WO2018184799A1 - Kraftstoff-hochdruckspeicher - Google Patents

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WO2018184799A1
WO2018184799A1 PCT/EP2018/056347 EP2018056347W WO2018184799A1 WO 2018184799 A1 WO2018184799 A1 WO 2018184799A1 EP 2018056347 W EP2018056347 W EP 2018056347W WO 2018184799 A1 WO2018184799 A1 WO 2018184799A1
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WO
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pressure fuel
pressure
fuel
storage
storage space
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Application number
PCT/EP2018/056347
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English (en)
French (fr)
Inventor
Giovanni Ferraro
Dietmar Uhlmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical 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
    • F02M55/025—Common rails
    • 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
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • 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
    • F02M2200/85—Mounting of fuel injection apparatus
    • F02M2200/855—Mounting of fuel injection apparatus using clamp elements or fastening means, e.g. bolts or screws

Definitions

  • the invention relates to a fuel high pressure accumulator according to the preamble of claim 1.
  • DE 199 49 963 A1 describes a method for producing a high-pressure fuel accumulator for a common-rail fuel injection system of an internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel accumulator comprises a hollow body and so far has a storage space, which is equipped with a plurality of connection openings. From DE 199 49 963 A1 it is apparent that conventional high-pressure fuel accumulators are produced for example from a forging blank, into which a longitudinal bore is introduced, which forms the storage space. Connections for fuel injectors are also by drilling and for example by a
  • Object of the present invention is to provide a high-pressure fuel storage, which is very compact.
  • the fuel high-pressure accumulator according to the invention for a fuel system of an internal combustion engine has an elongated base body in which an elongate storage space is arranged.
  • the main body is produced in an additive manufacturing process, in particular by a 3D printing process.
  • Additive manufacturing refers to a process in which a component is built up layer by layer on the basis of digital 3D design data by depositing material.
  • the additive manufacturing builds components layer by layer from materials that are usually present as a fine powder.
  • materials are different metals, plastics and
  • Composite materials available First, for example, a thin layer of a powder material is applied to a build platform. A strong laser beam melts the powder exactly where the computer-generated part design data dictates. After that, the production platform lowers and another powder application takes place. The material is melted again and combines at the defined points with the
  • the components can be manufactured, for example, with stereolithography, laser sintering or 3D printers. With such an additive manufacturing method, virtually any shape can be produced. As a result, an optimized in terms of the topology and shape construction of the high-pressure fuel storage is possible.
  • the high-pressure fuel accumulator can thus be adapted particularly well to local space conditions in an engine compartment, for example of a motor vehicle, and to a required volume of the storage space.
  • connections for components such as fuel injectors, a pump, a pressure control valve, as well as a
  • Pressure sensor are designed in view of their position and location, taking into account individual, for example, by the space requirements specified. Furthermore, by the invention proposed Manufacturing process, the range of materials from which the fuel high-pressure accumulator can be produced, extended. Both the material and the construction can be targeted with regard to the required
  • Nominal pressure and the function to be selected can easily run high pressure fuel storage with any number of ports for
  • the storage space has a dimension in a longitudinal direction and dimensions in transverse directions, wherein the transverse directions are substantially orthogonal to the
  • a storage space with a shape variable in the longitudinal direction is created.
  • the shape of the storage space can be designed so voltage and / or flow optimized.
  • the storage space in a region of a connection has a larger cross section than in a region remote from a connection. On the one hand, this is favorable for the course of the stresses in the main body and, on the other hand, for an optimal flow course in the storage space.
  • a longitudinal axis of the high-pressure fuel accumulator and / or a longitudinal axis of the storage space is altogether odd. This allows an arrangement of the fuel high-pressure accumulator at a small distance, for example, to an engine block
  • the longitudinal axis has a waveform. This is easy to manufacture.
  • Another particularly advantageous embodiment of the invention provides that the
  • Fuel high-pressure accumulator at least one holding section for mounting a fuel injection device comprises.
  • a separate holder of the high-pressure fuel storage for example, on a
  • Engine block of an internal combustion engine are dispensed with. Overall, such a composite of high pressure fuel storage and directly held on this fuel injectors forms a very stable structure. If necessary, these can even be prefabricated, so that this prefabricated structure as a whole and thus can be mounted much faster on the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel accumulator is designed for the direct connection of at least one fuel injection device. Immediately means that a hitherto customary separate line between the fuel injection device and the high-pressure fuel storage can thus be omitted. This saves costs and eliminates points where leaks can occur. In essence, the fuel injector can be integrated into the design of the high-pressure fuel accumulator.
  • a pressure control valve and / or a pressure sensor and / or a rod filter is integrated by means of the additive production in the body. It is possible, for example, that a complete assembly such as the pressure control valve, the pressure sensor or the rod filter are incorporated during the additive manufacturing process, for example as inserts. As a result, in turn, the assembly is simplified and it saves space.
  • the fuel injection device is directly connected to and held on the high-pressure fuel accumulator, the bar filter can very easily be integrated into a connection channel between the storage space and the fuel injection device.
  • the storage space comprises at least one throttle point and / or honeycomb-like and / or sponge-like and / or grid-like structured. This is due to the fact that it due to the promotion characteristic of conventional high-pressure pumps (this is usually sawtooth) and due to the
  • the high-pressure fuel accumulator comprises at least one fuel injector by being fixedly connected to it, wherein the fuel injector in an outer surface two straight parallel key surfaces for attaching a tool wrench and / or a claw having.
  • This can be a
  • Figure 1 is a schematic representation of a common rail injection system with a high-pressure fuel storage and multiple fuel injectors
  • Figure 2 is a side view of the high-pressure fuel storage and the
  • Figure 3 is a front view of the high pressure fuel storage and the
  • Figure 4 is a schematic front view of the fuel high-pressure accumulator similar to Figure 3;
  • Figure 5 is a perspective view of the high-pressure fuel reservoir and the fuel injectors of Figure 1;
  • Figure 6 is a top view of the high-pressure fuel accumulator of Figure
  • FIG. 7 shows a longitudinal section through the high pressure fuel accumulator of FIG
  • Figure 8 is a front view of the high-pressure fuel accumulator of Figure 1 similar to Figure 3;
  • Figure 9 is a side view of the fuel high-pressure accumulator similar to
  • Figure 10 is a perspective view of the fuel high-pressure accumulator similar to Figure 5;
  • Figure 1 1 is a side view of a further second embodiment of a
  • Figure 12 is a perspective view of the high-pressure fuel accumulator of Figure 1 1; 13 is a perspective view of a portion of a fuel
  • High-pressure accumulator with a modified embodiment of a fuel injection device
  • Figure 14 is a view similar to Figure 13, wherein additionally a claw is shown.
  • a common-rail injection system carries in FIG. 1 in total
  • Reference numeral 10 It comprises a fuel tank 12, from which the fuel by means of a pump device 14, which usually has an electrically driven prefeed pump and a mechanically driven
  • High-pressure pump includes, is pumped into a high-pressure fuel storage 16. At this are several fuel injectors 18th
  • a pressure control valve 20 and a pressure sensor 22 are further arranged.
  • a control and regulating device 24 which is the output side connected to the pumping device 14 and the fuel injectors 18, and which receives input signals from the pressure sensor 22 among other things. This is drawn in Figure 1 by dashed lines.
  • the high-pressure fuel accumulator 16 comprises an elongated main body 26 in which there is also an elongated storage space 28 (FIG. 4 and FIG. 7) in which the fuel is stored under very high pressure during operation of the common-rail fuel system 10.
  • the storage space 28 extends through the base body 26 from one end to the other, ie as
  • the main body 26 is produced together with the storage space 28 in an additive manufacturing process, for example by an SD printing process.
  • the main body 26 of the fuel high-pressure accumulator 16 shown in the figures is designed to supply four fuel injectors 18. In embodiments not shown, however, any other numbers of fuel injectors are possible that can be supplied by the high-pressure fuel accumulator.
  • the main body 26 is designed with a total of four connection areas 30. Between two adjacent connection regions 30, an intermediate region 32 is present in each case.
  • the terminal portions 30 have a larger outer diameter than the
  • Connecting regions 30 lead transition regions 34, which for a gradually changing the outer diameter from the intermediate regions 32 to the terminal regions 30.
  • connection region 30 has a lateral extension which forms a holding section 36 for holding a fuel injection device 18.
  • Holding section 36 is penetrated by an approximately tangential to the base body 26 extending through opening 38 ( Figure 6 and 10), in which a fuel injection device 18 can be inserted. Also the
  • a clamping screw 40 is provided which is screwed from the outside by a corresponding threaded hole 41 ( Figures 9 and 10) in the holding portion 36, and in the installed position with its inner
  • the direct fluidic connection between a fuel injection device 18 and the storage space 28 is achieved by a short fluid passage 42 that is essentially orthogonal to a longitudinal direction 44 (for example, FIG. 7) of FIG
  • the high-pressure fuel accumulator 16 is designed for the direct connection of the respective fuel injection devices 18.
  • the fluid channel 42 is a functional element in the form of a
  • Bar filter 46 which in the additive manufacturing in the
  • Holding portion 36 of the body 26 has been integrated.
  • Pressure control valve 20 available. This can be screwed into a threaded bore produced by a post, through which it communicates fluidically with the storage space 28. But it is also possible that the pressure regulating valve 20 is incorporated during the additive production of the base body 26 in the form of an insert and in this respect is made integral with the base body 26. At the right in Figures 2 and 5 end of the body
  • the pressure sensor 22 is present. Also with regard to the pressure sensor 22 is that this can either be screwed or made integral with the main body 26.
  • the storage space 28 has a cross section that is variable as far as seen in the longitudinal direction 44, as its
  • a transverse direction 48 which is substantially orthogonal to the longitudinal direction 44, as seen in the longitudinal direction 44 changed.
  • the storage space 28 in the region of the connection regions 30 is concave (cross section 28a) viewed from the inside, whereas in the region of the intermediate regions 32 and the transition regions 34 it is convex from the inside (cross section 28b).
  • the smallest cross section of the storage space 28 lies exactly in the middle between two adjacent connection regions 30 and is so small that a throttle point 49 for the fuel is thereby formed.
  • Transition regions 34 are formed differently.
  • the adjoining the connection areas 30 transition areas 34 namely have a curved
  • Connection areas 30 is arranged axially offset laterally.
  • the longitudinal direction 44 of the fuel high-pressure accumulator 60 and thus also the longitudinal direction 44 of the storage space 28 is non-rectilinear, namely odd or wavy.

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Abstract

Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) für ein Kraftstoffsystem (10) einer Brennkraftmaschine weist einen länglichen Grundkörper (26) mit einem in diesem angeordneten länglichen Speicherraum auf. Es wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper (26) in einem additiven Herstellverfahren, insbesondere durch ein 3D-Druckverfahren, hergestellt ist.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoff-Hochdruckspeicher Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die DE 199 49 963 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoff- Hochdruckspeichers für ein Common-Rail-Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Hochdruckspeicher umfasst einen hohlen und insoweit einen Speicherraum aufweisenden Grundkörper, der mit mehreren Anschlussöffnungen ausgestattet ist. Aus der DE 199 49 963 A1 geht hervor, dass herkömmliche Kraftstoff-Hochdruckspeicher beispielsweise aus einem Schmiederohling hergestellt werden, in den eine Längsbohrung eingebracht wird, welche den Speicherraum bildet. Anschlüsse für Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden ebenfalls durch Bohren sowie beispielsweise durch ein
elektrochemisches Abtragverfahren erzeugt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher zu schaffen, der sehr kompakt ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen genannt. Darüber hinaus finden sich weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung. Diese Merkmale können dabei sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein, ohne dass hierauf explizit hingewiesen wird.
Der erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckspeicher für ein Kraftstoff System einer Brennkraftmaschine weist einen länglichen Grundkörper auf, in dem ein länglicher Speicherraum angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper in einem additiven Herstellverfahren, insbesondere durch ein 3D-Druckverfahren, hergestellt ist. Additive Herstellung bezeichnet einen Prozess, bei dem auf der Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten durch das Ablagern von Material schichtweise ein Bauteil aufgebaut wird. Anstatt zum
Beispiel ein Werkstück aus einem festen Block herauszufräsen und anschließend beispielsweise mit einem Bohrer zu bearbeiten, baut die Additive Herstellung Bauteile Schicht für Schicht aus Werkstoffen auf, die meist als feines Pulver vorliegen. Als Materialien sind unterschiedliche Metalle, Kunststoffe und
Verbundwerkstoffe verfügbar. Zunächst wird beispielsweise eine dünne Schicht eines Pulverwerkstoffs auf eine Bauplattform aufgetragen. Ein starker Laserstrahl schmilzt das Pulver exakt an den Stellen auf, die die computergenerierten Bauteil-Konstruktionsdaten vorgeben. Danach senkt sich die Fertigungsplattform ab und es erfolgt ein weiterer Pulverauftrag. Der Werkstoff wird erneut aufgeschmolzen und verbindet sich an den definierten Stellen mit der
darunterliegenden Schicht. Die Bauteile können je nach Ausgangsstoff und Anwendung beispielsweise mit Stereolithografie, Laser-Sintern oder 3D-Druckern gefertigt werden. Mit einem solchen additiven Herstellverfahren kann praktisch jede Form hergestellt werden. Hierdurch ist eine im Hinblick auf die Topologie und die Form optimierte Bauweise des Kraftstoff-Hochdruckspeichers möglich. Der Kraftstoff- Hochdruckspeicher kann somit besonders gut an lokale Bauraumbedingungen in einem Motorraum beispielsweise eines Kraftfahrzeugs und an ein erforderliches Volumen des Speicherraums angepasst werden.
Ferner können Anschlüsse für Komponenten, beispielsweise Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen, eine Pumpe, ein Druckregelventil, sowie einen
Drucksensor im Hinblick auf deren Position und Lage unter Berücksichtigung von individuellen beispielsweise durch den Bauraum vorgegebenen Erfordernissen ausgelegt werden. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Herstellverfahren die Palette an Werkstoffen, aus denen der Kraftstoff- Hochdruckspeicher hergestellt werden kann, erweitert. Sowohl der Werkstoff als auch die Konstruktion können gezielt im Hinblick auf den erforderlichen
Nenndruck und die Funktion ausgewählt werden. Auch können problemlos Kraftstoff-Hochdruckspeicher mit einer beliebigen Anzahl von Anschlüssen für
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen hergestellt werden. Schließlich kann in den sogenannten„Verschneidungsbereichen", in denen Anschlüsse in den
Speicherraum münden, ein im Hinblick auf die Festigkeit optimiertes Design realisiert werden.
In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Speicherraum eine Abmessung in einer Längsrichtung und Abmessungen in Querrichtungen aufweist, wobei die Querrichtungen im Wesentlichen orthogonal zur
Längsrichtung verlaufen, und dass sich die Abmessung in mindestens einer Querrichtung in Längsrichtung gesehen verändert. Es wird also erfindungsgemäß ein Speicherraum mit einer in Längsrichtung gesehen veränderlichen Form geschaffen. Die Form des Speicherraums kann so spannungs- und/oder strömungsoptimiert gestaltet werden. In konkreter Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Speicherraum in einem Bereich eines Anschlusses einen größeren Querschnitt aufweist als in einem von einem Anschluss entfernten Bereich. Dies ist einerseits für den Verlauf der Spannungen im Grundkörper und andererseits für einen optimalen Strömungsverlauf im Speicherraum günstig.
Besonders vorteilhaft ist ferner, wenn eine Längsachse des Kraftstoff- Hochdruckspeichers und/oder eine Längsachse des Speicherraums insgesamt ungerade ist. Dies gestattet eine Anordnung des Kraftstoff-Hochdruckspeichers in geringem Abstand beispielsweise zu einem Motorblock einer
Brennkraftmaschine, wodurch Bauraum gespart wird.
In konkreter Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Längsachse eine Wellenform aufweist. Dies ist fertigungstechnisch einfach. Eine weitere besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der
Kraftstoff-Hochdruckspeicher mindestens einen Halteabschnitt zur Halterung einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung aufweist. Somit kann auf eine separate Halterung des Kraftstoff-Hochdruckspeichers beispielsweise an einem
Motorblock einer Brennkraftmaschine verzichtet werden. Insgesamt bildet ein solcher Verbund aus Kraftstoff-Hochdruckspeicher und unmittelbar an diesem gehaltenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen eine sehr stabile Struktur. Diese kann gegebenenfalls sogar vorgefertigt werden, so dass diese vorgefertigte Struktur als Ganzes und somit erheblich schneller an der Brennkraftmaschine montiert werden kann.
Ebenfalls besonders günstig ist es, wenn der Kraftstoff-Hochdruckspeicher zum unmittelbaren Anschluss mindestens einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ausgebildet ist. Unmittelbar heißt, dass eine bisher übliche separate Leitung zwischen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und dem Kraftstoff-Hochdruck Speicher somit entfallen kann. Hierdurch werden Kosten spart, und es entfallen Stellen, an denen Undichtigkeiten auftreten können. Im Grunde kann die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in die Auslegung des Kraftstoff- Hochdruckspeichers integriert werden.
In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass mindestens ein
Funktionselement, insbesondere ein Druckregelventil und/oder ein Drucksensor und/oder ein Stabfilter, mittels der additiven Herstellung in den Grundkörper integriert ist. Möglich ist beispielsweise, dass eine komplette Baugruppe wie beispielsweise das Druckregelventil, der Drucksensor oder der Stabfilter, während des additiven Herstellungsprozesses beispielsweise als Einlegeteile eingebunden werden. Hierdurch wird wiederum die Montage vereinfacht und es wird Bauraum gespart. Insbesondere dann, wenn, wie oben erwähnt, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung unmittelbar an den Kraftstoff-Hochdruckspeicher angeschlossen und an diesem gehalten ist, kann der Stabfilter sehr einfach in einen Verbindungskanal zwischen dem Speicherraum und der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung integriert werden.
Möglich ist auch, dass der Speicherraum mindestens eine Drosselstelle umfasst und/oder wabenartig und/oder schwammartig und/oder gitterartig strukturiert ist. Dem liegt die Tatsache zu Grunde, dass es aufgrund der Fördercharakteristik üblicher Hochdruckpumpen (diese ist meist sägezahnförmig) und aufgrund der
Einspritzvorgänge durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen zu Druckschwankungen, insbesondere zu Druck-Überschwingern im Speicherraum kommen kann. Durch die Integration mindestens einer Drosselstelle in den Speicherraum bei der additiven Herstellung des Kraftstoff-Hochdruckspeichers können diese Druckschwankungen reduziert werden. In die gleiche Richtung geht es, wenn der Speicherraum mindestens zum Teil wabenartig,
schwammartig und/oder gitterartig strukturiert ist. Durch die letztgenannten Maßnahmen können die erwähnten Druck-Überschwinger auf ein Mindestmaß reduziert werden, ohne dass unerwünscht große Drosselverluste eintreten. Denkbar ist ferner, eine Wand des Speicherraums zumindest bereichsweise während des additiven Herstellungsprozesses mit einer strukturierten Oberfläche zu versehen.
Schließlich gehört auch noch zu der vorliegenden Erfindung, dass der Kraftstoff- Hochdruckspeicher mindestens eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung umfasst, indem diese fest mit ihm verbunden ist, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in einer Außenfläche zwei gerade parallele Schlüsselflächen zum Ansetzen eines Werkzeugschlüssels und/oder einer Pratze aufweist. Damit kann eine
gegebenenfalls erforderliche axiale Pratzkraft auf die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung sehr einfach aufgebracht werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Common-Rail-Einspritzsystems mit einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher und mehreren Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen;
Figur 2 eine Seitenansicht auf den Kraftstoff-Hochdruckspeicher und die
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Figur 1 ;
Figur 3 eine Vorderansicht des Kraftstoff-Hochdruckspeichers und die
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Figur 1 ;
Figur 4 eine schematisierte Vorderansicht des Kraftstoff-Hochdruckspeichers ähnlich Figur 3; Figur 5 eine perspektivische Darstellung des Kraftstoff-Hochdruckspeichers und der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Figur 1 ;
Figur 6 eine Ansicht von oben des Kraftstoff-Hochdruckspeichers von Figur
1 ;
Figur 7 einen Längsschnitt durch den Kraftstoff-Hochdruckspeicher von Figur
1 ; Figur 8 eine Vorderansicht des Kraftstoff-Hochdruckspeichers von Figur 1 ähnlich zu Figur 3;
Figur 9 eine Seitenansicht des Kraftstoff-Hochdruckspeichers ähnlich zu
Figur 2;
Figur 10 eine perspektivische Darstellung des Kraftstoff-Hochdruckspeichers ähnlich zu Figur 5;
Figur 1 1 eine Seitenansicht einer weiteren zweiten Ausführungsform eines
Kraftstoff-Hochdruckspeichers;
Figur 12 eine perspektivische Darstellung des Kraftstoff-Hochdruckspeichers von Figur 1 1 ; Figur 13 eine perspektivische Darstellung eines Bereichs eines Kraftstoff-
Hochdruckspeichers mit einer veränderten Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung; und
Figur 14 eine Darstellung ähnlich zu Figur 13, wobei zusätzlich eine Pratze dargestellt ist.
Elemente und Bereiche, welche in unterschiedlichen Ausführungsformen äquivalente Funktionen haben, tragen nachfolgend die gleichen Bezugszeichen. Ein Common-Rail-Einspritzsystems trägt in Figur 1 insgesamt das
Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstofftank 12, aus dem der Kraftstoff mittels einer Pumpeinrichtung 14, welche üblicherweise eine elektrisch angetriebene Vorförderpumpe sowie eine mechanisch angetriebene
Hochdruckpumpe umfasst, in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16 gepumpt wird. An diesem sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18
angeschlossen, von denen in Figur 1 jedoch nur eine gezeichnet ist. An dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16 sind ferner ein Druckregelventil 20 sowie ein Drucksensor 22 angeordnet. Zu dem Common-Rail-Einspritzsystem 10 gehört ferner eine Steuer- und Regeleinrichtung 24, welche ausgangsseitig mit der Pumpeinrichtung 14 und den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 verbunden ist, und welche eingangsseitig unter anderem Signale von dem Drucksensor 22 erhält. Dies ist in Figur 1 durch gestrichelte Linien gezeichnet.
Die genaue Ausgestaltung einer ersten Ausführungsform des Kraftstoff- Hochdruckspeichers 16 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2-10 erläutert.
Der Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16 umfasst einen länglichen Grundkörper 26, in dem ein ebenfalls länglicher Speicherraum 28 vorhanden ist (Figur 4 und Figur 7), in dem im Betrieb des Common-Rail-Kraftstoffsystems 10 der Kraftstoff unter sehr hohem Druck gespeichert ist. Der Speicherraum 28 erstreckt sich durch den Grundkörper 26 hindurch von einem Ende zum anderen, also als
Durchgangsöffnung. Der Grundkörper 26 ist zusammen mit dem Speicherraum 28 in einem additiven Herstellverfahren, beispielsweise durch ein SD- Druckverfahren, hergestellt.
Der Grundkörper 26 des in den Figuren gezeigten Kraftstoff-Hochdruckspeichers 16 ist für die Versorgung von vier Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 ausgelegt. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen sind jedoch beliebige andere Anzahlen von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen möglich, die von dem Kraftstoff- Hochdruckspeicher versorgt werden können. Der Grundkörper 26 ist mit insgesamt vier Anschlussbereichen 30 ausgeführt. Zwischen zwei benachbarten Anschlussbereichen 30 ist jeweils ein Zwischenbereich 32 vorhanden. Die Anschlussbereiche 30 haben einen größeren Außendurchmesser als die
Zwischenbereiche 32. Von den Zwischenbereichen 32 zu den
Anschlussbereichen 30 führen Übergangsbereiche 34, welche für eine allmähliche Änderung des Außendurchmessers von den Zwischenbereichen 32 zu den Anschlussbereichen 30 sorgen.
Jeder Anschlussbereich 30 weist eine seitliche Erweiterung auf, die einen Halteabschnitt 36 zur Halterung einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 bildet. Ein
Halteabschnitt 36 wird durch eine in etwa tangential zum Grundkörper 26 verlaufende Durchgangsöffnung 38 (Figur 6 und 10) durchsetzt, in die eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 eingesteckt werden kann. Auch die
Durchgangsöffnung 38 ist als solche im Rahmen des additiven
Herstellungsverfahrens hergestellt worden. Um eine exakte Passung mit der
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 sicherstellen zu können, wird sie jedoch durch Bohren nachbearbeitet. Zur Festlegung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 in der Durchgangsöffnung 38 ist eine Klemmschraube 40 vorgesehen, die von außen durch eine entsprechende Gewindebohrung 41 (Figuren 9 und 10) im Halteabschnitt 36 eingeschraubt wird, und die in Einbaulage mit ihrem inneren
Ende eine Außenfläche der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 beaufschlagt (siehe auch Figur 4).
Die unmittelbare fluidische Verbindung zwischen einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 und dem Speicherraum 28 wird, wie aus Figur 4 ersichtlich ist, durch einen kurzen Fluidkanal 42 erreicht, der im Wesentlichen orthogonal zu einer Längsrichtung 44 (beispielsweise Figur 7) des
Speicherraums 28 verläuft. Insoweit ist der Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16 zum unmittelbaren Anschluss der jeweiligen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 ausgebildet. In dem Fluidkanal 42 ist ein Funktionselement in Form eines
Stabfilters 46 angeordnet, welcher bei der additiven Herstellung in den
Halteabschnitt 36 des Grundkörpers 26 integriert wurde.
An dem in den Figuren 2 und 5 linken Ende des Grundkörpers 26 ist das
Druckregelventil 20 vorhanden. Dieses kann in eine durch eine Nachbearbeitung hergestellte Gewindebohrung eingeschraubt sein, durch die es fluidisch mit dem Speicherraum 28 kommuniziert. Möglich ist aber auch, dass das Druckregelventil 20 während der additiven Herstellung des Grundkörpers 26 in Form eines Einlegeteil eingebunden und insoweit integral mit dem Grundkörper 26 hergestellt ist. An dem in den Figuren 2 und 5 rechten Ende des Grundkörpers
26 ist der Drucksensor 22 vorhanden. Auch im Hinblick auf den Drucksensor 22 gilt, dass dieser entweder eingeschraubt oder integral mit dem Grundkörper 26 hergestellt sein kann.
Wie aus den Figuren 7 und 8 hervorgeht, weist der Speicherraum 28 einen in Längsrichtung 44 gesehen insoweit variablen Querschnitt auf, als sich seine
Abmessung in einer Querrichtung 48, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung 44 ist, in Längsrichtung 44 gesehen verändert. Im Bereich der Anschlussbereiche 30 weist er insbesondere einen vergleichsweise großen Querschnitt 28a auf, wohingegen er im Bereich der Übergangsbereiche 34 und der Zwischenbereiche 32 einen vergleichsweise kleinen Querschnitt 28b aufweist. Dabei ist der Speicherraum 28 im Bereich der Anschlussbereiche 30 von innen gesehen konkav (Querschnitt 28a), wohingegen er im Bereich der Zwischenbereiche 32 und der Übergangsbereiche 34 von innen gesehen konvex ist (Querschnitt 28b). Der kleinste Querschnitt des Speicherraums 28 liegt genau mittig zwischen zwei benachbarten Anschlussbereichen 30 und ist so klein, dass hierdurch eine Drosselstelle 49 für den Kraftstoff gebildet wird. Durch eine solche Drosselstelle 49 können Druckschwingungen des Kraftstoffs im Speicherraum 28 gedämpft werden. Nicht gezeigt, jedoch ebenso möglich ist alternativ oder zusätzlich zu der Drosselstelle 49 eine wabenartige und/oder schwammartige und/oder gitterartige Strukturierung des Speicherraums 28.
Die zweite Ausführungsform der Figuren 1 1 und 12 unterscheidet sich von jener der Figuren 2-10 dadurch, dass die Zwischenbereiche 32 und die
Übergangsbereiche 34 anders ausgebildet sind. Die an die Anschlussbereiche 30 anschließenden Übergangsbereiche 34 weisen nämlich eine gekrümmte
Längsachse bzw. Längsrichtung 44 auf, so das der zwischen zwei
Übergangsbereichen 34 liegende Zwischenbereich 32 relativ zu den
Anschlussbereichen 30 axial seitlich versetzt angeordnet ist. Oder, mit anderen Worten: die Längsrichtung 44 des Kraftstoff-Hochdruckspeichers 60 und mit ihm somit auch die Längsrichtung 44 des Speicherraums 28 ist nicht-geradlinig, nämlich ungerade bzw. wellenförmig.
Wie aus den Figuren 13 und 14 hervorgeht, umfasst der Kraftstoff- Hochdruckspeicher 16 die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18, indem diese mittels der Klemmschraube 40 fest mit ihm verbunden sind. In einer Außenfläche
50 im Bereich eines in den Figuren oberen Endes der Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen 18 sind zwei entgegengesetzt angeordnete, gerade und parallele Schlüsselflächen 52 vorhanden (Figur 13). An diesen kann beispielsweise eine Pratze 54 ansetzen, durch die eine insbesondere für die Montage erforderliche axiale Pratzkraft auf die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 aufgebracht werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) für ein Kraftstoffsystem (10) einer
Brennkraftmaschine, der einen länglichen Grundkörper (26) mit einem in diesem angeordneten länglichen Speicherraum (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (26) in einem additiven
Herstellverfahren, insbesondere durch ein 3D-Druckverfahren, hergestellt ist.
2. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Speicherraum (28) eine Abmessung in einer Längsrichtung (44) und Abmessungen in Querrichtungen (48) aufweist, wobei die Querrichtungen (48) im Wesentlichen orthogonal zur
Längsrichtung (44) verlaufen, und dass sich die Abmessung in mindestens einer Querrichtung (48) in Längsrichtung (44) gesehen verändert.
3. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Speicherraum (28) in einem Bereich (30) eines Anschlusses einen größeren Querschnitt aufweist als in einem vom Bereich (30) eines Anschlusses entfernten Bereich.
4. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (44) des Kraftstoff-Hochdruckspeichers (16) und/oder eine Längsachse des
Speicherraums insgesamt ungerade ist.
5. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Längsachse (44) eine Wellenform aufweist.
6. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen
Halteabschnitt (36) zur Halterung einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) aufweist.
7. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zürn unmittelbaren Anschluss einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) ausgebildet ist.
8. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
Funktionselement, insbesondere ein Druckregelventil (20) und/oder ein Drucksensor (22) und/oder ein Stabfilter (46), mittels der additiven
Herstellung in den Grundkörper (26) integriert ist.
9. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (28) mindestens eine Drosselstelle (49) umfasst und/oder wabenartig und/oder schwammartig und/oder gitterartig strukturiert ist.
10. Kraftstoff-Hochdruckspeicher (16) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung (18) umfasst, indem diese fest mit ihm verbunden ist, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) in einer Außenfläche (50) mindestens zwei gerade parallele Schlüsselflächen (52) zum Ansetzen eines Werkzeugschlüssels und/oder einer Pratze (54) aufweist.
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