DE10115048A1

DE10115048A1 - Verbindungsstück zum Verbinden einer Brennstoffleitung mit einem Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10115048A1
Application number: DE10115048A
Authority: DE
Inventors: Andreas Glaser; Jochen Staiger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-02
Also published as: KR20030004432A; EP1373707B1; US20040021009A1; JP2004518887A; EP1373707A1; KR100858643B1; DE50202315D1; CN1460150A; JP4227412B2; CN1304751C; WO2002077439A1; US7083203B2; CZ20023871A3

Abstract

Ein Verbindungsstück zum Verbinden einer Brennstoffleitung mit einem Brennstoffeinspritzventil hat einen ersten Stutzen (2), der in eine Aufnahmeöffnung in der Brennstoffleitung einführbar ist, und ein auf dem ersten Stutzen (2) angeordnetes erstes Dichtelement (7). Das Verbindungsstück (1) weist an dem dem ersten Stutzen (2) gegenüberliegenden Ende einen zweiten Stutzen (3) auf, der in eine Ausnehmung in dem Brennstoffeinspritzventil einführbar ist und an dem ein zweites Dichtelement (8) angeordnet ist. Zwischen dem ersten und zweiten Stutzen (2, 3) ist ein radial erweiterter Bereich (4) ausgebildet, dessen Übergang zu zumindest einem der beiden Stutzen (2, 3) als eine erste Anlagefläche (5, 6) ausgebildet ist, die bei montiertem Verbindungsstück (1) in Anlage mit einer korrespondierenden Fläche an einem der angrenzenden Bauteile steht.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verbindungsstück nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Zum Verbinden eines Brennstoffeinspritzventils mit einer Brennstoffleitung ist in vielen Fällen aufgrund der Einbausituation zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und der Brennstoffversorgungsleitung ein Verbindungsstück zum Ausgleich der Positionstoleranz erforderlich. Dies trifft insbesondere bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen zu, die über eine gemeinsame Brennstoffleitung, dem sogenannten Fuelrail, mehrere Brennstoffeinspritzventile mit Brennstoff versorgen.

Aus der DE 197 35 665 A1 ist eine Brennstoffeinspritzanlage mit je einem Zwischenstück pro Einspritzventil bekannt. Das beschriebene Zwischenstück weist zwei unterschiedliche Anschlüsse auf. Auf der einen Seite weist das Zwischenstück einen Stutzen auf, der in eine Öffnung der Brennstoffleitung einführbar ist. An dem entgegengesetzten Ende ist eine Aufnahmeöffnung in dem Zwischenstück eingebracht, in welche die Anschlußseite des Brennstoffeinspritzventils eingeführt werden kann. Die Aufnahmeöffnung weist dabei insbesondere eine mit der Öffnung der Brennstoffleitung identische innere Geometrie auf. Dadurch wirkt das Zwischenstück wie eine Verlängerung des Brennstoffeinspritzventils bzw. des Verbindungsstutzens der Brennstoffleitung. An der Außenseite des Zwischenstücks ist ein umlaufender Absatz angebracht, mit dessen Hilfe das Zwischenstück durch eine Halteklammer mit der Brennstoffleitung verbunden und gegen Herausrutschen gesichert werden kann.

Die Abdichtung des Zwischenstücks erfolgt durch zwei Dichtelemente, die gewöhnlich als O-Ringe ausgeführt sind. Das erste Dichtelement, das zur Abdichtung des Zwischenstücks gegenüber der Brennstoffleitung dient, ist dabei in einer Nut an dem Stutzen des Zwischenstücks angeordnet. Die Abdichtung zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und dem Zwischenstück erfolgt dagegen durch ein an dem Brennstoffeinspritzventil angeordnetes zweites Dichtelement.

Nachteilig an dem beschriebenen Zwischenstück ist die Notwendigkeit, das Zwischenstück mit einer Halteklammer an dem Fuelrail zu fixieren. Dies erfordert nicht nur einen zusätzlichen Arbeitsschritt bei der Montage der Brennkraftmaschine, sondern auch zusätzlichen Teileaufwand. Bei der Montage ist zusätzlich von Nachteil, daß das Zwischenstück orientiert eingesetzt werden muß.

Ferner führt die beschränkte Elastizität der Halteklammer dazu, daß bei einer Verkippung des Zwischenstücks relativ zu der Brennstoffleitung das Zwischenstück ungleichmäßig mit Kraft beaufschlagt wird, so daß es zu einer Quetschung des Dichtelements und schließlich zu einem Ausfall des Dichtelements kommen kann.

Weiterhin nachteilig ist, daß eine zusätzliche Spannpratze erforderlich ist, um das Brennstoffeinspritzventil in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zu befestigen. Das Zwischenstück kann keine axialen Kräfte übertragen und kann aufgrund der eingeschränkten Beweglichkeit nur bedingt Lagetoleranzen ausgleichen. Insbesondere bei langen Fuelrails führen Temperaturschwankungen, die beim Betrieb einer Brennkraftmaschine auftreten können, zu verhältnismäßig großen Längenänderungen der Brennstoffleitung und damit insbesondere bei langen Fuelrails zu Lageänderungen der Anschlußstutzen, die nicht kompensiert werden können.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Verbindungsstück mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß durch die Ausgestaltung des Verbindungsstücks mit zwei gegenüberliegend angeordneten Stutzen und den dazwischen ausgebildeten Anlageflächen eine eigene Halteklammer entfällt. Das Verbindungsstück wird durch die Anlageflächen zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und der Brennstoffleitung hinsichtlich seiner Lage fixiert. Lagetoleranzen oder Längenänderungen der Brennstoffleitung infolge von Temperaturschwankungen führen wegen der fehlenden zusätzlichen Fixierung nicht zum Auftreten asymmetrischer Krafteinleitung in die Dichtelemente.

Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks möglich.

Die Ausbildung zumindest einer der beiden Flächen als Ausschnitt einer Kugelfläche ermöglicht eine Drehung des Verbindungsstücks um einen definierten Drehpunkt. Sind beide Anlageflächen in Kugelgeometrie ausgeführt und liegen die Mittelpunkte der Kugelgeometrien in der Ebene der Dichtelemente, so ist insbesondere die daraus resultierende gleichmäßige Belastung der Dichtelemente bei Verkippung des Verbindungsstücks vorteilhaft. Vor allem für die wiederkehrende Belastung, die durch Temperaturausdehnung des Rails entsteht, ist dies von Bedeutung, da vorzeitiger Verschleiß der Dichtelemente verhindert wird.

Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, mittels des Verbindungsstücks auf das Brennstoffeinspritzventil eine Kraft zu übertragen, die das Brennstoffeinspritzventil gegen den Zylinderkopf drückt. Damit wird das Brennstoffeinspritzventil ohne weitere Befestigungselemente sicher in dem Zylinderkopf gehalten. Die gewöhnlich verwendeten Spannpratzen entfallen, wodurch neben den Materialkosten auch weitere Bearbeitungsschritte eingespart werden, z. B. das Gewindeschneiden im Zylinderkopf für die Verschraubung der Spannpratze.

Die Ausbildung verschiedener Stirnflächen auf der Seite der Brennstoffleitung und des Brennstoffeinspritzventils ermöglicht es, die daraus resultierende Kraft zur Erhöhung des Anpreßdrucks auf das Brennstoffeinspritzventil zu nutzen.

Bei Verwendung eines Verbindungsstücks, dessen beide Stutzen eine identische Geometrie aufweisen, ist eine besonders einfache Montage möglich. Das Verbindungsstück kann beliebig montiert werden. Dadurch entfällt die Orientierung des Bauteils als zusätzlicher Arbeitsschritt vor dem Einsetzen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbindungsstücks ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbindungsstücks.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungsstücks 1 zur Verbindung eines nicht dargestellten Brennstoffeinspritzventils mit einer nicht dargestellten Brennstoffleitung gezeigt. Das erfindungsgemäße Verbindungsstück 1 besteht im wesentlichen aus drei Abschnitten. In axialer Richtung aufeinanderfolgend sind ein erster Stutzen 2, ein radial erweiterter Bereich 4 und ein zweiter Stutzen 3 angeordnet.

Der erste Stutzen 2 weist in Richtung des Endes des Verbindungsstücks 1 eine Verringerung seiner radialen Ausdehnung auf und bildet so einen ersten Absatz 11 aus. Auf dem ersten Absatz 11 ist eine erste Stützscheibe 9 angeordnet, deren innere radiale Ausdehnung kleiner ist als die radiale Ausdehnung des ersten Stutzens 2 auf der Seite des erweiterten Bereichs 4. Die äußere radiale Ausdehnung der ersten Stützscheibe 9 hingegen ist größer als die maximale radiale Ausdehnung des ersten Stutzens 2. Das äußere Ende des ersten Stutzens 2 ist als ein erster Kragen 13 ausgebildet, dessen äußere radiale Ausdehnung vorzugsweise der äußeren radialen Ausdehnung der ersten Stützscheibe 9 entspricht. Die radiale Ausdehnung des ersten Kragens 13 und der ersten Stützscheibe 9 sind dabei um so viel kleiner als die innere radiale Ausdehnung der aufnehmenden Öffnung des angrenzenden Bauteils (z. B. des Aufnahmestutzens der Brennstoffleitung), daß das Verbindungsstück 1 um einen bestimmten Winkel gegenüber dem aufnehmenden Bauteil geneigt werden kann, ohne daß die erste Stützscheibe 9 oder der erste Kragen 13 gegen die Innenwand des angrenzenden Bauteils stoßen.

In axialer Richtung sind der erste Kragen 13 und die erste Stützscheibe 9 beabstandet. In dem entstehenden Zwischenraum ist ein erstes Dichtelement 7 angeordnet. Als erstes Dichtelement 7 kann beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, ein O-Ring verwendet werden. Höhe und radiale Ausdehnung des zwischen der ersten Stützscheibe 9 und dem ersten Kragen 13 ausgebildeten Zwischenraums sind entsprechend der Nenngröße des zu verwendenden O-Rings bemessen.

Das entgegengesetzte Ende des Verbindungsstücks 1 entspricht in seinem Aufbau der vorstehenden Beschreibung. Zwischen einem zweiten Kragen 14, der am Ende des Verbindungsstücks 1 angeordnet ist, und einer zweiten Stützscheibe 10, die an einem zweiten Absatz 12 aufliegt, ist ein zweites Dichtelement 8 angeordnet. Die radial äußeren Ausdehnungen sind wiederum so bemessen, daß der zweite Stutzen 3 in der Aufnahmeöffnung des angrenzenden Bauteils (z. B. des Brennstoffeinspritzventils) um einen bestimmten Winkel gekippt werden kann, ohne mit der zweiten Stützscheibe 10 oder dem zweiten Kragen 14 an der Innenwand der Aufnahmeöffnung anzustoßen. Die Geometrie des ersten und zweiten Stutzens 2 und 3 ist vorzugsweise identisch, so daß sich ein symmetrisches Verbindungsstück 1 ergibt, dessen Orientierung beim Einbau nicht bestimmt sein muß.

Zur Montage der Stützscheiben 9 und 10 kann das Verbindungsstück 1 beispielsweise mehrteilig ausgeführt sein. Z. B. können der erste und zweite Kragen 13 und 14 zusammen mit dem in der radialen Ausdehnung reduzierten Teil des ersten bzw. zweiten Stutzens 2 bzw. 3 als einzelne Bauteile ausgeführt sein und nach Auflegen der Stützscheiben 9 und 10 in den mittleren Teil des Verbindungsstücks 1 eingepreßt sein.

Die Stützscheiben 9, 10 sind beispielsweise geschlitzt und am Außen-Durchmesser größer als die Öffnung des angrenzenden Bauteils. Durch die geschlitzte Ausführung liegen die Stützscheiben 9, 10 immer am Außen-Durchmesser der Bohrung des angrenzenden Bauteils an. Bei richtiger Auslegung der Stützscheiben 9, 10 verbleibt am Innen-Durchmesser immer ein Spalt zum Stutzen 2, 3 des Verbindungsstücks 1.

Als Übergang von dem ersten Stutzen 2 zu dem erweiterten Bereich 4 ist eine erste Anlagefläche 5 ausgebildet, deren Geometrie einem Ausschnitt einer Kugelfläche entspricht. Der Mittelpunkt dieser Kugelgeometrie mit einem ersten Radius R1 ist z. B. identisch mit dem Schnittpunkt der Mittelachse 18 des Verbindungsstücks 1 und der Mittelebene 19 des zweiten Dichtelements 8. Der Übergang des zweiten Stutzens 3 zu dem erweiterten Bereich 4 ist ebenfalls als Ausschnitt einer Kugelfläche ausgebildet, wobei dessen Mittelpunkt z. B. identisch mit dem Schnittpunkt der Mittelachse 18 des Verbindungsstücks 1 mit der Mittelebene 20 des ersten Dichtelements 7 ist und die Kugelfläche einen zweiten Radius R2 aufweist.

Bei eingebautem Verbindungsstück 1 stützen sich die beiden Anlageflächen 5 und 6 jeweils an einer korrespondierenden Fläche an der Brennstoffleitung und dem Brennstoffeinspritzventil ab. Dadurch kann in axialer Richtung eine Kraft von der Brennstoffleitung auf das Brennstoffeinspritzventil ausgeübt werden. Das Brennstoffeinspritzventil wird so von dem Verbindungsstück 1 in dem Zylinderkopf fixiert. Die erforderlichen Kräfte, um das Brennstoffeinspritzventil fest in dem Zylinderkopf zu halten, werden an der dem Brennstoffeinspritzventil gegenüberliegenden Seite durch die Brennstoffleitung aufgenommen, die an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Bei Lagetoleranzen, die durch die Fertigung auftreten können, kann das Verbindungsstück 1 sich zwischen der Brennstoffleitung und dem Brennstoffeinspritzventil neigen. Dabei dreht sich das Verbindungsstück 1 um die beiden Mittelpunkte der kugelförmigen Anlageflächen 5 und 6. Die Kugelgeometrie der beiden Anlageflächen 5 und 6 sorgt dabei für eine weiterhin gleichmäßige Auflagefläche. Die Radien der beiden Anlageflächen 5 und 6 sind entsprechend den korrespondierenden Flächen an der Brennstoffleitung und dem Brennstoffeinspritzventil gewählt.

An den beiden Enden des Verbindungsstücks 1 sind eine erste und eine zweite Stirnfläche 15 und 16 ausgebildet. Die beiden Stirnflächen 15 und 16 können unterschiedlich groß gewählt sein. Werden die beiden unterschiedlich großen Stirnflächen 15 und 16 mit dem Brennstoffdruck beaufschlagt, so entsteht eine resultierende Kraft auf das Verbindungsstück 1 in Richtung der kleineren Stirnfläche 15 oder 16. Diese resultierende Kraft kann genutzt werden, um die Kraft, mit der das Brennstoffeinspritzventil in dem Zylinderkopf gehalten wird, zu erhöhen. Das Verbindungsstück 1 weist eine innere Durchgangsbohrung 17 auf, um den Brennstofffluß vom Brennstoffverteiler zum Brennstoffeinspritzventil zu gewährleisten.

Claims

1. Verbindungsstück zum Verbinden einer Brennstoffleitung mit einem Brennstoffeinspritzventil mit einem ersten Stutzen (2), der in eine Aufnahmeöffnung in der Brennstoffleitung einführbar ist, und einem auf dem ersten Stutzen (2) angeordneten ersten Dichtelement (7), dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsstück (1) an dem dem ersten Stutzen (2) gegenüberliegenden Ende einen zweiten Stutzen (3) aufweist, der in eine Ausnehmung in dem Brennstoffeinspritzventil einführbar ist und an dem ein zweites Dichtelement (8) angeordnet ist, und
daß zwischen dem ersten und zweiten Stutzen (2, 3) ein radial erweiterter Bereich (4) ausgebildet ist, dessen Übergang zu zumindest einem der beiden Stutzen (2, 3) als eine erste Anlagefläche (5, 6) ausgebildet ist, die bei montiertem Verbindungsstück (1) in Anlage mit einer korrespondierenden Fläche an einem der angrenzenden Bauteile steht.

2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Übergängen des erweiterten Bereichs (4) zu dem ersten und dem zweiten Stutzen (2, 3) hin jeweils eine Anlagefläche (5, 6) ausgebildet ist, die bei montiertem Verbindungsstück (1) in Anlage mit jeweils einer korrespondierenden Fläche sowohl an dem Brennstoffeinspritzventil als auch an der Brennstoffleitung stehen.

3. Verbindungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie zumindest einer der beiden Anlageflächen (5, 6) ein Ausschnitt einer Kugelfläche ist.

4. Verbindungsstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der zumindest einen Kugelgeometrie identisch mit dem Schnittpunkt der Mittelachse (18) des Verbindungsstücks (1) und der Mittelebene desjenigen Dichtelements (7, 8) ist, das auf der von der entsprechenden Anlagefläche (6, 5) abgewandten Seite liegt.

5. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die beiden Anlageflächen (5, 6) des Verbindungsstücks (1) eine Kraft von der Brennstoffleitung auf das Brennstoffeinspritzventil in axialer Richtung übertragbar ist.

6. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnflächen (15, 16) des ersten und zweiten Stutzens (2, 3) unterschiedlich große Querschnitte aufweisen und das Verbindungsstück (1) eine axiale Kraft entsprechend des Brennstoffdrucks und des Flächenverhältnisses ausbildet.

7. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrien der beiden Stutzen (2, 3) identisch sind.