DE19953577A1

DE19953577A1 - Kraftstoffhochdruckspeicher

Info

Publication number: DE19953577A1
Application number: DE19953577A
Authority: DE
Inventors: Helmut Knoedl; Stefan Haug
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2001-05-23
Also published as: CZ295456B6; TW470812B; ES2248151T3; EP1144854A1; CN1335913A; JP2003514191A; DE50010971D1; KR100703922B1; CN1165681C; BR0007406B1; CZ20012470A3; KR20010093227A; JP4593860B2; BR0007406A; WO2001034969A1; EP1144854B1; US6427665B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper (11), der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum (12) aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen (13) in Verbindung steht. DOLLAR A Um die Hochdruckfestigkeit mit einfachen Maßnahmen zu erhöhen, ist der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers (11) in den Abschnittsbereichen, in denen die Anschlussöffnungen (13) angeordnet sind, geschwächt ausgebildet.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper, der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen in Verbindung steht.

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 herkömmlicher Kraftstoffhochdruckspeicher ist z. B. in der DE 195 48 611 beschrieben. Der bekannte Kraftstoffhochdruckspeicher hält Drücke von bis zu etwa 1100 Bar aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Hochdruckfestigkeit des bekannten Kraftstoffhochdruckspeichers mit einfachen Maßnahmen zu erhöhen.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper, der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen in Verbindung steht, dadurch gelöst, dass der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers in den Abschnittsbereichen, in denen die Anschlussöffnungen angeordnet sind, geschwächt ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass im Bereich der Verschneidungen zwischen den Anschlussöffnungen und dem rohrförmigen Grundkörper unter Innendruck kritische Zugspannungen auftreten. Durch die gezielte Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers wird die Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers erhöht.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen im Wesentlichen tangential in den Innenraum des Grundkörpers münden, und dass im Bereich der Anschlussöffnungen jeweils eine Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers vorgesehen ist. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers dehnt sich der Innenraum des rohrförmigen Grundkörpers unter dem dort herrschenden Hochdruck aus. Durch die gezielte Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers verformt sich der im unbelasteten Zustand kreisrunde Querschnitt des Innenraums zu einer Ellipse, was auch als Ovalisierung des Durchmessers bezeichnet wird. Dabei ist ein Hauptscheitel der Ellipse im Bereich der jeweiligen Anschlussöffnung angeordnet. Dadurch wird im Bereich der Verschneidung zwischen dem rohrförmigen Grundkörper und der Anschlussöffnung eine Druckspannung in Umfangsrichtung des rohrförmigen Grundkörpers induziert. Diese Druckspannung kompensiert einen Teil der kritischen Zugspannung. Dadurch wird die Beanspruchung in den hochgefährdeten Bereichen der Verschneidungen reduziert.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen jeweils eine weitere Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers vorgesehen ist. Dadurch wird der vorab beschriebene Effekt der Ovalisierung des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers noch verstärkt. Das führt zu einer weiteren Erhöhung der Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen im Wesentlichen radial in den Innenraum des Grundkörpers münden, und dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen jeweils eine Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers vorgesehen ist. Dadurch wird der vorab beschriebene Effekt der Ovalisierung des Innenraums des rohrförmigen Grundkörpers auch bei einer radial angeordneten Anschlussöffnung erzielt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung des rohrförmigen Grundkörpers von einem Anschliff, einem Freistich oder einer Schlüsselfläche gebildet wird. Diese Arten der Querschnittsschwächung haben den Vorteil, dass sie einfach hergestellt werden können. Dadurch können auch bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckspeichern die unter Innendruck auftretenden hohen Spannungen im Verschneidungsbereich abgebaut werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei 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 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt mit einer tangentialen Anschlussbohrung und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer radial Anschlussbohrung.

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 1. Der rohrförmigen Grundkörper 1 hat die Gestalt eines hohlen Kreiszylinders. Im Inneren des rohrförmigen Grundkörpers 1 ist eine Längsbohrung 2 ausgespart. Die Längsbohrung 2 ist konzentrisch in dem rohrförmigen Grundkörper 1 angeordnet und bildet das Speichervolumen des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.

Eine Anschlussbohrung 3 verläuft quer zur Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers und mündet tangential in die Längsbohrung 2. Die Bohrungsverschneidung zwischen der Anschlussbohrung 3 und der Längsbohrung 2 ist bei 4 angedeutet.

Im Bereich der Anschlussbohrung 3 ist in der äußeren Mantelfläche des rohrförmigen Grundkörpers 1 eine Ausnehmung 5 vorgesehen. Die Ausnehmung 5 ist im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung des rohrförmigen Grundkörpers 1 nur in dem Bereich der Anschlussbohrung 3. Gegenüber der Ausnehmung 5 ist bei 6 eine Abflachung angedeutet.

Durch eine Vielzahl von Pfeilen in radialer Richtung am Umfang der Längsbohrung 2 ist der im Betrieb im Inneren des rohrförmigen Grundkörpers 1 herrschende Hochdruck dargestellt. Die Verformung des rohrförmigen Grundkörpers 1 unter Hochdruck ist durch eine gestrichelt dargestellte Ellipse 7 angedeutet. In Folge der Querschnittsschwächungen an den Stellen 5 und 6 treten an der kritischen Stelle 8 zusätzliche Druckspannungen in Umfangsrichtung auf.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 11. In dem rohrförmigen Grundkörper 11 ist eine Längsbohrung 12 ausgespart. Eine Anschlussbohrung 13 mündet radial in die Längsbohrung 12. Die Bohrungsverschneidung zwischen der Anschlussbohrung 13 und der Längsbohrung 12 ist bei 14 angedeutet.

Der im Betrieb auftretende Innendruck ist durch eine Vielzahl von Pfeilen in radialer Richtung am Umfang der Längsbohrung 2 dargestellt. Durch eine gegenüber der Anschlussbohrung 13 angeordnete Abflachung 16 verformt sich der rohrförmige Grundkörper 11 in Form einer gestrichelt dargestellten Ellipse 17. Dadurch wird die kritische Stelle 18 im Bereich der Bohrungsverschneidung 14 entlastet.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die hohen Spannungen im Bereich der Bohrungsverschneidungen reduziert. Durch die Querschnittsschwächungen wird unter Belastung eine Ovalisierung des Durchmessers erreicht. Dadurch werden im Bereich der Verschneidungen Druckspannungen in Umfangsrichtung induziert und die kritischen Zugspannungen zu einem Teil kompensiert. Somit wird die Beanspruchung in den Bohrungsverschneidungen reduziert.

Die Erfindung kann nicht nur auf Kraftstoffhochdruckspeicher, sondern auch auf Injektoren und Pumpen-Düse-Körper angeordnet werden.

Die Schwächungen 5, 6; 16 des rohrförmigen Grundkörpers sind gemäß der vorliegenden Erfindung an der äußeren Mantelfläche des rohrförmigen Grundkörpers ausgebildet.

Claims

1. Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Grundkörper (1; 11), der einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers, zentrisch angeordneten Innenraum (2; 12) aufweist, der mit mehreren Anschlussöffnungen (3; 13) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers (1; 11) in den Abschnittsbereichen, in denen die Anschlussöffnungen (3; 13) angeordnet sind, geschwächt ausgebildet ist.

2. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen (3) im Wesentlichen tangential in den Innenraum des Grundkörpers (1) münden, und dass im Bereich der Anschlussöffnungen (3) jeweils eine Schwächung (5) des rohrförmigen Grundkörpers (1) vorgesehen ist.

3. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen (3) jeweils eine weitere Schwächung (6) des rohrförmigen Grundkörpers (1) vorgesehen ist.

4. Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen (13) im Wesentlichen radial in den Innenraum des Grundkörpers (11) münden, und dass, im Querschnitt betrachtet, gegenüber den Anschlussöffnungen (13) jeweils eine Schwächung (16) des rohrförmigen Grundkörpers (11) vorgesehen ist.

5. Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung (5, 6; 16) des rohrförmigen Grundkörpers (1; 11) von einem Anschliff, einem Freistich oder einer Schlüsselfläche gebildet wird.