DE102007036500A1

DE102007036500A1 - Kraftstoffverteiler

Info

Publication number: DE102007036500A1
Application number: DE200710036500
Authority: DE
Inventors: Markus Mehring
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2009-02-05

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine weist ein Verteilerrohr (2) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff auf. Das Verteilerrohr (2) ist über Montageelemente in Form von metallischen Schellen (5) an der Brennkraftmaschine festlegbar. Jede Schelle (5) weist einen das Verteilerrohr (2) umschließenden Ringkörper (6) auf, wobei zwischen dem Ringkörper (6) und dem Verteilerrohr (2) eine Dämpfungslage (9) aus einem elastischen Material eingegliedert ist. Als elastisches Material kommt Kunststoff, vorzugsweise ein Elastomer oder ein Polymer, zur Anwendung. Am Ringkörper (6) sind radial abstehende Flansche (7, 8) mit Montageöffnungen (13, 14) für Befestigungsmittel (15) vorgesehen. Über die Schellen (5) mit den eingegliederten Dämpfungslagen (9) erfolgt eine Entkopplung des Kraftstoffverteilers (1) von der Brennkraftmaschine. Schwingungsanregungen und -einleitungen ebenso wie Pulsationen im Kraftstoff werden verringert, was zu einer deutlichen Verminderung der Geräuschemission führt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Kraftstoffverteilersystemen sind die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung voneinander entkoppelt. Die Kraftstoffpumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht in dem Kraftstoffverteiler, welcher als Speicher fungiert, permanent zur Verfügung. Hierzu wird der komprimierte Kraftstoff in einem Verteilerrohr gespeichert und verteilt den Injektoren bzw. Einspritzventilen einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.
Jeder Kraftstoffverteiler, egal ob für Hochdruck- oder Niederdruckanwendungen, muss am Zylinder, Zylinderkopf oder Ansaugmodul befestigt werden. In der Regel erfolgt dies über Verschraubungen. Hierzu werden üblicherweise Montageelemente, beispielsweise Halter oder ähnliches, an dem Verteilerrohr befestigt.
Metallische Montageelemente werden durch thermische Fügeverfahren, wie z. B. Schweißen, am Verteilerrohr fixiert. Anschließend werden die Bauteile in einem Lötofen verlötet. Diese Vorgehensweise ist sowohl fertigungstechnisch als auch kostenmäßig aufwändig.
Bei Kraftstoffverteilersystemen entstehen im Betrieb, beispielsweise durch das Öffnen und Schließen der Einspritzventile, Druckspitzen und damit Pulsationen. Diese können Geräusche verursachen und die Genauigkeit der Einspritzmenge negativ beeinflussen.
Generell sind die Anforderungen der Kraftstoffhersteller bezüglich Geräuschemissionen und Schwingungsoptimierung zunehmend gestiegen. Man ist daher bestrebt, eine Entkopplung des Kraftstoffverteilers vom Motor zu realisieren.
Die DE 10 2004 019 787 A1 beschreibt einen Kraftstoffverteiler für Brennkraftmaschinen, bei dem im Verteilerrohr ein als Druckspeicher dienendes elastomeres Element angeordnet ist. Hierdurch sollen die durch Druckschwankungen hervorgerufenen Pulsationen im Kraftstoffverteiler reduziert werden. Eine Entkopplung des Kraftstoffverteilers vom Motor erfolgt nicht. Die Fertigung ebenso wie die Montage sind aufwändig, da zusätzliche Bauteile erforderlich sind.
Im Umfang der DE 103 07 530 A1 wird vorgeschlagen, die Gesamtzahl der Bauteile eines Kraftstoffverteilers durch die Zusammenführung von Funktionen oder Bauteilen zu reduzieren. Die Injektoraufnahme ist einteilig ausgeführt und soll gleichzeitig als Anschraubpunkt für den Kraftstoffverteiler an der Zylinderbank fungieren. Hierbei erfolgt keinerlei Dämpfung bzw. Entkopplung.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine fertigungs- und kostengünstige Möglichkeit zur Entkopplung des Kraftstoffverteilers von der Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kraftstoffverteiler gemäß Anspruch 1.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, die Montageelemente als metallische Schellen auszuführen. Die Schellen weisen einen das Verteilerrohr umschließenden Ringkörper auf, wobei zwischen dem Ringkörper und dem Verteilerrohr eine Dämpfungslage aus einem elastischen Material eingegliedert ist.
Über die Montageelemente ist eine stabile Festlegung des Verteilerrohrs an der Brennkraftmaschine, also am Zylinder, dem Zylinderkopf oder am Ansaugmodul, möglich. Mittels der eingegliederten Dämpfungslage erfolgt eine Körperschallentkopplung zwischen Brennkraftmaschine und Verteilerrohr. Hierdurch wird die Schwingungsanregung von der Brennkraftmaschine auf den Kraftstoffverteiler reduziert und so die Geräuschemission verringert. Auch die Auswirkungen der Pulsation im Kraftstoff auf das Schwingungsverhalten des Verteilerrohrs werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung positiv beeinflusst, indem eine Dämpfung des Systems erfolgt. Dies trägt ebenfalls zu einer Absenkung der Geräuschemissionen bei.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
Die Entkopplung des Kraftstoffverteilers von der Brennkraftmaschine erfolgt über die Schellen, welche mit ihrem Ringkörper unter Eingliederung der Dämpfungslage das Verteilerrohr umschließen. Der Ringkörper weist radial abstehende Flansche mit Montageöffnungen für Befestigungsmittel auf. Als Befestigungsmittel kommen in der Regel Einziehschrauben zum Einsatz, mit welchen der Kraftstoffverteiler über die Montageelemente an der Brennkraftmaschine festgelegt werden kann.
Der Ringkörper der Schelle ist beidseitig von umlaufenden Radialstegen begrenzt. Hierdurch wird die Steifigkeit der Schelle wesentlich gesteigert. Der Ringkörper umschließt hierbei einen Ringraum, in welchem die Dämpfungslage angeordnet ist.
Die Dämpfungslage ist zwischen dem Ringkörper und dem Verteilerrohr eingespannt. Je nach Ausgestaltung der Dämpfungslage kann sich diese in den Bereich zwischen den mit Abstand zueinander verlaufenden Flansche fortsetzen.
Die Verbindung zwischen Verteilerrohr und der Dämpfungslage erfolgt kraftschlüssig. Hierbei wird die radial auf die Dämpfungslage einwirkende Kraft über den Ringkörper bzw. der Schellenmantelfläche auf die Dämpfungslage erzeugt. Die Dämpfungslage kann gegenüber dem Ringraum mit Übermaß ausgelegt sein. Hierdurch kann die Radialkraft, welche beim Schließen der Schelle erzeugt wird, beeinflusst werden.
Gegebenenfalls kann die Oberfläche des Verteilerrohrs im Bereich der Dämpfungslage mit reibungserhöhenden Mitteln versehen sein, um die Reibung zwischen Verteilerrohr und der Dämpfungslage zu erhöhen. Dies kann beispielsweise durch eine Profilierung der Oberfläche des Verteilerrohrs nach Art einer Rändelung erfolgen. Auch eine reibungserhöhende Beschichtung ist denkbar.
Die Dämpfungslage besteht aus elastischem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer oder einem Polymer. Für die Praxis wird ein Elastomer als Dämpfungslage als besonders vorteilhaft angesehen. Hiermit kann eine sehr gute Körperschallentkopplung zwischen dem Kraftstoffverteiler und der Brennkraftmaschine im Montageelement realisiert werden.
Zur Erleichterung der Montage und zur Reduzierung der Einzelteile ist die Dämpfungslage vorzugsweise in die Schelle einvulkanisiert, zumindest vormontiert. Das Anbringen der Montageelemente am Verteilerrohr kann nach Abschluss aller thermischen Fügeverfahren am Verteilerrohr erfolgen. Hierdurch können thermisch bedingte Verzüge am Verteilerrohr kompensiert werden.
Möglich ist es auch, die Dämpfungslage spritztechnisch in die Schelle einzubringen. Hierbei wird die Schelle zunächst ohne die Dämpfungslage montiert. Anschließend wird das Material der Dämpfungslage in einem nachfolgenden Arbeitsgang durch Spritzgießen in den Hohlraum zwischen der Schelle und dem Verteilerrohr eingebracht. In diesem Fall wird eine stoffschlüssige Verbindung der einzelnen Komponenten erzielt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler in perspektivischer Darstellung;
2 den Kraftstoffverteiler in einer Frontansicht:
3 einen Schnitt durch den Kraftstoffverteiler entlang der Linie III-III mit der Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Dämpfungslage und
4 einen Schnitt durch den Kraftstoffverteiler entlang der Linie IV-IV mit der Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Dämpfungslage.
Die 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler 1. Der Kraftstoffverteiler 1 gehört zum Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Der Kraftstoffverteiler 1 wird fachterminologisch auch als Common-Rail bezeichnet. Die Druckerzeugung und die Krafteinspritzung sind bei solchen Speichereinspritzsystemen voneinander entkoppelt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht im Kraftstoffverteiler 1 permanent zur Verfügung.
Der Kraftstoffverteiler 1 umfasst ein Verteilerrohr 2 mit einem Kraftstoffeinlass 3 und mehreren Injektoranschlüssen 4. Der statisch komprimierte Kraftstoff wird im Verteilerrohr 2 gespeichert und über die Injektoranschlüsse 4 verteilt den Injektoren einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.
Zur Festlegung des Kraftstoffverteilers 1 am Zylinder, dem Zylinderkopf oder dem Ansaugmodul einer Brennkraftmaschine sind am Kraftstoffverteiler 1 Montageelemente in Form von metallischen Schellen 5 vorgesehen. Jede Schelle 5 umfasst einen Ringkörper 6, welcher das Verteilerrohr 2 umschließt. An den Ringkörper 6 gliedern sich einteilig radial abstehende Flansche 7, 8 an.
Wie anhand der 3 und 4 zu erkennen, ist zwischen dem Ringkörper 6 und dem Verteilerrohr 2 eine Dämpfungslage 9 bzw. 10 aus einem elastischen Material eingegliedert. Die Dämpfungslage 9, 10 besteht aus formfestem, elastisch verformbaren Kunststoff, insbesondere einem Elastomer oder einem Polymer.
Der Ringkörper 6 ist beidseitig von umlaufenden Radialstegen 11 begrenzt. Diese schließen einen Ringraum 12 ein, in welchem die Dämpfungslage 9, 10 angeordnet ist. Die Radialstege 11 führen zu einer Steigerung der Steifigkeit der Schelle 5.
Die Flansche 7, 8 besitzen jeweils eine Montageöffnung 13, 14. Durch die Montageöffnungen 13, 14 kann eine Einziehschraube 15 geführt werden und so die Flansche 7, 8 gegeneinander verspannt und der Kraftstoffverteiler 1 an der Brennkraftmaschine festgelegt werden. Die Einziehschraube 15 weist einen Betätigungskopf 16 mit einem Schraubenschaft 17 und einem Gewindeabschnitt 18 auf.
Die Flansche 7, 8 besitzen umlaufende Seitenschenkel 19, 20, wobei der Seitenschenkel 19 von Flansch 7 und der Seitenschenkel 20 von Flansch 8 aufeinander zu gerichtet sind.
Bei der Ausführungsform der Schelle 5 wie in der 3 dargestellt, ist die Dämpfungslage 9 in die Schelle 5 bzw. den Ringkörper 6 einvulkanisiert oder vormontiert. Bei der Montage wird die Schelle 5 komplett mit Dämpfungslage 9 um das Verteilerrohr 2 herumgelegt und anschließend mittels der Einziehschraube 15 an der Brennkraftmaschine befestigt. Die Dämpfungslage 9 umschließt das Verteilerrohr 2 und ist zwischen dem Ringkörper 6 und dem Verteilerrohr 2 eingespannt. Die Radialkraft wird hierbei durch die Mantelfläche des Ringkörpers 6 auf die Dämpfungslage 9 erzeugt.
Bei der Dämpfungslage 10 in der Ausführungsform wie in 4 ersichtlich, erstreckt sich die Dämpfungslage 10 in den Bereich zwischen die mit Abstand zueinander angeordneten Flansche 7, 8. Bei dieser Ausführungsform ist zunächst die Schelle 5 montiert worden und anschließend der Ringraum 12 einschließlich des Flanschraums 21 zwischen den Flanschen 7, 8 unter Einschluss des Schraubenschafts 17 mit elastischem Kunststoff, vorzugsweise Elastomer oder einem Polymer, ausgespritzt worden. Hierbei wird neben einer kraftschlüssigen auch eine stoffschlüssige Verbindung der einzelnen Bauteile erzielt.
Zur Erhöhung des Kraftschlusses zwischen der Dämpfungslage 9, 10 kann die Oberfläche des Verteilerrohrs 2 im Bereich der Dämpfungslage 9, 10 mit reibungserhöhenden Mitteln, beispielsweise durch eine Profilierung, versehen sein.
Die Festlegung der Montageelemente in Form von Schellen unter Eingliederung der Dämpfungslage 9, 10 am Verteilerrohr 2 rationell und kostengünstig. Die Dämpfungslage 9, 10 gewährleistet eine anwendungstechnisch verbesserte Entkopplung des Kraftstoffverteilers 1 von der Brennkraftmaschine. Schwingsanregungen bzw. -einleitungen ebenso wie Pulsationen werden verringert, so dass Geräuschemissionen reduziert werden können.

1: Kraftstoffverteiler
2: Verteilerrohr
3: Kraftstoffeinlass
4: Injektoranschluss
5: Schelle
6: Ringkörper
7: Flansch
8: Flansch
9: Dämpfungslage
10: Dämpfungslage
11: Radialsteg
12: Ringraum
13: Montageöffnung
14: Montageöffnung
15: Einziehschraube
16: Betätigungskopf
17: Schraubenschaft
18: Gewindeabschnitt
19: Seitenschenkel
20: Seitenschenkel
21: Flanschraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004019787 A1 [0007]
- DE 10307530 A1 [0008]

Claims

Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, welcher ein Verteilerrohr zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff mit mehreren Injektoranschlüssen aufweist, wobei das Verteilerrohr über Montageelemente an der Brennkraftmaschine festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Montageelement als metallische Schelle (5) ausgeführt ist, welche einen das Verteilerrohr (2) umschließenden Ringkörper (6) aufweist und zwischen dem Ringkörper (6) und dem Verteilerrohr (2) eine Dämpfungslage (9, 10) aus einem elastischen Material eingegliedert ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (6) radial abstehende Flansche (7, 8) aufweist mit Montageöffnungen (13, 14) für Befestigungsmittel (15).
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (6) der Schelle (5) beidseitig von umlaufenden Radialstegen (11) begrenzt ist und einen Ringraum (12) umschließt, in welchem die Dämpfungslage (9, 10) angeordnet ist.
Kraftstoffverteiler nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dämpfungslage (10) in den Bereich zwischen den mit Abstand zueinander angeordneten Flansche (7, 8) fortsetzt.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungslage (9, 10) zwischen dem Ringkörper (6) und dem Verteilerrohr (2) eingespannt ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Verteiler rohrs (2) im Bereich der Dämpfungslage (9, 10) mit reibungserhöhenden Mitteln versehen ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungslage (9) in die Schelle (5) einvulkanisiert ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungslage (10) spritztechnisch in die Schelle (5) eingebracht ist.
Kraftstoffverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungslage (9, 10) aus Kunststoff, insbesondere einem Elastomer oder einem Polymer, besteht.