteil, dass der Laser nicht genau die Ränder der beiden

Bauteilen, also des Glührohrs und des Aufnahmebauteils treffen muss sondern ein Spielraum für die Schweißgenauigkeit gegeben wird, was sich sehr günstig auf spätere Toleranzanforderungen auswirken kann. Weiter vorzugsweise ist der dünnwandige Fortsatz von der Kammer wegweisend vorgesehen, also so an dem Hauptkörper angeordnet, dass der Fortsatz die axiale Erstreckung des Aufnahmebauteils vergrößert. Speziell mit dieser

Ausführung kann das vorhergehend beschriebene Zusammenschweißen des Glührohrs mit dem Aufnahmebauteil erleichtert werden. Alternativ dazu kann der Fortsatz auch zu der Kammer hinweisend an dem Hauptkörper vorgesehen sein. Diese Ausführung ist jedoch nur sinnvoll, wenn der Hauptkörper dünnwandig ist und der Fortsatz dadurch in den inneren Hohlraum des Hauptkörpers

hervorsteht, wodurch eine einseitig offene, durchgehende Ringgestalt entsteht, die einen annähernd U-förmigen Querschnitt zeigt, wie es im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsformen nachfolgend auch noch genauer beschrieben wird.

Gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rail- Baugruppe ist das Aufnahmebauteil ein gedrehtes Bauteil, also ein durch ein Drehverfahren hergestelltes Bauteil, ein tiefgezogenes Bauteil, also ein durch

Tiefziehen hergestelltes Bauteil, ein fließgepresstes Bauteil, also ein durch Fließstrangpressen hergestelltes Bauteil, oder auch ein durch einem

Kombination der genannten Herstellungsverfahren hergestelltes Bauteil. Das Aufnahmebauteil besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, kann aber auch aus einem vergleichbaren Material bestehen, solange eine Verbindung mit der aus einem rostfreien Stahlwerkstoff bestehenden Kammer möglich ist. Für die Kammer wird derzeit Edelstahl 1.4301 verwendet. Dieses Material kann grundsätzlich auch für das Aufnahmeteil verwendet werden. Für ein

Tiefziehgehäuse kann Edelstahl 1.4303 oder auch 1 .4307 verwendet werden. Das Glührohr kann aus einer Nickel-Chrom Legierung 2.4851 bestehen. Es kommen aber auch entsprechend korrosionsfeste rostfreie Stähle in Frage wie zum Beispiel 1.4828.

Gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rail- Baugruppe weist der Kraftstoffheizer neben dem Glührohr mit der innenliegenden

Heizwendel und dem Isolierpulver ferner einen mit dem Glührohr verbundenen Anschlussbolzen, genauer gesagt einen mit der Heizwendel des Glührohrs verbundenen Anschlussbolzen, sowie eine Dichtung auf, wobei das Ende des Anschlussbolzens, das nicht mit der Heizwendel verbunden ist, aus dem

Glührohr hervorsteht und die Dichtung zwischen dem aus dem Glührohr hervorstehenden Teil des Anschlussbolzens und dem Aufnahmebauteil angeordnet ist und diese zueinander abdichtet. Diese Dichtung dient

insbesondere bei einem Presssitz zwischen Glührohr und Aufnahmebauteil dazu, die Dichtheit des Presssitzes zu gewährleisten, oder aber bei stoffschlüssig verbundenem Glührohr als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung bei möglicher Undichtigkeit zwischen Glührohr und Aufnahmebauteil zu dienen. Das

Aufnahmebauteil kann dabei die aus dem Stand der Technik bekannte ringförmige Vollkörpergestalt mit Konuskegel beibehalten, um eine bessere Aufnahme der Dichtung zwischen Aufnahmebauteil und Glührohr zu bieten. Die Dichtung kann dabei aus hydriertem Acrylnitril Butadien Kautschuk (HNBR) oder Fluorkautschuk (FKM) bestehen.

Weiter vorzugsweise kann bei der vorhergehenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe der Kraftstoffheizer neben dem Glührohr mit der innenliegenden Heizwendel und dem Isolierpulver, dem mit dem Glührohr verbundenen Anschlussbolzen sowie der Dichtung ferner eine Isolierscheibe und einen Rundstecker oder eine Rundmutter aufweisen, wobei die Isolierscheibe zwischen Dichtung und Rundstecker oder Rundmutter angeordnet ist, um Kurzschlüsse zu verhindern. Die Isolierscheibe besteht dazu vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie zum Beispiel einem Kunststoff oder dergleichen. Rundmutter oder Rundstecker dienen dabei als Abschluss des Kraftstoffheizers an dem aus dem Glührohr herausstehenden Ende des

Anschlussbolzens. Eine Rundmutter, die einen durchgehende Bohrung mit Innengewinde aufweisen sollte, wird dabei auf das freistehende Ende des Anschlussbolzens aufgeschraubt und zur Fixierung mit diesem verstemmt. Dazu muss der Anschlussbolzen mit einem Außengewinde versehen sein. Es ist alternativ dazu ebenfalls möglich eine Rundmutter ohne Innengewinde zu verwenden, die nur noch auf dem Außengewinde des Anschlussbolzens verstemmt wird. Ein Rundstecker kann ebenfalls auf ein Außengewinde des Anschlussbolzen geschraubt und zur Fixierung verstemmt werden. Eine alternative Möglichkeit dabei ist es, den Anschlussbolzen statt mit einem

Außengewinde mit einem Rändel zu versehen, wobei dann der Rundstecker ebenfalls kein Gewinde aufweisen muss, da während des Verstemmvorgangs der Rundstecker einfach auf den Anschlussbolzen gepresst wird. In allen Fällen presst der Rundstecker oder die Rundmutter die Isolierscheibe gegen die Dichtung und/oder das Aufnahmebauteil, um einen dichten Zusammenhalt der einzelnen Bauteile des Kraftstoffheizers zu gewährleisten.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird zudem eine Brennkraftmaschine mit einer wie vorhergehend beschriebenen Rail- Baugruppe vorgeschlagen, wobei die Brennkraftmaschine für einen Betrieb mit Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, oder einem Alkoholgemisch ausgelegt ist. Der Betrieb der Brennkraftmaschine mit Benzin oder einem

Gemisch aus Benzin und Alkohol ist ebenfalls möglich.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe können deren Komponenten im Vergleich zum Stand der Technik um bis zu drei Bauteile reduziert werden, das heißt es kann je nach Ausführung auf das Gehäuse des Kraftstoffheizers an sich, auf eine Dichtung zwischen Gehäuse des Kraftstoffheizers und Aufnahmebauteil sowie auf eine entsprechende Isolierscheibe verzichtet werden, was zu einer enormen Kosteneinsparung führt. Das Glührohr des Kraftstoffheizers wird nicht mehr in das Gehäuse eingepresst sondern direkt in eine Kammer des Rails eingesetzt. Dadurch kann bei dem Aufnahmebauteil als Verbindungsstück zwischen Rail und Kraftstoffheizer auf das üblicherweise notwendige Gewinde und die notwendige Dichtkonusfläche der Dichtungsgeometrie verzichtet werden. So entfällt der problemanfällige Kegeldichtsitz, wodurch weitere deutliche Kosteneinsparungen gemacht werden können sowie sich der gesamte Aufbau der Rail-Baugruppe wesentlich vereinfacht.

Wenn das Glührohr eingeschweißt wird, entsteht eine stoffschlüssige

Verbindung, wodurch auch die zweite Dichtfläche zwischen Gehäuse des bekannten Kraftstoffheizers und dem Aufnahmebauteil entfällt und damit alle bekannten Dichtheitsprobleme vermieden werden können.

Des Weiteren entfällt mit einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung die

Notwendigkeit einer Dichtheitsprüfung zwischen dem Gehäuse und dem

Heizkörper im Zuge einer Qualitätsprüfung, die üblicherweise bei 100% der Rail eingesetzten Kraftstoffheizer durchgeführt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung; Fig. 2a ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Aufnahmebauteils der in Fig. 1 gezeigten Rail-Baugruppe;

Fig. 2b ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Aufnahmebauteils einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung;

Fig. 3a ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Aufnahmebauteils einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung;

Fig. 3b ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Aufnahmebauteils einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung mit dem in Fig. 3b gezeigten Aufnahmebauteil im eingebauten Zustand;

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht eines Kraftstoffheizers der ersten

bevorzugten Ausführungsform mit aufgesetztem Rundstecker;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer sechsten bevorzugten

Ausführungsform einer Rail-Baugruppe gemäß der Erfindung; und

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer Rail-Baugruppe gemäß dem Stand der Technik.

Ausführungsformen der Erfindung Figur 1 zeigt eine Rail-Baugruppe 1 gemäß einer ersten bevorzugten

Ausführungsform in einer teilweise geschnittenen Querschnittsansicht. Die Rail- Baugruppe 1 besteht dabei aus einer Kammer 11, einem Kraftstoffheizer 12 und einem als Zwischenstück dienenden Aufnahmebauteil 13. Die Kammer 11 hat einen Innenraum 111, in der der Kraftstoff während eines Betriebes strömt, und eine Öffnung 112, in der das Aufnahmebauteil 13 eingesetzt ist, vorzugsweise fluiddicht eingelötet ist. Die Kammer 11 weist ferner eine Kraftstoffzufuhr 113 zum Zuführen des Kraftstoffs aus einem Hauptrail in den Innenraum 111 der Kammer 11 sowie eine Kraftstoffabfuhr 114 zum Abführen des durch den Kraftstoffheizer 12 erwärmten Kraftstoffs zu einem Einspritzventil (nicht gezeigt) auf. Eine Kraftstoffströmung im Betrieb der Rail-Baugruppe 1 ist in Figur 1 durch Pfeile dargestellt. Der Kraftstoffheizer 12 weist ein Glührohr 121, einen

Anschlussbolzen 122 und einen Rundstecker 123 auf, wobei der Kraftstoffheizer 12 in eine zentrale Durchgangsöffnung 132 des ringförmig ausgebildeten Aufnahmebauteils 13 eingesetzt ist. Genauer gesagt ist das Glührohr 121 des

Kraftstoffheizers 12 in die zentrale Durchgangsöffnung 132 des

Aufnahmebauteils 13 eingepresst und/oder eingeschweißt, wodurch ein direkter Kontakt oder eine direkte Verbindung zwischen Glührohr 121 und

Aufnahmebauteil 13 entsteht, die fluiddicht ist. Das Glührohr 121 ist wie bei einem bekannten Kraftstoffheizer mit Heizwendel etc. aufgebaut. Das Glührohr

121 ragt in die Kammer 11 hinein, um in der Lage zu sein, den Kraftstoff zu erwärmen. Der Rundstecker 123 ist mit einem freien Ende des Anschlussbolzens

122 verstemmt und dient unter anderem zum elektrischen Kontaktieren des Kraftstoffheizers 12. Eine Masseverbindung erfolgt über die metallene Kammer 1 1 , die mit dem metallenen Hauptrail (nicht gezeigt) verbunden ist. Das

Gesamtrail ist am Motorblock angebracht.

Figur 2a zeigt das Aufnahmebauteil 13 der ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe in einer vergrößerten Detailansicht im Querschnitt. Das Aufnahmebauteil 13 hat im Wesentlichen eine Ringform und besteht aus einem zylinderförmigen Hauptkörper 131 aus Vollmaterial mit zentraler Durchgangsöffnung 132, in die das Glührohr 121 einzusetzen ist. Das Glührohr 121 kann dabei in die zentrale Durchgangsöffnung 132 eingepresst und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden sein, beispielsweise durch Einlöten oder Einschweißen oder dergleichen, die Durchgangsöffnung 132 kann alternativ dazu auch dezentral in dem Hauptkörper 131 vorgesehen sein, und kann auch mit einer Neigung in dem Hauptkörper 131 vorgesehen sein, so dass das Glührohr 121 nicht gerade sondern schräg in die Kammer 11 hineinragt

Figur 2b zeigt ein Aufnahmebauteil 23 einer zweiten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe. Das Aufnahmebauteil 23 ist im Wesentlichen identisch zu dem Aufnahmebauteil 13, mit einem zylinderförmigen Hauptkörper 231 aus Vollmaterial mit zentraler

Durchgangsöffnung 232, mit dem Unterschied dass das Aufnahmebauteil 23 zudem einen dünnwandigen Fortsatz 233 aufweist, der an einer Stirnseite des Hauptkörpers 231 so vorgesehen ist, dass die Durchgangsöffnung 232 verlängert wird. Der dünnwandige Fortsatz 233 bildet dadurch einen Vorsprung aus, der dazu dient, das Glührohr 121 über eine längere Strecke zu halten. Ferner kann bei einem Zusammenschweißen von Glührohr 121 und Aufnahmebauteil 23 direkt durch den dünnwandigen Fortsatz 233 hindurch geschweißt werden und dieser damit mit dem Glührohr 121 direkt verbunden werden, wodurch eine feste, fluiddichte Verbindung zwischen Glührohr 121 und Aufnahmebauteil 23 entsteht. Um ein Schweißen zu erleichtern sollte das Aufnahmebauteil 23 so in die Öffnung 112 der Kammer 11 eingesetzt sein, dass der dünnwandige Fortsatz 233 von dem Innenraum 111 der Kammer 11 weggerichtet ist. Der dünnwandige Fortsatz 233 ist entsprechend insbesondere für das Schweißen vorteilhaft. Das direkt durch den dünnwandigen Fortsatz 233 hindurch Schweißen hat dabei den Vorteil, dass ein Schweißlaser nicht genau die Ränder der beiden zu

verschweißenden Bauteile treffen muss. Das wirkt sich sehr günstig auf spätere Toleranzanforderungen aus. Es können auch beide Verfahren, also ein

Einpressen und ein Verschweißen, kombiniert werden. In diesem Fall muss der Presssitz zwischen Glührohr 121 und Durchgangsöffnung 232 nicht mehr dicht sein. Die Dichtheit wird durch die Schweißung hergestellt.

Figur 3a zeigt ein Aufnahmebauteil 33 einer dritten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe. Der Hauptkörper 331 des Aufnahmebauteils 33 ist hier ebenfalls dünnwandig ausgebildet, so dass eine Topfform entsteht, in deren Boden eine zentrale Durchgangsbohrung 332 vorgesehen ist, wobei der dünnwandige Hauptkörper 331 in einen dünnwandigen Fortsatz 333 übergeht, der von dem Hauptkörper 331 weg aus dem Boden hervorragt.

Figur 3b zeigt ein Aufnahmebauteil 43 einer vierten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe. Der Hauptkörper 431 des Aufnahmebauteils 43 ist ähnlich zu dem in Figur 3a gezeigten

Aufnahmebauteil 33 ebenfalls dünnwandig ausgebildet, so dass eine Topfform entsteht, in deren Boden eine zentrale Durchgangsbohrung 432 vorgesehen ist. Der dünnwandige Hauptkörper 431 geht ebenfalls in einen dünnwandigen Fortsatz 433 über, der jedoch anders als in Figur 3a gezeigt in dem Hauptkörper

431 hineinragt. Figur 4 zeigt die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe 4 in einer teilweise geschnittenen Querschnittsansicht. Die Rail- Baugruppe 4 besteht dabei aus einer Kammer 41, einem Kraftstoffheizer 42 und dem als Zwischenstück dienenden Aufnahmebauteil 43. Die Kammer 41 hat einen Innenraum 411, in der der Kraftstoff während eines Betriebes strömt, und eine Öffnung 412, in der das Aufnahmebauteil 43 fluiddicht eingelötet ist. Der Kraftstoffheizer 42 weist ein Glührohr 421, einen Anschlussbolzen 422 und einen Rundstecker 423 auf, wobei der Kraftstoffheizer 42 in der zentrale

Durchgangsöffnung 432 des topfförmig ausgebildeten Aufnahmebauteils 43 eingesetzt ist. Genauer gesagt ist das Glührohr 421 des Kraftstoffheizers 42 in die zentrale Durchgangsöffnung 432 des Aufnahmebauteils 43 eingepresst ist, wodurch ein direkter Kontakt oder eine direkte Verbindung zwischen Glührohr 421 und Aufnahmebauteil 43 entsteht, die fluiddicht ist. In Figur 4 ist folglich das Aufnahmebauteil 43, das hier tiefgezogen oder fließgepresst ist, im Verbund mit der Kammer 41 und dem Kraftstoffheizer 42 mit montiertem Rundstecker 423 gezeigt.

Die in Figuren 3a und 3b gezeigten Aufnahmebauteile 33 und 43 werden tiefgezogen oder fließgepresst, wodurch ein Kostenvorteil gegenüber der in Figuren 2a und 2b gezeigten Aufnahmebauteile 13 und 23 entsteht. Das in Figur

3a gezeigte Aufnahmebauteil 33 ist dabei für das Schweißen optimiert. Die Schweißnaht wird durch den dünnwandigen Fortsatz 333 gezogen. Das in Figur 3b gezeigte Aufnahmebauteil 43 ist demgegenüber für das Einpressverfahren besser geeignet, wobei es aber auch denkbar ist, den dünnwandigen Fortsatz 433 über eine Kehlnaht mit dem Glührohr 421 zu verschweißen. Figur 5 zeigt einen Kraftstoffheizer 52 der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rail-Baugruppe in einer teilweise geschnittenen

Querschnittsansicht. Der Kraftstoffheizer 52 weist ein Glührohr 521, einen Anschlussbolzen 522 und einen Rundstecker 523 auf. In dem Glührohr 521 ist eine spiralförmige Heizwendel 524 eingebaut und mit dem Glührohr 521 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt. An dem anderen Ende ist die Heizwendel 524 elektrisch leitend mit einem Ende des Anschlussbolzens 522 verbunden, an dessen anderem Ende sich der elektrische Anschluss in Form des Rundsteckers 523 befindet. Ein keramisches Isolierpulver 525, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr 521 zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel 524 als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr 521. Der Anschlussbolzen 522 wird gegenüber dem Glührohr 521 durch eine Heizkörperdichtung 526 elektrisch isoliert. Die Heizkörperdichtung 526 schützt den Innenraum und damit die

Heizwendel vor Luft und anderen Schadstoffen, wie zum Beispiel Flüssigkeiten, Öl oder andere Partikel. Der Rundstecker 523 ist dem Stecker von

Glühstiftkerzen ähnlich und wird auch bei bereits bekannten Flexstart-Systemen eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform des Kraftstoffheizers 52 wird auf eine Gehäusedichtung und eine Isolierscheibe verzichtet. Der Anschlussbolzen 522 ist kurz und steif genug um den Rundstecker 523 sicher zu halten, welcher mit dem am Ende mit einer Rändelung 5221 versehenen Anschlussbolzen 522 in einem Verstemmbereich 5231 verstemmt ist. Eine Verbindung über ein Gewinde ist hier ebenfalls denkbar. Der Rundstecker 523 kann erst nach dem

Einpressvorgang des Kraftstoffheizers 52 in ein entsprechendes

Aufnahmebauteil mit dem Anschlussbolzen 522 verbunden werden. Wenn die Verbindung zwischen Kraftstoffheizer 52 und entsprechendem Aufnahmebauteil mittels Laserschweißen realisiert wird, kann der Rundstecker 523 auch schon vormontiert sein.

Figur 6 zeigt eine Rail-Baugruppe 6 gemäß einer sechsten bevorzugten

Ausführungsform in einer teilweise geschnittenen Querschnittsansicht. Die Rail- Baugruppe 6 besteht dabei aus einer Kammer 61, einem Kraftstoffheizer 62 und einem als Zwischenstück dienenden Aufnahmebauteil 63. Der Kraftstoffheizer 62 weist ein Glührohr 621, einen Anschlussbolzen 622 und einen Rundstecker 623 auf, wobei der Kraftstoffheizer 62 durch das ringförmig ausgebildete

Aufnahmebauteil 63 hindurchragt. Genauer gesagt ist das Glührohr 621 des Kraftstoffheizers 62 in eine in einem Hauptkörper 631 vorgesehene zentrale Durchgangsöffnung 632 des Aufnahmebauteils 63 eingesetzt. Der Rundstecker 623 ist mit einem freien Ende des Anschlussbolzens 622 verstemmt und dient unter anderem zum elektrischen Kontaktieren des Kraftstoffheizers 62. Eine Masseverbindung erfolgt über die metallene Kammer 61 , die mit einem metallenen Hauptrail (nicht gezeigt) verbunden ist, welches am Motorblock befestigt wird. Das Aufnahmebauteil 63 dieser Ausführungsform behält die innere Kontur eines Gehäuses eines bekannten Kraftstoffheizers bei und wird wie vorhergehend bereits beschrieben in eine Öffnung 612 der Kammer 61 eingelötet. Anschließend wird das Glührohr 621 in das Aufnahmebauteil 63 eingepresst. Zwischen Anschlussbolzen 622 und Aufnahmebauteil 63 ist eine Dichtung 64 vorgesehen, wobei die Dichtung 64 in Form eines Konus vorliegt und mit einer Dichtkonusgeometrie 633 des Aufnahmebauteils 63 in Anlage geht.

Darüber hinaus ist eine Isolierscheibe 65 aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise Kunststoff, zwischen dem Rundstecker 623 und der Dichtung 64 montiert. Der Rundstecker 623 kann dabei ähnlich wie in Figur 5 gezeigt mit dem Anschlussbolzen 622 verstemmt sein, oder aber der

Rundstecker 623 kann auf den Anschlussbolzen 622 geschraubt und

anschließend zur Fixierung mit diesem verstemmt werden, wobei in diesem Fall der Anschlussbolzen 622 mit einem Gewinde versehen sein muss. Während des Verstemmvorgangs wird der Rundstecker 623 auf die Isolierscheibe 65 gepresst. Figur 7 zeigt eine Rail-Baugruppe 7 gemäß einer siebten bevorzugten

Ausführungsform in einer teilweise geschnittenen Querschnittsansicht. Die Rail- Baugruppe 7 unterscheidet sich von der in Figur 6 gezeigten Rail-Baugruppe 6 im Wesentlichen nur darin, dass anstelle eines Rundsteckers 623 eine

Rundmutter 723 vorgesehen ist. Die Rail-Baugruppe 7 besteht folglich aus einer Kammer 71, einem Kraftstoffheizer 72 und einem als Zwischenstück dienenden

Aufnahmebauteil 73. Der Kraftstoffheizer 72 weist ein Glührohr 721, einen Anschlussbolzen 722 und die Rundmutter 723 auf, wobei der Kraftstoffheizer 72 durch das ringförmig ausgebildete Aufnahmebauteil 73 hindurchragt. Die

Rundmutter 723 ist vorzugsweise mit einem freien Ende des Anschlussbolzens 722 verschraubt. Alternativ dazu kann die Rundmutter 723 auch ohne Gewinde versehen sein, wobei dann die Rundmutter 723 mit dem Anschlussbolzen 722 verstemmt wird. Die Rundmutter 723 dient unter anderem zum elektrischen Kontaktieren des Kraftstoffheizers 72. Eine Masseverbindung erfolgt über die metallene Kammer 71 , die mit einem metallenen Hauptrail (nicht gezeigt) verbunden ist, welches am Motorblock befestigt wird. Das Aufnahmebauteil 73 dieser Ausführungsform behält die innere Kontur eines Gehäuses eines bekannten Kraftstoffheizers bei und wird wie vorhergehend bereits beschrieben in eine Öffnung 712 der Kammer 71 eingelötet. Anschließend wird das Glührohr 721 in das Aufnahmebauteil 73 eingepresst. Zwischen Anschlussbolzen 722 und Aufnahmebauteil 73 ist eine Dichtung 74 vorgesehen, wobei die Dichtung 74 in Form eines Konus vorliegt und mit einer Dichtkonusgeometrie 733 des

Aufnahmebauteils 73 in Anlage geht. Darüber hinaus ist eine Isolierscheibe 75 aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise Kunststoff, zwischen der Rundmutter 723 und der Dichtung 74 montiert.

Die technischen Merkmale der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf die jeweilige Ausführungsform begrenzt und sind entsprechend untereinander austauschbar.

Claims

Ansprüche

1. Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7), mit

einer Kammer (11; 41, 61, 71) aus einem Stahlwerkstoff,

einem Kraftstoffheizer (12; 42; 52; 62; 72) mit einem Glührohr (121; 421;

521; 621; 721), und

einem in einer Öffnung (112; 412; 612; 712) der Kammer (11; 41, 61, 71) vorgesehenen Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) zur

Aufnahme des Kraftstoffheizers (12; 42; 52; 62; 72), wobei das Glührohr (121; 421; 521; 621; 721) des Kraftstoffheizers (12; 42; 52; 62; 72) in dem Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) direkt aufgenommen ist.

2. Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) nach Anspruch 1, wobei das Glührohr (121;

421; 521; 621; 721) des Kraftstoffheizers (12; 42; 52; 62; 72) in dem Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) eingepresst ist.

3. Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Glührohr (121; 421; 521; 621; 721) des Kraftstoffheizers (12; 42; 52; 62; 72) mit dem Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) stoffschlüssig verbunden ist, wobei die stoffschlüssige Verbindung vorzugsweise eine

Schweißverbindung oder eine Lötverbindung ist.

4. Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Hauptkörper (131; 231; 331; 431; 631; 731) des

Aufnahmebauteils (13; 23; 33; 43; 63; 73) eine Gestalt eines offenen Hohlzylinders aufweist, wobei der Hauptkörper (331; 431) vorzugsweise dünnwandig ist.

5. Rail-Baugruppe (4) nach Anspruch 4, wobei ein dünnwandiger Fortsatz (233; 333; 433) an dem Hauptkörper (231; 331; 431) des

Aufnahmebauteils (23; 33; 43) zur Kontaktierung des Glührohrs (421) vorgesehen ist, welcher vorzugsweise eine Gestalt eines offenen Hohlzylinders aufweist.

Rail-Baugruppe (4) nach Anspruch 5, wobei der dünnwandige Fortsatz (233; 333; 433) von der Kammer (41) wegweisend oder zu der Kammer (41) hinweisend an dem Hauptkörper (231; 331; 431) vorgesehen ist.

Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) ein gedrehtes, tiefgezogenes oder fließgepresstes Bauteil ist.

Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmebauteil (13; 23; 33; 43; 63; 73) aus rostfreiem Stahl besteht.

Rail-Baugruppe (6; 7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffheizer (62; 72) ferner einen mit dem Glührohr (621; 721) verbundenen Anschlussbolzen (622; 722) und eine Dichtung (64; 74) aufweist, wobei der Anschlussbolzen (622; 722) aus dem Glührohr (621; 721) hervorsteht und die Dichtung (64; 74) zwischen Anschlussbolzen (622; 722) und Aufnahmebauteil (63; 73) angeordnet ist und diese zueinander abdichtet.

Rail-Baugruppe (6; 7) nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoffheizer (62; 72) ferner eine Isolierscheibe (65; 75) und einen Rundstecker (623) oder eine Rundmutter (723) aufweist, wobei die Isolierscheibe (65; 75) zwischen Dichtung (64; 74) und Rundstecker (623) oder Rundmutter (723) angeordnet ist, wobei die Isolierscheibe (65; 75) vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material, weiter vorzugsweise aus Kunststoff besteht.

Brennkraftmaschine mit einer Rail-Baugruppe (1; 4; 6; 7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine für einen Betrieb mit Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, und Benzin, oder einem Alkoholgemisch und einem Gemisch aus Alkohol und Benzin ausgelegt ist.