DE102009015061A1 - Internal-combustion engine for motor vehicle, has flange and/or tube exhibiting section with partial firmness decreased in relation to adjacent areas within muzzle area, and receiver implemented as connecting piece enclosing flange of tube - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem Zylinderkopf, einem Saugrohr, welches mit einem Einlasskanal in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einer Kraftstoffverteilerleiste, wobei die Kraftstoffverteilerleiste mit einer Aufnahme für einen ersten Ventilabschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils ausgestattet ist und das Saugrohr mit einem einen zweiten Ventilabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils aufnehmenden Flansch verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung einer eine Aufnahme für ein Kraftstoffeinspritzventil aufweisenden Kraftstoffverteilerleiste in einem Mündungsbereich eines einen Flansch aufweisenden Saugrohres.The The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle with a cylinder head, a suction pipe, which with an inlet channel is connected in the cylinder head of the internal combustion engine, and a Fuel rail, with the fuel rail with a receptacle for a first valve portion of a fuel injection valve equipped is and the suction pipe with a second valve portion of the Fuel injector receiving flange is connected. Farther The invention relates to an arrangement of a receptacle for a fuel injection valve having fuel rail in a mouth region of a flange Suction pipe.
Bei einer derartigen Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge besteht die Aufga beder Kraftstoffverteilerleiste in der gleichmäßigen Versorgung der Einspritzventile mit Kraftstoff. Darüber hinaus dient die Kraftstoffverteilerleiste als Aufnehmer für die Komponenten des Kraftstoffsystems. Eine wesentliche Anforderung ist die Dichtheit des Kraftstoffsystems unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine.at such an internal combustion engine for motor vehicles is the Aufga berd fuel rail in the uniform Supply of injectors with fuel. About that In addition, the fuel rail serves as a receptacle for the components of the fuel system. An essential requirement is the tightness of the fuel system under all operating conditions the internal combustion engine.
Zur Abdichtung der Verbindung zwischen Einspritzventil und Kraftstoffverteilerleiste sowie zum Toleranzausgleich in Längsrichtung zwischen Kraftstoffverteilerleiste und Zylinderkopf werden hierzu Dichtungsringe verwendet, wobei die Einspritzventile oftmals mit einer Feder an den Zylinderkopf gedrückt werden. Die Kraftstoffverteilerleiste besteht beispielsweise aus geschmiedetem Aluminium.to Sealing the connection between injection valve and fuel rail and for tolerance compensation in the longitudinal direction between the fuel rail and cylinder head sealing rings are used for this, the Injectors are often pressed with a spring to the cylinder head. The fuel rail is made of forged example Aluminum.
Aus
der
Aus
der
Die
Die vorgenannten Vorrichtungen haben den gemeinsamen Nachteil, dass deren Wirksamkeit wesentlich von der Richtung der einwirkenden Deformationskraft abhängig ist. Insbesondere weist ein Schutzbügel bei einer abweichenden Krafteinwirkung nur eine geringe Wirksamkeit auf. Weiterhin führt eine Änderung in der Einbausituation, beispielsweise der Einsatz der Brennkraftmaschine in einem anderen Kraftfahrzeug, zu vollkommen anderen Bedingungen, sodass grundsätzlich eine Änderung des Schutzbügels erforderlich ist.The The aforementioned devices have the common disadvantage that their effectiveness is essentially dependent on the direction of the acting deformation force is dependent. In particular, has a guard at a different force only a small effectiveness on. Furthermore, a change in the installation situation, For example, the use of the internal combustion engine in another Motor vehicle, to completely different conditions, so basically a change of the safety bar is required.
Ferner
offenbart die
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln bei einer unfallbedingten Deformation das Austreten von Kraftstoff zuverlässig zu verhindern. Insbesondere sollen hierzu zusätzliche Schutzeinrichtungen, wie beispielsweise Deformationselemente, zur Aufnahme der einwirkenden Verformungskräfte verzichtbar sein. Weiterhin soll eine dementsprechende Anordnung geschaffen werden.In front In this background, the invention is based on the object with simple means in an accidental deformation the leakage to reliably prevent fuel. Especially should this additional protection devices, such as Deformation elements, for absorbing the acting deformation forces be dispensable. Furthermore, a corresponding arrangement be created.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The The first object is achieved with an internal combustion engine according to the features of claim 1. The Subclaims relate particularly expedient Further developments of the invention.
Erfindungsgemäß weisen also in einem Mündungsbereich des Flansches in das Saugrohr der Flansch oder das Saugrohr einen Abschnitt mit einer zumindest partiell gegenüber ihren jeweiligen angrenzenden Bereichen verminderten Festigkeit auf, wobei die Aufnahme als ein den Flansch des Saugrohres an seinem Umfang einschließender Stutzen ausgeführt ist. Dadurch, dass die Aufnahme sowie der von dieser eingeschlossene Flansch eine belastbare und formstabile Verbindung bilden, wird das darin eingeschlossene, im zweiten Ventilabschnitt sogar doppelwandig geschützte Kraftstoffeinspritzventil auch bei starker äußerer Krafteinwirkung kräftefrei gehalten, sodass ein unerwünschter Kraftstoffaustritt aufgrund einer Beschädigung des Kraftstoffeinspritzventils zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Ergänzend führt die gezielt verminderte Festigkeit in dem den Flansch einschließenden Bereich dazu, dass bei Erreichen einer maximalen Krafteinwirkung nicht etwa die Verbindung zwischen der Aufnahme und dem Flansch gelöst, sondern vielmehr der Flansch von dem Saugrohr getrennt wird. Somit kann auch in diesem Fall aus der unter Druck stehenden Kraftstoffverteilerleiste kein Kraftstoff austreten. Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass nicht etwa eine Materialverstärkung der kraftstoffführenden Elemente zu einer Erhöhung der passiven Sicherheit führt, sondern im Gegenteil eine Materialschwächung, indem eine Unterbrechung der Lei tungsführung gezielt in einem unkritischen, von dem Kraftstoffdruck der Kraftstoffverteilerleiste nicht beaufschlagten Bereich eintritt. Dabei ist der Begriff Saugrohr umfassend zu verstehen und nicht etwa auf eine nicht-aufgeladene Brennkraftmaschine beschränkt. Selbstverständlich schließt darüber hinaus die Erfindung den Einsatz von Schutzbügeln und dergleichen in keiner Weise aus.According to the invention So in an area of the mouth of the flange in the suction pipe of the Flange or the suction tube a section with an at least partially decreased relative to their respective adjacent areas Strength up, with the inclusion as a the flange of the suction tube executed on its circumference enclosing nozzle is. The fact that the recording and the trapped by this Flange form a resilient and dimensionally stable connection is the enclosed therein, in the second valve section even double-walled protected fuel injection valve even with strong outer Force held force-free, so an undesirable Fuel leakage due to damage to the fuel injector can be reliably excluded. additional leads the targeted reduced strength in the flange Including area to that when reaching a maximum force does not affect the connection between the Pickup and the flange solved, but rather the flange is separated from the suction pipe. Thus, in this case too the pressurized fuel rail no fuel escape. The invention is thus the surprising finding underlying that not about a material reinforcement of the fuel-carrying elements to an increase passive safety leads, but on the contrary one Material weakening, by an interruption of Lei management specifically in a non-critical, of the fuel pressure of the fuel rail unoccupied area occurs. Here is the term intake manifold comprehensively and not on an uncharged Internal combustion engine limited. Of course it will close In addition, the invention, the use of protective bars and the like in any way.
Die reduzierte Festigkeit könnte beispielsweise durch eine gezielte Veränderung der Materialbeschaffenheit, beispielsweise durch eine Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung, oder durch die Verwendung partiell abweichender Materialien erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn der Abschnitt durch eine reduzierte Wandstärke gebildet ist, um so mit einem vergleichsweise geringen Aufwand und ohne wesentliche konstruktive Änderungen gegenüber an sich bekannten Kraftstoffzuführungen die gewünschte Steigerung der passiven Sicherheit zu erreichen. Dabei kann bereits bei der Formgebung eine entsprechend verminderte Wandstärke erzeugt oder in einem separaten Arbeitsgang eine oberflächennahe Schicht abgetragen werden. Denkbar sind beispielsweise in Reihe angeordnete Ausnehmungen, die beispielsweise auch durch eine chemische Reaktion herbeigeführt werden können.The reduced strength could be achieved, for example, by a Targeted change in material properties, for example by irradiation with electromagnetic radiation, or achieved by the use of partially dissimilar materials become. It is particularly advantageous, however, when the section is formed by a reduced wall thickness, so as to a comparatively low effort and without significant structural changes compared to known fuel supply to achieve the desired increase in passive safety. It can already a correspondingly reduced in the shaping Thickness generated or in a separate operation a near-surface layer are removed. Conceivable are for example arranged in series recesses, for example, also by a chemical reaction can be brought about.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abschnitt durch eine Ringnut gebildet ist, welche beispielsweise die Aufnahme umfangsseitig einschließt und zu der entsprechend reduzierten Formfestigkeit führt. Dabei kann die Querschnittsform der Ringnut grundsätzlich frei gewählt werden. In der Praxis erweisen sich jedoch stetige Übergänge zwischen der nutenförmigen Aussparung und den angrenzenden Wandungsbereichen als zweckmäßig, um unnötige Eigenspannungen zu vermeiden.there It is particularly advantageous if the section through an annular groove is formed, which encloses, for example, the receptacle on the circumference and leads to the correspondingly reduced dimensional stability. there can basically free the cross-sectional shape of the annular groove to get voted. In practice, however, there are constant transitions between the groove-shaped recess and the adjacent wall areas as appropriate to unnecessary residual stresses to avoid.
Eine andere, ebenfalls besonders sinnvolle Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Abschnitt in Abhängigkeit einer zu erwartenden Richtung einer unfallbedingten Krafteinwirkung partiell unterschiedlich ausgeführt ist, um so insbesondere die Einbausituation der Brennkraftmaschine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs entsprechend berücksichtigen zu können. Auf diese Weise kann also dem zu erwartenden Bruch der Verbindung in dem Bereich der verminderten Festigkeit bereits ein vorbestimmter Verlauf, insbesondere also Art und Richtung zugeordnet werden, sodass beispielsweise von den Bruchkanten nicht die Gefahr einer Beschädigung anderer Bauteile ausgeht.A other, also particularly useful embodiment of the present Invention is achieved in that the section depending an expected direction of an accidental force partially executed differently, in particular the installation situation of the internal combustion engine in the front region of the motor vehicle be considered accordingly. To this Way, so can the expected break of the connection in the area the reduced strength already a predetermined course, in particular So type and direction are assigned, so for example by the break edges do not risk damaging others Components go out.
Der Flansch oder das Saugrohr könnten aus einem Werkstoff bestehen, welcher zu einem Sprödbruch führt. In der Praxis hat sich jedoch bereits eine Abwandlung als besonders Erfolg versprechend erwiesen, bei welcher der Abschnitt aus einem Kunststoff, insbesondere aus ei nem thermoplastischen Werkstoff besteht. Hierdurch wird zunächst eine elastische Verformung der den Flansch und die Aufnahme umfassenden Einheit gegenüber dem Saugrohr ermöglicht, bevor bei einer weiteren Zunahme der Belastung die vorbestimmte Trennung erfolgt.Of the Flange or the suction tube could be made of a material, which leads to a brittle fracture. In practice However, a modification has already proved to be particularly successful proven, in which the section of a plastic, in particular consists of a thermoplastic material. This will initially an elastic deformation of the flange and the recording comprehensive Unit opposite to the suction tube allows before at a further increase in the load, the predetermined separation he follows.
Eine andere, ebenfalls besonders einfache Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch dann erreicht, wenn der Mündungsbereich durch einen eine verminderte Festigkeit aufweisenden Abschnitt als ein separates Bauelement gebildet ist. Hierzu wird bei der Montage lediglich das Bauelement mit dem Ende des Saugrohres verbunden, welches einerseits den Flansch trägt und andererseits die Verbindung zu dem Einlasskanal darstellt. Die Realisierung der Erfindung wird auf diese Weise weiter vereinfacht.Another, also particularly simple embodiment of the present invention is achieved even if the mouth region is formed by a reduced strength portion as a separate component. For this purpose, only the Bauele during assembly ment connected to the end of the suction tube, which on the one hand carries the flange and on the other hand represents the connection to the inlet channel. The realization of the invention is further simplified in this way.
Weiterhin ist es besonders empfehlenswert, wenn die Aufnahme in ihrer axialen Erstreckung den zweiten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils einschließt, sodass also im Bereich der Aus lassöffnung des Kraftstoffeinspritzventils der zweite Abschnitt in dem Flansch gehalten ist, welcher seinerseits von der Aufnahme koaxial eingeschlossen ist. Hierdurch wird ein optimaler Schutz des Kraftstoffeinspritzventils gegenüber äußeren Einflüssen gewährleistet.Farther It is especially recommended if the inclusion in its axial Extension the second section of the fuel injection valve includes, so so in the area of the outlet opening of the Fuel injection valve, the second portion held in the flange which in turn is coaxially enclosed by the receptacle is. This will provide optimum protection of the fuel injector against external influences guaranteed.
Dabei erweist es sich bei einer koaxialen Verbindung als vorteilhaft, wenn die Aufnahme als ein insbesondere eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisender Rohrstutzen ausgeführt ist.there proves to be advantageous in a coaxial connection, if the inclusion as a particular a circular Cross-section running having pipe socket is.
Die Verbindung der Aufnahme mit dem Flansch könnte in jeder an sich bekannten Weise erfolgen. Beispielsweise könnten diese kraftschlüssig lösbar oder unlösbar, etwa durch eine Schweiß- oder Adhäsionsverbindung, verbunden werden. Weiterhin könnte die Verbindung mittels eines Fixiermittels gesichert oder auch durch eine stoffschlüssige Verbindung erzeugt werden. Besonders empfehlenswert ist es hingegen, wenn die Aufnahme den Flansch formschlüssig einschließt, um so eine zuverlässige Übertragung der äußeren Krafteinwirkung bis zum Erreichen der Abreißgrenze zu ermöglichen. Die Verbindung wird hierzu beispielsweise durch eine Hinterschneidung erzeugt, welche ergänzend auch mit einem Sicherungsmittel ausgestattet sein kann. Alternativ ist auch ein Gewinde oder ein Bajonettverschluss grundsätzlich denkbar.The Connection of the receptacle to the flange could be in each done in a known manner. For example, could this non-positively releasable or insoluble, such as by a welded or adhesive bond, get connected. Furthermore, the connection could by means of secured by a fixing or by a cohesive Connection are generated. On the other hand, it is especially recommended if the receptacle encloses the flange in a form-fitting manner, so a reliable transmission of the outer To allow force until reaching the tear-off. The connection is for this purpose, for example, by an undercut produced, which in addition also with a securing means can be equipped. Alternatively, a thread or a Bayonet lock conceivable in principle.
Besonders praxisnah ist es dabei auch, wenn die Aufnahme eine Durchbrechung für einen elektrischen Anschluss aufweist, um so die entsprechende Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils zu ermöglichen. Die Durchbrechung ist hierzu bevorzugt in dem ersten Ventilabschnitt angeordnet und beeinträchtigt das Bruchverhalten der Einheit somit nicht.Especially It is also practical if the recording is an opening for an electrical connection, so the corresponding To enable activation of the fuel injection valve. For this purpose, the opening is preferably in the first valve section arranged and affects the fracture behavior of the unit not so.
Die Aufnahme könnte lediglich einen Teilbereich des Flansches koaxial überdecken. Besonders sinnvoll ist hingegen eine Abwandlung der Erfindung, bei welcher die Aufnahme mit ihrer endseitigen Stirnfläche gegen den Umfang des Saugrohres anliegt, um so einerseits die koaxiale Erstreckung zu vergrößern und andererseits eine direkte Kraftübertragung der auf die Aufnahme wirkenden äußeren Krafteinwirkung auf das Saugrohr zu ermöglichen, sodass die auf das Kraftstoffeinspritzventil wirkenden Kräfte weiter vermindert werden können. Der Bereich verminderter Festigkeit könnte dabei benachbart zu der Stirnfläche verlaufen, insbesondere diese koaxial einschließen. Eine radiale Erweiterung der Stirnfläche kann ergänzend zu einer Optimierung des Kraftflusses führen und insbesondere die Belastung des Kraftstoffeinspritzventils weiter reduzieren.The Recording could only a portion of the flange Cover coaxially. On the other hand, it makes sense to have one Modification of the invention, in which the recording with its end Face against the circumference of the suction tube is applied to on the one hand to increase the coaxial extent and on the other hand, a direct power transmission of the recording acting external force to allow the intake manifold so that the on the fuel injector acting forces can be further reduced. The area of reduced strength could be adjacent extend to the end face, in particular these include coaxially. A radial extension of the end face can be complementary lead to an optimization of the power flow and in particular further reduce the load on the fuel injector.
Eine in ähnlicher Weise vorteilhafte Entlastung des Kraftstoffeinspritzventils kann zudem auch durch eine einstückige Verbindung der Aufnahme mit der Kraftstoffverteilerleiste erreicht werden, die hierbei bevorzugt aus einem bruchfesten Material, insbesondere Edelstahl gebildet ist Die zweitgenannte Aufgabe wird weiterhin mit einer Anordnung einer eine Aufnahme für ein Kraftstoffeinspritzventil aufweisenden Kraftstoffverteilerleiste in einem Mündungsbereich eines einen Flansch aufweisenden Saugrohres dadurch gelöst, dass der Flansch oder das Saugrohr in dem Mündungsbereich einen Abschnitt mit einer zumindest partiell gegenüber ihren jeweiligen angrenzenden Bereichen verminderten Festigkeit aufweist und die Aufnahme den Flansch umfangsseitig einschließt. Auf diese Weise bilden also die Aufnahme sowie der von der Aufnahme eingeschlossene Flansch eine belastbare, formstabile und geschlossene Einheit, welche in ihrem Inneren das Kraftstoffeinspritzventil auch bei starker äußerer Krafteinwirkung kräftefrei aufnimmt. Eine Beschädigung des Kraftstoffeinspritzventils mit der Folge eines unerwünschten Kraftstoffaustritts kann so zuverlässig vermieden werden. Bei sehr großer äußerer Krafteinwirkung, bei der eine Beschädigung des Kraftstoffversorgungssystems unvermeidlich ist, stellt die verminderte Festigkeit in dem den Flansch einschließenden Bereich sicher, dass die Verbindung zwischen der Aufnahme und dem Flansch erhalten bleibt und der Flansch von dem Saugrohr getrennt wird. Somit ist ein Kraftstoffaustritt auch in diesem Fall ausgeschlossen.A similarly advantageous relief of the fuel injection valve can also by a one-piece connection of the recording be achieved with the fuel rail, which is preferred here made of a break-proof material, especially stainless steel The second task will continue with an arrangement one having a receptacle for a fuel injection valve Fuel rail in a mouth region of a a suction tube having a flange achieved in that the flange or the suction pipe in the mouth region a Section with one at least partially against her respective adjacent areas have decreased strength and the receptacle encloses the flange circumferentially. In this way, so the recording and the recording form enclosed flange a resilient, dimensionally stable and closed Unit, which in its interior the fuel injector too with strong external force force-free receives. Damage to the fuel injection valve with the result of an undesirable fuel leak be reliably avoided. At very large outer Force, in which damage to the fuel supply system is unavoidable, represents the reduced strength in the Flange enclosing area sure the connection between the receptacle and the flange is maintained and the flange is separated from the suction pipe. Thus, there is a fuel leak also excluded in this case.
Die
Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu.
Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in
der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in einer Prinzipdarstellung ein lediglich abschnittsweise dargestelltes
Saugrohr
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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