WO2009121964A1 - Fluidsystem - Google Patents

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WO2009121964A1
WO2009121964A1 PCT/EP2009/054030 EP2009054030W WO2009121964A1 WO 2009121964 A1 WO2009121964 A1 WO 2009121964A1 EP 2009054030 W EP2009054030 W EP 2009054030W WO 2009121964 A1 WO2009121964 A1 WO 2009121964A1
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resistance unit
fluid system
unit
resistance
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Martin Hecker
Bernd Huneke
Matthias Spickenreuther
Georg Weigl
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus
    • 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
    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • the invention relates to a throttle device for fluid systems.
  • Throttled high pressure leading fluid reservoirs are widely used. For example, they are used as rail body in the context of common-rail diesel injection systems.
  • opening output valves such as the injection nozzles of a RailgrundSystems
  • a stable rail pressure is the prerequisite for small variations between the injection quantities of the individual cylinders.
  • throttles which are incorporated into connecting pieces, in particular in fittings, Rail GroundMechn. These are, for example, holes in the fittings or introduced into the fittings Einpressmaschine, so-called reduction sleeves.
  • the invention has for its object to provide a throttle device for fluid systems, which allows reliable throttling of fluid lines.
  • the invention is characterized by a fluid system having a base unit which has a cavity, and at least one connection recess which extends from a coupling region into the cavity. Further, a resistance unit provided, which has at least one hydraulic resistance element. The resistance element is arranged on a wall of the cavity for the hydraulic coupling of the connection recesses with the cavity.
  • the arrangement of the resistance unit in the cavity allows a simple construction of the hydraulic resistance element. For example, high-precision manufactured Einpressmaschine can be dispensable.
  • the resistance unit is designed so that it rests over its entire length on the wall of the cavity over the length of its extension.
  • the resistance unit is tubular. This allows a simple construction of the resistance unit and a high mechanical stability.
  • the base unit is formed of a material of higher strength than the resistance unit. This allows a reduction of autofrettage pressure for the introduction of residual compressive stresses.
  • the resistance unit is formed and its material has such a strength that it is deformable under the action of pressure in the cavity so that it rests flush with the wall of the cavity without material breakage.
  • an element in a termination area is designed such that it mechanically fixes the resistance unit in the cavity. This makes it particularly easy to avoid misalignment of the resistance unit in the cavity.
  • the closing element in the closing area is designed such that it allows a hydraulic coupling of a fluid supply with the Kavit. This allows the installation of a hydraulic connection.
  • At least two hydraulic resistance elements are each assigned to a connection recess. This allows the arrangement of several hydraulic resistance elements on a resistance unit.
  • Figure 1 is a fluid system
  • Figure 2 shows a section A from the fluid system
  • FIG. 1 shows a fluid system comprising a basic unit 2 with a cavity 4.
  • the basic unit 2 may be formed, for example, as a rail body.
  • Rail bodies are used in the context of common-rail diesel injection systems.
  • a rail main body comprises a high-pressure fuel line with connections for supplying cylinders of an internal combustion engine with fuel.
  • connection recess 6 extends from a coupling region 8 into the cavity 4.
  • the coupling region 8 comprises, for example, a projection, in particular it may be a fitting.
  • the connection recess 6 can bei- For example, be provided for coupling via the coupling region 8 with an injector.
  • a resistance unit 10 is arranged in the cavity 4 of the base unit 2.
  • it is tubular, but it may also include a support structure.
  • the resistance unit 10 may be designed such that it extends into the cavity 4 via a plurality of openings of the connection recess 6.
  • the resistance unit 10 is preferably formed in one piece, but it may also comprise a plurality of separate elements.
  • the resistance unit 10 is located on the entire surface of the wall of the cavity 4, but it can also form hollow chambers between the resistance unit 10 and the cavity 4.
  • the material of the resistance unit 10 may differ in its strength from the material of the base unit 2.
  • An embodiment of materials of different strength has the advantage that only one of the materials used must be made high-strength in order to counteract an operating pressure.
  • the lower strength material can then be produced comparatively inexpensively.
  • the lower strength material may be made of free cutting steel having a strength of, for example, about 350 Newtons per square millimeter.
  • the high strength material has a strength in a range of about 600 to 950 Newton per square millimeter at a hardness of, for example, 300 Vickers hardness, HV.
  • the material of the resistance unit 10 has a lower strength than the material of the base unit 2. This makes it possible to produce the resistance unit 10 in a non-cutting process. This can be, for example, a drawing process. Compared to a manufacturing process of a resistance unit 10 made of high-strength material, a deep hole drilling can be dispensed with. In this way costs can be reduced become.
  • the resistance unit 10 may for example be made of free-cutting steel, but it may also be made of plastic.
  • bore intersections occurring between the terminal recess 6 and the cavity 4 may be deburred, for example, by inexpensive mechanical deburring. Furthermore, notch stresses at the bore intersections are kept low by the fact that the ratio between the diameter of the connection recess 6 and the diameter of the cavity 4 can be made constant.
  • the basic unit 2 can be made of a high-strength material.
  • it can be made of precipitation-hardening ferritic-pearlitic steel, in short AFP steel.
  • the chemical composition is based, for example, on the standards DIN EN 10267 or DIN EN 10297-1.
  • the resistance unit 10 is formed of a material of equal or greater strength, as the base unit 2.
  • This allows a cost-effective design of the base unit 2, which can be made for example of a material of low strength. This can be, for example, free cutting steel, which can be easily deburred.
  • the resistance unit 10 has at least one hydraulic resistance element 12 (FIG. 2). This is designed for hydraulic coupling with the connection recess 6 and arranged on a wall of the cavity 4.
  • the hydraulic resistance element 12 may, for example, be a recess.
  • the recess has a diameter, which is preferably to be selected so that it is smaller than the diameter of the connection recess 6. In this way, the desired throttle characteristic of the hydraulic see resistive element 12 can be achieved.
  • the recess may be, for example, a hole.
  • the connection recess 6 has, for example, a diameter of 3 to 5 mm and the diameter of the throttle bore has, for example, a size of 0.8 to 1 mm.
  • a termination element 14 is formed in a termination region 16. It fixes the resistance unit 10 in the cavity 4 mechanically.
  • the closing element 14 may be formed as a separate element and arranged so that it mechanically couples with the resistance unit 10.
  • the mechanical coupling can be formed, for example, non-positively.
  • an axial displacement of the resistance unit 10 in the cavity 4 can be easily prevented.
  • Rotational displacement of the resistance unit 10 in the cavity 4 can be prevented.
  • closure element 14 may be formed in the closure region 16 such that it allows a hydraulic coupling of a fluid supply with the cavity 4.
  • the closing element 14 is designed such that it seals the cavity 4 with respect to the surroundings of the fluid system.
  • the basic unit 2 can have one or more connection recesses 6 and the resistance unit 10 can have one or more hydraulic resistance elements 12, so that in each case a hydraulic resistance element 12 of a Connection recess 6 is assigned.
  • the basic unit 2 can, for example, have three connection recesses 6, and the resistance unit 10 can, for example, have three hydraulic resistance elements 12.

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Abstract

Ein Fluidsystem hat eine Grundeinheit (2), die eine Kavität (4) aufweist. Ferner ist in der Grundeinheit (2) zumindest eine Anschlussausnehmung (6) ausgebildet, die sich von einem Koppelbereich (8) in die Kavität (4) erstreckt. Eine Widerstandseinheit (10) umfasst zumindest ein hydraulisches Widerstandselement (12) zur hydraulischen Kopplung der Anschlussausnehmung (6) mit der Kavität (4). Das hydraulische Widerstandselement (12) ist an einer Wandung der Kavität (4) angeordnet.

Description

Beschreibung
Fluidsystem
Die Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung für Fluid- systeme .
Auf dem Gebiet der Fluidsysteme besteht häufig die Anforderung Anschlüsse von Hochdruck führenden Fluidspeichern mit Drosseln zu versehen. Gedrosselte Hochdruck führende FIu- idspeicher finden vielfältigen Einsatz. Beispielsweise werden sie eingesetzt als Railgrundkörper im Rahmen von Common-Rail- Diesel-Einspritzsystemen . Beim Öffnen von Ausgangsventilen, wie zum Beispiel den Einspritzdüsen eines Railgrundkörpers, kann man dem Auftreten von Druckschwankungen, insbesondere einem Druckabfall in dem Railkörper, mittels Drosseln entgegenwirken. Ein stabiler Raildruck ist die Voraussetzung für geringe Streuungen zwischen den Einspritzmengen der einzelnen Zylinder .
Es existieren Drosseln, die in Anschlussstutzen, insbesondere in Fittingen, von Railgrundkörpern eingearbeitet sind. Es handelt sich dabei beispielsweise um Bohrungen in den Fittingen oder um in die Fittinge eingebrachte Einpressteile, so genannte Reduzierungshülsen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselvorrichtung für Fluidsysteme zu schaffen, die eine zuverlässige Drosselung von Fluidleitungen ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Fluidsystem mit einer Grundeinheit, die eine Kavität aufweist, und zumindest eine Anschlussausnehmung, die sich von einem Koppelbereich in die Kavität erstreckt. Ferner ist eine Widerstandseinheit vorgesehen, die zumindest ein hydraulisches Widerstandselement aufweist. Das Widerstandselement ist angeordnet an einer Wandung der Kavität zur hydraulischen Kopplung der Anschluss- ausnehmungen mit der Kavität. Die Anordnung der Widerstands- einheit in der Kavität ermöglicht einen einfachen Aufbau des hydraulischen Widerstandselements. Beispielsweise können hochgenau gefertigte Einpressteile entbehrlich sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstands- einheit so ausgebildet, dass sie auf der Länge ihrer Ausdehnung vollflächig an der Wandung der Kavität anliegt. Der Vorteil ist, dass einer Relativbewegung der Widerstandseinheit gegenüber der Kavität durch die maximale Ausbildung von Haftreibungskräften entgegengewirkt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstandseinheit rohrförmig ausgebildet. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau der Widerstandseinheit und eine hohe mechanische Stabilität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Grundeinheit aus einem Material höherer Festigkeit ausgebildet als die Widerstandseinheit. Dies ermöglicht eine Verringerung des Autofrettagedrucks zur Einbringung von Druckeigenspannungen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstandseinheit so ausgebildet und weist ihr Material eine derartige Festigkeit auf, dass sie unter Einwirkung von Druck in der Kavität derart verformbar ist, dass sie ohne Material- bruch bündig an der Wandung der Kavität anliegt. Der Vorteil ist, dass die Widerstandseinheit aus einem Werkstoff gefertigt sein kann, der sich unter Druck verformt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Element in einem Abschlussbereich so ausgebildet, dass es die Widerstandseinheit in der Kavität mechanisch fixiert. Dies ermöglicht besonders einfach die Vermeidung von Versatz der Widerstandseinheit in der Kavität. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abschlusselement in dem Abschlussbereich so ausgebildet, dass es eine hydraulische Kopplung einer Fluidzufuhr mit der Kavi- tat ermöglicht. Dies ermöglicht die Montage eines hydraulischen Anschlusses.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei hydraulische Widerstandselemente jeweils einer An- schlussausnehmung zugeordnet. Dies ermöglicht die Anordnung von mehreren hydraulischen Widerstandselementen an einer Widerstandseinheit .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1 ein Fluidsystem
Figur 2 einen Ausschnitt A aus dem Fluidsystem
Elemente gleicher Konstruktion oder gleicher Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Figur 1 zeigt ein Fluidsystem, das eine Grundeinheit 2 mit einer Kavität 4 umfasst. Die Grundeinheit 2 kann beispielsweise als Railgrundkörper ausgebildet sein. Railgrundkörper werden eingesetzt im Rahmen von Common-Rail-Diesel- Einspritzsystemen. Ein Railgrundkörper umfasst eine Kraftstoff-Hochdruckleitung mit Anschlüssen zur Versorgung von Zylindern einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff.
Eine Anschlussausnehmung 6 erstreckt sich von einem Koppelbe- reich 8 in die Kavität 4. Der Koppelbereich 8 umfasst beispielsweise einen Vorsprung, insbesondere kann es sich dabei um einen Fitting handeln. Die Anschlussausnehmung 6 kann bei- spielsweise zur Kopplung über den Koppelbereich 8 mit einem Injektor vorgesehen sein.
Eine Widerstandseinheit 10 ist in der Kavität 4 der Grundein- heit 2 angeordnet. Bevorzugt ist sie rohrförmig ausgebildet, sie kann jedoch auch eine Stützkonstruktion umfassen. Insbesondere kann die Widerstandseinheit 10 so ausgebildet sein, dass sie sich über mehrere Mündungen der Anschlussausnehmung 6 in die Kavität 4 erstreckt. Die Widerstandseinheit 10 ist bevorzugt einteilig ausgebildet, sie kann jedoch auch mehrere separate Elemente umfassen. Bevorzugt liegt die Widerstandseinheit 10 vollflächig an der Wandung der Kavität 4 an, es können sich jedoch zwischen der Widerstandseinheit 10 und der Kavität 4 auch Hohlkammern ausbilden.
Das Material der Widerstandseinheit 10 kann sich in seiner Festigkeit von dem Material der Grundeinheit 2 unterscheiden. Eine Ausbildung von Materialien unterschiedlicher Festigkeit hat den Vorteil, dass nur eines der eingesetzten Materialien hochfest ausgebildet sein muss, um einem Betriebsdruck entgegen zu wirken. Das Material geringerer Festigkeit kann dann vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. Beispielsweise kann das Material geringerer Festigkeit aus Automatenstahl gefertigt sein mit einer Festigkeit von beispielsweise in etwa 350 Newton pro Quadratmillimeter. Es kann jedoch auch aus Kunststoff gefertigt sein. Das hochfeste Material weist beispielsweise eine Festigkeit auf in einem Bereich von in etwa 600 bis 950 Newton pro Quadratmillimeter bei einer Härte von beispielsweise 300 der Vickershärte, HV.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Material der Widerstandseinheit 10 eine geringere Festigkeit auf, als das Material der Grundeinheit 2. Dies ermöglicht es, die Widerstandseinheit 10 in einem nicht spanenden Prozess herzustel- len. Das kann beispielsweise ein Ziehprozess sein. Gegenüber einem Herstellungsprozess einer aus hochfestem Material gefertigten Widerstandseinheit 10 kann eine Tieflochbohrung entbehrlich sein. Auf diese Weise können Kosten reduziert werden. Die Widerstandseinheit 10 kann beispielsweise aus Automatenstahl gefertigt sein, sie kann jedoch auch aus Kunststoff gefertigt sein.
Bei dieser Ausführungsform können Bohrungsverschneidungen, die zwischen der Anschlussausnehmung 6 und der Kavität 4 auftreten, beispielsweise entgratet werden durch ein kostengünstiges mechanisches Entgraten. Ferner werden Kerbspannungen an den Bohrungsverschneidungen dadurch gering gehalten, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Anschlussausnehmung 6 und dem Durchmesser der Kavität 4 konstant ausgebildet sein kann .
Die Grundeinheit 2 kann aus einem hochfesten Material gefer- tigt sein. Sie kann beispielsweise aus einem ausscheidungs- härtenden ferritisch-perlitischen Stahl, kurz AFP-Stahl, gefertigt sein. Die chemische Zusammensetzung richtet sich dabei beispielsweise nach den Normen DIN EN 10267 oder DIN EN 10297-1.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Widerstandseinheit 10 aus einem Material gleicher oder höherer Festigkeit ausgebildet, wie die Grundeinheit 2. Dies ermöglicht eine kostengünstige Ausbildung der Grundeinheit 2, die beispielsweise aus einem Material geringer Festigkeit gefertigt sein kann. Dabei kann es sich beispielsweise um Automatenstahl handeln, der einfach entgratet werden kann.
Für den Fall, dass zwischen der Widerstandseinheit 10 und der Wandung der Kavität 4 Hohlkammern ausgebildet sind, muss zumindest ein teilweiser Druckausgleich zwischen der Kavität 4 und den Hohlkammern möglich sein. Aus diesem Grund wird das Material der Widerstandseinheit 10 bevorzugt so gewählt, dass es unter Druck verformbar ist. Nach einem zumindest teilwei- sen Druckausgleich zwischen der Kavität 4 und den Hohlkammern liegt die Widerstandseinheit bevorzugt ohne Materialbruch bündig an der Wandung der Kavität 4 an. Die Widerstandseinheit 10 weist zumindest ein hydraulisches Widerstandselement 12 auf (Figur 2). Dieses ist zur hydraulischen Kopplung mit der Anschlussausnehmung 6 ausgebildet und an einer Wandung der Kavität 4 angeordnet. Bei dem hydrauli- sehen Widerstandselement 12 kann es sich beispielsweise um eine Ausnehmung handeln. Die Ausnehmung weist einen Durchmesser auf, der bevorzugt so zu wählen ist, dass er kleiner ist als der Durchmesser der Anschlussausnehmung 6. Auf diese Weise kann die angestrebte Drosselcharakteristik des hydrauli- sehen Widerstandselements 12 erreicht werden. Bei der Ausnehmung kann es sich beispielsweise um eine Bohrung handeln. Die Anschlussausnehmung 6 weist beispielsweise einen Durchmesser von 3 bis 5 mm auf und der Durchmesser der Drosselbohrung hat beispielsweise eine Größe von 0,8 bis 1 mm.
Ein Abschlusselement 14 ist in einem Abschlussbereich 16 ausgebildet. Es fixiert die Widerstandseinheit 10 in der Kavität 4 mechanisch. Beispielsweise kann das Abschlusselement 14 als separates Element ausgebildet und so angeordnet sein, dass es mit der Widerstandseinheit 10 mechanisch koppelt. Die mechanische Kopplung kann beispielsweise kraftschlüssig ausgebildet sein. Dadurch kann eine Axialverschiebung der Widerstandseinheit 10 in der Kavität 4 einfach verhindert werden. Es ist jedoch auch eine formschlüssige und/oder Stoffschlüs- sige Kopplung möglich. Dadurch kann besonders einfach eine
Rotationsverschiebung der Widerstandseinheit 10 in der Kavität 4 verhindert werden.
Ferner kann das Abschlusselement 14 in dem Abschlussbereich 16 so ausgebildet sein, dass es eine hydraulische Kopplung einer Fluidzufuhr mit der Kavität 4 ermöglicht. Insbesondere ist das Abschlusselement 14 so ausgebildet, dass es die Kavität 4 gegenüber der Umgebung des Fluidsystems abdichtet.
Die Grundeinheit 2 kann eine oder mehrere Anschlussausnehmun- gen 6 aufweisen und die Widerstandseinheit 10 kann ein oder mehrere hydraulische Widerstandselemente 12 aufweisen, so dass jeweils ein hydraulisches Widerstandselement 12 einer Anschlussausnehmung 6 zugeordnet ist. Die Grundeinheit 2 kann wie in Figur 1 gezeigt beispielsweise drei Anschlussausneh- mungen 6 aufweisen und die Widerstandseinheit 10 kann beispielsweise drei hydraulische Widerstandselemente 12 aufwei- sen .
Bezugszeichenliste
(2) Grundeinheit
(4) Kavität (6) Anschlussausnehmung
(8) Koppelbereich
(10) Widerstandseinheit
(12) hydraulisches Widerstandselement
(14) Abschlusselement (16) Abschlussbereich

Claims

Patentansprüche
1. Fluidsystem mit
- einer Grundeinheit (2), die eine Kavität (4) aufweist, und zumindest eine Anschlussausnehmung (6), die sich von einem Koppelbereich (8) in die Kavität (4) erstreckt, einer Widerstandseinheit (10), die zumindest ein hydraulisches Widerstandselement (12) aufweist, das zur hydraulischen Kopplung der Anschlussausnehmung (6) mit der Kavität (4) an einer Wandung der Kavität (4) angeordnet ist.
2. Fluidsystem nach Anspruch 1, bei dem die Widerstandseinheit (10) so ausgebildet ist, dass sie auf der Länge ihrer Ausdehnung vollflächig an der Wandung der Kavität (4) an- liegt.
3. Fluidsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Widerstandseinheit (10) rohrförmig ausgebildet ist.
4. Fluidsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Grundeinheit (2) aus einem Material höherer Festigkeit ausgebildet ist als die Widerstandseinheit (10).
5. Fluidsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Widerstandseinheit (10) so ausgebildet ist und ihr Material eine derartige Festigkeit aufweist, dass sie unter Einwirkung von Druck in der Kavität (4) derart verformbar ist, dass sie ohne Materialbruch bündig an der Wandung der Kavität
(4) anliegt.
6. Fluidsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Abschlusselement (14) in einem Abschlussbereich (16) so ausgebildet ist, dass es die Widerstandseinheit (10) in der Kavität (4) mechanisch fixiert.
7. Fluidsystem nach Anspruch 6, bei dem das Abschlusselement (14) in dem Abschlussbereich (16) so ausgebildet ist, dass es eine hydraulische Kopplung einer Fluidzufuhr mit der Kavität (4) ermöglicht.
8. Fluidsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche mit mindestens zwei hydraulischen Widerstandselementen (12), denen jeweils eine Anschlussausnehmung (6) zugeordnet ist.
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