DE19948257A1

DE19948257A1 - Kraftstoffhochdruckspeicher

Info

Publication number: DE19948257A1
Application number: DE1999148257
Authority: DE
Inventors: Kurt Frank; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem mehrteiligen, insbesondere kugelförmigen, Grundkörper (1), der mit mehreren Anschlüssen (9, 10) ausgestattet ist, wobei die den Grundkörper (1) bildenden Teile (2, 3) miteinander verschweißt sind. DOLLAR A Um einen Kraftstoffhochdruckspeicher bereitzustellen, der höhere Drücke aushält als die herkömmlichen Kraftstoffhochdruckspeicher, werden die den Grundkörper (1) bildenden Teile (2, 3) zusätzlich durch mechanische Befestigungsmittel (7, 8) zusammengehalten.

Description

Stand der Technik.

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem mehrteiligen, insbesondere kugelförmigen, Grundkörper, der mit mehreren Anschlüssen ausgestattet ist, wobei die den Grundkörper bildenden Teile miteinander verschweißt sind.

In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe, eventuell unter Zuhilfenahme einer Vorförderpumpe, den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Kraftstoffleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.

Ein mehrteiliger Kraftstoffhochdruckspeicher ist z. B. in der DE 196 47 049 beschrieben. Der bekannte Kraftstoffhochdruckspeicher hat die Form einer Hohlkugel und ist aus zwei hohlen Halbkugeln hergestellt. Die beiden hohlen Halbkugeln sind an ihren ringförmigen Berührungflächen mittels einer Schweißnaht zusammengefügt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Schweißnaht bezüglich der Hochdruckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers problematisch ist. Die Lebensdauer des bekannten Kraftstoffhochdruckspeichers hat sich als zu gering erwiesen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffhochdruckspeicher der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, der höhere Drücke aushält als die herkömmlichen Kraftstoffhochdruckspeicher. Außerdem soll der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein. Darüber hinaus soll der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher Innendrücke von über 2000 bar aushalten.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem mehrteiligen, insbesondere kugelförmigen, Grundkörper, der mit mehreren Anschlüssen ausgestattet ist, wobei die den Grundkörper bildenden Teile miteinander verschweißt sind, dadurch gelöst, dass die den Grundkörper bildenden Teile zusätzlich durch mechanische Befestigungsmittel zusammengehalten werden. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Funktionen "Dichten" und "Hochdruckkraftaufnahme" voneinander getrennt. Die Dichtfunktion wird alleine von der Schweißnaht gewährleistet. Die Aufnahme der sich aus dem im Inneren des Kraftstoffhochdruckspeichers herrschenden Hochdruck resultierenden Kraft erfolgt durch die mechanischen Befestigungsmittel. Dadurch wird die Schweißung entlastet. Aus der DE 196 47 049 ist es zwar bekannt, die beiden den Grundkörper bildenden Halbkugeln statt zu verschweißen auch miteinander zu verschrauben, einen Hinweis auf die Kombination einer Verschweißung mit einer Verschraubung enthält die DE 196 47 049 jedoch nicht.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel von mindestens einer Schraubverbindung gebildet werden. Die Schraubverbindung ermöglicht eine schnelle Montage des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper von zwei hohlen Halbkugeln mit tangentialen oder radialen Anschlussbohrungen gebildet wird. Durch die Halbkugelform wird die Bearbeitung der Übergänge zwischen dan Anschlussbohrungen und dem Grundkörper erheblich vereinfacht. Die Anschlussbohrungen werden sinnvollerweise vor dem Zusammenbau des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers in den beiden Halbkugeln angebracht.

Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper von einer hohlen Halbkugel oder einer länglichen Schale und einer ebenen Platte gebildet wird. Dabei sind die Anschlussbohrungen vorzugsweise in der Platte angeordnet. Die Platte liefert den Vorteil, dass die Anschlussbohrungen einfach und kostengünstig hergestellt werden können.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Grundkörper bildenden Teile mit Hilfe von zwei Profilringen zusammengehalten werden, die sich an zwei Bunden abstützen, die an den den Grundkörper bildenden Teilen ausgebildet sind. Durch die Profilringe werden die dem im Betrieb auftretenden Hochdruck entgegenwirkenden Kräfte gleichmäßig in die Bunde eingeleitet. Somit werden die den Grundkörper bildenden Teile gleichmäßig belastet.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper von zwei unterschiedlich großen, komplementären Kugelausschnitten gebildet wird, wobei der kleinere Kugelausschnitt mit Hilfe eines Druckstücks gegen den größeren Kugelausschnitt gedrückt wird. Die asymmetrische Ausbildung der Kugelausschnitte liefert eine besonders kompakte und stabile Bauform des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem größeren Kugelausschnitt Gewindebohrungen vorgesehen sind, die zur Aufnahme von Schrauben dienen, die das Druckstück an dem kleineren Kugelausschnitt in Anlage halten. Die Integration der Gewindebohrungen in den Grundkörper führt dazu, dass die Anzahl der benötigten Einzelteile reduziert wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen kugelförmigen Kraftstoffhochdruckspeicher gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 2 einen halbkugelförmigen Kraftstoffhochdruckspeicher gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 3 einen länglichen Kraftstoffhochdruckspeicher gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 4 einen kugelförmigen Kraftstoffhochdruckspeicher gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, der mit Hilfe von zwei Profilringen zusammengehalten wird; und

Fig. 5 einen kugelförmigen Kraftstoffhochdruckspeicher aus zwei asymmetrischen Kugelausschnitten gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst einen hohlkugelförmigen Grundkörper 1. Der Grundkörper 1 wird von zwei hohlen Halbkugeln 2 und 3 gebildet. Die beiden Halbkugeln 2 und 3 sind an ihren Schnittflächen durch eine umlaufende Schweißnaht 4 hochdruckdicht miteinander verbunden.

In der Nähe der Schweißnaht 4 ist an den Halbkugeln 2 und 3 jeweils ein Bund 5, 6 ausgebildet. Die Bunde 5 und 6 sind geringfügig voneinander beabstandet. In den Bunden 5, 6 sind mehrere Durchgangsbohrungen ausgespart, die zur Aufnahme von Schraubverbindungen 7, 8 dienen. Die Schraubverbindungen 7, 8, von denen in Fig. 1 nur zwei beispielhaft dargestellt sind, sind gleichmäßig auf dem Umfang der Bunde 5 und 6 verteilt angeordnet. Die Schraubverbindungen 7, 8 dienen dazu, die beiden Halbkugeln 2 und 3 miteinander in Anlage zu halten.

In der Halbkugel 3 sind eine tangentiale Anschlussbohrung 9 und eine radiale Anschlussbohrung 10 angebracht. Die Anschlussbohrungen 9 und 10 sind in Fig. 1 nur beispielhaft dargestellt. In der Praxis sind an dem Grundkörper 1 eine Vielzahl von Anschlüssen vorgesehen.

Der in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst einen halbkugelförmigen Grundkörper 11. Der Grundkörper 11 wird von einer Halbkugel 12 und einer ebenen Platte 13 gebildet. Die Halbkugel 12 ist mit Hilfe einer umlaufenden Schweißnaht 14 hochdruckdicht mit der Platte 13 verbunden. In der Nähe der Schweißnaht 14 ist an der Halbkugel 12 ein Bund 15 ausgebildet. Der Bund 15 ist mit Hilfe von Schraubverbindungen 17, 18 mit der Platte 13 verspannt. Der Bund 15 ist geringfügig von der Platte 13 beabstandet. Dadurch ist gewährleistet, dass die Schweißnaht 14 entlastet wird.

In der Platte 13 sind beispielhaft zwei Anschlussbohrungen 19 und 20 dargestellt. Die Anschlussbohrungen 19 und 20 sind senkrecht zu der Platte 13 angeordnet. Die Anschlussbohrungen 19 und 20 dienen dazu, das Innere des Grundkörpers 11 über entsprechende Kraftstoffhochdruckleitungen mit den Injektoren der Brennkraftmaschine zu verbinden. Weitere Anschlüsse dienen zur Verbindung des Kraftstoffhochdruckspeichers mit der Kraftstoffhochdruckpumpe und zur Aufnahme von Drucksensoren.

Der in Fig. 3 dargestellte Kraftstoffhochdruckspeicher ähnelt der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform umfasst einen länglichen Grundkörper 21. Der Grundkörper 21 wird von einer rechteckförmigen Schale 22 mit abgerundeten Enden und einer ebenen Platte 23 gebildet. Die Schale 22 ist durch eine umlaufende Schweißnaht 24 hochdruckdicht mit der Platte 23 verbunden. In der Nähe der Schweißnaht 24 ist an der Schale 22 ein Bund 25 ausgebildet.

Der Bund 25 ist, wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen, mit Hilfe von Schraubverbindungen 27, 28 mit der Platte 23 verspannt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Zuhaltekraft des Grundkörpers 21 nicht von der Schweißnaht 24 sondern von den Schraubverbindungen 27, 28 erzeugt wird. Die Schweißnaht 24 dient lediglich zum Abdichten des Grundkörpers 21 zur Umgebung. In der rechteckförmigen Platte 23 befinden sich, wie bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, zwei Anschlussbohrungen 29, 30.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform umfasst, wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform, einen kugelförmigen Grundkörper 31. Der Grundkörper 31 wird von zwei hohlen Halbkugeln 32 und 33 gebildet. Die beiden Halbkugeln 32 und 33 sind an ihren Schnittflächen durch eine umlaufende Schweißnaht 34 hochdruckdicht miteinander verbunden. In der Nähe der Schweißnaht 34 ist an den Halbkugeln 32, 33 jeweils ein Bund 35, 36 ausgebildet. Die beiden Bunde 35 und 36 sind geringfügig voneinander beabstandet.

Die beiden Bunde 35, 36 werden mit Hilfe von zwei Profilringen 38, 39 miteinander verspannt. Zu diesem Zweck werden die beiden Profilringe 38, 39 mit Hilfe einer Schraubverbindung 37 fest zusammengedrückt. Dabei stützen sich die Profilringe 38, 39 an den Bunden 36, 35 ab.

In Fig. 5 ist eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers im Querschnitt dargestellt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher in Fig. 5 umfasst einen kugelförmigen Grundkörper 41. Der Grundkörper 41 wird von zwei asymmetrischen Kugelausschnitten 42 und 43 gebildet. Der Kugelausschnitt 42 ist deutlich größer als der Kugelausschnitt 43. Die beiden Kugelausschnitte 42 und 43 sind durch eine umlaufende Schweißnaht 44 hochdruckdicht miteinander verbunden.

Der Kugelausschnitt 43 wird mit Hilfe eines Druckstücks 45 gegen den Kugelausschnitt 42 gepresst. Die Zuhaltekraft ist mit F gekennzeichnet. Das Druckstück 45 ist im Bereich der Anlagefläche zu dem Kugelausschnitt 43 kugelförmig ausgebildet. Die Außenkontur des Druckstücks 45 ist kreisförmig ausgebildet. Im äußeren Umfangsbereich des Druckstücks 45 sind mehrere Durchgangsbohrungen angeordnet. Die Durchgangsbohrungen dienen zur Aufnahme von Schrauben 49 und 50. An dem größeren Kugelausschnitt 42 sind Ansätze mit Gewindebohrungen 47, 48 ausgebildet. Die Gewindebohrungen 47 und 48 wirken mit den Schrauben 49, 50 zusammen, um die Zuhaltekraft F zu erzeugen.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher hält Drücke von 2000 bar und höher aus. Die Verschneidungen zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicherinnenraum und den Anschlussbohrungen können in einfacher Art und Weise bearbeitet werden. Die Schweißnaht des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers wird in erster Näherung nur zum Abdichten verwendet. Die entstehenden Druckinnenkräfte werden mittels der zusätzlichen Verschraubung abgefangen. Der erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckspeicher hat eine kompakte Bauform und ist baukastenfähig, da die (nicht dargestellten) Befestigungselemente in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschine angeschweißt werden können. Durch die Kugelform wird der Werkstoffeinsatz minimiert.

Claims

1. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem mehrteiligen, insbesondere kugelförmigen, Grundkörper (1; 11; 21; 31; 41), der mit mehreren Anschlüssen (9, 10; 19, 20; 29, 30) ausgestattet ist, wobei die den Grundkörper (1; 11; 21; 31; 41) bildenden Teile (2, 3; 22, 23; 32, 33; 42, 43) miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die den Grundkörper (1; 11; 21; 31; 41) bildenden Teile (2, 3; 22, 23; 32, 33; 42, 43) zusätzlich durch mechanische Befestigungsmittel (7, 8; 17, 18; 27, 28; 37; 47-50) zusammengehalten werden.

2. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel von mindestens einer Schraubverbindung (7, 8; 17, 18; 27, 28; 37; 47-50) gebildet werden.

3. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) von zwei hohlen Halbkugeln (2, 3) mit tangentialen oder radialen Anschlussbohrungen (9, 10) gebildet wird.

4. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) von einer hohlen Halbkugel (12) und einer ebenen Platte (13) gebildet wird.

5. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (21) von einer länglichen Schale (22) und einer ebenen Platte (23) gebildet wird.

6. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbohrungen (19, 20; 29, 30) in der Platte (13; 23) angeordnet sind.

7. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Grundkörper (31) bildenden Teile (32, 33) mit Hilfe von zwei Profilringen (38, 39) zusammengehalten werden, die sich an zwei Bunden (36, 35) abstützen, die an den den Grundkörper (31) bildenden Teilen (33, 32) ausgebildet sind.

8. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (41) von zwei unterschiedlich großen, komplementären Kugelausschnitten (32, 43) gebildet wird, wobei der kleinere Kugelausschnitt (43) mit Hilfe eines Druckstücks (45) gegen den größeren Kugelausschnitt (42) gedrückt wird.

9. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem größeren Kugelausschnitt (43) Gewindebohrungen (47, 48) vorgesehen sind, die zur Aufnahme von Schrauben (49, 50) dienen, die das Druckstück (45) an dem kleineren Kugelausschnitt (42) in Anlage halten.