DE10056405B4

DE10056405B4 - Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10056405B4
Application number: DE10056405A
Authority: DE
Inventors: Helmut Knoedl; Steffen Jung
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: FR2816668B1; US6666188B2; US20020112697A1; ITMI20012390A1; JP2002168158A; JP3995075B2; FR2816668A1; DE10056405A1

Abstract

Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherraum (3), wobei der Speicherraum (3) von einer Innenwand (5) begrenzt wird, und mit mindestens einem Anschlussstutzen (9), wobei der Anschlussstutzen (9) mindestens eine in den Speicherraum (3) mündende Verbindungsbohrung (11) aufweist, wobei die Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers (1) mindestens in einem dem Verschneidungsbereich (13) von Innenwand (5) und Verbindungsbohrung (11) im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich verringert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (7) mindestens in einem dem Verschneidungsbereich (13) von Innenwand (5) und Verbindungsbohrung (11) im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Speicherraums (3) und der Verbindungsbohrung (11) verlaufende Querbohrung (17) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einem innendruckbelasteten Bauteil nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 8.
Bei solchen Kraftstoffhochdruckspeichern kommt es im Bereich der Verschneidung der Speicherrauminnenwand und der Bohrung, die Speicherraum und Anschlussstutzen verbindet, zu Spannungsspitzen. Daraus resultiert die Gefahr, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher in diesem Bereich bricht, insbesondere, weil der Speicherraum schwellenden Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist. Um diese Bruchgefährdung zu verringern, wurden verschiedene Anstrengungen unternommen.
Eine naheliegende Möglichkeit besteht darin, die Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers zu erhöhen. Allerdings sind der Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers Grenzen gesetzt, da dickwandige Körper bei hohen schwellenden Druckbelastungen zur Rissbildung neigen, vor allem im Bereich von Wanddurchbrüchen und scharfkantigen Querschnittsänderungen.
Bekannt ist ein zylindrischer Kraftstoffhochdruckspeicher aus der DE 196 40 480 A1 , bei dem die Längsachse der Bohrung, die Speicherraum und Anschlussstutzen verbindet, eine Sekante des kreisförmigen Speicherraumquerschnitts ist. Dadurch ergibt sich eine Reduktion der Spannungen im Bereich der Verschneidung von Speicherinnenwand und Bohrung, so dass Belastbarkeit und Lebensdauer des Kraftstoffhochdruckspeichers gesteigert werden.
Aus der DE 198 08 882 A1 , der DE 199 13 793 A1 und der DE 198 32 903 A1 sind Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt bei denen die Innenwand des Kraftstoffhochdruckspeichers im Verschneidungsbereich von Innenwand und Verbindungsbohrung im wesentlichen eben ist. Dadurch kann die Belastung im Verschneidungsbereich reduziert werden.
Aus der WO 9960263 A1 und der WO 9935393 A1 sind Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt bei denen die Wandstärke in dem dem Verschneidungsbereich gegenüberliegenden Bereich über die ganze Länge des Kraftstoffhochdruckspeichers reduziert ist. Durch die daraus resultierenden Verformungen des Kraftstoffhochdruckspeichers bei Innendruckbeaufschlagung führen zu einer Druckspannung im Verschneidungsbereich, was deren Betriebsfestigkeit erhöht.
Aus der nachveröffentlichten DE 199 53 577 A1 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt bei dem die Wandstärke nur in dem dem Verschneidungsbereich direkt gegenüberliegenden Bereich durch eine Abflachung reduziert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit weiter erhöhter Druckfestigkeit, insbesondere bei schwellender Druckbeanspruchung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einem Speicherraum, wobei der Speicherraum von einer Innenwand begrenzt wird, und mit mindestens einem Anschlussstutzen, wobei der Anschlussstutzen mindestens eine in den Speicherraum mündende Verbindungsbohrung aufweist, und wobei die Innenwand im Verschneidungsbereich von Innenwand und Verbindungsbohrung im Wesentlichen eben ist.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des dem Verschneidungsbereich gegenüberliegenden Bereichs wird erreicht, dass durch die Verformung des Kraftstoffhochdruckspeichers unter Druck im Verschneidungsbereich Druckspannungen induziert werden, die einen Teil der aus dem Innendruck resultierenden Zugspannungen und Spannungsspitzen im Verschneidungsbereich egalisieren, so dass die Druckfestigkeit eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers, insbesondere bei schwellender Druckbeanspruchung, gesteigert wird. Die erfindungsgemäße Verringerung der Wandstärke kann auf einfache Weise auch an bereits bekannten Kraftstoffhochdruckspeichern vorgenommen werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein innendruckbelastetes Bauteil nach dem nebengeordneten Anspruch 8 gelöst. Wegen der strukturellen Übereinstimmung der mit dem Anspruch 1, werden auch die gleichen Vorteile erzielt.
Weitere Varianten der Erfindung sehen vor, dass der Speicherraum prismatisch ist, so dass er einfach herstellbar ist. Bspw. kann durch Räumen die gewünschte Innenkontur des Kraftstoffhochdruckspeichers hergestellt werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherraum kugelförmig, so dass, abgesehen von den Verschneidungsbereichen mit den Verbindungsbohrungen, ein gleichmäßiger Spannungszustand im Kraftstoffhochdruckspeicher herrscht.
Bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung ist zwischen Querbohrung und Außenwand eine Phase oder Verrundung vorgesehen und weist der Kraftstoffhochdruckspeicher eine prismatische Außenkontur auf, so dass Herstellung und Druckfestigkeit weiter vereinfacht und verbessert werden.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers kann vereinfacht werden, wenn der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem Rohr mit angeschweißtem Anschlussstutzen zusammengesetzt wird.
Die Druckfestigkeit eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers wird weiter gesteigert, wenn die Innenwand nach im Verschneidungsbereich mit der Verbindungsbohrung im wesentlichen ebene ist. Dabei kann die Innenwand im Verschneidungsbereich auch leicht konkav oder konvex gekrümmt sein. Die erfindungsgemäßen Vorteile werden auch mit dieser Krümmung erzielt, so dass im Zusammenhang mit der Erfindung das Merkmal "im Wesentlichen eben" des Anspruchs 1 auch eine leichte konkave oder konvexe Krümmung umfasst.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung und deren Beschreibung entnehmbar.
Zeichnung
Es zeigen:
1-4: Kraftstoffhochdruckspeicher nach dem Stand der Technik und
5: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckspeichers.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen im Querschnitt dargestellt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 hat einen Speicherraum 3, der von einer Innenwand 5 begrenzt wird. Zur Umgebung wird der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 von einer Außenwand 7 begrenzt. Um Kraftstoff in den Speicherraum 3 fördern zu können oder Kraftstoff aus dem Speicherraum 3 entnehmen zu können, ist ein Anschlussstutzen 9 mit einer Verbindungsbohrung 11 vorgesehen. An den Anschlussstutzen 9 kann eine nicht dargestellte Hochdruckleitung angeschlossen werden, die bspw. den Hochdruckkraftstoffspeicher 1 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Injektor verbindet. In einem Verschneidungsbereich 13 zwischen Verbindungsbohrung 11 und Innenwand 5 ist die Innenwand 5 eben ausgeführt. Wenn der Speicherraum 3 prismatisch ausgeführt wird, kann der Speicherraum 3 bspw. durch Räumen vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Verschneidungsbereich 13 leicht konkav ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Verschneidungsbereich 13 leicht konvex ausgeführt. Durch FEM-Berechnungen konnte nachgewiesen werden, dass auch bei diesen Ausführungsformen die Druckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers 1 verbessert wird. Im Zusammenhang mit diesem Aspekt der Erfindung werden die Verschneidungsbereiche 13 der Ausführungsbeispiele nach den 2 und 3 als im Wesentlichen eben angesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers in dem dem Verschneidungsbereich 13 gegenüberliegenden Bereich in einer aus dem Stand der Technik ( DE 199 53 577 A1 ) bekannten Weise verringert. Dies geschieht dadurch, dass an der Außenwand 7 eine Abflachung 15 angebracht ist. Wenn der Speicherraum 3 des Kraftstoffhochdruckspeichers 1 mit Druck beaufschlagt wird, weicht der Bereich mit verringerter Wandstärke nach außen aus, so dass der Speicherraum 3 im Querschnitt leicht oval wird. Diese, in 4 nicht dargestellte Verformung, führt dazu, dass im Verschneidungsbereich 13 Druckspannungen induziert werden, die die Zugbeanspruchungen im Verschneidungsbereich 13 reduzieren und somit die Druckfestigkeit des Kraftstoffhochdruckspeichers 1 erhöhen.
In 5 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Verringerung der Wandstärke durch eine Querbohrung 17 erfolgt. Die Querbohrung 17 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Speicherraums 3 und zur Verbindungsbohrung 11.
Die erfindungsgemäße Gestaltung eines druckbelasteten Bauteils mit einer Bohrungsverschneidung mit einer Abflachung an der Innenwand und/oder der Außenwand kann auch auf andere Bauteile wie, Injektoren, Pumpe-Düse-Körpern u. a. m. übertragen werden.
Alle in der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Speicherraum (3), wobei der Speicherraum (3) von einer Innenwand (5) begrenzt wird, und mit mindestens einem Anschlussstutzen (9), wobei der Anschlussstutzen (9) mindestens eine in den Speicherraum (3) mündende Verbindungsbohrung (11) aufweist, wobei die Wandstärke des Kraftstoffhochdruckspeichers (1) mindestens in einem dem Verschneidungsbereich (13) von Innenwand (5) und Verbindungsbohrung (11) im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich verringert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (7) mindestens in einem dem Verschneidungsbereich (13) von Innenwand (5) und Verbindungsbohrung (11) im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Speicherraums (3) und der Verbindungsbohrung (11) verlaufende Querbohrung (17) aufweist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (3) prismatisch ist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (3) kugelförmig ist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Querbohrung (17) und Außenwand (7) eine Fase oder eine Verrundung vorgesehen ist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (1) eine prismatische Außenkontur aufweist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem Rohr mit angeschweisstem Anschlussstutzen (9) aufgebaut ist.
Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (11) in einem Verschneidungsbereich (13) von Innenwand (5) und Verbindungsbohrung (11) im wesentlichen eben ist.
Innendruckbelastetes Bauteil mit einem Innenraum, wobei der Innenraum von einer Innenwand begrenzt wird, mit einer Außenwand, und mit mindestens einer in den Innenraum mündenden Verbindungsbohrung, wobei die Innenwand in einem Verschneidungsbereich von Innenwand und Verbindungsbohrung im wesentlichen eben ist oder leicht konvex oder leicht konkav ist und wobei die Wandstärke des innendruckbelasteten Bauteils mindestens in einem dem Verschneidungsbereich von Innenwand und Verbindungsbohrung im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich verringert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand mindestens in einem dem Verschneidungsbereich von Innenwand und Verbindungsbohrung im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Innenraums und der Verbindungsbohrung verlaufende Querbohrung aufweist.
Innendruckbelastetes Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum prismatisch ist.
Innendruckbelastetes Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum kugelförmig ist.
Innendruckbelastetes Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Querbohrung (171 und Außenwand (7) eine Fase oder eine Verrundung vorgesehen ist.
Innendruckbelastetes Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das innendruckbelastete Bauteil eine prismatische Außenkontur aufweist.
Innendruckbelastetes Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das innendruckbleastete Bauteil aus einem Rohr mit angeschweisstem Anschlussstutzen (9) aufgebaut ist.
Innendruckbelastetes Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (11) in einem Verschneidungsbereich (13) von Innenwand (5) und Verbindungsbohrung (11) im wesentlichen eben oder leicht konvex oder leicht konkav ist.