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EP1398496A2 - Hochdruckleitung für Kraftstoffeinspritzsysteme von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Hochdruckleitung für Kraftstoffeinspritzsysteme von Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP1398496A2
EP1398496A2 EP03008432A EP03008432A EP1398496A2 EP 1398496 A2 EP1398496 A2 EP 1398496A2 EP 03008432 A EP03008432 A EP 03008432A EP 03008432 A EP03008432 A EP 03008432A EP 1398496 A2 EP1398496 A2 EP 1398496A2
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EP
European Patent Office
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pressure line
pressure
constriction
fuel injection
rail
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03008432A
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Peter Grabert
Ralf Dohms
Oksana Fuetterer
Helmar Alber
Michael Haug
Wolfgang Leuchtenmueller
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the High pressure line for a Fuel injection system of internal combustion engines has the High pressure line at least one constriction, so that the desired cross-sectional constriction without additional Components and achieved with very low production costs becomes.
  • the constriction is fluidic cheaper than an inserted disc, which a has sudden cross-sectional constriction result.
  • the at least one constriction by forming in particular by rolling or rolling or by Squeezing is made. All these procedures are good to master production technology and allow that Introducing a constriction in a high-pressure line, the usually made of a ductile material, in particular Metal, exists. Depending on whether a circular Cross-sectional area in the area of the constriction or a Rectangular cross-sectional area is sought either the constriction by rolling or rolling or be made by squeezing.
  • the high pressure line between two Rails be arranged. This is especially beneficial if a fuel injection system with two rails, like it For example, is used in V8 engines, is provided. Also can the high-pressure line according to the invention between a Pump and a nozzle in a pump-line-nozzle fuel injection system be used.
  • Fig. 1 is a block diagram of a rail fuel injection system with a radial piston pump 1 represented, representing other types of construction Explanation of the high pressure line of the invention is used. However, the invention is not on such fuel injection systems limited, but can be used wherever advantageous where unwanted Pressure pulsations occur in high-pressure systems, especially in other fuel injection systems, such.
  • the radial piston pump 1 has a suction side 3 and a (High) -Printseite 5, which has a check valve 7 with a rail 9 is in communication.
  • the check valve 7 and the rail 9 are through a first high-pressure line. 8 hydraulically connected.
  • the fuel return 13 opens into the suction side 3 of Radial piston pump 1.
  • the suction side 3 is of one here Not shown fuel tank supplied with fuel.
  • a quantity control valve 15 is provided between the pressure side 5 and fuel return 13, the in turn hydraulically connected to the suction side 3 is, a quantity control valve 15 is provided. If that Volume control valve 15, as shown in Fig. 1, opened is, on the pressure side 5 of the radial piston pump 1 no Pressure build-up take place as a hydraulic connection over the fuel return 13 with the suction side 3 is. In this state, the radial piston pump 1 promotes none Fuel in the rail 9, because the pressure in the rail 9 very much higher than the pressure on the suction side 3 of Radial piston pump 1 is.
  • the quantity control valve 15 When the quantity control valve 15 is closed, the hydraulic connection between the suction side 3 and pressure side 5 is interrupted via the fuel return 13, so that a pressure build-up in the pump elements 17 of the radial piston pump 1 can take place. In this state, the radial piston pump 1 promotes fuel into the rail 9 as soon as the pressure built up by the pump elements 17 is greater than the pressure prevailing in the rail 9 pressure. Due to the non-steady promotion of the pump elements 17, by switching operations of the quantity control valve 15, the pressure control valve 11 or other transient processes can lead to undesirable pressure pulsations in the high pressure region of the fuel injection system.
  • the rail 9 is hydraulically connected by further high-pressure lines 19 with injectors 21 which inject the fuel into the combustion chambers or intake ports, not shown, of an internal combustion engine, not shown.
  • the second High-pressure line 10 or the high-pressure lines 19 can the mentioned pressure pulsations reduced or even be completely suppressed.
  • FIG. 2 shows a high-pressure line 23 according to the invention in longitudinal section and in cross section along the section line A-A shown.
  • the high-pressure line 23 according to the invention has, like other lines also, an inner diameter 25th and an outer diameter 27.
  • the inventive High pressure line 23 has a cylindrical cross section. in the Area of the section line A-A has the high pressure line 23rd a constriction 29 on. This constriction 29 is at the first embodiment shown in FIG. 2 by rotating roller burnishing tools 31 produced.
  • the Burnishing tools 31 rotate about their axis of rotation 33.
  • the high pressure line 23 is rotated.
  • the Rotary axes 33 and thus the rolling tools 31 are as long moved towards each other until the desired Constriction 29 made in the high pressure line 23 has been. It must be ensured that the Inner diameter of the high-pressure line 23 according to the invention in the area of constriction 29 not complete is closed.
  • Fig. 2 is a cross section through the first Embodiment of an inventive High pressure line 23 along the section line A-A shown.
  • Fig. 3 is a second embodiment of a High pressure line 23 according to the invention also in Longitudinal section and in cross section along the section line A-A shown. Same components are the same Reference numeral provided and it applies with respect to FIG. 2 Said accordingly.
  • the constriction 29 is not rotationally symmetrical, but the Constriction 29 is by squeezing the high pressure line 23rd been prepared. Consequently, the cross section is in Area of the constriction 29 not rotationally symmetric, but has two flats 35.
  • the constriction 29 is also very simple and inexpensive and also causes the desired narrowing of the Flow cross section of the high pressure line 23 in the area the constriction 29.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

Es wird eine Hochdruckleitung (23) vorgeschlagen, in die mindestens eine Einschnürung (29) eingearbeitet wurde, um eine Querschnittsverengung in der Hochdruckleitung (23) zu bewirken. Diese Querschnittsverengung hat zur Folge, dass Druckpulsationen sich nicht oder nur in sehr eingeschränktem Umfang in der Hochdruckleitung (23) ausbreiten können. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Im Hochdruckbereich von Kraftstoffeinspritzsystemen, insbesondere bei Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen kann es unter speziellen Betriebsbedingungen zu Druckpulsationen kommen, die das Einspritzverhalten des Kraftstoffeinspritzsystems negativ beeinflussen. Die Druckpulsationen entstehen durch die Elastizität der den Kraftstoff umgebenden Bauteile, insbesondere der Hochdruckleitungen und die Kompressibilität des Kraftstoffs. Das Entstehen dieser Druckpulsationen kann vermieden werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des mit Druckpulsationen beaufschlagten Kraftstoffs erhöht wird. Dies kann durch eine Verengung des Strömungsquerschnitts erreicht werden. Bei Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen bietet es sich an, zwischen Kraftstoffhochdruckpumpe und Rail eine solche Verengung des Strömungsquerschnittes vorzusehen.
Bei bekannten Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen wird deshalb unter einen eingeschraubten Hochdruckanschlussstutzen in der Kraftstoffhochdruckpumpe eine Scheibe eingelegt, die eine Mittenbohrung von etwa 0,65 mm Durchmesser hat. Diese kleine Bohrung stellt eine Verengung des Strömungsquerschnitts in der Hochdruckleitung dar und bewirkt die gewünschte Strömungsbeschleunigung.
Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung für ein Kraftstoffeinspritzsystem von Brennkraftmaschinen weist die Hochdruckleitung mindestens eine Einschnürung auf, so dass die gewünschte Querschnittsverengung ohne zusätzliche Bauteile und mit sehr geringen Herstellungskosten erzielt wird. Außerdem ist die Einschnürung strömungstechnisch günstiger als eine eingelegte Scheibe, welche eine sprunghafte Querschnittsverengung zur Folge hat.
Durch den Wegfall der Scheibe werden nicht nur Herstellungskosten eingespart, sondern es wird auch die Montage des Kraftstoffeinspritzsystems erleichtert und eine Fehlerquelle - Weglassen der Scheibe - eliminiert.
Weitere vorteilhafte Varianten der Erfindung sehen vor, dass die mindestens eine Einschnürung durch Umformen, insbesondere durch Rollieren oder Walzen oder durch Quetschen hergestellt wird. Alle genannten Verfahren sind fertigungstechnisch gut zu beherrschen und erlauben das Einbringen einer Einschnürung in eine Hochdruckleitung, die üblicherweise aus einem duktilen Material, insbesondere Metall, besteht. Je nachdem, ob eine kreisförmige Querschnittsfläche im Bereich der Einschnürung oder eine rechteckige Querschnittsfläche angestrebt wird, kann entweder die Einschnürung durch Rollieren oder Walzen oder durch Quetschen hergestellt werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Einschnürung an einem Ende der Hochdruckleitung angebracht wird. Sowohl unter strömungstechnischen als auch unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten ist dieser Ort günstig für die Einschnürung.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die erfindungsgemäße Hochdruckleitung zwischen einer Kraftstoffhochdruckpumpe und einem Rail angeordnet ist oder die Hochdruckleitung zwischen einem Rail und einem Injektor angeordnet ist.
Alternativ kann die Hochdruckleitung auch zwischen zwei Rails angeordnet sein. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn ein Kraftstoffeinspritzsystem mit zwei Rails, wie es bspw. bei V8-Motoren eingesetzt wird, vorgesehen ist. Auch kann die erfindungsgemäße Hochdruckleitung zwischen einer Pumpe und einer Düse in einem Pumpe-Leitung-Düse-Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzt werden.
Bei allen diesen Anwendungen konnte die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung bezüglich der Dämpfung bzw. der Eliminierung von unerwünschten Druckpulsationen nachgewiesen werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Es zeigen:
Fig. 1:
ein Schaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems;
Fig. 2:
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckleitung im Längs- und Querschnittschnitt und
Fig. 3:
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckleitung im Längs- und Querschnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Rail-Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Radialkolbenpumpe 1 dargestellt, das stellvertretend für andere Bauarten zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung herangezogen wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Kraftstoffeinspritzsysteme beschränkt, sondern kann überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo unerwünschte Druckpulsationen in Hochdruckanlagen auftreten, insbesondere in anderen Kraftstoffeinspritzsystemen, wie z. B. Pumpe-Leitung-Düse-Kraftstoffeinspritzsystemen.
Die Radialkolbenpumpe 1 hat eine Saugseite 3 und eine (Hoch)-Druckseite 5, die über ein Rückschlagventil 7 mit einem Rail 9 in Verbindung steht. Das Rückschlagventil 7 und das Rail 9 werden durch eine erste Hochdruckleitung 8 hydraulisch miteinander verbunden.
Die Druckregelung im Rail 9 erfolgt über ein Druckregelventil 11, welches überschüssigen Kraftstoff aus dem Rail 9 in einen Kraftstoffrücklauf 13 leitet. Das Rail 9 und das Druckregelventil 11 werden durch eine zweite Hochdruckleitung 10 hydraulisch miteinander verbunden.
Der Kraftstoffrücklauf 13 mündet in die Saugseite 3 der Radialkolbenpumpe 1. Die Saugseite 3 wird von einem hier nicht dargestellten Kraftstofftank mit Kraftstoff versorgt.
Zwischen Druckseite 5 und Kraftstoffrücklauf 13, der wiederum mit der Saugseite 3 hydraulisch in Verbindung steht, ist ein Mengensteuerventil 15 vorgesehen. Wenn das Mengensteuerventil 15, wie in Fig. 1 dargestellt, geöffnet ist, kann auf der Druckseite 5 der Radialkolbenpumpe 1 kein Druckaufbau stattfinden, da eine hydraulische Verbindung über den Kraftstoffrücklauf 13 mit der Saugseite 3 besteht. In diesem Zustand fördert die Radialkolbenpumpe 1 keinen Kraftstoff in das Rail 9, da der Druck im Rail 9 sehr viel höher als der Druck auf der Saugseite 3 der Radialkolbenpumpe 1 ist.
Wenn das Mengensteuerventil 15 geschlossen wird, ist die hydraulische Verbindung zwischen Saugseite 3 und Druckseite 5 über den Kraftstoffrücklauf 13 unterbrochen, so dass ein Druckaufbau in den Pumpenelementen 17 der Radialkolbenpumpe 1 stattfinden kann. In diesem Zustand fördert die Radialkolbenpumpe 1 Kraftstoff in das Rail 9, sobald der von den Pumpenelementen 17 aufgebaute Druck größer als der im Rail 9 herrschende Druck ist. Durch die nicht stetige Förderung der Pumpenelemente 17, durch Schaltvorgänge des Mengensteuerventils 15, des Druckregelventils 11 oder andere instationäre Vorgänge kann es zu unerwünschten Druckpulsationen im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems kommen.
Das Rail 9 ist durch weitere Hochdruckleitungen 19 mit Injektoren 21 hydraulisch verbunden, die den Kraftstoff in die nicht dargestellten Brennräume oder Ansaugkanäle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine einspritzen.
Durch den Einsatz der nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen erfindungsgemäßen Hochdruckleitungen 23 anstelle der ersten Hochdruckleitung 8, der zweiten Hochdruckleitung 10 oder der Hochdruckleitungen 19 können die genannten Druckpulsationen verringert oder sogar vollständig unterdrückt werden.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Hochdruckleitungen kann bei Bedarf mit anderen Maßnahmen zur Unterdrückung von Druckpulsationen kombiniert werden.
In der Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Hochdruckleitung 23 im Längsschnitt und im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A dargestellt. Die erfindungsgemäße Hochdruckleitung 23 weist, wie andere Leitungen auch, einen Innendurchmesser 25 und einen Außendurchmesser 27 auf. Die erfindungsgemäße Hochdruckleitung 23 hat einen zylindrischen Querschnitt. Im Bereich der Schnittlinie A-A weist die Hochdruckleitung 23 eine Einschnürung 29 auf. Diese Einschnürung 29 wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 durch rotierende Rollierwerkzeuge 31 hergestellt. Die Rollierwerkzeuge 31 drehen sich um ihre Drehachse 33. Gleichzeitig wird auch die Hochdruckleitung 23 gedreht. Die Drehachsen 33 und damit auch die Rollierwerkzeuge 31 werden so lange aufeinander zu bewegt, bis die gewünschte Einschnürung 29 in der Hochdruckleitung 23 hergestellt wurde. Dabei ist darauf zu achten, dass der Innendurchmesser der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung 23 im Bereich der Einschnürung 29 nicht vollständig verschlossen wird.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckleitung 23 entlang der Schnittlinie A-A dargestellt.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckleitung 23 ebenfalls im Längsschnitt und im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich Fig. 2 Gesagte entsprechend. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einschnürung 29 nicht rotationssymmetrisch, sondern die Einschnürung 29 ist durch Quetschen der Hochdruckleitung 23 hergestellt worden. Demzufolge ist der Querschnitt im Bereich der Einschnürung 29 nicht rotationssymmetrisch, sondern weist zwei Abflachungen 35 auf. Diese Herstellung der Einschnürung 29 ist auch sehr einfach und kostengünstig und bewirkt auch die gewünschte Verengung des Strömungsquerschnitts der Hochdruckleitung 23 im Bereich der Einschnürung 29.

Claims (10)

  1. Hochdruckleitung für ein Kraftstoffeinspritzsystem von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (23) mindestens eine Einschnürung (29) aufweist.
  2. Hochdruckleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einschnürung (29) durch Umformen hergestellt wird.
  3. Hochdruckleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einschnürung (29) durch Rollieren oder Walzen, hergestellt wird.
  4. Hochdruckleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einschnürung (29) durch Quetschen hergestellt wird.
  5. Hochdruckleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einschnürung (29) bevorzugt an einem Ende der Hochdruckleitung (23) angeordnet ist.
  6. Hochdruckleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (23) im Hochdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems angeordnet ist.
  7. Hochdruckleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (23) zwischen einer Kraftstoffhochdruckpumpe (1) und einem Rail (9) angeordnet ist.
  8. Hochdruckleitung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (23) zwischen einem Rail (9) und einem Injektor (21) angeordnet ist.
  9. Hochdruckleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (23) zwischen zwei Rails (9) angeordnet ist.
  10. Hochdruckleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (23) zwischen einer Kraftstoffhochdruckpumpe und einer Düse in einem Pumpe-Leitung-Düse-Kraftstoffeinspritzsystem angeordnet ist.
EP03008432A 2002-09-09 2003-04-11 Hochdruckleitung für Kraftstoffeinspritzsysteme von Brennkraftmaschinen Withdrawn EP1398496A3 (de)

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DE10241657A DE10241657A1 (de) 2002-09-09 2002-09-09 Hochdruckleitung für Kraftstoffeinspitzsysteme von Brennkraftmaschinen

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