WO2001012980A1 - Kraftstoffhochdruckspeicher für ein kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffhochdruckspeicher für ein kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen Download PDF

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Kurt Frank
Helmut Knoedl
Henning Kreschel
Friedrich Boecking
Steffen Jung
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
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    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel accumulator for
  • Fuel injection system for internal combustion engines with a storage space and at least one connecting piece.
  • a cylindrical high-pressure fuel accumulator is known from DE-OS 196 40 480 AI, in which the longitudinal axis of the bore connecting the storage space and connecting piece is a secant of the circular storage space cross section. This results in a reduction of the stresses in the area of the intersection of the inner wall of the reservoir and the bore, so that the load capacity and service life of the high-pressure fuel reservoir are increased.
  • the invention has for its object to provide a high-pressure fuel accumulator with increased pressure resistance, especially in the event of swelling pressure.
  • Storage space and the connecting piece are hydraulically connected by several connecting holes.
  • This has the advantage that, with the same hydraulic diameter, the stress peaks caused by the smaller connecting bores are lower than in the case of a single bore with a large diameter.
  • This increases the pressure resistance and service life of the high-pressure fuel accumulator.
  • the high-pressure fuel accumulator can be adapted to different operating conditions while at the same time optimizing the production costs by changing the number and diameter of the connecting bores. Basically, a large number of small diameter connection bores result in high pressure resistance of the high-pressure fuel accumulator.
  • the storage space is cylindrical, so that it can be produced simply and inexpensively.
  • Another variant sees a spherical storage space before, so that, apart from the intersection areas with the connecting holes, there is a uniform state of tension in the memory.
  • One embodiment of the invention provides for the geometry of the storage space to be designed as desired, so that an optimal adaptation to the prevailing voltage states is achieved.
  • the connecting bores open into a collecting bore of the connecting piece, so that the connecting piece can be connected in a known manner to a high-pressure line.
  • one or more connecting bores open tangentially into the storage space, so that the voltage peaks caused by the connecting bores are further reduced.
  • connection bores which open tangentially into the storage space have a larger diameter than the connection bores which do not open tangentially into the storage space, so that the through holes
  • Connection bores caused voltage peaks are approximately the same and thus the strength of the material is used in the best possible way.
  • High-pressure fuel accumulator manufactured by forging see above that the material properties are improved.
  • Another alternative provides that at least one fastening tab is arranged on the high-pressure fuel accumulator, so that the accumulator can be simply and securely fastened in the vehicle interior.
  • the high-pressure fuel accumulator is constructed from a tube with a welded-on connecting piece, so that production is simplified.
  • 1 a cylindrical high-pressure fuel accumulator according to the prior art in partial longitudinal section; 2 shows a cross section through a high-pressure fuel accumulator according to the invention;
  • FIG. 3 a top view of two embodiments of a high-pressure fuel accumulator according to the invention
  • FIG. 4 a top view and a longitudinal section of a further embodiment of a High-pressure fuel accumulator according to the invention.
  • the 1 shows a high-pressure fuel accumulator 1 according to the prior art in a partial longitudinal section.
  • the high-pressure fuel accumulator 1 has one or more connecting pieces 2, only one of which is shown in FIG. 1.
  • a fastening tab 3 is visible.
  • the connecting piece 2 has a bore 4 which hydraulically connects the connecting piece 2 to the storage space 5.
  • the area 6 of the intersection between the bore 4 and the storage space 5 is most at risk of breakage because the tensions in the intersection area 6 increase as the diameter of the bore 4 increases.
  • the diameter of the bore 4 must be chosen as large as possible.
  • the connector 2 shows a cross section of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention.
  • the connector 2 has in its upper part
  • This has the advantage that the diameter of the connecting bores 8 is relatively small in relation to the diameter of the storage space 5. As a result, the stresses in the intersection areas 9 are relatively low.
  • connection bores 8 open tangentially into the storage space 5. This has the additional advantage that when the connection bores 8 enter the storage space 5 tangentially Only superimpose individual loads vectorially, so that there is a further reduction in the loads.
  • FIG. 3 a shows a top view of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention with a connecting piece 2. It can be clearly seen that, starting from the collecting bore 7, two connecting bores 8 open into the storage space 5, which is only shown in broken lines.
  • 3 b is a plan view of a
  • FIG. 4a shows a plan view of a further embodiment of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention.
  • the connecting piece 2 is offset from the center with respect to the longitudinal axis of the high-pressure fuel accumulator. This offset causes the connecting bores 8 to open tangentially into the storage space 5.
  • FIG. 4b shows a longitudinal section along the line AA of a high-pressure fuel accumulator 1 according to the invention. In this illustration, they are Intersection areas 9 of connecting bores 8 and storage space 5 can be clearly seen. The tangential opening of the connecting bores 8 into the storage space 5 causes a reduction in the stresses in the intersection areas 9.

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffhochdruckspeicher (1) vorgeschlagen, bei dem die hydraulische Verbindung zwischen Anschlussstutzen (2) und Speicherraum (5) durch mehrere Verbindungsbohrungen (8) hergestellt wird. Dadurch verringern sich die Belastungsspitzen im Bereich der Verschneidungen von Verbindungsbohrung (8) und Speicherraum (5), so dass die Druckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers (1) zunimmt.

Description

Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsvstem für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein
Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherraum und mindestens einem Anschlussstutzen.
Bei solchen Kraftstoffhochdruckspeichern kommt es im Bereich der Verschneidung der Speicherrauminnenwand und der Bohrung, die Speicherraum und Anschlussstutzen verbindet, zu Spannungsspitzen. Daraus resultiert die Gefahr, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher in diesem Bereich bricht, insbesondere, weil der Speicherraum schwellenden Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist. Um diese
Bruchgefährdung zu verringern, wurden verschiedene Anstrengungen unternommen.
Eine naheliegende Möglichkeit besteht darin, die Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers zu erhöhen. Allerdings sind der Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers Grenzen gesetzt, da dickwandige Körper bei hohen schwellenden Druckbelastungen zur Rissbildung, vor allem im Bereich von Wanddurchbrüchen und scharfkantigen Querschnittsänderungen, neigen.
Bekannt ist ein zylindrischer Kraftstoffhochdruckspeicher aus der DE-OS 196 40 480 AI, bei dem die Längsachse der Bohrung, die Speicherraum und Anschlussstutzen verbindet, eine Sekante des kreisförmigen Speicherraumquerschnitts ist. Dadurch ergibt sich eine Reduktion der Spannungen im Bereich der Verschneidung von Speicherinnenwand und Bohrung, so dass Belastbarkeit und Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspeichers gesteigert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit erhöhter Druckfestigkeit, insbesondere bei schwellender Druckbeanspruchung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher gelöst, bei dem der
Speicherraum und der Anschlussstutzen durch mehrere Verbindungsbohrungen hydraulisch verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass bei gleichem hydraulischen Durchmesser die durch die kleineren Verbindungsbohrungen verursachten Spannungspitzen geringer als bei einer einzigen Bohrung großen Durchmessers sind. Damit erhöhen sich Druckfestigkeit und Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspeichers . Außerdem kann der Kraftstoffhochdruckspeicher an verschiedene Einsatzbedingungen bei gleichzeitiger Optimierung der Herstellungskosten angepasst werden, indem Zahl und Durchmesser der Verbindungsbohrungen verändert werden. Grundsätzlich gilt, dass eine große Zahl von Verbindungsbohrungen kleinen Durchmessers zu einer hohen Druckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers führen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherraum zylindrisch, so dass er einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Eine andere Variante sieht einen kugelförmigen Speicherraum vor, so dass, abgesehen von den Verschneidungsbereichen mit den Verbindungsbohrungen, ein gleichmäßiger Spannungszustand im Speicher herrscht.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Geometrie des Speicherraums beliebig zu gestalten, so dass eine optimale Anpassung an die herrschenden Spannungszustände erreicht wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden die Verbindungsbohrungen in eine Sammelbohrung des Anschlussstutzens, so dass der Anschlussstutzen in bekannter Weise mit einer Hochdruck-Leitung verbunden werden kann .
In weiterer Ergänzung der Erfindung münden eine oder mehrere Verbindungsbohrungen tangential in den Speicherraum, so dass die durch die Verbindungsbohrungen hervorgerufenen Spannungsspitzen weiter reduziert werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung haben die tangential in den Speicherraum mündenden Verbindungsbohrungen einen größeren Durchmesser als die nicht tangential in den Speicherraum mündenden Verbindungsbohrungen, so dass die durch die
Verbindungsbohrungen hervorgerufenen Spannungsspitzen annähernd gleich sind und somit die Festigkeit des Werkstoffs bestmöglich ausgenutzt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der
Kraftstoffhochdruckspeicher durch Schmieden hergestellt, so dass die Werkstoffeigenschaften verbessert werden.
Eine andere Alternative sieht vor, dass an dem Kraftstoffhochdruckspeicher mindestens eine Befestigungslasche angeordnet ist, so dass der Speicher einfach und sicher im Fahrzeuginnenraum befestigt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem Rohr mit angeschweisstem Anschlussstutzen aufgebaut, so dass die Herstellung vereinfacht wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung und ihrer Beschreibung sowie den Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: einen zylindrischen Kraftstoffhochdruckspeicher nach dem Stand der Technik im Teillängsschnitt; Fig. 2: einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher;
Fig. 3: eine Draufsicht auf zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers , sowie Fig. 4: eine Draufsicht und einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers .
In Fig. 1 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher 1 nach dem Stand der Technik im Teillängsschnitt dargestellt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 hat einen oder mehrere Anschlussstutzen 2, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist. Außerdem ist eine Befestigungslasche 3 sichtbar. Der Anschlussstutzen 2 weist eine Bohrung 4 auf, die den Anschlussstutzen 2 mit dem Speicherraum 5 hydraulisch verbindet. Der Bereich 6 der Verschneidung zwischen Bohrung 4 und Speicherraum 5 ist am stärksten bruchgefährdet, weil mit zunehmendem Durchmesser der Bohrung 4 die Spannungen im Verschneidungsbereich 6 zunehmen. Allerdings muss, damit die Drosselwirkung der Bohrung 4 gering bleibt, der Durchmesser der Bohrung 4 möglichst groß gewählt werden.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers 1 dargestellt. Der Anschlussstutzen 2 weist in seinem oberen Teil eine
Sammelbohrung 7 auf, die sich in zwei Verbindungsbohrungen 8 aufteilt. Dies hat den Vorteil, dass der Durchmesser der Verbindungsbohrungen 8 bezogen auf den Durchmesser des Speicherraums 5 relativ klein ist. Dadurch sind die Spannungen in den Verschneidungsbereichen 9 relativ gering.
Im gezeigten Beispiel münden die Verbindungsbohrungen 8 tangential in den Speicherraum 5. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass sich bei tangentialer Einmündung der Verbindungsbohrungen 8 in den Speicherraum 5 die Einzelbelastungen nur noch vektoriell überlagern, so dass sich eine weitere Reduktion der Belastungen ergibt.
In Fig. 3 a ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher 1 mit Anschlussstutzen 2 dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass ausgehend von der Sammelbohrung 7 zwei Verbindungsbohrungen 8 in den nur gestrichelt dargestellten Speicherraum 5 münden.
In der Fig. 3 b ist eine Draufsicht auf eine
Ausführungsform der Erfindung mit vier Verbindungsbohrungen 8 dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass die Zahl und die Anordnung der Verbindungsbohrungen 8 je nach erforderlichem hydraulischem Durchmesser, Arbeitsdruck des Speichers und der Festigkeit des Speicherwerkstoffs gewählt werden können .
In Fig. 4a ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers 1 dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform ist der Anschlussstutzen 2 bezüglich der Längsachse des Kraftstoffhochdruckspeichers aus der Mitte versetzt. Dieser Versatz bewirkt, dass die Verbindungsbohrungen 8 tangential in den Speicherraum 5 münden.
In Fig. 4b ist ein Längsschnitt entlang der Linie A-A eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers 1 dargestellt. In dieser Darstellung sind die Verschneidungsbereiche 9 von Verbindungsbohrungen 8 und Speicherraum 5 gut zu erkennen. Das tangentiale Einmünden der Verbindungsbohrungen 8 in den Speicherraum 5 bewirkt eine Reduktion der Spannungen in den Verschneidungsbereichen 9.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) für ein
Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherraum (5) und mindestens einem Anschlussstutzen (2) , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsbohrungen (8) zwischen Speicherraum (5) und Anschlussstutzen (2) vorhanden sind.
2. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (5) zylindrisch ist.
3. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum kugelförmig ist.
4. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum beliebige Geometrien aufweist.
5. Kraf stoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrungen (8) in eine Sammelbohrung (7) des Anschlussstutzens (2) münden.
6. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Verbindungsbohrungen (8) tangential in den Speicherraum (5) münden.
7. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die tangential in den Speicherraum (5) mündenden Verbindungsbohrungen (8) einen größeren Durchmesser als die nicht tangential in den Speicherraum (5) mündenden Verbindungsbohrungen (8) haben.
8. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) durch Schmieden hergestellt ist.
9. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kraftstoffhochdruckspeicher (1) mindestens eine Befestigungslasche (3) angeordnet ist.
10. Kraftstoffhochdruckspeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) aus einem Rohr mit angeschweisstem Anschlussstutzen (2) aufgebaut ist.
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