WO2017193224A1

WO2017193224A1 - Hochdruckleitung

Info

Publication number: WO2017193224A1
Application number: PCT/CH2017/000042
Authority: WO
Inventors: Alkan Göcmen; Peter Fuchs
Original assignee: Peter Fuchs Technology Group Ag
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2017-11-16
Also published as: CN109196213A; US10746147B2; US20190145363A1; JP2019519725A; EP3433483A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckleitung zur Förderung eines Fluids unter Hochdruck zu einem Verbraucher, insbesondere zur Zuführung von Brennstoff unter Einspritzdruck zu einem oder mehreren Injektoren (14) eines Verbrennungsmotors. Sie umfasst einen ersten (1), einen zweiten (2) und einen dritten Leitungsabschnitt (3), welche Leitungsabschnitte (1, 2, 3) im bestimmungsgemässen Betrieb der Hochdruckleitung nacheinander durchströmt werden und gerneinsam von einem einstückigen Bauteil (4) aus Metali gebildet sind, wobei der erste Leitungsabschnitt (1) und der dritte Leitungsabschnitt (3) jeweils einen kleineren Strömungsquerschnitt aufweisen als der zwischen ihnen angeordnete zweite Leitungsabschnitt (2 ). Mit den erfindungsgemässen Hochdruckleitungen wird es möglich, Common-Rail Einspritzsysteme zu bilden, welche auch ohne Injektoren mit integrierten oder angebauten Einzelspeichern und mit entsprechend geringem Platzbedarf im Bereich des Zylinderköpfes für jeden Injektor einen eigenen injektornahen Speicher bereitstellen, aus welchem dieser versorgt wird, so dass Druckschwingungen im System weitestgehend verhindert werden können und eine sehr gute Einspritzungsqualität und hohe Lebensdauer erreicht werden kann.

Description

Hochdruckleitung

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hoch- druckleitung zur Förderung eines Fluids unter Hochdruck zu einem Verbraucher, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hochdruckleitung sowie einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Diesel- oder Gasmotor, mit einer solchen Hochdruckleitung als Brennstoffleitung gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

STAND DER TECHNIK

Um den immer strenger werdenden Vorschriften bezüglich der Emissionen genügen zu können, weisen moder- ne Dieselmotoren sogenannte Common-Rail Einspritzsysteme auf. Darunter versteht man ein Hochdruckeinspritzsystem, welches aus einer Hochdruckpumpe, einem Hochdruckspeicher und verbindenden Leitungen, den Injektoren und einer elektronischen Kontrolleinheit für die Steuerung und Kon- trolle der Einspritzung besteht. Man spricht daher allgemein auch von einer elektronischen Dieseleinspritzung. Der vordergründige Nutzen der Common-Rail Einspritzung besteht in der reduzierten Emission von Russ. Sie wird durch feinste Zerstäubung des Diesels während der Ein- spritzung erreicht. Voraussetzung dabei ist, dass der Einspritzdruck wie auch die Einspritzrate während der Einspritzung konstant sind. Diese Eigenschaften werden wesentlich von einem konstanten Druck im Speicher und dieser wiederum von einem ausreichend grossen Volumen im Speicher getragen.

Für die Realisierung der Speicherfunktion in einem Common-Rail System sind grundsätzlich zwei verschiedene Varianten bekannt:

(1) Bildung von Einzelspeichern in den ein- zelnen Injektoren bzw. in an den Injektoren angebauten Speicherbehältern, oder (2) Realisierung des Speichers in Form einer Sammelleitung mit verhältnismässig grossem Leitungsdurchmesser, von welcher jeweils einzelne Versorgungsleitungen zu den Injektoren abgehen.

Die erste Variante weist den Vorteil auf, dass jeder Injektor für sich selber einen eigenen Speicher besitzt, aus welchem er versorgt wird, so dass sich die einzelnen Injektoren relativ wenig gegenseitig beeinflussen. Diese Variante weist jedoch den Nachteil auf, dass sie relativ viel Bauraum im Bereich des Zylinderkopfes benötigt und zumindest im Fall von angebauten Einzelspeichern zusätzliche Bauteile und Dichtstellen erfordert.

Die zweite Variante weist den Vorteil auf, dass sie relativ wenig Bauraum im Bereich des Zylinderkopfes benötigt und keine zusätzliche Bauteile und Dichtstellen in diesem Bereich erforderlich sind. Sie weist jedoch den Nachteil, dass es in der Sammelleitung infolge der gemeinsamen Nutzung derselben als Speicher für die Injektoren zu ausgeprägten Druckschwingungen kommt, was der Einspritzungsqualität abträglich ist und die Lebensdauer verschiedener Komponenten der Einspritzanlage verkürzt. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine technische Lösung zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist oder zumindest teilweise vermeidet.

Diese Aufgabe wird von den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung eine Hochdruckleitung zur Förderung eines Fluids unter Hochdruck zu einem Verbraucher, insbesondere zur Zuführung von Diesel-Kraftstoff unter Einspritzdruck zu einem oder mehreren Injektoren eines Dieselmotors. Die Hochdruckleitung umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Leitungsabschnitt, welche Leitungsabschnitte im bestiiranungsgemässen Betrieb der Hochdruckleitung nacheinander durchströmt werden und ge- meinsam von einem einstückigen Bauteil aus Metall gebildet sind. Dabei weisen der erste Leitungsabschnitt und der dritte Leitungsabschnitt jeweils einen kleineren Strömungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser auf als der zwischen diesen angeordnete zweite Leitungsabschnitt.

Mit den erfindungsgemässen Hochdruckleitungen wird es möglich, Common-Rail Einspritzsysteme zu bilden, welche auch ohne Injektoren mit integrierten oder angebauten Einzelspeichern und mit entsprechend geringem Platzbedarf im Bereich des Zylinderkopfes für jeden In- jektor einen eigenen injektornahen Speicher bereitstellen, aus welchem dieser versorgt wird, so dass Druckschwingungen im System weitestgehend verhindert werden können und eine sehr gute Einspritzungsqualität und Lebensdauer erreicht werden kann.

Mit Vorteil ist der Querschnitt der Hochdruckleitung im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts mindestens doppelt so gross, bevorzugterweise mindestens dreimal so gross wie im ersten Leitungsabschnitt und/oder im dritten Leitungsabschnitt.

Auch ist es bevorzugt, dass das Volumen des zweiten Leitungsabschnitts mindestens fünfmal, noch bevorzugter mindestens zehnmal so gross ist wie das Volumen des ersten und des dritten Leitungsabschnitts zusammen.

Ebenfalls bevorzugt ist es, dass die Leitung im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts ein Verhältnis von Aussendurchmesser zu Innendurchmesser von grösser als 1.5, insbesondere von grösser als 2.5 aufweist.

Derartige Querschnitts-, Volumen- und Durchmesserverhältnisse haben sich als besonders praktikabel erwiesen.

Bevorzugterweise besteht das einstückige Bauteil der Leitung, aus welchem der erste, der zweite und der dritte Leitungsabschnitt der Hochdruckleitung gebildet sind, aus einem Metall-Material mit einer Zugfestigkeit grösser 900 MPa, noch bevorzugter grösser 1100 MPa.

Als besonders vorteilhaft haben sich hier vergüteter Stahl, niedriglegierter Stahl oder

austenitisch rostfreier Stahl vom Typ X5CrNil8-10 (AISI

erwiesen.

Ist das einstückige Bauteil der Leitung, aus welchem der erste, der zweite und der dritte Leitungsabschnitt der Hochdruckleitung gebildet sind, frei von Fügestellen, insbesondere frei von Schweissnähten, was be- vorzugt ist, so kann eine besonders hohe Druckschwingungsfestigkeit dieses Bauteils erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Hochdruckleitung ist das einstückige Bauteil der Leitung, aus welchem der erste, der zweite und der dritte

Leitungsabschnitt der Hochdruckleitung gebildet sind, zumindest im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts von einer oder mehreren Aussenummantelungen aus einem identischen oder aus einem anderen Material umgeben, bevorzugterweise aus einem anderen Metall.

Auf diese Weise können erfindungsgemässe

Hochdruckleitungen mit verbesserten Funktionalitäten bereitgestellt werden, z.B. mit einer erhöhten Korrosionsbeständigkeit im Innern der Leitung oder mit einer erhöhten Druckschwingungsfestigkeit.

Dabei ist es gemäss eine bevorzugten Variante vorgesehen, dass zwischen dem einstückigen Bauteil der Leitung, aus welchem der erste, der zweite und der dritte Leitungsabschnitt der Hochdruckleitung gebildet sind, und einer Aussenummantelung ein die Hochdruckleitung umgeben- den Raum gebildet ist, zur kontrollierten Abführung von allfälligen Leckagen. Dieser lässt sich z.B. auf einfache Weise dadurch erzeugen, dass das einstückige Bauteil zu- erst an seinem Aussenumfang mit einer Profilierung versehen wird, bevor es mit der Ummantelung versehen wird.

Auch ist es dabei bevorzugt, dass der Aussen- durchmesser einer das einstückigen Bauteil, aus welchem der erste, der zweite und der dritte Leitungsabschnitt der Hochdruckleitung gebildet sind, umgebenden Aussen- umraantelung im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts mehr als das Zweifache, bevorzugterweise mehr als das Dreifache des Innendurchmessers der Leitung beträgt. Der- artige Durchmesserverhältnisse haben sich als besonders praktikabel erwiesen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Hochdruckleitung ist innerhalb des ersten Leitungsabschnitts, des zweiten Leitungsabschnitts und/oder des dritten Leitungsabschnitts eine Verjüngung vorhanden ist, zur Dämpfung von Druckschwingungen in der Leitung.

Mit Vorteil sind der erste Leitungsabschnitt und/oder der dritte Leitungsabschnitt und/oder eine allfällige Verjüngung in dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Leitungsabschnitt durch Rundkneten oder unter Anwendung von Rundkneten geformt worden. Durch diese Kaltverformung weisen die verformten Abschnitte eine erhöhte Festigkeit auf, was wünschenswert ist.

Dabei ist es besonders bevorzugt, dass das einstückige Bauteil, aus welchem der erste, der zweite und der dritte Leitungsabschnitt der Hochdruckleitung gebildet sind, aus einem bevorzugterweise durch Kaltziehen oder Tiefbohren hergestellten Rohrmaterial mit dem Querschnitt des zweiten Leitungsabschnitts durch Rundkne- ten oder unter Anwendung von Rundkneten geformt worden ist. Derartige Bauteile lassen sich auf kostengünstige Weise und frei von Fügestellen herstellen.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführ- ungsform weist die Hochdruckleitung genau eine Zuführ- ungsöffnung und genau eine Abführungsöffnung auf.

Dabei sind der erste Leitungsabschnitt und der dritte Leitungsabschnitt bevorzugterweise an den En- den der Hochdruckleitung angeordnet und als Anschlussabschnitte zum druckdichten Anschliessen der Hochdruckleitung an Hochdruckfluid zu- und abführende Bauteile ausgebildet, mit Vorteil derart, dass sie daran angeformte oder darauf aufgeknetete Druckringe aufweisen.

Derartige Leitungen eignen sich besonders als von einer gemeinsamen Sammelleitung abgehende Versorgungsleitungen für einzelne Injektoren oder als modulare Brückenleitungen, welche die Injektoren direkt aufeinan- der folgender Zylinder eines Motors miteinander verbinden und so zusammen eine durchgehende Kraftstoff-Hochdruckleitung bilden.

Ist dabei der Aussendurchmesser der Hochdruckleitung im Bereich des ersten Leitungsabschnitts und/oder des dritten Leitungsabschnitts kleiner als im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts, so ergibt sich zusätzlich der Vorteil, dass im Bereich der Anschlussstellen weniger Platz benötigt wird.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführ- ungsform weist die Hochdruckleitung entlang ihrer Längserstreckung hintereinander angeordnet abwechselnd Leitungsabschnitte mit kleinerem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser und mit grösserem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser auf, weist also mehrere über engere Abschnitte miteinander verbundene Speicherbereiche auf. Für den Fall, dass die Leitungsabschnitte mit dem grösserem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser jeweils eine radiale Abführungsöffnung aufweisen, lassen sich solche erfindungsgemässen Hochdruckleitungen als Sammelleitung mit mehreren über Dämpfungsabschnitte hintereinandergeschalteten Speichern einsetzen, wobei dann jeder Speicher einem Injektor zugeordnet wird, welchen er über eine einzelne an seine radiale Abführungsöffnung anschliessende Versorgungsleitung mit Brennstoff versorgt. Hierdurch kann das bei Common-Rail Systemen mit einer gemeinsamen Sammelleitung und einzelnen davon abgehenden Versorgungsleitungen bekannte Problem der Druckschwin- gungen deutlich reduziert und dadurch die Einspritzungsqualität und die Lebensdauer verschiedener Komponenten der Einspritzanlage verbessert werden.

Mit Vorteil weist eine solche Hochdruck- leitung dabei eine einzige axiale Zuführungsöffnung auf. Hierdurch kann die Fertigung erleichtert und die Anzahl der Dichtstellen gering gehalten werden.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Hochdruckleitung gebo- gen, insbesondere im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts. Derartige Leitungen weisen den Vorteil auf, dass sie sich gut an konstruktive Gegebenheiten anpassen lassen.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckleitung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Dabei wird ein Metallrohr mit einem über seine Rohrlänge im Wesentlichen einheitlichen Rohrleitungsquerschnitt an mindestens zwei voneinander beabstandeten Rohrabschnitten durch Rundkne- ten im Bereich dieser Abschnitte in seinem Rohrleitungsquerschnitt reduziert.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich auf kostengünstige Weise erfindungsgemässe Hochdruckleitungen herstellen, welche zudem noch den Vorteil aufweisen, dass sie in den umgeformten Bereichen eine erhöhte Festigkeit haben.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Rundkneten zumindest im Bereich der Enden des Metallrohres. Auf diese Weise können die Rohr- enden gleichzeitig auch als Anschlussabschnitte zum druckdichten Anschliessen der so hergestellten Hochdruckleitung an Hochdruckfluid zu- und abführende Bauteile ausgebildet werden, z.B. mit daran angeformten oder darauf aufgekneteten Druckringen, mittels welchen ein in axialer Richtung formschlüssiger Angriff am jeweiligen Rohrleitungsende mit Befestigungsmitteln möglich ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Rundkneten in einem oder in mehreren Rohrabschnitten derartig, dass der jeweilige Rohrleitungsquerschnitt über die gewünschte Querschnitts- reduktion hinaus verkleinert wird und anschliessend, insbesondere mittels Aufbohren, auf das gewünschte Quer- schnittsmass vergrössert wird.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Rundkneten in einem oder mehreren Rohrabschnitten derartig, dass der jeweilige Rohrleitungsquerschnitt um ein Innenwerkzeug herum, insbesondere um einen Dorn herum, geknetet wird, bis das Material vollständig am Werkzeug anliegt, und das Werkzeug sodann derartig entfernt wird, dass der verbleibende Rohrleitungsquerschnitt in diesem Bereich im Wesentlichen dem Werkzeugquerschnitt entspricht.

Mit den beiden letztgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich exakt dimensionierte Rohrleitungsquerschnitte in den umgeform- ten Bereichen erzielen.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, bevorzugterweise einen Dieseloder Gasmotor, mit einer im Betrieb permanent Brennstoff unter Einspritzdruck bereitstellenden Brennstoff-Hoch- druckpumpe, welche über Hochdruckleitungen mit den einzelnen Zylindern des Motors zugeordneten Injektoren verbunden ist. Dabei ist zumindest ein Teil der Hochdruckleitungen gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet.

Bei einem Einsatz der erfindungsgemässen

Hochdruckleitungen als Hochdruckleitungen im Common-Rail Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors kommen die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zum Tragen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Motors fördert die Brennstoffpumpe in eine Hochdruck- Sammelleitung, von welcher je Injektor eine einzelne Hochdruck-Speiseleitung zum jeweiligen Injektor führt. Dabei ist es bevorzugt, dass die jeweilige zum Injektor führende Hochdruck-Speiseleitung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist und genau eine Zuführungsöffnung und genau eine Abführungsöffnung aufweist, und es ist weiter bevorzugt, dass der erste Leitungsabschnitt und der dritte Leitungsabschnitt an den Enden der Hochdruckleitung angeordnet sind und als Anschlussabschnitte zum druckdichten Anschliessen der Leitung an Hochdruckfluid zu- und abführende Bauteile ausge- bildet sind, bevorzugterweise mit daran angeformten oder darauf aufgekneteten Druckringen. Ebenfalls ist es bevorzugt, dass der Aussendurchmesser der Hochdruckleitung im Bereich des ersten Leitungsabschnitts und/oder des dritten Leitungsabschnitts kleiner ist als im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts.

Weiter ist es dabei bevorzugt, dass die Hochdruck-Sammelleitung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist und entlang ihrer Längserstreckung hintereinander angeordnet abwechselnd Leitungsabschnitte mit kleinerem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser und mit grösserem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser aufweist, wobei die Leitungsabschnitte mit grösserem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser jeweils eine radiale Abführungsöffnung aufweisen, an wel- che die Hochdruck-Speiseleitung zum jeweiligen Injektor anschliesst. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Hochdruck-Sammelleitung eine einzige axiale Zuführungsöffnung aufweist.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Motors sind die Injektoren direkt aufeinander folgender Zylinder des Motors jeweils über zwischen diesen angeordnete, bevorzugterweise identisch ausgebildete Hochdruck-Brückenleitungen gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung miteinander verbunden, derart, dass die Brücken- leitungen zusammen eine durchgehende Hochdruckleitung bilden. Die Brennstoff-Hochdruckpumpe fördert dabei in eine Hochdruckleitung, welche zu einem der Injektoren führt und von dort aus in eine von diesem Injektor wegführende Brückenleitung.

Dabei ist es bevorzugt, dass die Brückenleitungen jeweils genau eine Zuführungsöffnung und genau eine Abführungsöffnung aufweisen, und es ist weiter bevorzugt, dass der erste Leitungsabschnitt und der dritte Leitungsabschnitt an den Enden der jeweiligen Hochdruckleitung angeordnet sind und als Anschlussabschnitte zum druckdichten Anschliessen der Leitung an Hochdruckfluid zu- und abführende Bauteile ausgebildet sind, bevorzugterweise mit daran angeformten oder darauf aufgekneteten Druckringen. Ebenfalls ist es dabei bevorzugt, dass der Aussendurchmesser der Brückenleitungen im Bereich des ersten Leitungsabschnitts und/oder des dritten Leitungs- abschnitts kleiner ist als im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts .

Mit derartigen Verbrennungsmotoren lassen sich hervorragende Abgaswerte und hohe Lebensdauern der Einspritzungskomponenten erzielen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zei- gen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemässe Hochdruck-Speiseleitung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemässe Hochdruck-Speiseleitung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemässe Hochdruck-Speiseleitung;

Fig. 3a einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemässe Hochdruck-Brückenleitung; Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Hälfte einer zweiten erfindungsgemässen Hochdruck-Brückenleitung;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein An- Schlussende einer erfindungsgemässen Hochdruckleitung mit einem darauf aufgekneteten Druckring;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Teilabschnitt einer ersten erfindungsgemässen Hochdruck-Sammelleitung;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Teilabschnitt einer zweiten erfindungsgemässen Hochdruck-Sammelleitung mit daran angeschlossenen erfindungsgemässen Hochdruck-Speiseleitungen;

Fig. 8a einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 8;

Fig. 9 einen Schnitt durch zwei an einem Injektor angeschlossene erfindungsgemässe Hochdruck-Brückenleitungen; und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Teil- abschnitt einer dritten erfindungsgemässen Hochdruck- Sammelleitung .

WEGE ZUR AUSGESTALTUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemässe Hochdruck-Injektorspeiseleitung eines Common-Rail Einspritzsystems eines Dieselmotors zum Verbinden des Injektors mit einer Hochdruck-Sammelleitung des Einspritzsystems.

Wie zu erkennen ist, weist die Hochdruck-In- jektorspeiseleitung drei Leitungsabschnitte 1, 2, 3 auf, welche im bestimmungsgemässen Betrieb nacheinander von dem an der Zuführungsöffnung 7 in die Leitung eintretenden und über die Abführungsöffnung 8 zum Injektor ab- fliessenden Dieselkraftstoff durchströmt werden und ge- meinsam von einem einstückigen Rohrkörper 4 aus einem niedriglegierten Vergütungsstahl vom Typ 42CrMo4 gebildet sind. Der Rohrkörper 4 ist frei von Fügestellen. Der erste Leitungsabschnitt 1 und der dritte Leitungsabschnitt 3, welche an den Enden der Hochdruckinjektorspeiseleitung gebildet sind und als gerade Rohrabschnitte ausgebildet sind, weisen jeweils einen kleine- ren Leitungsdurchmesser auf als der zwischen ihnen angeordnete zweite Leitungsabschnitt 2, welcher als 90"-Rohrkrümmer ausgebildet ist. Der Leitungsdurchmesser im zweiten Leitungsabschnitt 2 entspricht etwa dem 2,5-Fachen des Leitungsdurchmessers im ersten 1 bzw. dritten Lei- tungsabschnitt 3.

Der zweite Leitungsabschnitt 2 ist etwa gleich lang wie der erste 1 und der dritte Leitungsabschnitt 3 zusammen, und sein Volumen ist mehr als fünfmal so gross wie das Volumen des ersten 1 und des dritten Leitungsabschnitts 3 zusammen.

Der erste Leitungsabschnitt 1 und der dritte Leitungsabschnitt 3 wurden durch Rundkneten geformt, und hatten vor dem Rundkneten einen Querschnitt identisch zum dem des zweiten Leitungsabschnitts 2. Entsprechend ist der Aussendurchmesser der Hochdruckleitung im Bereich des ersten Leitungsabschnitts 1 und des dritten Leitungsabschnitts 3 kleiner als im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts 2, und das Verhältnis von Aussendurchmesser zu Innendurchmesser beträgt im Bereich des zweiten Leitungs- abschnitts 2 etwa 1.6, während es im Bereich des ersten Leitungsabschnitts 1 und des dritten Leitungsabschnitts 3 etwa 3.4 beträgt.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemässe Hochdruck-Injektorspeiseleitung eines Common-Rail Einspritzsystems, welche sich von der in Fig. 1 dargestellten lediglich dadurch unterscheidet, dass der dritte Leitungsabschnitts 3 im Bereich der Abführungsöffnung 8 eine Verjüngung 6 aufweist, zur Dämpfung von Druckschwingungen in der Leitung.

Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemässe Hochdruck-Injektorspeiseleitung eines Common-Rail Einspritzsystems, und Fig. 3a einen Querschnitt durch die Leitung entlang der Linie A-A in Fig. 3. Diese Hochdruck-Injektorspeiseleitung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, dass das die drei Leitungsabschnitte 1, 2, 3 bildende einstückige Bauteil 4 dünnwandiger ist und aus Vergütungsstahl ausgebildet ist und über seine ganze

Erstreckung spaltfrei von einer Aussenummantelungen 4a aus austenitisch rostfreiem Stahl umgeben ist. Die sich so ergebenden Gesamtwandstärken sind in den einzelnen Leitungsabschnitten 1, 2, 3 etwa vergleichbar mit denen bei der Hochdruck-Injektorspeiseleitung aus Fig. 1. Auch hier wurden der erste Leitungsabschnitt 1 und der dritte Leitungsabschnitt 3 durch Rundkneten geformt. Sie hatten vor dem Rundkneten einen Querschnitt identisch zum dem des zweiten Leitungsabschnitts 2.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemässe Hochdruck-Brückenleitung (auch als Jumper-Leitung bezeichnet) eines Common-Rail Einspritzsystems eines Dieselmotors zum Verbinden zweier Injektoren des Motors.

Diese Hochdruck-Brückenleitung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Hochdruck-Injektorspeiseleitung lediglich dadurch, dass sie eine spiegelbildliche Form aufweist, bei welcher die endseitigen ers- ten und dritten Leitungsabschnitte 1, 3 identisch ausgebildet und in die gleiche Richtung orientiert sind und über einen bügeiförmigen mittleren zweiten Leitungsabschnitt 2 miteinander verbunden sind. Dabei ist der zweite Leitungsabschnitt 2 deutlich länger als bei der in Fig. 1 dargestellten Hochdruck-Injektorspeiseleitung, wodurch sein Volumen entsprechend grösser ist. Ansonsten gilt alles zuvor für die in Fig. 1 dargestellte Hochdruck-Injektorspeiseleitung Gesagte auch für diese Hochdruck-Brückenleitung .

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine

Hälfte einer zweiten erfindungsgemässe Hochdruck-Brückenleitung, welche die gleiche spiegelbildliche Grundform aufweist wie die in Fig. 4 dargestellte Hochdruck-Brückenleitung. Die hier gezeigte Brückenleitung unterscheidet sich von der in Fig. 4 dargestellten Leitung lediglich darin, dass sie entlang ihrer Längserstreckung hinterein- ander angeordnet abwechselnd Leitungsabschnitte mit kleinerem Leitungsdurchmesser 3, 3a und Leitungsabschnitte mit grösserem Leitungsdurchmesser 2a, 2b aufweist, und zwar insgesamt fünf Leitungsabschnitte mit kleinerem Leitungsdurchmesser (wegen der Darstellung lediglich einer Hälfte der Leitung nur zwei (3, 3a) und ein Teil eines dritten sichtbar) und insgesamt vier Leitungsabschnitte mit grösserem Leitungsdurchmesser auf (wegen der Darstellung lediglich einer Hälfte der Leitung nur zwei (2a, 2b) sichtbar) . Die endseitigen Leitungsabschnitte 1, 3 (wegen der Darstellung lediglich einer Hälfte der Leitung nur der linke Leitungsabschnitt 1 sichtbar) sind identisch wie bei der in Fig. 4 dargestellten Hochdruck-Brückenleitung.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen endseitigen Anschlussabschnitt 3 mit Abführungsöffnung 8 einer erfindungsgemässen Hochdruckleitung wie in den vorangehenden Figuren dargestellt mit einem darauf aufgekneteten Druckring 11.

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer ersten erfindungsgemässen Hochdruck-Sammelleitung eines Common-Rail Einspritzsystems eines Dieselmotors, mit welcher mehrere Hochdruckspeiseleitungen für die Injektoren des Einspritzsystems versorgt werden.

Wie zu erkennen ist, weist die Hochdruck-Sam- melleitung einen Zuführungsleitungsabschnitt 1 mit einer Zuführungsöffnung 7, einen Verteilerabschnitt 2 sowie abgehend vom Verteilerabschnitt 2 mehrere Abführungskanäle 3 auf, welche jeweils eine Abführungsöffnung 8 der Sammelleitung bilden, zur Versorgung der daran anzuschlies- senden Speiseleitungen für die Injektoren.

Der Zuführungsleitungsabschnitt 1, der Verteilerabschnitt 2 und die Abführungskanäle 3 werden im bestimmungsgemässen Betrieb nacheinander von dem an der Zuführungsöffnung 7 in die Sammelleitung eintretenden und über die Abführungsöffnungen 8 zu den Speiseleitungen für die Injektoren abfliessenden Dieselkraftstoff durchströmt und sind gemeinsam von einem einstückigen Rohrkörper 4 aus einem vergüteten, niedrig legierten Stahl mit einer Zugfestigkeit grösser 900 MPa gebildet.

Der Zuführungsleitungsabschnitt 1 und der Verteilerabschnitt 2 sind als hintereinander angeordnete gerade Rohrabschnitte mit zusammenfallenden Zentrumsachsen ausgebildet, während die Abführungskanäle 3 radial von dem Verteilerabschnitt 2 abzweigen.

Der Zuführungsleitungsabschnitt 1 weist einen kleineren Leitungsdurchmesser auf als der Verteilerabschnitt 2, und die Abführungskanäle 3 weisen kleinere Leitungsdurchmesser auf als der Zuführungsleitungsabschnitt 1. Der Leitungsdurchmesser des Verteilerabschnitts 2 entspricht etwa dem Zweifachen des Leitungsdurchmessers des Zuführungsleitungsabschnitts 1, dessen Leitungsdurchmesser wiederum etwa dem Dreifachen der Leitungsdurchmesser der Abführungskanäle 3 entspricht.

Der Zuführungsleitungsabschnitt 1 wurde durch Rundkneten geformt, und hatte vor dem Rundkneten einen Querschnitt identisch zum dem des Verteilerabschnitts 2. Entsprechend ist der Aussendurchmesser der Sammelleitung im Bereich des ersten Zuführungsleitungsabschnitts 1 kleiner als im Bereich des zweiten Verteilerabschnitts 2. Das Verhältnis von Aussendurchmesser zu Innendurchmesser beträgt im Bereich des Verteilerabschnitts 2 etwa 2.0, während es im Bereich des Zuführungsleitungsabschnitts 1 etwa 3.6 beträgt.

Die Abführungskanäle 3 mit den Abführungsöffnungen 8 wurden durch Bohren in die Wandung des Verteilerabschnitts 2 eingebracht.

Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch einen

Teilabschnitt einer zweiten erfindungsgemässen Hochdruck- Sammelleitung 12 mit daran angeschlossenen erfindungsge- mässen Hochdruck-Speiseleitungen 13 und Fig. 8a zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 8. Die

Schnittlegung der Fig. 8 folgt der Linie C-C in Fig. 8a.

Die hier gezeigte Hochdruck-Sammelleitung 12 unterscheidet sich von der in Fig. 7 gezeigten Sammelleitung dadurch, dass der einstückige Rohrkörper 4, welcher den (nicht gezeigten) Zuführungsleitungsabschnitt, den Verteilerabschnitt 2 sowie die Abführungskanäle 3 mit den Abführungsöffnungen bildet, in den Bereichen zwischen den Anschlüssen 9, 10 der Hochdruck-Speiseleitungen 13 von einer Aussenummantelung 4b aus Metall umgeben ist, welche zusammen mit dem Rohrkörper 4 einen den Rohrkörper 4 umgebenden Raum 5 zur kontrollierten Abführung von allfälligen Leckagen bildet.

Die hier gezeigten Hochdruck-Speiseleitungen

13 unterscheiden sich von der in Fig. 3 gezeigten Speiseleitung dadurch, dass die ümmantelung 4a an den Anschlussenden der Leitungen 13 fehlt und stattdessen jeweils ein aufgekneteter Druckring 11 vorhanden ist, wel- eher der Befestigung des jeweiligen Leitungsendes mittels eines Überwurfflansches 9 an einem die Hochdruck-Sammelleitung 12 umgreifenden Befestigungskörper 10 dient.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch zwei an einem Injektor 14 angeschlossene erfindungsgemässe Hoch- druck-Brückenleitungen 15 (jeweils nur zum Teil gezeigt) .

Die hier gezeigten Hochdruck-Brückenleitungen 15 unterscheiden sich von der in Fig. 4 gezeigten Brückenleitung dadurch, dass sie bis auf die Anschlussenden mit einer ümmantelung 4a versehen sind und an den An- Schlussenden jeweils ein aufgekneteter Druckring 11 vorhanden ist, welcher der Befestigung des jeweiligen Leitungsendes mittels einer Überwurfmutter 9 an einem Anschlussblock 10 des Injektors 14 dient.

Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer dritten erfindungsgemässen Hochdruck-Sammelleitung eines Common-Rail Einspritzsystems eines Diesel- motors, mit welcher mehrere Hochdruckspeiseleitungen für die Injektoren des Einspritzsystems versorgt werden.

Diese Hochdruck-Sammelleitung unterscheidet sich von der in Fig. 7 gezeigten Sammelleitung lediglich dadurch, dass der einstückige Rohrkörper 4, welcher den Zuführungsleitungsabschnitt 1, den Verteilerabschnitt 2 sowie die Abführungskanäle 3 mit den Abführungsöffnungen 8 bildet, im Bereich des Verteilerabschnitts 2 entlang seiner Längserstreckung hintereinander angeordnet ab- wechselnd Leitungsabschnitte 6 mit kleinerem Leitungsdurchmesser und Leitungsabschnitte 2a, 2b, 2c mit grösserem Leitungsdurchmesser aufweist. Auf diese Weise bildet der Speicherabschnitt 2 mehrere über engere Abschnitte miteinander verbundene Speicherbereiche, von denen je- weils ein radialer Abführungskanal 3 mit Abführungsöffnung 8 abgeht. Entsprechend ist bei der bestimmungsgemäs- sen Verwendung dieser Hochdruck-Sammelleitung jeder dieser Speicherbereiche 2a, 2b, 2c genau einem Injektor zugeordnet, welchen er über eine einzelne an seine ra- diale Abführungsöffnung 8 anschliessende Versorgungsleitung mit Brennstoff versorgt.

Die verjüngten Leitungsabschnitte 6 mit dem kleinerem Leitungsdurchmesser wurden durch Rundkneten erzeugt.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des ümfangs der folgenden Patentansprüche ausgeführt wer- den kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Hochdruckleitung zur Förderung eines Fluids unter Hochdruck zu einem Verbraucher, insbesondere zur Zuführung von Brennstoff unter Einspritzdruck zu einem oder mehreren Injektoren (14) eines Verbrennungsmotors, umfassend einen ersten (1), einen zweiten (2) und einen dritten Leitungsabschnitt (3), welche Leitungsabschnitte (1, 2, 3) im bestimmungsgemässen Betrieb der Hochdruckleitung nacheinander durchströmt werden und gemeinsam von einem einstückigen Bauteil (4) aus Metall gebildet sind, wobei der erste Leitungsabschnitt (1) und der dritte Leitungsabschnitt (3) jeweils einen kleineren Strömungsquerschnitt aufweisen, insbesondere einen klei- neren Leitungsdurchmesser aufweisen, als der zwischen ihnen angeordnete zweite Leitungsabschnitt (2) .

2. Hochdruckleitung nach Anspruch 1, wobei der Leitungsquerschnitt der Leitung im Bereich des zwei- ten Leitungsabschnitts (2) mindestens doppelt so gross ist, insbesondere mindestens dreimal so gross ist wie im ersten (1) und/oder im dritten Leitungsabschnitt (3) .

3. Hochdruckleitung nach einem der vorange- henden Ansprüche, wobei das Volumen des zweiten Leitungsabschnitts (2) mindestens fünfmal, insbesondere mindestens zehnmal so gross ist wie das Volumen des ersten (1) und des dritten Leitungsabschnitts (3) zusammen.

4. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei die Leitung im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts (2) ein Verhältnis von Aussen- durchmesser zu Innendurchmesser von grösser als 1.5, insbesondere von grösser als 2.5 aufweist.

5. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Bauteil (4) der Leitung aus einem Material mit einer Zugfestigkeit grösser 900 MPa, insbesondere grösser 1100 MPa gebildet ist .

6. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Bauteil (4), welches den ersten (1), den zweiten (2) und den dritten Leitungsabschnitt (3) der Hochdruckleitung bildet, aus einem vergüteten Stahl, einem niedriglegierten Stahl oder einem austenitisch rostfreien Stahl vom Typ X5CrNil8-10

7. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Bauteil (4), welches den ersten (1), den zweiten (2) und den dritten Leitungsabschnitt (3) der Hochdruckleitung bildet, frei von Fügestellen, insbesondere frei von Schweissnahten, ist .

8. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Bauteil (4), wel- ches den ersten (1), den zweiten (2) und den dritten

Leitungsabschnitt (3) der Hochdruckleitung bildet, zumindest im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts (2) von einer oder mehreren Aussenumraantelungen (4a, 4b) aus einem identischen oder aus einem anderen Material umgeben ist, insbesondere aus einem anderen Metall.

9. Hochdruckleitung nach Anspruch 8, wobei eine Aussenummantelung (4b) vorhanden ist, welche zusammen mit dem einstückigen Bauteil (4), welches den ersten (1), den zweiten (2) und den dritten Leitungsabschnitt

(3) der Hochdruckleitung bildet, einen dieses einstückige Bauteil (4) umgebenden Raum (5) zur kontrollierten Abführung von allfälligen Leckagen bildet.

10. Hochdruckleitung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei der Aussendurchmesser einer das einstückige Bauteil (4), welches den ersten (1), den zweiten (2) und den dritten Leitungsabschnitt (3) der Hochdruckleitung bildet, umgebenden Aussenummantelung (4a, 4b) im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts (2) mehr als das Zweifache, insbesondere mehr als das Dreifache des Innendurchmessers der Leitung beträgt.

11. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei innerhalb des ersten (1), des zweiten (2) und/oder des dritten Leitungsabschnitts (3) eine Verjüngung (6) des Leitungsquerschnitts vorhanden ist, zur Dämpfung von Druckschwingungen in der Leitung.

12. Hochdruckleitung nach einem der vorange- henden Ansprüche, wobei der erste (1) und/oder der dritte Leitungsabschnitt (3) und/oder eine allfällige Verjüngung (6) in dem ersten, zweiten oder dritten Leitungsabschnitt durch Rundkneten oder unter Anwendung von Rundkneten geformt worden ist.

13. Hochdruckleitung nach Anspruch 12, wobei das einstückige Bauteil (4), welches den ersten (1), den zweiten (2) und den dritten Leitungsabschnitt (3) der Hochdruckleitung bildet, aus einem, insbesondere durch Kaltziehen oder Tiefbohren hergestellten Rohrmaterial mit dem Querschnitt des zweiten Leitungsabschnitts durch Rundkneten oder unter Anwendung von Rundkneten geformt worden ist.

14. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochdruckleitung genau eine Zuführungsöffnung (7) und genau eine Abführungsöffnung (8) aufweist.

15. Hochdruckleitung nach Anspruch 14, wobei der erste (1) und der dritte Leitungsabschnitt (3) an den Enden der Hochdruckleitung angeordnet sind und als Anschlussabschnitte zum druckdichten Anschliessen der Hochdruckleitung an Hochdruckfluid zu- und abführende Bauteile (9, 10) ausgebildet sind, insbesondere mit daran angeformten oder darauf aufgekneteten Druckringen (11) .

16. Hochdruckleitung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei der Aussendurchmesser der Hochdruckleitung im Bereich des ersten (1) und/oder des dritten Lei- tungsabschnitts (3) kleiner ist als im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts (2) .

17. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochdruckleitung entlang ihrer Längserstreckung hintereinander angeordnet abwechselnd Leitungsabschnitte (1, 3, 3a) mit kleinerem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser und Leitungsabschnitte (2a, 2b) mit grösserem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser aufweist, und insbesondere, wo- bei die Leitungsabschnitte mit grösserem Leitungsquerschnitt bzw. Leitungsdurchmesser jeweils eine radiale Abführungsöffnung aufweisen.

18. Hochdruckleitung nach Anspruch 17, wobei die Leitung eine einzige axiale Zuführungsöffnung (7) aufweist .

19. Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochdruckleitung, insbeson- dere im Bereich des zweiten Leitungsabschnitts (2), gebogen ist.

20. Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Metallrohres mit einem über die Rohrlänge im Wesentlichen einheitlichen Rohrleitungsquerschnitt, und

b) Rundkneten des Metallrohres an mindestens zwei voneinander beabstandeten Rohrabschnitten zum Reduzieren des Rohrleitungsquerschnitts im Bereich dieser Abschnitte.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Rundkneten im Bereich der Enden des Metallrohres erfolgt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei durch das Rundkneten ein Druckring am jeweiligen Ende des Metallrohres angeformt oder aufgeknetet wird, mittels welchem ein in axialer Richtung formschlüssiger Angriff am jeweiligen Rohrleitungsende mit Befestigungsmitteln zwecks Anschluss der Rohrleitung an ein Bauteil möglich ist.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis

22, wobei das Rundkneten an mehreren insbesondere gleich- mässig voneinander beabstandeten Rohrabschnitten im Bereich zwischen den Enden des Metallrohres erfolgt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis

23, wobei das Rundkneten zumindest in einem Rohrabschnitt derartig erfolgt, dass der Rohrleitungsquerschnitt über die gewünschte Querschnittsreduktion hinaus verkleinert wird und anschliessend, insbesondere mittels Aufbohren, auf das gewünschte Querschnittsmass vergrössert wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis

24, wobei das Rundkneten zumindest in einem Rohrabschnitt derartig erfolgt, dass der Rohrleitungsquerschnitt um ein Innenwerkzeug herum, insbesondere um einen Dorn herum, geknetet wird bis das Material vollständig am Werkzeug anliegt, und das Werkzeug sodann derartig entfernt wird, dass der verbleibende Rohrleitungsquerschnitt in diesem Bereich im Wesentlichen dem Werkzeugquerschnitt entspricht.

26. Verbrennungsmotor, insbesondere Dieseloder Gasmotor, mit einer im Betrieb permanent Brennstoff unter Einspritzdruck bereitstellenden Brennstoff-Hochdruckpumpe, welche über Hochdruckleitungen mit den einzelnen Zylindern des Motors zugeordneten Injektoren (14) verbunden ist, wobei die Hochdruckleitungen eine Hochdruckleitung (12, 13, 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfassen.

27. Verbrennungsmotor nach Anspruch 26, wobei die Brennstoff-Hochdruckpumpe in eine Hochdruck-Sammelleitung (12) fördert, von welcher je Injektor eine ein- zelne Hochdruck-Speiseleitung (13) zum jeweiligen Injektor führt.

28. Verbrennungsmotor nach Anspruch 27, wobei die zum Injektor führenden Hochdruck-Speiseleitungen (13) als Hochdruckleitungen nach einem der Ansprüche 14 bis 16 ausgebildet sind.

29. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei die Hochdruck-Sammelleitung (12) als Hochdruckleitung nach einem der Ansprüche 17 bis 18 ausgebildet ist.

30. Verbrennungsmotor nach Anspruch 26, wobei die Injektoren (14) direkt aufeinander folgender Zylinder des Motors jeweils über zwischen diesen angeordnete, insbesondere identisch ausgebildete Hochdruck-Brückenleitungen (15) miteinander verbunden sind, derart, dass die Brückenleitungen (15) zusammen eine durchgehende Hochdruckleitung bilden, und wobei die Brennstoff-Hochdruckpumpe in eine Hochdruckleitung fördert, welche zu einem der Injektoren (14) führt und von dort aus in eine von diesem Injektor (14) wegführende Brückenleitung (15) einspeist.

31. Verbrennungsmotor nach Anspruch 30, wobei die Brückenleitungen (15) als Hochdruckleitungen nach einem der Ansprüche 14 bis 16 ausgebildet sind.