WO2015014526A1

WO2015014526A1 - Brennstoffverteiler und brennstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: WO2015014526A1
Application number: PCT/EP2014/062357
Authority: WO
Inventors: Martin RIEGEL; Jan Kafka
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2015-02-05
Also published as: CN105556109A; CN105556109B; EP3027882A1; EP3027882B1; DE102013214965A1; BR112016001752A2

Abstract

Ein Brennstoffverteiler (2) dient zur Verteilung von Erdgas auf mehrere Brennstoffeinspritzventile (3, 4). Hierbei sind ein Grundkörper (5), in dem ein Brennstoffraum (9) vorgesehen ist, und mehrere Tassen (11, 12), über die der Brennstoff aus dem Brennstoffraum (9) zu den Brennstoffeinspritzventilen (3, 4) führbar ist, vorgesehen. Außerdem umfasst der Brennstoffverteiler (2) einen Sensor (7) mit einem Sensoranschluss (8), wobei der Sensoranschluss (8) des Sensors (7) in den Grundkörper (5) integriert ist. Außerdem ist ein Brennstoffeinspritzsystem (1 ) mit solch einem Brennstoffverteiler (2) angegeben.

Description

Beschreibung

Titel

Brennstoffverteiler und Brennstoffeinspritzsystem Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffverteiler, der zur Verteilung von Brennstoff auf mehrere Brennstoffeinspritzventile dient, und ein Brennstoffeinspritzsystem mit solch einem Brennstoffverteiler und mehreren Brennstoffeinspritzventilen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzsysteme, die zur Einspritzung, insbesondere zur

Saugrohreinspritzung, von Erdgas bei Brennkraftmaschinen dienen.

Aus der DE 10 2010 064 1 15 A1 ist eine Injektoranordnung für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen bekannt. Die bekannte Injektoranordnung umfasst eine Brennstoffverteilerleiste, einen Gegenhalter und

Einspritzventile. Die Brennstoffverteilerleiste dient zum Verteilen von komprimiertem Erdgas auf die Einspritzventile. Ferner ist an die Brennstoffverteilerleiste ein Sensor montiert, der beispielsweise zum Messen des Druckes und der Temperatur des Erdgases in der Brennstoffverteilerleiste dient.

Die aus der DE 10 2010 064 1 15 A1 bekannte Injektoranordnung hat den Nachteil, dass die Herstellung der Brennstoffverteilerleiste, die aus Aluminium oder einem Edelstahl gebildet ist, gerade für größere Produktionsvolumen unwirtschaftlich in der Herstellung ist. Ferner müssen an der Brennstoffverteilerleiste ein Sensor und ein Anschlusselement montiert werden, um den Sensor einerseits mit der Brennstoffverteilerleiste und andererseits mit einer Steuereinrichtung zu verbinden. Hierfür sind zusätzliche Arbeitsschritte in der Fertigung erforderlich. Außerdem muss die Dichtstelle zwischen dem Sensor und der Brennstoffverteilerleiste zuverlässig ausgebildet werden, wobei über die Lebensdauer das Risiko besteht, dass die Dichtstelle undicht wird.

Offenbarung der Erfindung Der erfindungsgemäße Brennstoffverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist. Insbesondere ist eine wirtschaftliche Herstellung des Brennstoffverteilers und des Brennstoffeinspritzsystems möglich, wobei zugleich eine einfache Fertigung oder Montage sowie eine verbesserte Abdichtung im Bereich des Sensors ermöglicht sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte

Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffverteilers und des im

Anspruch 1 1 angegebenen Brennstoffeinspritzsystems möglich.

Die Brennstoffeinspritzventile sind keine Bestandteile des Brennstoffverteilers.

Insbesondere kann der Brennstoffverteiler auch unabhängig von den

Brennstoffeinspritzventilen hergestellt und vertrieben werden.

Bei einer herkömmlichen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Brennstoffverteiler und dem Sensor um voneinander getrennte Bauteile, die beispielsweise bei einer Vormontage miteinander verbunden werden. Bei einer herkömmlichen Ausgestaltung können auch der Sensor und der Sensoranschluss durch getrennte Bauteile realisiert sein. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Brennstoffverteilers ist der Sensor Bestandteile des Brennstoffverteilers. Ferner ist hierbei auch der Sensoranschluss des Sensors Bestandteil des Brennstoffverteilers. Denn der Sensoranschluss des Sensors ist in den Grundkörper des Brennstoffverteilers integriert. Je nach Ausgestaltung kann sich hierbei der gesamte Sensor in dem Grundkörper befinden. Allerdings kann der Sensor auch zumindest teilweise in den Brennstoff räum des Grundkörpers ragen. Dann ist zumindest der Sensoranschluss des Sensors in den Grundkörper integriert.

Vorteilhaft ist es, dass der Grundkörper ein Verteilerrohr aufweist, das aus einem Kunststoff gebildet ist. Der Brennstoff räum ist dann vorzugsweise innerhalb des Verteilerrohrs ausgestaltet. Somit kann der Brennstoff durch das Verteilerrohr geführt und auf die verschiedenen Brennstoffeinspritzventile aufgeteilt werden. Der Brennstoff räum kann hierbei gegebenenfalls auch als Brennstoffspeicher dienen. Speziell kann der Brennstoff als komprimiertes Erdgas in den Brennstoff räum eingebracht werden. Während das

komprimierte Erdgas dann in den Brennstoff räum eingebracht wird, kann der

Brennstoffraum im Verteilerrohr aufgrund seiner Speicherfunktion gewährleisten, dass bei der kurzzeitigen Entnahme von Erdgas der erforderliche Druck gewährleistet ist. Der Brennstoffverteiler dient somit in vorteilhafter Weise zum Verteilen von Erdgas auf die Brennstoffeinspritzventile. Hierbei kann auch ein Mischbetrieb einer Brennkraftmaschine mit Erdgas und einem anderen Brennstoff ermöglicht werden. Die Brennkraftmaschine kann insbesondere als Diesel- oder Ottomotor ausgestaltet sein. Das Erdgas wird hierbei vorzugsweise als komprimiertes Erdgas in einem Gasspeicher gespeichert, beispielsweise bei Drücken von etwa 20 MPa (200 bar). Solch ein komprimiertes Erdgas wird auch als CNG bezeichnet. Der Begriff des Erdgases ist allerdings nicht auf natürliches Erdgas beschränkt, sondern allgemein zu verstehen. Beispielsweise kann das Erdgas auch künstlich durch Kohlevergasung gewonnen werden. Daher sind unter dem Begriff Erdgas auch erdgasähnliche Brennstoffe zu verstehen.

Durch die Kunststoffausführung des Verteilerrohrs kann somit speziell für einen

Erdgasbetrieb eine gerade bei großen Produktionsvolumen wirtschaftliche Herstellung erzielt werden. Der Grundkörper kann somit zumindest teilweise aus einem Kunststoff gebildet sein. Hierbei kann der Grundkörper auch zumindest teilweise aus einer

Kunststoffumspritzung gebildet sein. Die Integration des Sensors in den Grundkörper kann hierbei durch die Kunststoffumspritzung erfolgen. Der Sensor kann hierbei als

Funktionsbaugruppe ausgestaltet sein, die dadurch in vorteilhafter Weise in den

Brennstoffverteiler integriert wird.

In vorteilhafter Weise können auch die Ausgänge, über die der Brennstoff aus dem

Brennstoffraum zu den Brennstoffventilen führbar ist, in den Grundkörper integriert werden. Insbesondere können die Ausgänge durch Tassen gebildet sein, an denen die

Brennstoffeinspritzventile befestigbar sind, wobei die Tassen in den Grundkörper integriert sind. Bei der Montage können dann Einlassstutzen der Brennstoffeinspritzventile in die Tassen eingefügt werden. Die Befestigung der Brennstoffeinspritzventile kann

beispielsweise über als Klammern ausgestaltete Befestigungsmittel erfolgen. Solche Befestigungsmittel werden vorzugsweise an den Tassen befestigt, wobei die

Befestigungsmittel dann den Einlassstutzen des jeweiligen Brennstoffeinspritzventils an der Tasse fixieren. Somit kann das Brennstoffeinspritzsystem aus einer geringen Anzahl aus Bauteilen hergestellt und in einfacher Weise montiert werden. Die Tassen können hierbei in vorteilhafter Weise aus einem Kunststoff gebildet sein. Dabei können die Tassen in vorteilhafter Weise ebenfalls in den Grundkörper integriert werden. Je nach Anwendungsfall kann der Grundkörper in vorteilhafter Weise von einer Vielzahl von Versteifungsrippen stabilisiert werden. Hierdurch kann auch der Materialeinsatz reduziert und der Herstellungsaufwand verringert werden. Der Sensor kann in vorteilhafter Weise sowohl als Druck- als auch als Temperatursensor ausgestaltet sein. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es allerdings auch denkbar, dass ein weiterer Sensor mit einem Sensoranschluss vorgesehen ist, wobei zumindest der Sensoranschluss des weiteren Sensors in den Grundkörper integriert ist. Denkbar sind auch mehr als zwei Sensoren, wenn dies im jeweiligen Anwendungsfall sinnvoll ist.

Bevorzugter Weise ist jedoch nur ein Sensoranschluss vorgesehen, da sich hierdurch der Platzbedarf reduziert und die Montage vereinfacht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzsystem mit einem Brennstoffverteiler in einer räumlichen Darstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzsystem 1 mit einem Brennstoffverteiler 2 und mehreren Brennstoffeinspritzventilen 3, 4 in einer räumlichen Darstellung entsprechend einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Brennstoffverteiler 2 eignet sich besonders zur Verteilung von Erdgas, insbesondere von CNG, auf die Brennstoffeinspritzventile 3, 4. Der Brennstoffverteiler 2 kann allerdings auch zur Verteilung anderer Brennstoffe dienen.

Entsprechend eignet sich das Brennstoffeinspritzsystem 1 besonders zur

Saugrohreinspritzung von Erdgas bei Brennkraftmaschinen. Das Brennstoffeinspritzsystem 1 der Erfindung eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

Der Brennstoffverteiler 2 weist einen Grundkörper 5 mit einem Verteilerrohr 6 auf. Ferner ist ein Sensor 7 mit einem Sensoranschluss 8 vorgesehen. Zumindest der Sensoranschluss 8 des Sensors 7 ist in den Grundkörper 5 integriert. Dadurch ist der Sensoranschluss 8 mit dem Verteilerrohr 6 verbunden. Hierbei ist der Sensoranschluss 8 vorzugsweise einstückig mit dem Verteilerrohr 6 ausgestaltet. Der Grundkörper kann hierfür insbesondere aus einem Kunststoff gebildet sein. Bei der Ausgestaltung des Grundkörpers 5 können allerdings auch unterschiedliche Kunststoffe zum Einsatz kommen. Der Grundkörper 5 mit dem

Verteilerrohr 6 und dem Sensoranschluss 8 kann zumindest teilweise aus einer

Kunststoffumspritzung gebildet sein. Hierdurch kann der Sensoranschluss 8 durch die Kunststoffumspritzung in den Grundkörper 5 integriert werden. In dem Verteilerrohr 6 ist ein Innenraum 9 ausgebildet. Der Innenraum 9 dient als

Brenn stoff räum 9. An einen Anschluss 10 des Grundkörpers 5 kann eine Brennstoffleitung angeschlossen werden, um komprimiertes Erdgas oder andere Brennstoffe in den

Brenn stoff räum 9 einzuleiten.

Der Brennstoffverteiler 2 weist außerdem Ausgänge 1 1 , 12 auf. In diesem

Ausführungsbeispiel sind die Ausgänge 1 1 , 12 durch Tassen 1 1 , 12 gebildet, an denen die Brennstoffeinspritzventile 3, 4 befestigt sind. Zur Befestigung der Brennstoffeinspritzventile 3, 4 an dem Brennstoffverteiler 2 werden Einlassstutzen 13, 14 der

Brennstoffeinspritzventile 3, 4 zumindest abschnittsweise in die Tassen 1 1 , 12 eingefügt. Über als Klammern 15, 16 ausgestaltete Befestigungsmittel 15, 16 wird dann das jeweilige Brennstoffeinspritzventil 3, 4 an seinem Einlassstutzen 13, 14 mit der Tasse 1 1 , 12 verbunden. Somit sind die Brennstoffeinspritzventile 3, 4 dann an den Tassen 1 1 , 12 des Brennstoffverteilers 2 fixiert.

Die Tassen 1 1 , 12 sind aus einem Kunststoff gebildet. Hierbei sind die Tassen 1 1 , 12 in den Grundkörper 5 integriert. Speziell können die Tassen 1 1 , 12 zusammen mit dem

Verteilerrohr 6 aus einem gespritzten Kunststoff gebildet sein.

Somit können die Ausgänge 1 1 , 12 in vorteilhafter Weise in den Grundkörper 5 integriert werden. Die Ausgänge 1 1 , 12 können hierbei auch abgewandelt ausgestaltet sein. Somit kann aus dem Brennstoffraum 9 Brennstoff, insbesondere Erdgas, über die Ausgänge 1 1 , 12 und die Einlassstutzen 13, 14 der Brennstoffeinspritzventile 3, 4 in die

Brennstoffeinspritzventile 3, 4 geführt werden.

Der Sensor 7 ist vorzugsweise als Druck- und Temperatursensor 7 ausgestaltet. An den Sensoranschluss 8 kann hierbei eine Signal- und/oder Stromleitung angeschlossen werden, um zumindest ein Messsignal zu übertragen und um den Sensor 7 gegebenenfalls mit Energie zu versorgen. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Verteilerrohr 6 entlang einer Längsachse 20. Es sind allerdings auch gebogene Ausgestaltungen des Verteilerrohrs 6 denkbar.

Ferner weist der Grundkörper 5 in diesem Ausführungsbeispiel an dem Verteilerrohr 6 eine Vielzahl von Versteifungsrippen 21 , 22, 23 auf. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hierbei nur die Versteifungsrippen 21 bis 23 gekennzeichnet. Ein Teil der

Versteifungsrippen 21 , 22 erstreckt sich hierbei in einer Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse 20. Ein anderer Teil der Versteifungsrippen 23 erstreckt sich parallel zu der Längsachse 20. Somit können der Brennstoffverteiler 2 und das Brennstoffeinspritzsystem 1 in einer kompakten Bauweise ausgeführt werden. In der Fertigung können hierbei die benötigten Arbeitsschritte reduziert werden. Ferner ist eine Kostenreduzierung möglich. Insbesondere kann durch einen zumindest teilweisen Einsatz von Kunststoff eine erhebliche

Kosteneinsparung gegenüber metallischen Ausgestaltungen, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl, erzielt werden. Ferner wird das Risiko von undichten Dichtstellen zwischen dem Verteilerrohr 6 und dem Sensoranschluss 8 beziehungsweise dem Verteilerrohr 6 und den Tassen 1 1 , 12 von vornherein vermieden, da solche Dichtstellen aufgrund der

Integration des Sensoranschlusses 8 in den Grundkörper 5 beziehungsweise der Tassen 1 1 , 12 in den Grundkörper 5 entfallen.

Das Brennstoffeinspritzsystem 1 kann auch mehr als zwei Brennstoffeinspritzventile 3, 4 aufweisen. Die Anzahl der Ausgänge 1 1 , 12, insbesondere Tassen 1 1 , 12, kann hierbei an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Hierbei kann insbesondere eine

Erstreckung des Verteilerrohrs 6 entlang der Längsachse 20 entsprechend vorgegeben werden. Somit kann insbesondere in Bezug auf die Anzahl der Zylinder der

Brennkraftmaschine eine geeignete Ausgestaltung des Brennstoffverteilers 2 und des Brennstoffeinspritzsystems 1 gewählt werden.

Außerdem haben das Brennstoffeinspritzsystem 1 und der Brennstoffverteiler 2 den Vorteil, dass eine kompakte Ausgestaltung ermöglicht wird. Denn durch die Integration des

Sensoranschlusses 8 in den Grundkörper 5 werden diesbezügliche separate

Anschlussstücke eingespart, wobei eine Raum sparendere Ausgestaltung ermöglicht wird. Entsprechend kann der Platzbedarf im Bereich der Ausgänge 1 1 , 12 beziehungsweise der Tassen 1 1 , 12 des Verteilerrohrs 6 verringert werden. Insbesondere können hierbei mechanische Verbindungsstellen zwischen den Tassen 1 1 , 12 und dem Verteilerrohr 6, insbesondere Schraubgewinde, entfallen. Dadurch können auch Ansätze oder dergleichen entfallen, die für die mechanische Stabilität solcher Schraubgewinde oder anderer mechanischer Verbindungsstellen ansonsten erforderlich sind.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche

1 . Brennstoffverteiler (2), der zur Verteilung von Brennstoff, insbesondere Erdgas, auf mehrere Brennstoffeinspritzventile (3, 4) dient, mit einem Grundkörper (5), in dem ein Brennstoffraum (9) vorgesehen ist, und mehreren Ausgängen (1 1 , 12), über die der Brennstoff aus dem Brennstoff räum (9) zu den Brennstoffeinspritzventilen (3, 4) führbar ist, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Sensor (7) mit einem Sensoranschluss (8) vorgesehen ist und dass zumindest der Sensoranschluss (8) des Sensors (7) in den Grundkörper (5) integriert ist.

2. Brennstoffverteiler nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Grundkörper (5) zumindest teilweise aus einem Kunststoff gebildet ist und/oder dass der Grundkörper (5) zumindest teilweise aus einer Kunststoffumspritzung gebildet ist.

3. Brennstoffverteiler nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensoranschluss (8) des Sensors (7) durch die Kunststoffumspritzung in den Grundkörper (5) integriert ist.

4. Brenn Stoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Grundkörper (5) ein Verteilerrohr (6) aufweist.

5. Brennstoffverteiler nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Verteilerrohr (6) aus einem Kunststoff gebildet ist.

6. Brennstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ausgänge (1 1 , 12) in den Grundkörper (5) integriert sind.

7. Brennstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (1 1 , 12) durch Tassen (1 1 , 12) gebildet sind, an denen die

Brennstoffeinspritzventile (3, 4) befestigbar sind, und dass die Tassen (1 1 , 12) in den Grundkörper (5) integriert sind.

8. Brennstoffverteiler nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Tassen (1 1 , 12) aus einem Kunststoff gebildet sind.

9. Brennstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Grundkörper (5) eine Vielzahl von Versteifungsrippen (21 , 22, 23) aufweist.

10. Brennstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (7) als Druck- und/oder Temperatursensor (7) ausgestaltet ist.

1 1. Brennstoffeinspritzsystem (1 ) mit einem Brennstoffverteiler (2) nach einem der

Ansprüche 1 bis 10 und mehreren Brennstoffeinspritzventilen (3, 4), wobei die

Brennstoffeinspritzventile (3, 4) über Befestigungsmittel (15, 16) an den Ausgängen (1 1 , 12) des Brennstoffverteilers (2) befestigt sind.