Titel

Brennstoffverteiler Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffverteiler, insbesondere eine Brennstoffverteilerleiste für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten

Brennkraftmaschinen. Speziell eignet sich die Erfindung für als Mitteldrucksysteme ausgestaltete Brennstoffeinspritzanlagen.

Bei Brennstoffverteilerrails für direkteinspritzende Brennstoffeinspritzanlagen, die unter hohem Druck arbeiten und für Kraftfahrzeuge dienen, kann Stahl oder Aluminium als Konstruktionswerkstoff eingesetzt werden. Bei Brennstoffverteilerrails für

Brennstoffeinspritzanlagen mit Saugrohreinspritzung können hingegen dünnwandige Stahlrohre, Kunststoffrohre oder gegebenenfalls auch Aluminiumrohre zum Einsatz kommen. Während Brennstoffeinspritzanlagen für Hochdruckanwendungen insbesondere bei etwa 20 MPa (200 bar) arbeiten, sind die kostengünstigen Brennstoffeinspritzanlagen für Niederdruckanwendungen in der Regel bei lediglich 0,3 MPa bis 0,5 MPa

beziehungsweise 3 bar bis 5 bar einsetzbar.

Bei einem Brennstoffverteilerrail aus Stahl ist es denkbar, dass ein Hochdruckanschluss durch einen Lötprozess an dem Hauptrohr aus Stahl befestigt wird. Verfahrenstechnisch ist dies bei einem Kunststoffrohr nicht möglich. Bei einem Kunststoffrohr kann allerdings durch einen geeigneten Schwei ßprozess eine Verbindung hergestellt werden.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Brennstoffverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine für einen Mitteldruck geeignete Verbindung, insbesondere für einen

Anschluss oder Verschluss, mit vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten geschaffen werden kann. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffverteilers möglich.

Vorteilhaft ist es, dass das Schraubelement als Anschlusselement mit einem

Anschlussstück und einer von dem Anschlussstück in den Brennstoff räum führenden Durchgangsbohrung ausgestaltet ist. Hierdurch kann ein für einen Mitteldruck geeigneter Anschluss realisiert werden. An solch einem Anschluss kann eine Brennstoffleitung montiert werden, um in den Brennstoffraum des Brennstoffverteilers unter einem gewissen Druck stehenden Brennstoff zu führen. Der Anschluss kann hierbei in vorteilhafter Weise durch Schrauben, insbesondere selbstfurchendes Einschrauben, realisiert werden.

Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass zumindest ein Schraubelement als Verschluss ausgestaltet ist. Beispielsweise kann der Brennstoffverteiler als länglicher

Brennstoffverteiler ausgestaltet sein, wobei an einem Ende ein Anschlusselement und an dem anderen Ende ein Verschluss vorgesehen sind. Hierdurch kann der Brennstoffverteiler gegebenenfalls auch an unterschiedliche Einbauverhältnisse angepasst werden.

Vorteilhaft ist es, dass das Schraubelement das Außengewinde aufweist und dass an dem Schraubelement die Ringnut ausgestaltet ist, die den Dichtring aufnimmt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass ein Innendurchmesser der Ringnut kleiner ist als ein

Gewindeinnendurchmesser des Außengewindes des Schraubelements. Hierdurch ist es möglich, dass der Dichtring beim Einschrauben nicht belastet und damit nicht beschädigt wird. Der Sitz des Dichtrings auf einem kleineren Durchmesser ist zusätzlich vorteilhaft, da hierdurch der hydraulisch wirksame Durchmesser kleiner und damit die auftretenden Kräfte geringer sind.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Außengewinde des Schraubelements eine konische Gewindeform mit einem steileren Winkel als eine zylindrische oder konische Form der Ausnehmung des Gehäuseteils aufweist. Durch die konische Gewindeform, die einen steileren Winkel als beispielsweise eine Entformschräge eines Kunststoffspritzlings, der das Gehäuseteil bildet, aufweist, ist der erste Gewindegang geringer in das Kunststoffbauteil eingefurcht als der letzte Gewindegang. Somit entsteht am ersten Gewindegang der Schraube, an dem eine mögliche Sollbruchstelle des vorzugsweise rohrförmigen

Gehäuseteils besteht, eine geringere Kerbe mit dem Vorteil einer hohen Festigkeit des Gehäuseteils, insbesondere des rohrförmigen Gehäuseteils, und bei den letzten

Gewindegängen tritt durchaus noch eine erkennbare übertragene Last auf. Hierdurch kann das Schraubelement optimal kurz ausgestaltet werden, so dass der Materialaufwand verringert und ein benötigter Bauraum gering sind. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Ringnut zwischen dem Außengewinde des Schraubelements und einem dem Brennstoffraum zugewandten Ende des

Schraubelements an dem Schraubelement angeordnet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, dass der Dichtring dem Außengewinde des Schraubelements voreilt. Somit kann eine

Ausgestaltung realisiert werden, bei der der in der Ringnut angeordnete Dichtring beim Einschrauben des Schraubelements dem Außengewinde voreilt. Spezielle Vorteile ergeben sich hierbei bei einem selbstfurchenden Einschrauben. Der Dichtring dichtet den Bereich des Außengewindes des Schraubelements bezüglich des Brennstoffraums ab. Späne und andere Verunreinigungen im Bereich des Außengewindes können somit nicht weiter nach innen, das heißt in den Brennstoffraum, gelangen. Außerdem können diese Späne und gegebenenfalls andere Verunreinigungen auch nicht nach außen gelangen. Somit bleiben im Bereich des Außengewindes bestehende Verunreinigungen eingeschlossen.

Beeinträchtigungen der Funktionsfähigkeit der Brennstoffeinspritzanlage im Betrieb werden hierdurch von vornherein vermieden.

In vorteilhafter Weise ist das Gehäuseteil aus Kunststoff, insbesondere als

Kunststoffspritzling, ausgebildet. Hierdurch ist eine kostengünstige Herstellung möglich. Ferner ist es vorteilhaft, dass an dem Gehäuseteil in einer Längsrichtung und/oder Querrichtung zu einer Achse des Schraubelements Längsrippen beziehungsweise

Querrippen ausgestaltet sind. Dadurch kann die Stabilität des aus Kunststoff hergestellten Gehäuseteils verbessert werden. Speziell bei einem Kunststoffspritzling ist die Wandstärke begrenzt. Vorteilhaft ist es, dass zumindest im Bereich des Schraubelements eine Länge der Längsrippen beziehungsweise ein Abstand der Querrippen voneinander größer ist als eine in das Gehäuseteil eingeschraubte Gewindelänge des Außengewindes des

Schraubelements. Hierdurch kann die Kraft über die Kerbe des ersten Gewindegangs hinaus auf den ungekerbten, höherfesten Bereich des Gehäuseteils übertragen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Brennstoffverteiler in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 2 einen Brennstoffverteiler in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffverteilers 1 der Erfindung in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. Der Brennstoffverteiler 1 kann hierbei insbesondere in Form einer Brennstoffverteilerleiste 1 ausgestaltet sein. Der Brennstoffverteiler 1 eignet sich besonders für Brennstoffeinspritzanlagen von

gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Speziell eignet sich der Brennstoffverteiler 1 hierbei für ein Mitteldrucksystem. Der Mitteldruck für solch ein

Mitteldrucksystem kann hierbei im Bereich von 3 MPa bis 10 MPa beziehungsweise 30 bar bis 100 bar liegen. Insbesondere kann der Mitteldruck im Bereich von 5 MPa bis 7 MPa beziehungsweise 50 bar bis 70 bar liegen. Der erfindungsgemäße Brennstoffverteiler 1 eignet sich allerdings auch für andere Anwendungsfälle.

Der Brennstoffverteiler 1 weist zumindest ein Gehäuseteil 2 auf, das einen Brennstoff räum 3 umschließt. Das Gehäuseteil 2 kann das Gehäuse 2 des Brennstoffverteilers 1 bilden. Das Gehäuse kann allerdings auch durch mehrere Gehäuseteile 2 gebildet sein. Das Gehäuseteil 2 weist eine Ausnehmung 4 auf, an der ein Innengewinde 5 ausgestaltet ist.

Ferner ist ein Schraubelement 6 vorgesehen, das ein Außengewinde 7 aufweist. Das Schraubelement 6 ist mit seinem Außengewinde 7 in die Ausnehmung 4 mit dem

Innengewinde 5 eingeschraubt.

In diesem Ausführungsbeispiel weist das Schraubelement 6 ein Anschlussstück 8 und eine von dem Anschlussstück 8 in den Brennstoff räum 3 führende Durchgangsbohrung 9 auf. An dem Anschlussstück 8 können ein Außengewinde 10 und ein Konus 1 1 ausgestaltet sein. Das Anschlussstück 8 kann hierbei entsprechend einem Hochdruckanschluss ausgebildet sein, um beispielsweise den Anschluss einer Brennstoffleitung zu ermöglichen. Über die Brennstoffleitung kann Brennstoff von einer Pumpe in den Brennstoffraum 3 des

Brennstoffverteilers 1 geführt werden.

An dem Schraubelement 6 ist außerdem ein Schraubenteller 12 vorgesehen, der im eingeschraubten Zustand an einer Stirnseite 13 des Gehäuseteils 2 anliegt und das Einschrauben des Schraubelements 6 in die Ausnehmung 4 des Gehäuseteils 2 begrenzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schraubelement 6 als Anschlusselement 6 ausgestaltet. Das Schraubelement 6 kann allerdings auch als Verschluss ausgestaltet sein. Hierbei entfällt die Durchgangsbohrung 9. Ferner kann dann auch das Anschlussstück 8 entfallen.

Der Brennstoffverteiler 1 weist einen Dichtring 14 auf. Der Dichtring 14 bildet zwischen dem Schraubelement 6 und dem Gehäuseteil 2 eine Abdichtung. Hierdurch ist der

Brennstoffraum 3 im Bereich des Schraubelements 6 gegenüber der Umgebung

abgedichtet. Der Dichtring 14 ist im Ausgangszustand vorzugsweise als O-Ring 14 mit näherungsweise kreisförmigem Profil ausgestaltet. Der Dichtring 14 ist vorzugsweise brennstoffbeständig, insbesondere benzinbeständig, ausgestaltet. Ferner ist der Dichtring 14 tieftemperaturbeständig, vorzugsweise bis -30° C oder auch bei tieferen Temperaturen beständig, ausgestaltet. Das Schraubelement 6 weist eine Ringnut 15 auf, die den Dichtring 14 aufnimmt. Ein

Innendurchmesser 16 der Ringnut 15 ist hierbei kleiner als ein Gewindeinnendurchmesser 17 des Außengewindes 7 des Schraubelements 6 vorgegeben. Hierdurch wird der Dichtring 14 beim Einschrauben nicht belastet und damit nicht beschädigt. Außerdem wird ein kleinerer hydraulisch wirksamer Durchmesser erzielt und die auftretenden Kräfte sind geringer.

Die Ringnut 15 ist zwischen dem Außengewinde 7 des Schraubelements 6 und einem dem Brennstoffraum 3 zugewandten Ende 18 des Schraubelements 6 angeordnet. Beim

Einschrauben des Schraubelements 6 in die Ausnehmung 4 wird daher zunächst der Dichtring 14 entlang einer Wand der Ausnehmung 4 bewegt. Das Schneiden des

Innengewindes 5 der Ausnehmung 4 erfolgt vorzugsweise durch selbstfurchendes und selbstschneidendes Einschrauben des Schraubelements 6. Der Dichtring 14 wird daher entlang einer glatten Wand bewegt, so dass dieser nicht betätigt wird. Nachfolgend schneidet sich das Außengewinde 10 in die Wand der Ausnehmung 4, so dass das

Innengewinde 5 der Ausnehmung 4 ausgestaltet wird. Der Dichtring 14 eilt dem

Außengewinde 7 des Schraubelements 6 vor.

Zwischen dem Dichtring 14 und dem Schraubenteller 12 ist somit eine Abdichtung des Bereichs des Außengewindes 7 des Schraubelements 6 einerseits in Bezug auf den Brennstoffraum 3 und andererseits in Bezug auf die Umgebung gewährleistet. Während des selbstfurchenden und selbstschneidenden Einschraubens entstehende Späne oder andere Fremdkörper bleiben somit eingesperrt und können nicht in den Brennstoff räum 3 gelangen. Speziell bei glasfaserverstärkten Kunststoffen ist ein selbstschneidendes Einschrauben, das durch Schneidkanten des Schraubelements 6 ermöglicht wird, vorteilhaft.

Um die Dichtheitsprüfung der durch den Dichtring 14 gebildeten Abdichtung zu erleichtern, kann eine Querbohrung 20 vorgesehen sein, die beispielsweise zwischen dem Dichtring 14 und dem Außengewinde 7 des eingeschraubten Schraubelements 6 an dem Gehäuseteil 2 vorgesehen ist.

Das Außengewinde 7 des Schraubelements 6 hat vorzugsweise eine konische

Gewindeform, die sich in einer Richtung 21 zu dem Brennstoffraum 3 hin verjüngt. Die Ausnehmung 4 des Gehäuseteils 2 kann ebenfalls eine konische Form aufweisen. In beiden Fällen ist die konische Gewindeform des Außengewindes 7 des Schraubelements 6 mit einem steileren Winkel als eine zylindrische oder konische Form der Ausnehmung 4 des Gehäuseteils 2 ausgeführt. Somit ergibt sich am ersten Gewindegang des

Schraubelements 6 eine geringere Kerbe mit dem Vorteil einer hohen Festigkeit des Schraubelements 6 sowie des Gehäuseteils 2. Ferner wird auch bei den letzten

Gewindegängen durchaus noch eine erkennbare Last übertragen. Hierdurch kann die Schraube optimal kurz ausgeführt werden. Andernfalls würden die ersten Gänge einen Großteil der Last tragen, während die hinteren Gewindegänge fast nichts beitragen würden. Das Schraubelement 6 wäre dann auch unnötig lang.

Der Vorteil der stärkeren Konizität des Schraubelements 6 in Bezug auf das Gehäuseteil 2 ist somit eine verbesserte Festigkeit des Schraubelements 6 mit einem optimal kurzen Außengewinde 7.

Durch den Schraubenteller 12, der als Anschlag dient, hat der Dichtring 14 nach der Montage eine definierte Position, insbesondere bezüglich der Querbohrung 20. Außerdem wird durch den Schraubenteller 12 erreicht, dass beim Einschrauben erzeugte Späne auch an diesem Ende am Austreten gehindert werden.

Fig. 2 zeigt einen Brennstoffverteiler 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung. Das Gehäuseteil 2 ist hierbei als Kunststoffspritzling ausgebildet. Die Wandstärke bei solch einem

Kunststoffspritzling (Kunststoffspritzteil) 2 ist begrenzt. Um die Festigkeit zu verbessern, sind Längsrippen 22, 23, 24 und Querrippen 25, 26 an dem Gehäuseteil 2 ausgestaltet. Hierdurch kann die Festigkeit durch eine korbähnliche Anformung von Rippen 22 bis 26 verbessert werden. Die Längsrippen 22 bis 24 können hierbei als axiale Zugrippen 22 bis 24 dienen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in der Fig. 2 nur die Rippen 22 bis 26 gekennzeichnet.

Eine Länge 27 der Längsrippen 22 bis 24 beziehungsweise ein Abstand 27 der Querrippen 25, 26 voneinander ist größer als eine Gewindelänge 28 (Fig. 1 ) des in das Gehäuseteil 2 eingeschraubten Außengewindes 7 des Schraubelements 6. Hierdurch wird die Kraft über die Kerbe des ersten Gewindeganges hinaus auf den umgekehrten, höherfesten Bereich des Schraubelements 6 übertragen. Somit kann basierend auf der vorhandenen Geometrie der Gewindeflanken des selbstfurchenden Schraubelements 6 ein hochfester und dichter Anschluss oder Verschluss für den druckfesten Brennstoffverteiler 1 , dessen Gehäuseteil 2 aus Kunststoff hergestellt ist, geschaffen werden. Das Einschrauben des Schraubelements 6 kann hierbei über einen geeigneten Antrieb 29, der an dem Schraubelement 6 ausgestaltet ist, erfolgen. Die Längsrippen 22 bis 24 sind in einer Längsrichtung 21 bezüglich einer Achse 31 des Schraubelements 6 ausgestaltet. Die Querrippen 25, 26 sind in einer Querrichtung 30 bezüglich der Achse 31 des Schraubelements 6 ausgestaltet.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.