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Title:
HIGH-PRESSURE FUEL ACCUMULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/027484
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a high-pressure fuel accumulator for a fuel injection system of an internal combustion engine, especially a common rail fuel injection system, which comprises a tubular base (1) whose interior space (2) communicates with a plurality of connecting bores (3) leading to said interior space. In order to improve the high-pressure resistance, at least one connecting bore (3) is made in the tubular base (1) in such a manner that it intersects the interior space of the tubular base only with a section (11) of its inner cross-section (10).

Inventors:
SASSNICK HAGEN (AT)
HACKL MANFRED (AT)
DEGN MARKUS (AT)
Application Number:
PCT/DE2002/002613
Publication Date:
April 03, 2003
Filing Date:
July 17, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
SASSNICK HAGEN (AT)
HACKL MANFRED (AT)
DEGN MARKUS (AT)
International Classes:
F02M55/02; (IPC1-7): F02M55/02
Foreign References:
DE19736191A11999-02-25
DE19948339C12000-12-14
DE10002439A12001-07-26
DE19747736C11999-04-08
DE19640480A11998-04-02
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Claims:
Ansprüche
1. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritz system einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Com monRailKraftstoffeinspritzsystem, mit einem rohrförmigen Grundkörper (1), dessen Innenraum (2) mit mehreren in den Innenraum einmündenden Anschlußbohrungen (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Anschluß bohrung (3) derart in den rohrförmigen Grundkörper (1) ein gebracht ist, daß sie den Innenraum des rohrförmigen Grund körpers lediglich mit einem Teil (11) ihres Innenquer schnitts (10) schneidet.
2. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Innenraum (2) des rohrförmigen Grund körpers (1) durch eine im wesentlichen kreiszylinderförmige Ausnehmung gebildet wird.
3. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine An schlußbohrung (3) von einem Anschluß (4) des rohrförmigen. Grundkörpers (1) aus so weit in den Grundkörper eingebracht ist, daß sich die Anschlußbohrung (3) ein Stück weit über den Innenraum (2) hinaus in den von dem Anschluß (4) abge wandten Abschnitt des rohrförmigen Grundkörpers (1) er streckt und dort in einem Sackloch (9) endet.
4. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Anschlußboh rungen (3,3a) mit koaxial zueinander verlaufenden Mittelach sen (13,13a) zu einer Durchgangsausnehmung ergänzen, die sich quer zu dem Innenraum (2) durchgängig durch den rohr förmigen Grundkörper (1) erstreckt. (Fig. 3).
5. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskante (15) zwischen der wenigstens einen Anschlußbohrung (3) und dem Innenraum (2) des rohrförmigen Grundkörpers (1) verrundet ist.
Description:
Kraftstoffhochdruckspeicher Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, ins- besondere für ein Common-Rail-System, mit einem rohrförmigen Grundkörper, dessen Innenraum mit mehreren in den Innenraum einmündenden Anschlußbohrungen in Verbindung steht.

In einem Common-Rail-Einspritzsystem fördert eine Hochdruck- pumpe den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in ei- nen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common- Rail bezeichnet wird. Von dem Kraftstoffhochdruckspeicher führen Hochdruckleitungen zu den einzelnen Einspritzventi- len, sogenannten Injektoren, die den Zylindern der Brenn- kraftmaschine zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Ab- hängigkeit von den. Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen.

Der Grundkörper des Kraftstoffhochdruckspeichers wird bei- spielsweise aus einem Schmiederohling hergestellt, wobei der Innenraum des Grundkörpers als Längsbohrung in den Grundkör- per eingebracht wird. Der so hergestellte rohrförmige Grund- körper wird anschließend mit Anschlußbohrungen versehen, welche in die Längsbohrung einmünden. Im Bereich der Ver- scheidung zwischen der Längsbohrung und den Anschlußbohrun- gen treten im Betrieb des Common-Rail-Systems starke Materi- alspannungen auf, wodurch Rißbildungen im Material entstehen können, welche die Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspei- chers stark begrenzen. Um einen Kraftstoffhochdruckspeicher bei einem noch höheren Druck betreiben zu können, müssen da- her Werkstoffe mit höherer Materialfestigkeit verwandt wer- den, wodurch die Herstellungskosten stark ansteigen.

Aus der DE 196 40 480 AI ist ein'Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt, bei dem die Anschlußbohrungen die Achse des rohr- förmigen Grundkörpers nicht schneiden und exentrisch in die- sen einmünden. Hierdurch kann zwar eine Verbesserung er- reicht werden und die Spannungsbelastung im Bereich der Ver- scheidungen zwischen den-Anschlußbohrungen und dem Innenraum des rohTforeigen Grundkörpers verringert werden, j-ee-ch kann mit derartigen Kraftstoffhochdruckspeichern bei einer weite- ren Steigerung des Kraftstoffdrucks die erforderliche Le- bensdauer nicht mehr erreicht werden.

Vorteile der Erfindung Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 werden die Spannungen im Verschneidungsbereich zwischen den Anschluß- bohrungen und dem Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers vorteilhaft stark reduziert. Durch die Einbringung der An- schlußbohrungen derart, daß diese nicht mit ihrem gesamten Innenquerschnitt in diesen einmünden, sondern den Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers nur mit einem Teil ihres In- nenquerschnitts schneiden, ändert sich die Form der Über- gangskante zwischen einer Anschlußbohrung und dem Innenraum zu einer dreidimensional stark gebogenen Struktur, wodurch sich die Spannungen im Bereich der Übergangskante bei einer Druckbelastung des Kraftstoffhochdruckspeichers vorteilhaft auf einen größeren Bereich verteilen. Die Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspeichers kann so stark erhöht werden und dennoch ein kostengünstiger Werkstoff verwandt werden.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen enthalte- nen Merkmale ermöglicht.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Anschlußbohrungen von einem Anschluß des rohrförmigen Grundkörpers aus so weit in den Grundkörper eingebracht ist, daß sich die Anschlußboh- rungen jeweils ein Stück weit über den Innenraum hinaus, in den von dem Anschluß abgewandten Abschnitt des rohrförmigen Grundkörpers erstrecken und dort in einem Sackloch enden.

Hierdurch entsteht ein weitgehend symmetrischer Aufbau, bei dem der mit dem Sackloch versehene Abschnitt einer Anschluß- bohrung dem jeweiligen restlichen Abschnitt dieser Anschluß- bohrung bezogen auf den Innenraum des Hochdruckspeichers spiegelbildlich gegenüberliegt. Spannungen an der Übergangs- . kante zwischen der Anschlußbohrung und dem Innenraum können so noch weiter reduziert werden.

Eine Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels sieht vor, daß anstelle des Sacklochs eine zweite Anschlußbohrung vor- gesehen ist, deren Mittelachse koaxial zur Mittelachse der ersten Anschlußbohrung verläuft, wobei sich die beiden An- schlußbohrungen zu einer Durchgangsausnehmung ergänzen, die sich quer zum Innenraum durchgängig durch den rohrförmigen Grundkörper erstreckt. Dieser Aufbau ist noch symmetrischer, so daß die Spannungen im Bereich der Verschneidung noch et- was stärker reduziert werden.

Besonders vorteilhaft ist ein Ausführungsbeispiel bei den die Übergangskante zwischen der wenigstens einen Anschluß- bohrung und dem Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers ver- rundet wird, da hierdurch im Vergleich zu den bekannten Kraftstoffhochdruckspeichern insgesamt eine Spannungsreduk- tion um etwa 20% erreicht werden kann.

Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung er- läutert. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraft- stoffhochdruckspeicher entlang einer Anschlußbohrung, Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch Fig. 1 senkrecht zur Mittelachse einer Anschlußbohrung und entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbei- spiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kraftstoffhoch- druckspeicher, der einen langgestreckten, rohrförmigen Grund- körper 1 aus Metall umfaßt. Der Innenraum 2 des rohrförmigen Grundkörpers wird durch eine Längsbohrung gebildet, deren In- nenquerschnitt eine Kreisfläche-ist. An den (nicht darge- stellten) Stirnseiten des Grundkörpers 1 ist die Längsbohrung fest verschlossen oder über eine Hochdruckleitung mit dem Ausgang einer Hochdruckpumpe verbunden. Der Innenraum 2 des Grundkörpers 1 kann auch anders als zylindrisch ausgebildet sein und beispielsweise einen elliptischen Querschnitt auf- weisen. Auf der Mantelfläche 5 des rohrförmigen Grundkörpers 1 sind mehrere Anschlußstutzen 4 beispielsweise durch Schmie- den angeformt, von denen in Fig. 1 nur einer erkennbar ist.

Die Anschlußstutzen können aber auch an den rohrförmigen Grundkörper angeschweißt sein oder in anderer Weise an dem Grundkörper 1 festgelegt sein. Ein weiterer nicht dargestell- ter Anschluß des Kraftstoffhochdruckspeichers dient zum An- schluß einer Hochdruckpumpe, welche den Kraftstoffhochdruck- speicher im Betrieb mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Weiterhin kann noch ein Rail-Drucksensor oder ein Steuerventil an den Kraftstoffhochdruckspeicher angeschlossen sein. Von jedem Anschlußstutzen 4 erstreckt sich jeweils eine Anschlußbohrung 3 ins Innere des rohrförmigen Grundkörpers 1, welche mit dem Innenraum 2 in Verbindung steht. Die Anschluß- stutzen 4 sind mit einem Außengewinde 6 versehen und dienen zum Anschluß von (nicht dargestellten) Hochdruckleitungen, welche zu den Einspritzventilen des Common-Rail-Systems füh- ren. Über die Anschlußbohrungen 3 wird im Betrieb der Kraft- stoff aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher auf die Einspitz- ventile des Common-Rail-Systems verteilt.

Wie in Fig. 1 und Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Anschluß- bohrung 3 von dem mit dem Anschlußstutzen 4 versehenen Ab- schnitt des Außenmantels 5 derart in den rohrförmigen Grund- körper 1 eingebracht, daß die Anschlußbohrung 3 den Innenraum 2 des rohrförmigen Grundkörpers 1 lediglich mit einem Teil 11 ihres Innenquerschnitts 10 schneidet. Wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, welche einen Schnitt durch Fig. 1 entlang der Linie II-II zeigt, schneidet die Anschlußbohrung 3 den zylindrischen Innenraum 2 beispielsweise nur mit der Hälfte des kreisflächenförmigen Innenquerschnitts, während die ande- re Hälfte-12. der Querschnittsfläche außerhalb der Abmessungen des zylindrischen Innenraums 2 angeordnet ist. Der Innenraum 2 wird von der Anschlußbohrung quasi angeschnitten". Wenn "r"der Radius der Anschlußbohrung 3 ist,"R"der Radius des zylindrischen Innenraumes 2 und"d"der Abstand der Mitte- lachse 13 der Anschlußbohrung von der Mittelachse 14 des In- nenraumes ist, wird dies erreicht, falls die folgenden beiden geometrischen Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind : 1) r + d > R und 2) d-r < R.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abstand d der Mittelachse 13 der Anschlußbohrung 3 von der Mittelachse 14 des Innenraumes 2 gleich dem Radius R des Innenraumes. Der Abstand d kann aber auch größer oder kleiner als der Radius des Innenraumes 2 sein. Wichtig ist, daß die Anschlußbohrung 3 den Innenraum 2 lediglich mit einem Teil ihres Innenquer- schnitts schneidet und nicht mit der gesamten Innenquer- schnitt in diesen einmündet.

Wie weiterhin in Fig. 1 am besten zu erkennen ist, ist die Anschlußbohrung 3 von dem Anschlußstutzen 4 aus soweit in den rohrförmigen Grundkörper 1 eingebracht, daß sie sich ein Stück weit über den Innenraum 2 hinaus in den von dem An- schlußstutzen 4 abgewandten Abschnitt des rohrförmigen Grundkörpers 1 erstreckt und dort in einem Sackloch 9 endet.

Vom Innenraum 2 des Grundkörpers 1 aus gesehen, entsteht so bezogen auf die Querschnittsebene II-II in Fig. 1 eine sym- metrische Anordnung, bei der sich der mit dem Sackloch 9 versehene Abschnitt und der übrige Abschnitt der Anschluß- bohrung 3 spiegelbildlich gegenüberliegen.

Ein anders Ausführungsbeispiel, welches eine Weiterentwick- lung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ist, ist in Fig. 3 gezeigt. Anstelle des Sacklochs 9 ist bei die- sem Ausführungsbeispiel von einem zweiten Anschlußstutzen. 4a aus, welcher dem ersten Anschlußstutzen 4 gegenüberliegt, eine zweite Anschlußbohrung 3a in den rohrförmigen Grundkör- per 1 eingebracht, deren Mittelachse 13a koaxial zur Mitte- lachse 13 der Anschlußbohrung 3 angeordnet ist. Die beiden Anschlußbohrungen 3 und 3a ergänzen sich zu einer gemeinsa- men Durchgangsausnehmung, die sich quer zum Innenraum 2 durchgängig durch den rohrförmigen Grundkörper 1 erstreckt.

Eine weitere besondere Ausführungsart ist dadurch gekenn- zeichnet, daß die jeweilige Übergangskante 15 zwischen einer Anschlußbohrung 3 und dem Innenraum 2 des rohrförmigen Grundkörpers 1 verrundet ist. Hierdurch läßt sich eine wei- tere Steigerung der Hochdruckfestigkeit des Kraftstoffhoch- druckspeichers erreichen.