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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffförderleistenanordnung
bzw. Kraftstoffförderverteilerleitungsanordnung
für eine
Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Kraftfahrzeugmotor,
mit einem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem, gemäß dem jeweiligen
Oberbegriff der Ansprüche
1, 4 und 6.
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Die Kraftstoffförderleistenanordnung fördert von
einer Kraftstoffpumpe unter Druck gelieferten Kraftstoff zu Einlaßkanälen oder
-kammern über
zugeordnete Kraftstoff-Einspritzventile. Die Anordnung dient zum
einfachen Montieren der Kraftstoff-Einspritzventile und der Kraftstoff-Zuführkanäle an dem Motor.
Diese Erfindung betrifft insbesondere den abschnittsweisen Aufbau
einer Kraftstoffleitung (Kraftstoffleiste bzw. Kraftstoffverteilerleitung)
mit einem darin befindlichen Kraftstoffkanal und Verbindungskonstruktionen
zwischen der Leitung und Sockeln bzw. Buchsen zur Aufnahme der Kraftstoff-Einspritzventile.
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Kraftstoffförderleisten werden häufig für elektronische
Kraftstoffeinspritzsysteme von Benzinmotoren verwendet. Es gibt
zwei Arten von Kraftstoffförderleisten,
ein Rücklaufsystem
mit Rücklaufleitung und
ein Nichtrücklaufsystem
(rücklauflos).
Bei dem Rücklaufsystem
wird Kraftstoff von einer Leitung mit Kraftstoffkanal über zylindrische
Buchsen zu Kraftstoff-Einspritzventilen gefördert und Restkraftstoff wird über eine
Rücklaufleitung
zurück
zu einem Kraftstofftank gefördert.
Aus ökonomischen
Gründen
findet das rücklauflose
System immer mehr Anwendung, woraus sich neue Probleme ergeben.
Wegen Druckpulsationen und Schockwellen aufgrund Hin- und Herbewegung
einer Kraftstoffpumpe (Kolbenpumpe) und Einspritzventilspulen kommt
es in der Förderleiste
und deren Befestigungen zu Vibrationen mit unerwünschten Geräuschemissionen.
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Das US-Patent 6 354 273 offenbart
eine Kraftstoffförderleistenanordnung
mit wenigstens einer flachen oder gekrümmten, flexiblen Absorberoberfläche. Wenn
jedoch eine Wandung der Leitung gegenüber der Buchsenbefestigungswand
die Absorberoberfläche
zur Verfügung
stellt, dann tendiert diese dazu, Geräusche im Hochfrequenzbereich
abzustrahlen, was durch mechanische Resonanz verursacht wird.
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Das US-Patent 4 660 524 offenbart
eine Kraftstoffzuführleitung
mit einem elastischen Wandabschnitt, der mit einem starren Wandabschnitt verbunden
ist.
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Das US-Patent 4 649 884 offenbart
eine Kraftstoffleiste mit einer flexiblen Metallmembran, die die
von den Einspritzventilen erzeugten Pulsationen absorbiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Kraftstoffförderleistenanordnung
der o.g. Art zur Verfügung
zu stellen, die Druckpulsationen in den Fluidkanälen aufgrund der Kraftstoffeinspritzung
reduziert und ebenfalls Vibrationen aufgrund von im Kraftstoff reflektierten
Wellen (Schockwellen) reduziert, so daß eine unerwünschte Geräuschemission im
Hochfrequenzbereich eliminiert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Kraftstoffförderleistenanordnung
der o.g. Art mit den jeweils in Anspruch 1, 4 und 6 gekennzeichneten Merkmalen
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren
Ansprüchen
beschrieben.
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Eine herkömmliche Kraftstoffförderleistenanordnung
umfaßt
eine längliche
Leitung mit einem darin befindlichen, sich der Länge nach erstreckenden Fluidkanal,
ein Fluideinlaßrohr,
welches mit einem Ende oder einer Seite der Leitung verbunden ist,
und mehrere Buchsen, welche vertikal mit der Leitung verbunden und
zum Verbinden mit dem Kraftstoffkanal sowie an ihrem offenen Ende
zur Aufnahme einer Spitze der Einspritzventile ausgebildet sind.
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Bei einer derartigen Kraftstoffförderleistenanordnung
ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
daß eine
Wand der Leitung gegenüber
der Buchsenbefestigungswand eine flache oder gekrümmte, flexible Absorbtionsoberfläche aufweist.
Zusätzlich
sind Mittel zum Unterdrücken
von hochfrequenten Geräuschemissionen
an der Außenfläche der
Leitung wie folgt vorgesehen:
- (A) Eine Hochfrequenzgeräusch-Unterdrückungsrippe
ist an der einen Wand quer zur Längsrichtung
der Leitung befestigt.
- (B) Ein Hochfrequenzgeräusch-Unterdrückungshohlraum
ist in der einen Wand quer zur Längsrichtung
der Leitung ausgebildet.
- (C) Eine Hochfrequenzgeräusch-Unterdrückungsklammer
ist zum klammernden Halten der Buchsenbefestigungswand und der Absorbtionsoberfläche angeordnet.
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Bei diesem erfindungsgemäßen Aufbau
hat es sich für
eine Kraftstoffförderleistenanordnung
mit einer Kraftstoffleitung aus Stahl, rostfreiem Stahl oder Preßwerkstoffen
herausgestellt, daß es
möglich wird,
unerwünschte
Geräuschemissionen
einschließlich
Geräuschemissionen
im Hochfrequenzbereich zu eliminieren. Derartige Geräusch werden
durch Vibration und Druckpulsationen aufgrund von reflektierten
Wellen der Einspritzventile und mangelnder Dämpfungsleistung der Leitung
verursacht.
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Gemäß einem theoretischen Prinzip
absorbiert die flexible Absorptionsoberfläche Schockwellen und Druckpulsationen,
wenn durch die Kraftstoffeinspritzströmung in den Kraftstoffeinlaß der Buchsen
oder durch Abströmung
von diesen weg durch vorübergehende
Rückströmung Schockwellen
erzeugt werden. Zusätzlich ändert sich
der Rauminhalt, d.h. dieser wird größer oder kleiner, wenn dünne Platten
mit kleiner Federkonstante ausgelenkt oder deformiert werden, wodurch
Druckfluktuationen absorbiert werden.
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Ferner wirkt das Mittel zum Unterdrücken von
hochfrequenten Geräuschemissionen
derart, daß ein
freies Schwingen der Absorptionsoberfläche und damit eine hochfrequente
Geräuschemission verhindert
ist. Dies minimiert einen hochfrequenten Geräuschanteil in der Geräuschemission,
und eine Verbreitung von hochfrequenten Geräuschen ist in beträchtlicher
Weise eliminiert.
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Aus Experimenten haben sich folgende
Anordnungen als besonders wirksam herausgestellt:
- (1)
Die Rippe ist in Längsrichtung
gesehen nahe einem Ende oder jedem Ende der Leitung befestigt, um
von der Position maximaler Biegung der Absorptionsoberfläche beabstandet
zu sein.
- (2) Die Höhe
der Rippe weist einen Wert im Bereich der halben bis vierfachen
Dicke der Absorptionsoberfläche
auf.
- (3) Es sind ein bis 3 Rippen vorgesehen.
- (4) Die Tiefe des Hohlraumes ist kleiner als die Hälfte der
Gesamthöhe
der Leitung und die Breite des Hohlraumes ist kleiner als die doppelte
Gesamthöhe
der Leitung.
- (5) Die Klammer ist in Längsrichtung
gesehen nahe einem Ende oder jedem Ende der Leitung befestigt.
- (6) Die Dicke der Absorptionsoberfläche ist gleich oder kleiner
als die Dicke anderer Oberflächen der
Leitung.
- (7) Der Radius einer Krümmung
an einer Ecke der Absorptionsoberfläche ist größer als die zweifache Dicke
der Absorptionsoberfläche.
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Erfindungsgemäß werden die Dicke jeder Wand
der Leitung, das Verhältnis
der horizontalen Größe zur vertikalen
Größe und der
Bereich des Spiels zwischen dem Kraftstoffeinlaß der Buchse und dessen gegenüberliegender
Oberfläche
vorzugsweise derart experimentell ermittelt oder berechnet, daß speziell
während
Leerlaufs des Motors die Vibrationen und Druckpulsationen minimiert
werden.
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Da die vorliegende Erfindung im wesentlichen
den abschnittsweisen Aufbau der Leitung und die Verbindungskonstruktion
der Leitung mit den Buchsen betrifft, ist die Erfindung auch bei
herkömmlichen
Kraftstoffförderleisten
anwendbar, solange die Befestigungsausmaße konstant gehalten werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
der Zeichnung näher
erläutert.
Diese zeigt in:
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1A bis 1C eine erste bevorzugte
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung
in perspektivischer Ansicht, in Seitenansicht und in vertikaler
Schnittansicht,
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2 eine
Weiterbildung der ersten Ausführungsform
in perspektivischer Ansicht,
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3A bis 3C weitere Modifikationen
der ersten Ausführungsform
in perspektivischen Ansichten,
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4 eine
zweite bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung
in perspektivischer Ansicht,
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5 eine
dritte bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung
in Seitenansicht,
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6 eine
Weiterbildung der dritten Ausführungsform
in Seitenansicht,
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7A bis 7C weitere Modifikationen
der dritten Ausführungsform
in perspektivischer Ansicht, vertikaler Schnittansicht und Seitenansicht,
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8A und 8B weitere Modifikationen
der dritten Ausführungsform
in perspektivischer Ansicht und
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9A und 9B weitere Modifikationen
der dritten Ausführungsform
in vertikaler Schnittansicht.
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Die 1A bis 1C zeigen eine erste bevorzugte
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung 10 vom
Typ "Kraftstoffzuführung von
oben" für einen
Vierzylinder-Kraftfahrzeugmotor. Die Kraftfahrzeugleitung (Leiste) 11 umfaßt Flachstahlrohre,
die sich in Längsrichtung
bzgl. der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors erstrecken.
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An der Unterseite der Leitung 11 sind
vier Buchsen 3 zur Aufnahme von Spitzen der Kraftstoff-Einspritzventile
entsprechend der Anzahl der Zylinder an vorbestimmten Winkeln und
Abständen zueinander
angeordnet. An der Leitung 11 sind zwei dicke und starre
Halterungen 4 quer befestigt, um die Anordnung 10 an
dem Motorblock zu befestigen. Kraftstoff strömt entlang der Pfeile, wodurch
dieser von den Buchsen 3 und Kraftstoff-Einspritzventilen (nicht
dargestellt) in einen Luftein-laß oder Zylinder des
Motors ausgegeben wird.
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An der Seite der Leitung 11 ist
ein Kraftstoffeinlaßrohr 5 mittels
Hartlöten
oder Schweißen
befestigt. Zusätzlich
kann am Ende der Leitung 11 eine Kraftstoffrücklaufleitung
angeordnet sein, um Restkraftstoff zurück in einen Kraftstofftank
zu leiten, wobei die vorliegende Erfindung auf ein rücklaufloses System
mit Pulsationsproblemen gerichtet ist, so daß keine Kraftstoffrücklaufleitung
vorgesehen ist.
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Wie in 1C dargestellt,
weist die Leitung 11 einen rechtwinkligen Abschnitt auf,
wobei ein rundes Stahlrohr oder Rohr aus rostfreiem Stahl in eine flache
Form gepreßt
ist. Die vertikalen und horizontalen Ausmaße der Leitung 11 können so
definiert sein, daß jede
Wanddicke 1,2 mm, die Höhe
10,2 mm und die Breite 28 bis 34 mm beträgt.
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Erfindungsgemäß stellt eine Wand der Leitung 11 gegenüber der
Buchsenbefestigungswand 11b eine flexible Absorptionsoberfläche 11a zur
Verfügung.
Da die Absorptionsoberfläche 11a zum
Kraftstoffeinlaß 13 der
Buchse 3 hin ausgerichtet ist, kann diese Schockwellen
und Vibrationen während
Kraftstoffeinspritzzeiten absorbieren.
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Zusätzlich sind zwei Rippen 15, 16 an
der Wand 11a mittels Hartlöten oder Schweißen quer
zur Längsrichtung
der Leitung 11 befestigt. Die Ausmaße jeder Rippe 15, 16 sind
beispielsweise derart definiert, daß deren Länge etwa 80% bis 90% der Breite der
Leitung 11 beträgt,
deren Höhe
innerhalb eines Bereiches von der halben (50%) bis vierfachen (400%)
Dicke der Absorptionsoberfläche 11a und
deren Breite innerhalb eines Bereiches von etwa 30% bis 40% der
Gesamthöhe
der Leitung 11 liegt.
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Wie aus 1C ersichtlich, laufen von der Kraftstoffzuführöffnung 6a der
Einspritzdüse 6 emittierte
Schockwellen durch die Kraftstoffeinlaßöffnung 13 der Buchse
und prallen auf die Absorptionsoberfläche 11a, wodurch diese
gedämpft
werden. Während
dieses Vorgangs minimieren die Rippen 15, 16 den
Hochfrequenzgeräuschanteil
des Vibrationsgeräusches.
Dadurch wird die Verteilung von Hochfrequenzgeräuschen in beträchtlicher
Weise eliminiert.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Kraftstoffförderleistenanordnung 20 gemäß einer
modifizierten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
ist nur eine Rippe 25 nahe dem Mittelpunkt der Leitung 11 vorgesehen.
Ferner ist das Kraftstoffeinlaßrohr 5 an
einem distalen Ende der Leitung 11 befestigt.
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Abhängig von einer Konfiguration
der Kraftstoffleiste wird die Anzahl der Rippen aufgrund von Experimenten
gewählt
und optimiert.
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3A bis 3C zeigen weitere modifizierte Ausführungsformen
mit einer oder zwei Rippen, welche nahe einem oder jedem Ende (beiden
Enden) der Leitung 11 angeordnet sind. In 3A sind zwei Rippen 26, 27 nahe
jedem Ende der Leitung 11 angeordnet. In 3B ist eine Rippe nahe dem freien Ende
der Leitung 11 angeordnet. In 3C ist eine Rippe nahe dem Kraftstoffeinlaß der Leitung 11 ange ordnet.
Gemäß einigen
Experimenten hat sich herausgestellt, daß die Rippenposition nahe dem
Ende der Leitung 11 die beste Leistungsfähigkeit
zur Verfügung
stellt.
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4 zeigt
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung 30.
Erfindungsgemäß ist eine Wand 11a der
Leitung 11 gegenüber
der Buchsenbefestigungswand als eine flache, flexible Absorptionsoberfläche 11a ausgebildet.
Da die Absorptionsoberfläche 11a der
Kraftstoffeinlaßöffnung der
Buchse 3 zugewandt ist, kann diese Schockwellen und Vibrationen
während
Kraftstoffeinspritzzeiten absorbieren.
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Zusätzlich sind in der Wand 11a quer
zur Längsrichtung
der Leitung 11 Hohlräume
bzw. Ausnehmungen 35, 36 ausgebildet. Die Ausmaße jedes Hohlraumes 35, 36 sind
beispielsweise derart gewählt,
daß deren
Länge etwa
90% bis 100% der Breite der Leitung 11 beträgt, deren
Tiefe innerhalb eines Bereichs von etwa 30% bis 40% der Gesamthöhe der Leitung 11 liegt
und deren Breite innerhalb eines Bereiches von etwa 100% bis 200%
der Gesamthöhe der
Leitung 11 liegt.
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Die Hohlräume 35, 36 dienen
auch zum Minimieren des Hochfrequenzgeräuschanteils des Vibrationsgeräusches.
Dadurch wird die Verteilung von Hochfrequenzgeräuschen in beträchtlicher
Weise eliminiert.
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5 zeigt
eine dritte bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung 40.
Hierbei ist eine Wand 11a der Leitung 11 gegenüber der
Buchsenbefestigungswand 11b als flache, flexible Absorptionsoberfläche 11a ausgebildet.
Da die Absorptionsoberfläche 11a der
Kraftstoffeinlaßöffnung der
Buchse 3 zugewandt ist, kann diese Schockwellen und Vibrationen
während
Kraftstoffeinspritzzeiten absorbieren.
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Zusätzlich ist eine schnappringartige
Klammer 45 vorgesehen, und zwar zum klemmenden Halten der
Buchsenbefestigungswand 11b sowie der Absorptionsoberfläche 11a zwischen
dieser. Die Klammer 45 umfaßt einen halbkreisförmigen Kopf 45a,
einen flachen Rückhalteabschnitt 45b und
aufgeweitete Enden 45c.
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Die Klammer 45 dient auch
zum Minimieren des Hochfrequenzgeräuschanteils im Vibrationsgeräusch. Dadurch
wird die Verteilung von Hochfrequenzgeräuschen in beträchtlicher
Weise eliminiert. Die Klammer 45 kann lösbar ausgebildet sein, wie
in 5 dargestellt, oder
starr und mit der Leitung 11 fest verbunden.
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6 zeigt
eine modifizierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kraftstoffförderleistenanordnung 50.
Hierbei ist eine Wand 11a der Leitung 11 gegenüber der
Buchsenbefestigungswand als flache, flexible Absorptionsoberfläche 11a ausgebildet.
Da die Absorptionsoberfläche 11a der
Kraftstoffeinlaßöffnung der
Buchse 3 zugewandt ist, kann diese Schockwellen und Vibrationen
während
Kraftstoffeinspritzzeiten absorbieren.
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Zusätzlich ist eine starre, U-förmige Klammer 55 an
der Leitung 11 mittels Hartlöten oder Schweißen zum
Halten der Buchsenbefestigungswand 11b sowie der Absorptionsoberfläche 11a angeordnet.
Die Breite der Klammer 55 entlang der Längsrichtung der Leitung 11 beträgt etwa
12mm.
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7A bis 7C zeigen eine weitere modifizierte
Ausführungsform
mit einer starren C-förmigen Klammer 65,
die an der Leitung 11 mittels Hartlöten oder Schweißen zum
Halten der Buchsenbefestigungswand 11b sowie der Absorptionsoberfläche 11a zwischen
den Plattenabschnitten 65a der Klammer 65 angeordnet
ist.
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8A bis 8C zeigen eine weitere modifizierte
Ausführungsform,
bei der eine oder zwei Klammern nahe einem oder jedem Ende (beiden
Enden) der Leitung 11 angeordnet sind. In 8A sind zwei Klammern 66, 67 an
jedem Ende der Leitung 11 angeordnet. In 8B ist eine Klammer 66 nahe
einem freien Ende der Leitung 11 angeordnet. In 8C ist eine Klammer 67 nahe
dem Kraftstoffeinlaßende
der Leitung 11 angeordnet. Bei Experimenten hat sich herausgestellt,
daß die
Klammerposition nahe dem Ende der Leitung 11 die besten
Ergebnisse erzielt.
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9A und 9B zeigen weitere Ausführungsformen,
bei denen modifizierte Klammern mit Endkappen 75, 76 vorgesehen
sind, die sich entlang der Längsrichtung
erstrecken und jeweils ein Ende der Leitung 11 verschließen. Diese
Klammern 75, 76 dienen auch dazu, ein freies Schwingen
der Endabschnitte zu verhindern, so daß Hochfrequenzgeräusche minimiert
sind. In 9A ist die
Endkappe 75 an einem Ende des Kraftstoffeinlaßrohres 5 befestigt.
In 9B verschließt die Endkappe 76 das
freie Ende der Leitung 11.
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Wie in 9A und 9B dargestellt, überlappen
die Endkappen 75, 76 die Leitung 11.
Die Abmessungen des überlappenden
Abschnittes der Endkappen 75, 76 sind derart ausgebildet,
daß die
Wanddicke etwa 50% bis 400% der Dicke der Absorptionsoberfläche 11a und
deren Überlappungslänge im Bereich
etwa fünf
bis zwanzig mal der Dicke der Absorptionsoberfläche 11a beträgt.
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Es wurden einige Experimente ausgeführt, um
die Effekte der erfindungsgemäßen Klammer
in Zusammenhang mit einem aktuellen Motor aufzuzeigen.
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Bei herkömmlichen Bedingungen, bei denen keine
Klammer vorgesehen ist, hat sich gezeigt, daß Spitzen bei Frequenzen nahe
600 Hz und 1,3 kHz auftreten. Unter erfindungsgemäßen Bedingungen, bei
denen eine Klammer nahe dem in Längsrichtung gesehenen
Mittelpunkt der Leitung angeordnet ist, hat sich gezeigt, daß der Vibrationspegel
(Beschleunigung) um 55% bei 600 Hz und 30% bei 1,3 kHz verringert
ist. Unter zweiten erfindungsgemäßen Bedingungen,
bei denen zwei Klammern in Längsrichtung gesehen
nahe beiden Enden der Leitung angeordnet sind, hat sich gezeigt,
daß der
Vibrationspegel um 70% bei 600 Hz und 45% bei 1,3 kHz verringert
ist.