WO2011144397A1 - Kraftstoffverteiler und dessen verwendung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fuel distributor according to the preamble of claim 1.
- Such a fuel distributor is known from DE 102 47 524 A1.
- the known fuel distributor is in this case produced in particular by primary forming by casting, wherein the casting material consists of a melted steel or an alloy based on iron or aluminum or nickel or cobalt or titanium or magnesium or zirconium.
- the invention has the object, a fuel distributor according to the preamble of claim 1 such that while maintaining particularly favorable manufacturing costs mechanically particularly well to the required loads, such as in self-igniting internal combustion engines at pressures in the force - Substitute of more than 1000 bar occur, is adjusted.
- a fuel distributor with the features of claim 1, characterized in that the casting material is gray cast iron, in particular GGG-40 or GGG-50.
- Advantageous developments of the fuel distributor according to the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.
- the fuel distributor can be produced in a particularly cost-effective manner if the pressure accumulator is formed by a lost shape. This eliminates mechanical processing steps to form the pressure accumulator or the blind hole.
- the pressure accumulator is formed by forging. If necessary, changes in the structure of the material caused by the forging process, e.g. Strengthens strength in the desired manner.
- the accumulator is at least partially mechanically or thermally treated.
- burrs or the like can be compensated or removed in the pressure accumulator, so that the flow properties of the fuel flowing out in particular from the region of the transverse bores to the combustion chambers of the internal combustion engine are improved.
- the pressure accumulator is designed as a blind hole.
- a closure element in particular by a screw plug to realize the escape of fuel or the required tightness of the pressure accumulator.
- the blind hole is closed by an element of the injection system.
- a delivery line of the fuel from the high-pressure pump to the fuel distributor is meant in particular, so that an additional transverse bore for connecting the supply line can be dispensed with.
- the pressure accumulator has between one and three transverse bores connected to combustion chambers. Since in such relatively small internal combustion engines with few cylinders, the manufacturing or manufacturing costs of a fuel distributor in relation to the total cost of the engine relatively strong beat, the inventive cost design of the fuel distributor offers particularly great advantages.
- a fuel distributor 10 is shown, as used in particular in self-igniting internal combustion engines of motor vehicles for fuel supply use. Particularly preferred is the use in internal combustion engines having between one and three cylinders, wherein the operating pressure or the system pressure in the fuel rail 10 may be more than 1000 bar, in particular more than 1600 bar.
- the fuel distributor 10 is formed overall by prototypes of a cast material.
- Gray cast iron, in particular GGG-40 or GGG-50, is used here according to the invention (new designation according to FIG.
- the overall elongated or tubular fuel rail 10 has a blind hole 1 1, which was preferably formed using a lost mold during casting.
- the one end 12 of the blind hole 1 1 is closed with a closure element, such as a screw plug 13.
- the end 12 of the blind hole 11 may also be closed by means of, in particular, a fuel supply line of a fuel supply source connected to the fuel distributor 10 in the form of a high-pressure pump, or eg with a pressure regulating valve (both solutions not shown).
- transverse bores 15 which are arranged in each case at least approximately the same reasons to each other.
- two or three transverse bores 15 are provided.
- the transition regions between the transverse bores 5 and the blind hole 11 are preferably formed by rounded edges 16.
- the transverse bores 15 are connected via supply lines, not shown, to the individual combustion chambers (cylinders) of the internal combustion engine.
- one of the transverse bores 15 may be coupled to the fuel supply instead of a combustion chamber of the internal combustion engine, if this is not done via the end 12 of the blind hole 11. Alternatively, this can serve a further hole not shown in the figure, which opens into the blind hole 1 1.
- the blind hole 11 and the transverse bores 15 form a total of an accumulator 17 for the fuel. It may be provided that the pressure accumulator 17 of the fuel rail 10 is mechanically or thermally post-treated, for example, to achieve certain surface qualities or certain dimensional tolerances.
- the formation of the transverse bores 15 can take place either by a mechanical process separate from the original molding process, or simultaneously with the prototypes. It is also conceivable, the blind hole 1 1 by a chipless forming process, in particular by forging, form and the transverse bores 15 by a mechanical processing.
- the fuel distributor 10 To increase the strength values of the fuel distributor 10, it is furthermore conceivable to after-treat the fuel distributor 10 as a whole, for example by an autofrettage.
- the fuel distributor 10 described so far can be modified or modified in various ways. In particular, its shape is not limited to the elongated shape shown in the drawing. It is also conceivable to arrange the transverse bores 15, for example, on different sides or radially offset from one another.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler (10), der einen Druckspeicher (17) für unter Druck stehendem Kraftstoff ausbildet, mit wenigstens einer in den Druckspeicher (17) mündenden Querbohrung (15), die mit einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zumindest mittelbar verbunden ist und einer weiteren, mit dem Druckspeicher (17) verbundenen Bohrung, die mit einer Kraftstoffversorgungsquelle mittelbar verbunden ist, wobei der Kraftstoffverteiler (10) durch Urformen aus einem Gusswerkstoff ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Gusswerkstoff Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 ist.
Description
Beschreibung
Kraftstoffverteiler und dessen Verwendung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Kraftstoffverteiler ist aus der DE 102 47 524 A1 bekannt. Der bekannte Kraftstoffverteiler ist hierbei insbesondere durch Urformen im Gussverfahren hergestellt, wobei der Gusswerkstoff aus einem eingeschmolzenen Stahl oder einer Legierung auf Eisen- oder Aluminium- oder Nickel- oder Kobalt- oder Titan- oder Magnesium- oder Zirkoniumbasis besteht. Ein derartiger Kraftstoff Verteiler ist im Gegensatz zu den bisher aus dem Stand der Technik bekannten, als sogenannte Schmiederails bzw. Schweißrails ausgebildete Kraftstoffverteilern für Common-Rail-Systeme relativ preisgünstig herstellbar.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffverteiler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieser unter Beibehaltung besonders günstiger Herstellkosten mechanisch besonders gut an die erforderlichen Belastungen, wie sie beispielsweise bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen bei Drücken im Kraft- stoffverteiler von mehr als 1000 bar auftreten, angepasst ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftstoffverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Gusswerkstoff Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Besonders kostengünstig lässt sich der Kraftstoffverteiler herstellen, wenn der Druckspeicher durch eine verlorene Form ausgebildet ist. Dadurch entfallen mechanische Bearbeitungsschritte zur Ausbildung des Druckspeichers bzw. des Sackloches.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass der Druckspeicher durch Schmieden ausgebildet ist. Dabei können ggf. durch den Schmiedprozess hervorgerufene Änderungen in der Struktur des Werkstoffes z.B. in gewünschter Weise festigkeitsstärkend wirken.
Zur Erzielung besonders genauer Geometrien oder zur Steigerung der Festigkeit des Kraftstoffverteilers ist es darüber hinaus in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Druckspeicher zumindest teilweise mechanisch bzw. thermisch nachbehandelt ist. Durch eine mechanische Nachbehandlung lassen sich beispielsweise Grate oder ähnliches im Druckspeicher ausgleichen bzw. entfernen, sodass die Strömungseigenschaften des insbesondere aus dem Bereich der Querbohrungen zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine ausströmenden Kraftstoffs verbessert werden.
Eine besonders gute bzw. hohe Festigkeit lässt sich darüber hinaus erzielen, wenn der Kraftstoffverteiler insgesamt nachbehandelt ist, insbesondere durch Autofrettage.
In einer besonders einfach herzustellenden Ausbildung des Druckspeichers ist vorgesehen, dass der Druckspeicher als Sackloch ausgebildet ist.
Hierbei ist es in einer ersten Alternative vorgesehen, das Sackloch durch ein Verschlusselement, insbesondere durch eine Verschlussschraube zu verschließen, um den Austritt von Kraftstoff bzw. die benötigte Dichtigkeit des Druckspeichers zu realisieren.
In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass das Sackloch durch ein Element des Einspritzsystems verschlossen ist. Hierbei ist insbesondere eine Förderleitung des Kraftstoffes von der Hochdruckpumpe zum Kraftstoffverteiler gemeint, sodass auf eine zusätzliche Querbohrung zum An- schließen der Versorgungsleitung verzichtet werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Druckspeicher zwischen einer und drei mit Brennräumen verbundenen Querbohrungen aufweist. Da bei derartigen, relativ kleinen Brennkraftmaschinen mit wenigen Zylindern die Fertigungs- bzw. Her- stellkosten eines Kraftstoffverteilers in Bezug auf die Gesamtkosten des Motors relativ stark zu Buche schlagen, bietet die erfindungsgemäße kostengünstige Ausbildung des Kraftstoffverteilers besonders große Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in der einzigen Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler.
In der einzigen Figur ist ein Kraftstoffverteiler 10 dargestellt, wie er insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zur Kraftstoffversorgung Verwendung findet. Besonders bevorzugt ist der Einsatz bei Brennkraftmaschinen, die zwischen einem und drei Zylindern aufweisen, wobei der Be- triebsdruck bzw. der Systemdruck im Kraftstoffverteiler 10 mehr als 1000 bar, insbesondere mehr als 1600 bar, betragen kann.
Der Kraftstoffverteiler 10 ist insgesamt durch Urformen aus einem Gusswerkstoff ausgebildet. Als Gusswerkstoff kommt hierbei erfindungsgemäß Grauguss, ins- besondere GGG-40 oder GGG-50 zur Anwendung (neue Bezeichnung gemäß
EN 1563: EN-GJS-400-15 bzw. EN-GJS-500-7). Diese Graugusssorte bietet den Vorteil einer ausreichend hohen Festigkeit bei gleichzeitig hoher Gussqualität, insbesondere weisen aus diesem Gusswerkstoff hergestellte Teile relativ geringe bzw. kleine Einschlüsse auf.
Der insgesamt länglich bzw. rohrartig ausgebildete Kraftstoffverteiler 10 weist ein Sackloch 1 1 auf, das bevorzugt unter Verwendung einer verlorenen Form beim Gießen ausgebildet wurde. Das eine Ende 12 des Sackloches 1 1 ist mit einem Verschlusselement, beispielsweise einer Verschlussschraube 13, verschlossen. Anstelle der Verschlussschraube 13 kann das Ende 12 des Sackloches 11 auch mittels insbesondere einer Kraftstoffversorgungsleitung einer mit dem Kraftstoffverteiler 10 verbundenen Kraftstoffversorgungsquelle in Form einer Hochdruckpumpe, oder z.B. mit einem Druckregelventil (beide Lösungen nicht dargestellt), verschlossen sein.
In das Sackloch 11 münden im Ausführungsbeispiel vier Querbohrungen 15, die in jeweils zumindest näherungsweise gleichen Anständen zueinander angeordnet sind. Vorzugweise sind jedoch zwei oder drei Querbohrungen 15 vorgesehen. Die Übergangsbereiche zwischen den Querbohrungen 5 und dem Sack- loch 1 1 sind bevorzugt durch abgerundete Kanten 16 ausgebildet. Die Querbohrungen 15 stehen über nicht dargestellte Versorgungsleitungen mit den einzelnen Brennräumen (Zylindern) der Brennkraftmaschine in Verbindung. Weiterhin kann eine der Querbohrungen 15 anstatt mit einem Brennraum der Brennkraftmaschine mit der Kraftstoffversorgung gekoppelt sein, wenn dies nicht über das Ende 12 des Sackloches 11 erfolgt. Alternativ kann hierzu eine in der Figur nicht dargestellte weitere Bohrung dienen, die in dem Sackloch 1 1 mündet.
Das Sackloch 11 und die Querbohrungen 15 bilden insgesamt einen Druckspeicher 17 für den Kraftstoff aus. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Druckspeicher 17 des Kraftstoffverteilers 10 mechanisch oder thermisch nachbehandelt ist, um beispielsweise bestimmte Oberflächenqualitäten oder bestimmte Maßtoleranzen zu erzielen. Das Ausbilden der Querbohrungen 15 kann entweder durch einen von dem Urformprozess separaten mechanischen Vorgang, oder gleichzeitig mit den Urformen erfolgen. Es ist auch denkbar, das Sackloch 1 1 durch einen spanlosen Umformprozess, insbesondere durch Schmieden, auszubilden und die Querbohrungen 15 durch eine mechanische Bearbeitung.
Zur Erhöhung der Festigkeitswerte des Kraftstoffverteilers 10 ist es weiterhin denkbar, den Kraftstoffverteiler 10 insgesamt nachzubehandeln, z.B. durch eine Autofrettage.
Der soweit beschriebene Kraftstoffverteiler 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. Insbesondere ist dessen Form nicht auf die in der Zeichnung dargestellte längliche Form beschränkt. Auch ist es denkbar, die Querbohrungen 15 beispielsweise an unterschiedlichen Seiten oder radial versetzt zueinander anzuordnen.
Claims
1. Kraftstoffverteiler (10), der einen Druckspeicher (17) für unter Druck stehendem Kraftstoff ausbildet, mit wenigstens einer in den Druckspeicher (17) mündenden Querbohrung (15), die mit einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zumindest mittelbar verbunden ist und einer weiteren, mit dem Druckspeicher (17) verbundenen Bohrung, die mit einer Kraftstoffversorgungsquelle mittelbar verbunden ist, wobei der Kraftstoffverteiler (10) durch Urformen aus einem Gusswerkstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusswerkstoff Grauguss, insbesondere GGG-40 oder GGG-50 ist.
2. Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckspeicher (17) durch eine verlorene Form ausgebildet ist.
3. Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckspeicher (17) durch Schmieden ausgebildet ist.
4. Kraftstoffverteiler nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckspeicher (17) zumindest teilweise mechanisch bzw. thermisch nachbearbeitet bzw. nachbehandelt ist.
5. Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kraftstoffverteiler ( 7) insgesamt nachbehandelt ist, insbesondere durch Autofrettage.
6. Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckspeicher (17) als Sackloch (1 1) ausgebildet ist.
7. Kraftstoffverteiler nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sackloch (11 ) durch ein Verschlusselement, insbesondere eine Verschlussschraube (13), geschlossen ist.
8. Kraftstoffverteiler nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sackloch (11 ) durch ein Element des Einspritzsystems, insbesondere eine Kraftstoffversorgungsquelle oder ein Druckregelventil verschlossen ist.
9. Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckspeicher ( 7) zwischen einer und drei mit Brennräumen verbundenen Querbohrungen (15) aufweist.
10. Verwendung eines Kraftstoffverteilers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit weniger als vier Zylindern.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11715490 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11715490 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |