DE102019207390B4

DE102019207390B4 - Cylinder head for an internal combustion engine with a fuel rail and an injector, method of assembly and use therefor

Info

Publication number: DE102019207390B4
Application number: DE102019207390.5A
Authority: DE
Inventors: Matthew Hall; Florian Furche
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: DE102019207390A1

Abstract

Zylinderkopf (2) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffrail (3) und wenigstens einem strömungstechnisch mit dem Kraftstoffrail (3) verbundenen Einspritzventil (1), wobei eine Längsmittelachse (11) des Einspritzventils (1) in einer gedachten Ebene liegt, welche eine weitere Längsmittelachse (14) des Kraftstoffrails (3) aufnimmt oder zumindet parallel zu ihr verläuft, wobei das Kraftstoffrail (3) eine Kugelkopfaufnahme, in die eine Fluidauslassöffnung einmündet, und das Einspritzventil (1) einen Kugelkopf (4) mit einer Fluideinlassöffnung (5) aufweist, wobei der Kugelkopf (4) derart in der Kugelkopfaufnahme angeordnet ist, dass die Fluideinlassöffnung (5) in Überdeckung mit der Fluidauslassöffnung zur Herstellung der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail (3) und dem Einspritzventil (1) angeordnet ist, wobei an dem Kugelkopf (4) auf der dem Kraftstoffrail (3) abgewandten Seite ein schwimmend an dem Einspritzventil (1) gelagerter Stützring (6) angreift, der den Kugelkopf (4) in Richtung des Kraftstoffrails (3) drängt, wobei an dem Kraftstoffrail (3) ein Stützelement (7) befestigt ist, das den Stützring (6) in Richtung des Kraftstoffrails (3) drängt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (2) über ein Basiselement (10) verfügt, das eine Ventilaufnahme aufweist, in dem das Einspritzventil (1) angeordnet ist, und an dem das Kraftstoffrail (3) befestigt ist, wobei das Stützelement (7) sich an wenigstens einer Abstützstelle an dem Basiselement (10) abstützt, wobei sich der Stützring (6) auf seiner dem Kugelkopf (4) abgewandten Seite in Umfangsrichtung bezüglich einer Längsmittelachse (11) des Einspritzventils (1) lediglich bereichsweise an dem Stützelement (7) abstützt, indem sich der Stützring (6) lediglich auf derjenigen Seite der gedachten Ebene an dem Stützelement (7) abstützt, auf welcher sich das Stützelement (7) an dem Basiselement (10) abstützt, und auf der jeweils anderen Seite der gedachten Ebene von dem Stützelement (7) beabstandet angeordnet ist.Cylinder head (2) for an internal combustion engine, with a fuel rail (3) and at least one injection valve (1) connected to the fuel rail (3) in terms of flow, wherein a longitudinal center axis (11) of the injection valve (1) lies in an imaginary plane which another longitudinal central axis (14) of the fuel rail (3) or at least runs parallel to it, the fuel rail (3) having a spherical head receptacle into which a fluid outlet opening opens, and the injection valve (1) having a spherical head (4) with a fluid inlet opening (5). , wherein the ball head (4) is arranged in the ball head receptacle in such a way that the fluid inlet opening (5) overlaps the fluid outlet opening to produce the fluidic connection between the fuel rail (3) and the injection valve (1), wherein on the ball head ( 4) on the side facing away from the fuel rail (3), a support ring (6) mounted in a floating manner on the injection valve (1) engages, which pushes the ball head (4) in the direction of the fuel rail (3), a support element (7) being attached to the fuel rail (3) and pushing the support ring (6) in the direction of the fuel rail (3), characterized in that the cylinder head (2) has a base element (10) which has a valve seat in which the injection valve (1) is arranged and to which the fuel rail (3) is attached, the support element (7) being located at at least one support point on the base element (10), the support ring (6) being supported on its side facing away from the ball head (4) in the circumferential direction with respect to a longitudinal central axis (11) of the injection valve (1) only in certain areas on the support element (7), in that the support ring ( 6) is supported only on that side of the imaginary plane on the support element (7) on which the support element (7) is supported on the base element (10) and on the respective other side of the imaginary plane from the support element (7). standing is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffrail und wenigstens einem strömungstechnisch mit dem Kraftstoffrail verbundenen Einspritzventil. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines Zylinderkopfs für eine Brennkraftmaschine sowie die Verwendung eines Zylinderkopfs.The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine, having a fuel rail and at least one injection valve which is fluidically connected to the fuel rail. The invention also relates to a method for installing a cylinder head for an internal combustion engine and the use of a cylinder head.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 20 2015 000 804 U1 bekannt. Diese beschreibt einen Kraftstoffinjektor für Verbrennungsmotoren, umfassend einen im Wesentlichen achsensymmetrischen Injektorschaft, der wenigstens einen konvexen Oberflächenabschnitt für eine darauf auszuübende Niederhaltekraft aufweist, wobei der wenigstens eine konvexe Oberflächenabschnitt derart positioniert und angeordnet ist, dass eine im Wesentlichen axiale Niederhaltekraft auf den Schaft ausgeübt wird, indem eine im Wesentlichen ebene Belastungsfläche eines Injektors-Niederhalters auf den wenigstens einen konvexen Oberflächenabschnitt des Injektorschafts gedrückt wird.From the prior art, for example, the publication DE 20 2015 000 804 U1 famous. This describes a fuel injector for internal combustion engines, comprising an essentially axisymmetric injector shaft, which has at least one convex surface section for a hold-down force to be exerted thereon, wherein the at least one convex surface section is positioned and arranged in such a way that an essentially axial hold-down force is exerted on the shaft, by forcing a substantially planar loading surface of an injector holddown onto the at least one convex surface portion of the injector stem.

Weiterhin zeigt der Stand der Technik die Druckschrift DE 10 2009 020 867 A1 . Diese offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffinjektor zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffinjektor an einem Einspritzende am Zylinderkopf und an einem Befüllende an eine Kraftstoffleitung in einem Kraftstoffrail anordenbar ist, wobei das Befüllende und das Kraftstoffrail an ihren Kontaktflächen zueinander konkav und/oder konvex ausgeformt sind, sodass von den Kontaktflächen nach einer Montage des Kraftstoffinjektors an das Kraftstoffrail eine ringförmig geschlossene Linienpressung ausgebildet ist. Hierdurch soll eine hohe Kraftstoffdichtheit erzielt sowie Verspannungen bei der Montage vermieden werden.Furthermore, the prior art shows the publication DE 10 2009 020 867 A1 . This discloses an internal combustion engine with a fuel injector for injecting fuel directly into a combustion chamber of the internal combustion engine, the fuel injector being able to be arranged at an injection end on the cylinder head and at a filling end on a fuel line in a fuel rail, the filling end and the fuel rail being concave in relation to one another at their contact surfaces and/or are convex in shape, so that a ring-shaped, closed line pressure is formed by the contact surfaces after the fuel injector has been mounted on the fuel rail. This is intended to achieve a high level of fuel tightness and to avoid tension during assembly.

Zudem ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift DE 10 2011 002 996 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, umfassend ein Rail mit wenigstens einer Abströmöffnung, mindestens einen Injektor, welcher am Rail angeordnet ist, ein am Injektor angeordnetes Anschlussstück, und ein Flanschelement zur Befestigung des Injektors am Rail, wobei das Flanschelement eine Zentralöffnung aufweist, durch welche das Anschlussstück hindurchgeführt ist, wobei zwischen dem Anschlussstück und dem Rail eine Metall-Metall-Abdichtung vorgesehen ist, wobei das Anschlussstück einstückig mit einer Hinterscheidung gebildet ist, und wobei das Flanschelement an der Hinterschneidung des Anschlussstücks angreift und das Anschlussstück gegen das Rail in abdichtender Weise drückt.In addition, the document is from the prior art DE 10 2011 002 996 A1 famous. This describes a fuel injection device comprising a rail with at least one outflow opening, at least one injector which is arranged on the rail, a connecting piece arranged on the injector, and a flange element for fastening the injector to the rail, the flange element having a central opening through which the connecting piece is passed through, wherein a metal-to-metal seal is provided between the connecting piece and the rail, wherein the connecting piece is formed in one piece with an undercut, and wherein the flange element engages the undercut of the connecting piece and presses the connecting piece against the rail in a sealing manner.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Zylinderköpfen Vorteile aufweist, insbesondere eine strömungsgünstige und einfach herzustellende strömungstechnische Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil aufweist.It is the object of the invention to propose a cylinder head for an internal combustion engine which has advantages over known cylinder heads, in particular a flow-oriented connection between the fuel rail and the injection valve which is easy to produce.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftstoffrail eine Kugelkopfaufnahme, in die eine Fluidauslassöffnung einmündet, und das Einspritzventil einen Kugelkopf mit einer Fluideinlassöffnung aufweist, wobei der Kugelkopf derart in der Kugelkopfaufnahme angeordnet ist, dass die Fluideinlassöffnung in Überdeckung mit der Fluidauslassöffnung zur Herstellung der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil angeordnet ist.According to the invention, this is achieved with a cylinder head for an internal combustion engine having the features of claim 1 . It is provided that the fuel rail has a spherical head receptacle into which a fluid outlet opening opens, and the injection valve has a spherical head with a fluid inlet opening, the spherical head being arranged in the spherical head receptacle in such a way that the fluid inlet opening overlaps the fluid outlet opening to establish the fluidic connection between is arranged between the fuel rail and the injection valve.

Die Brennkraftmaschine dient dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments, beispielsweise eines auf ein Antreiben eines Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. In letzterem Fall ist die Brennkraftmaschine Teil des Kraftfahrzeugs beziehungsweise diesem zugeordnet. Die Brennkraftmaschine weist als wesentliche Bestandteile ein Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderkopf auf, wobei das Zylinderkurbelgehäuse und der Zylinderkopf wenigstens einen Zylinder der Brennkraftmaschine gemeinsam begrenzen. In dem Zylinder liegt wenigstens ein Brennraum mit variablem Volumen vor, der von dem Zylinderkurbelgehäuse, dem Zylinderkopf und einem in dem Zylinderkurbelgehäuse verlagerbar angeordneten Kolben begrenzt ist.The internal combustion engine is used to provide a drive torque, for example a drive torque aimed at driving a motor vehicle. In the latter case, the internal combustion engine is part of the motor vehicle or is assigned to it. The internal combustion engine has a cylinder crankcase and the cylinder head as essential components, with the cylinder crankcase and the cylinder head jointly delimiting at least one cylinder of the internal combustion engine. In the cylinder there is at least one combustion chamber with a variable volume, which is delimited by the cylinder crankcase, the cylinder head and a piston which is displaceably arranged in the cylinder crankcase.

Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine werden in den Zylinder beziehungsweise den Brennraum Kraftstoff und Sauerstoff eingebracht und verbrannt. Das Einbringen des Kraftstoffs erfolgt mithilfe des Einspritzventils, welches hierzu strömungstechnisch an das Kraftstoffrail angeschlossen ist. In anderen Worten wird das Einspritzventil mittels des Kraftstoffrails mit Kraftstoff versorgt. Das Kraftstoffrail ist hierzu einerseits an das Einspritzventil und andererseits an eine Kraftstoffversorgung angeschlossen, welche den Kraftstoff unter einem bestimmten Druck bereitstellt und dem Kraftstoffrail zuführt. Beispielsweise wird die Kraftstoffversorgung derart betrieben, dass in dem Kraftstoffrail ein Druck von mindestens 350 bar oder mehr als 350 bar vorliegt. Besonders bevorzugt beträgt der Druck mindestens 400 bar, mindestens 450 bar oder mindestens 500 bar. Der in dem Kraftstoffrail vorliegende Druck kann auch als Kraftstoffdruck bezeichnet werden.During operation of the internal combustion engine, fuel and oxygen are introduced into the cylinder or the combustion chamber and burned. The fuel is introduced using the injection valve, which is fluidically connected to the fuel rail for this purpose. In other words, the injection valve is supplied with fuel by means of the fuel rail. For this purpose, the fuel rail is connected to the injection valve on the one hand and to a fuel supply on the other hand, which supplies the fuel under a specific pressure and feeds it to the fuel rail. For example, the fuel supply is operated in such a way that a pressure of at least 350 bar or more than 350 bar is present in the fuel rail. The pressure is particularly preferably at least 400 bar, at least 450 bar or at least 500 bar. The pressure present in the fuel rail can also be referred to as the fuel pressure.

Vorzugsweise sind dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine mehrere Einspritzventile zugeordnet, welche jeweils strömungstechnisch mit dem Kraftstoffrail verbunden sind. Das bedeutet, dass diese mehreren Einspritzventile, insbesondere alle Einspritzventile, über das Kraftstoffrail mit Kraftstoff versorgt werden, insbesondere unabhängig voneinander. Hierdurch wird ein gleichmäßiger, an den Einspritzventilen anliegender Kraftstoffdruck sichergestellt, sodass also die mehreren Einspritzventile mit demselben Kraftstoffdruck beaufschlagt werden. Jedes der mehreren Einspritzventile ist jeweils separat von den anderen der Einspritzventile strömungstechnisch an das Kraftstoffrail angeschlossen. Insoweit sind die Einspritzventile strömungstechnisch parallel mit diesem verbunden.The cylinder head of the internal combustion engine is preferably provided with a plurality of injection valves arranges, which are each fluidly connected to the fuel rail. This means that these multiple injectors, in particular all injectors, are supplied with fuel via the fuel rail, in particular independently of one another. This ensures a uniform fuel pressure present at the injectors, so that the same fuel pressure is applied to the plurality of injectors. Each of the plurality of fuel injectors is fluidly connected to the fuel rail separately from the other ones of the fuel injectors. To this extent, the injection valves are fluidically connected in parallel with it.

Aufgrund des in dem Kraftstoffrail vorliegenden hohen Kraftstoffdrucks ist es notwendig, die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil abzudichten. Hierzu könnte beispielsweise ein O-Ring verwendet werden und das Einspritzventil über eine Rohranbindung mit dem Kraftstoffrail verbunden werden. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch platzaufwendig und bietet keine Möglichkeit, das Kraftstoffrail derart anzuordnen, dass eine Längsmittelachse des Einspritzventils durch das Kraftstoffrail verläuft, sodass das Kraftstoffrail das Einspritzventil übergreift beziehungsweise abdeckt. Hierdurch könnte jedoch eine äußerst platzgünstige Anordnung erzielt werden.Due to the high fuel pressure present in the fuel rail, it is necessary to seal the fluidic connection between the fuel rail and the injector. An O-ring could be used for this purpose, for example, and the injection valve could be connected to the fuel rail via a pipe connection. However, such a configuration is space-consuming and does not offer any possibility of arranging the fuel rail in such a way that a longitudinal center axis of the injection valve runs through the fuel rail, so that the fuel rail overlaps or covers the injection valve. In this way, however, an extremely space-saving arrangement could be achieved.

Aus diesem Grund ist es vorgesehen, die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil über den Kugelkopf des Einspritzventils herzustellen, der in der Kugelkopfaufnahme des Kraftstoffrails angeordnet ist. Die Anordnung des Kugelkopfs in der Kugelkopfaufnahme ist hierbei derart realisiert, dass die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung in Überdeckung miteinander stehen, sodass aus der Fluidauslassöffnung austretendes Fluid beziehungsweise Kraftstoff durch die Fluideinlassöffnung eintritt und somit dem Einspritzventil zugeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es selbstverständlich, wenn die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung vollständig miteinander fluchten, also in vollständiger Überdeckung zueinander stehen. Grundsätzlich ist jedoch bereits eine lediglich teilweise Überdeckung hinreichend, um die Beaufschlagung des Einspritzventils mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffrail sicherzustellen.For this reason, provision is made for establishing the fluidic connection between the fuel rail and the injection valve via the ball head of the injection valve, which is arranged in the ball head receptacle of the fuel rail. The ball head is arranged in the ball head receptacle in such a way that the fluid inlet opening and the fluid outlet opening overlap one another, so that fluid or fuel escaping from the fluid outlet opening enters through the fluid inlet opening and is thus supplied to the injection valve. It is of course particularly advantageous if the fluid inlet opening and the fluid outlet opening are completely aligned with one another, ie are in complete overlap with one another. In principle, however, only a partial overlap is sufficient to ensure that fuel from the fuel rail is applied to the injection valve.

Unter dem Kugelkopf ist ein Element zu verstehen, welches zumindest näherungsweise eine kugelförmige Gestalt aufweist. Beispielsweise ist der Kugelkopf im Längsschnitt bezüglich einer Längsmittelachse des Einspritzventils gesehen auf seiner dem Kraftstoffrail zugewandten Seite konisch oder teilkugelförmig. Analog hierzu kann der Kugelkopf auf seiner dem Kraftstoffrail abgewandten Seite entweder konisch oder teilkugelförmig sein. Es kann also beispielsweise eine Ausgestaltung des Einspritzventils realisiert sein, bei welchem der Kugelkopf einerseits eine teilkugelförmige und andererseits eine konische Gestalt aufweist. Der Kugelkopf kann jedoch auch beiderseitig konisch oder beiderseitig teilkugelförmig sein. Unter der Teilkugelform ist insbesondere eine Halbkugelform zu verstehen.The ball head is to be understood as meaning an element which has at least approximately a spherical shape. For example, the ball head is conical or part-spherical on its side facing the fuel rail, viewed in longitudinal section with respect to a longitudinal center axis of the injection valve. Analogously to this, the ball head can be either conical or part-spherical on its side facing away from the fuel rail. Thus, for example, an embodiment of the injection valve can be implemented in which the ball head has a part-spherical shape on the one hand and a conical shape on the other. However, the ball head can also be conical on both sides or part-spherical on both sides. The part-spherical shape means in particular a hemispherical shape.

Insbesondere die Teilkugelform ermöglicht einen Toleranzausgleich zwischen dem Einspritzventil und dem Kraftstoffrail und insoweit eine besonders flexible Anordnung des Einspritzventils bezüglich des Kraftstoffrails. Beispielsweise ist es vorgesehen, zunächst das Einspritzventil an einem Basiselement des Zylinderkopfs anzuordnen und nachfolgend das Kraftstoffrail auf das Einspritzventil aufzusetzen und an dem Basiselement zu befestigen. Bereits durch die Befestigung des Kraftstoffrails an dem Basiselement wird das Kraftstoffrail derart an das Einspritzventil gedrängt, dass der Kugelkopf fluiddicht in der Kugelkopfaufnahme angeordnet ist, sodass eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil hergestellt ist. Durch die Anordnung des Kraftstoffrails über dem Einspritzventil beziehungsweise derart, dass eine Längsmittelachse des Einspritzventils durch das Kraftstoffrail verläuft, wird eine äußerst kompakte Ausgestaltung des Zylinderkopfs erzielt.In particular, the part-spherical shape enables tolerance compensation between the injection valve and the fuel rail and in this respect a particularly flexible arrangement of the injection valve with respect to the fuel rail. For example, provision is made for first arranging the injection valve on a base element of the cylinder head and then placing the fuel rail on the injection valve and fastening it to the base element. Already by fastening the fuel rail to the base element, the fuel rail is pushed onto the injection valve in such a way that the ball head is arranged in a fluid-tight manner in the ball head receptacle, so that a fluid-tight connection is established between the fuel rail and the injection valve. By arranging the fuel rail above the injection valve or in such a way that a longitudinal center axis of the injection valve runs through the fuel rail, an extremely compact configuration of the cylinder head is achieved.

Beispielsweise bestehen der Kugelkopf und zumindest derjenige Bereich des Kraftstoffrails, an welchem der Kugelkopf anliegt, aus demselben Material, beispielsweise aus Metall. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kugelkopf und der Bereich des Kraftstoffrails aus unterschiedlichen Materialien bestehen, insbesondere aus unterschiedlichen Metallen beziehungsweise Metalllegierungen. Selbstverständlich können der Kugelkopf und/oder der Bereich des Kraftstoffrails, an welchem der Kugelkopf anliegt, mit einer Beschichtung versehen sein, insbesondere einer dichtenden und/oder ein Gleiten des Kugelkopfs bezüglich des Kraftstoffrails ermöglichenden Beschichtung. Unter letzterem ist eine Beschichtung zu verstehen, die derart ausgestaltet ist, dass zwischen dem Kraftstoffrail und dem Kugelkopf eine geringere Reibung, insbesondere eine geringere Haftreibung und/oder Gleitreibung, vorliegt als ohne die Beschichtung.For example, the ball head and at least that area of the fuel rail against which the ball head rests are made of the same material, for example metal. However, it can also be provided that the ball head and the region of the fuel rail consist of different materials, in particular different metals or metal alloys. Of course, the ball head and/or the area of the fuel rail against which the ball head rests can be provided with a coating, in particular a sealing coating and/or a coating that enables the ball head to slide with respect to the fuel rail. The latter is to be understood as meaning a coating which is designed in such a way that there is less friction, in particular less static friction and/or sliding friction, between the fuel rail and the ball head than without the coating.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass an dem Kugelkopf auf der dem Kraftstoffrail abgewandten Seite ein schwimmend an dem Einspritzventil gelagerter Stützring angreift, der den Kugelkopf in Richtung des Kraftstoffrails drängt. Der Stützring umgreift den Kugelkopf in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse des Einspritzventils vorzugsweise vollständig. Er liegt auf der dem Kraftstoffrail abgewandten Seite des Kugelkopfs an diesem an und drängt den Kugelkopf in Richtung des Kraftstoffrails beziehungsweise an das Kraftstoffrail, nämlich derart, dass der Kugelkopf in der Kugelkopfaufnahme fluiddicht gehalten ist. Der Stützring ist an dem Einspritzventil schwimmend gelagert, also nicht starr an dem Einspritzventil oder dem Kugelkopf befestigt. Vielmehr ist der Stützring bezüglich des Kugelkopfs verlagerbar und/oder verkippbar, sodass ein Toleranzausgleich des Einspritzventils bezüglich des Kraftstoffrails zugelassen ist. Mithilfe des Stützrings wird eine zuverlässige und fluiddichte Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil realisiert.Provision is preferably made for a support ring which is mounted in a floating manner on the injection valve to act on the ball head on the side facing away from the fuel rail and which urges the ball head in the direction of the fuel rail. The support ring preferably completely surrounds the ball head in the circumferential direction with respect to the longitudinal center axis of the injector. It rests on the side of the ball head facing away from the fuel rail and pushes the ball head in the direction of the fuel rail or against the fuel rail, namely the art that the ball head is held fluid-tight in the ball head receptacle. The support ring is floating on the injector, i.e. it is not rigidly attached to the injector or the ball head. Rather, the support ring can be displaced and/or tilted with respect to the ball head, so that tolerance compensation of the injection valve with respect to the fuel rail is permitted. The support ring provides a reliable and fluid-tight connection between the fuel rail and the injector.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Schaft des Einspritzventils und der Kugelkopf einstückig und/oder materialeinheitlich ausgestaltet sind. Hierdurch wird eine kompakte und besonders fluiddichte Ausgestaltung realisiert.A further development of the invention provides that a shaft of the injection valve and the ball head are designed in one piece and/or of the same material. This results in a compact and particularly fluid-tight configuration.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kugelkopf auf seiner dem Stützring zugewandten Seite konisch oder teilkugelförmig ist und mit dieser Seite in eine konische oder teilkugelförmige Stützaufnahme des Stützrings eingreift. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die dem Stützring zugewandte Seite des Kugelkopfs konisch und die Stützaufnahme des Stützrings teilkugelförmig oder umgekehrt die Seite des Kugelkopfs teilkugelförmig und die Stützaufnahme konisch ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung liegt besonders bevorzugt zwischen dem Kugelkopf und dem Stützring lediglich ein Linienkontakt vor, nämlich insbesondere in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse des Einspritzventils durchgehend. Hierdurch wird ein besonders guter Toleranzausgleich erzielt. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass die dem Stützring zugewandte Seite des Kugelkopfs sowie die Stützaufnahme dieselbe Form aufweisen, also beide konisch oder beide teilkugelförmig sind. In diesem Fall kann ein Flächenkontakt zwischen dem Kugelkopf und dem Stützring realisiert sein, welcher eine besonders zuverlässige Befestigung des Einspritzventils an dem Kraftstoffrail bewirkt.A development of the invention provides that the ball head is conical or part-spherical on its side facing the support ring and engages with this side in a conical or part-spherical support receptacle of the support ring. It can be provided that the side of the ball head facing the support ring is conical and the support seat of the support ring is part-spherical or vice versa the side of the ball head is part-spherical and the support seat is conical. In such a configuration, there is particularly preferably only line contact between the ball head and the support ring, namely continuous in the circumferential direction in relation to the longitudinal center axis of the injector. This achieves a particularly good tolerance compensation. Alternatively, it can of course be provided that the side of the ball head facing the support ring and the support receptacle have the same shape, ie both are conical or both are part-spherical. In this case, a surface contact can be realized between the ball head and the support ring, which brings about a particularly reliable attachment of the injection valve to the fuel rail.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Stützaufnahme in eine zylindrische Führungsaufnahme des Stützrings übergeht, in welcher der Schaft des Einspritzventils mit Spiel in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse des Schafts angeordnet ist. Die Stützaufnahme schließt sich insoweit an die Führungsaufnahme an, insbesondere mittelbar. Die Führungsaufnahme ist zylindrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch ausgestaltet, weist also in ihrer Längsrichtung konstante Abmessungen in radialer Richtung beziehungsweise einen konstanten Durchmesser auf. In der Führungsaufnahme ist der Schaft des Einspritzventils angeordnet, an welchem der Kugelkopf angeordnet ist. Bevorzugt sind der Schaft des Einspritzventils und der Kugelkopf einstückig und materialeinheitlich ausgestaltet. Die Führungsaufnahme weist in radialer Richtung größere Abmessungen auf als der Schaft des Einspritzventils, sodass dieser mit Spiel in der Führungsaufnahme vorliegt. Hierdurch wird ein zuverlässiger Toleranzausgleich des Einspritzventils bezüglich des Kraftstoffrails sichergestellt.A further development of the invention provides that the support seat merges into a cylindrical guide seat of the support ring, in which the shaft of the injection valve is arranged with play in the radial direction with respect to a longitudinal center axis of the shaft. In this respect, the support receptacle follows the guide receptacle, in particular indirectly. The guide receptacle is cylindrical, preferably circular-cylindrical, ie has constant dimensions in the radial direction or a constant diameter in its longitudinal direction. The shaft of the injection valve, on which the ball head is arranged, is arranged in the guide receptacle. The shaft of the injection valve and the ball head are preferably configured in one piece and from the same material. The guide mount has larger dimensions in the radial direction than the stem of the injector, so that the latter is present with play in the guide mount. This ensures reliable tolerance compensation of the injection valve with respect to the fuel rail.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Stützring auf seiner dem Kugelkopf abgewandten Seite an einem an dem Kraftstoffrail befestigten Stützelement schwimmend anliegt, das ihn in Richtung des Kraftstoffrails drängt. Der schwimmend an dem Einspritzventil gelagerte Stützring stützt sich insoweit an dem Stützelement ab und wird von dem Stützelement in Richtung des Kraftstoffrails gedrängt. Das Stützelement greift insoweit über den Stützring, insbesondere ausschließlich über den Stützring, an dem Kugelkopf an und drängt diesen in die Kugelkopfaufnahme beziehungsweise an das Kraftstoffrail. Das Stützelement ist hierbei an dem Kraftstoffrail befestigt, insbesondere unmittelbar. Beispielsweise ist das Stützelement mittels eines Bolzens oder einer Schraube an dem Kraftstoffrail befestigt, wobei der Bolzen beziehungsweise die Schraube einerseits unmittelbar an dem Stützelement und andererseits unmittelbar an dem Kraftstoffrail angreift.A further development of the invention provides that the support ring, on its side facing away from the ball head, bears in a floating manner on a support element which is fastened to the fuel rail and which pushes it in the direction of the fuel rail. The support ring, which is mounted in a floating manner on the injection valve, is supported on the support element and is pushed by the support element in the direction of the fuel rail. In this respect, the support element acts on the ball head via the support ring, in particular exclusively via the support ring, and forces it into the ball head receptacle or onto the fuel rail. In this case, the support element is fastened to the fuel rail, in particular directly. For example, the support element is fastened to the fuel rail by means of a bolt or a screw, the bolt or the screw acting directly on the support element on the one hand and directly on the fuel rail on the other hand.

Durch Anziehen des Bolzens beziehungsweise der Schraube kann vorzugsweise das Stützelement in Richtung des Kraftstoffrails verlagert und somit der Kugelkopf an das Kraftstoffrail gedrängt werden, sodass nachfolgend die fluiddichte Verbindung zwischen dem Einspritzventil und dem Kraftstoffrail hergestellt ist. Der Stützring liegt schwimmend an dem Stützelement an. Hierunter ist wiederum zu verstehen, dass das Stützelement eine Verlagerung des Stützrings zumindest in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse des Einspritzventils zulässt. Hierdurch ist ein zuverlässiger Toleranzausgleich zwischen dem Einspritzventil und dem Kraftstoffrail sichergestellt.By tightening the bolt or the screw, the support element can preferably be displaced in the direction of the fuel rail and the ball head can thus be pushed against the fuel rail, so that the fluid-tight connection between the injection valve and the fuel rail is subsequently established. The support ring rests in a floating manner on the support element. This in turn means that the support element allows displacement of the support ring at least in the radial direction and/or in the circumferential direction with respect to the longitudinal center axis of the injector. This ensures reliable tolerance compensation between the injection valve and the fuel rail.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zylinderkopf über ein Basiselement verfügt, das eine Ventilaufnahme aufweist, in dem das Einspritzventil angeordnet ist, und an dem das Kraftstoffrail befestigt ist, wobei das Stützelement sich an wenigstens einer Abstützstelle an dem Basiselement abstützt. Das Basiselement ist vorzugsweise deckelartig ausgebildet und an dem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befestigt, nämlich derart, dass es dieses übergreift. Insbesondere ist das Basiselement derart ausgestaltet, dass es den wenigstens einen Zylinder der Brennkraftmaschine wenigstens teilweise begrenzt. Beispielsweise bildet das Basiselement ein Zylinderdach dieses Zylinders aus. Besonders bevorzugt gilt dies für mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine, insbesondere alle Zylinder der Brennkraftmaschine.According to the invention, the cylinder head has a base element that has a valve seat in which the injection valve is arranged and to which the fuel rail is attached, with the support element being supported at at least one support point on the base element. The base element is preferably designed in the manner of a cover and is fastened to the cylinder crankcase of the internal combustion engine in such a way that it overlaps it. In particular, the base element is designed in such a way that it at least partially delimits the at least one cylinder of the internal combustion engine. For example, the base element forms a cylinder roof of this cylinder. This applies particularly preferably to a plurality of cylinders that of the internal combustion engine, in particular all cylinders of the internal combustion engine.

In dem Basiselement ist die wenigstens eine Ventilaufnahme ausgebildet, in welchem das Einspritzventil angeordnet ist. Liegen mehrere Einspritzventile vor, so ist bevorzugt für jedes dieser mehreren Einspritzventile eine solche Ventilaufnahme in dem Basiselement ausgebildet. Weiterhin ist an dem Basiselement das Kraftstoffrail befestigt. Bevorzugt ist das Kraftstoffrail mit dem Basiselement verschraubt, vorzugsweise mittels mehrerer Bolzen oder Schrauben. Das Basiselement weist die wenigstens eine Abstützstelle auf, an welchem sich das Stützelement abstützt. Beispielsweise verfügt das Basiselement hierzu über einen Abstandshalter, auf welchem das Stützelement aufliegt. Der Abstandshalter liegt beispielsweise in Form einer Schraube beziehungsweise eines Bolzens vor, insbesondere als Kugelkopfschraube.The at least one valve receptacle, in which the injection valve is arranged, is formed in the base element. If there are several injection valves, such a valve receptacle is preferably formed in the base element for each of these several injection valves. Furthermore, the fuel rail is attached to the base element. The fuel rail is preferably screwed to the base element, preferably by means of a plurality of bolts or screws. The base element has the at least one support point on which the support element is supported. For example, for this purpose the base element has a spacer on which the support element rests. The spacer is present, for example, in the form of a screw or a bolt, in particular as a ball-head screw.

Das Stützelement und das Basiselement sind derart ausgebildet und derart zueinander angeordnet, dass sich das Stützelement lediglich an der Abstützstelle abstützt, also nicht starr mit dem Basiselement verbunden ist. Das Stützelement ist insoweit lediglich auf die Abstützstelle aufgelegt. Das Stützelement und die Abstützstelle können derart ausgestaltet sein, dass das Stützelement in vertikaler Richtung bezüglich einer Längsmittelachse des Abstandshalters beziehungsweise der Kugelkopfschraube lediglich abgestützt ist, sodass es das Stützelement auf Abstand zu dem Basiselement hält, jedoch in die von dem Basiselement abgewandte Richtung von der Abstützstelle ohne weiteres abgehoben werden kann.The support element and the base element are designed and arranged in relation to one another in such a way that the support element is only supported at the support point, ie is not rigidly connected to the base element. To this extent, the support element is merely placed on the support point. The support element and the support point can be designed in such a way that the support element is only supported in the vertical direction with respect to a longitudinal center axis of the spacer or the ball-head screw, so that it keeps the support element at a distance from the base element, but in the direction away from the base element from the support point can be easily withdrawn.

Zusätzlich kann es in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Stützelement und die Abstützstelle derart ausgestaltet sind, dass das Stützelement bezüglich des Basiselements in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des Abstandshalters festgelegt ist. Hierzu ist - wie bereits erwähnt - der Abstandshalter beispielsweise als Kugelkopfschraube ausgestaltet, wobei ein Kugelkopf dieser Kugelkopfschraube in eine Aufnahme des Stützelements formschlüssig eingreift. Die beschriebene Ausgestaltung des Zylinderkopfs ermöglicht einen besonders effektiven Toleranzausgleich zwischen dem Einspritzventil und dem Kraftstoffrail.In addition, it can be provided in a preferred embodiment that the support element and the support point are designed in such a way that the support element is fixed with respect to the base element in the radial direction with respect to the longitudinal center axis of the spacer. For this purpose--as already mentioned--the spacer is designed, for example, as a ball-head screw, with a ball-head of this ball-head screw engaging in a form-fitting manner in a receptacle of the support element. The configuration of the cylinder head described enables particularly effective tolerance compensation between the injection valve and the fuel rail.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützelement an einer Befestigungsstelle an dem Kraftstoffrail befestigt ist, wobei die Abstützstelle und die Befestigungsstelle auf gegenüberliegenden Seiten einer parallel zu einer Längsmittelachse des Kraftstoffrails verlaufenden gedachten Ebene angeordnet sind. Das Stützelement stützt sich also einerseits an der Abstützstelle an dem Basiselement ab und ist andererseits an der Befestigungsstelle an dem Kraftstoffrail befestigt, welches seinerseits an dem Stützelement befestigt ist. Die Abstützstelle und die Befestigungsstelle sind auf gegenüberliegenden Seiten der gedachten Ebene angeordnet, also beispielsweise die Abstützstelle auf einer ersten Seite der Ebene und die Befestigungsstelle auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Ebene.A development of the invention provides that the support element is attached to the fuel rail at an attachment point, the support point and the attachment point being arranged on opposite sides of an imaginary plane running parallel to a longitudinal central axis of the fuel rail. The support element is thus supported on the one hand at the support point on the base element and on the other hand is attached to the attachment point on the fuel rail, which in turn is attached to the support element. The support point and the attachment point are arranged on opposite sides of the imaginary plane, ie for example the support point on a first side of the plane and the attachment point on a second side of the plane opposite the first side.

Die gedachte Ebene verläuft parallel zu der Längsmittelachse des Kraftstoffrails. Zusätzlich oder alternativ ist sie parallel zu einer Ebene angeordnet, welche eine Längsmittelachse des wenigstens einen Zylinders oder bevorzugt mehrere Längsmittelachsen mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine in sich aufnimmt. Hieraus ergibt sich eine Ausgestaltung des Zylinderkopfs, bei welcher das Stützelement einerseits der Ebene von dem Basiselement abgestützt und in Richtung des Kraftstoffrails gedrückt wird und andererseits in Richtung der Befestigungsstelle beziehungsweise des Kraftstoffrails gezogen wird. Die Befestigung des Stützelements an dem Kraftstoffrail erfolgt bevorzugt mittels einer Schraube oder eines Bolzens. In anderen Worten sind das Stützelement und das Kraftstoffrail miteinander verschraubt, wobei die Schraube beziehungsweise der Bolzen einerseits unmittelbar an dem Stützelement und andererseits unmittelbar an dem Kraftstoffrail angreift. Hierdurch wird ein besonders effektiver Toleranzausgleich erzielt.The imaginary plane runs parallel to the longitudinal central axis of the fuel rail. Additionally or alternatively, it is arranged parallel to a plane which accommodates a longitudinal center axis of the at least one cylinder or preferably several longitudinal center axes of several cylinders of the internal combustion engine. This results in a configuration of the cylinder head in which the support element is supported on the one hand in the plane by the base element and is pressed in the direction of the fuel rail and on the other hand is pulled in the direction of the fastening point or the fuel rail. The support element is preferably attached to the fuel rail by means of a screw or a bolt. In other words, the support element and the fuel rail are screwed together, with the screw or the bolt acting directly on the support element on the one hand and directly on the fuel rail on the other hand. This achieves a particularly effective tolerance compensation.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützelement auf der der Befestigungsstelle zugewandten Seite der gedachten Ebene von dem Zylinderkopf, insbesondere dem Basiselement des Zylinderkopfs, beabstandet angeordnet ist. Das Stützelement wird also lediglich auf der der Befestigungsstelle abgewandten Seite der Ebene von dem Basiselement abgestützt, insbesondere lediglich an der wenigstens einen Abstützstelle. Auf der der Befestigungsstelle zugewandten Seite der Ebene, besonders bevorzugt abseits der wenigstens einen Abstützstelle, ist das Stützelement von dem Zylinderkopf beabstandet angeordnet, berührt diesen also nicht. Hierdurch wird eine zuverlässige Befestigung des Einspritzventils bezüglich des Kraftstoffrails und die Herstellung einer zuverlässigen fluiddichten Verbindung realisiert.A further development of the invention provides that the support element is arranged at a distance from the cylinder head, in particular the base element of the cylinder head, on the side of the imaginary plane facing the fastening point. The support element is therefore only supported by the base element on the side of the plane facing away from the attachment point, in particular only at the at least one support point. On the side of the plane facing the attachment point, particularly preferably away from the at least one support point, the support element is arranged at a distance from the cylinder head, ie does not touch it. As a result, the injection valve is reliably fastened with respect to the fuel rail and a reliable fluid-tight connection is established.

Weiterhin wird auch eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Zylinderkopf beschrieben, nämlich einem Zylinderkopf gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung. Der Zylinderkopf soll also ein Kraftstoffrail und wenigstens ein strömungstechnisch mit dem Kraftstoffrail verbundenes Einspritzventil aufweisen. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftstoffrail eine Kugelkopfaufnahme, in die eine Fluidauslassöffnung einmündet, und das Einspritzventil einen Kugelkopf mit einer Fluideinlassöffnung aufweist, wobei der Kugelkopf derart in der Kugelkopfaufnahme angeordnet ist, dass die Fluideinlassöffnung in Überdeckung mit der Fluidauslassöffnung zur Herstellung der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil angeordnet ist.Furthermore, an internal combustion engine with a cylinder crankcase and a cylinder head is also described, namely a cylinder head according to the explanations within the scope of this description. The cylinder head should therefore have a fuel rail and at least one injection valve which is fluidically connected to the fuel rail. In this case, it is provided that the fuel rail has a spherical head receptacle into which a fluid outlet opening opens, and the injection valve has one Ball head having a fluid inlet opening, the ball head being arranged in the ball head receptacle in such a way that the fluid inlet opening is arranged to overlap with the fluid outlet opening to produce the fluidic connection between the fuel rail and the injection valve.

Hinsichtlich möglicher vorteilhafter Ausgestaltungen des Zylinderkopfs beziehungsweise der Brennkraftmaschine wird auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.With regard to possible advantageous configurations of the cylinder head or the internal combustion engine, reference is made to the explanations within the scope of this description.

Erläutert wird weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines Zylinderkopfs für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Zylinderkopfs gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei der Zylinderkopf über ein Kraftstoffrail und wenigstens ein strömungstechnisch mit dem Kraftstoffrail verbundenes Einspritzventil verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftstoffrail eine Kugelkopfaufnahme, in die eine Fluidauslassöffnung einmündet, und das Einspritzventil einen Kugelkopf mit einer Fluideinlassöffnung aufweist, wobei der Kugelkopf derart in der Kugelkopfaufnahme angeordnet wird, dass die Fluideinlassöffnung in Überdeckung mit der Fluidauslassöffnung zur Herstellung der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Kraftstoffrail und dem Einspritzventil angeordnet wird.A method for assembling a cylinder head for an internal combustion engine is also explained, in particular a cylinder head according to the statements within the scope of this description, the cylinder head having a fuel rail and at least one injection valve fluidically connected to the fuel rail. It is provided that the fuel rail has a spherical head receptacle into which a fluid outlet opening opens, and the injection valve has a spherical head with a fluid inlet opening, the spherical head being arranged in the spherical head receptacle in such a way that the fluid inlet opening overlaps the fluid outlet opening to establish the fluidic connection between the fuel rail and the injection valve.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren zu ihrem Montieren können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a procedure or such a configuration of the internal combustion engine have already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method for its assembly can be further developed according to the explanations within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.

Schließlich wird die Verwendung eines Zylinderkopfs für eine Brennkraftmaschine offenbart, nämlich eines Zylinderkopfs gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, bei einem in dem Kraftstoffrail vorliegenden Kraftstoffdruck von mindestens 350 bar. Besonders bevorzugt ist der Kraftstoffdruck größer als 350 bar, insbesondere beträgt er mindestens 400 bar, mindestens 450 bar oder mindestens 500 bar. Hinsichtlich möglicher vorteilhafter Ausgestaltungen des Zylinderkopfs und der Brennkraftmaschine wird auf die weiteren Ausführungen dieser Beschreibung verwiesen.Finally, the use of a cylinder head for an internal combustion engine is disclosed, namely a cylinder head according to the statements within the scope of this description, with a fuel pressure of at least 350 bar in the fuel rail. The fuel pressure is particularly preferably greater than 350 bar, in particular it is at least 400 bar, at least 450 bar or at least 500 bar. With regard to possible advantageous configurations of the cylinder head and the internal combustion engine, reference is made to the further explanations of this description.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Einspritzventils, welches zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Kraftstoffrail einen Kugelkopf aufweist,
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung aus dem Einspritzventil und dem Kraftstoffrail, wobei zusätzlich ein Basiselement eines Zylinderkopfs für eine Brennkraftmaschine gezeigt ist,
3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Bereich der Anordnung gemäß der 2 entlang einer Längsmittelachse des Einspritzventils,
4 eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs bei einem ersten Montageschritt,
5 eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs bei einem zweiten Montageschritt, sowie
6 eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs bei einem dritten Montageschritt.

The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing, without the invention being restricted. It shows:

1 a schematic representation of an injection valve, which has a spherical head for the fluidic connection to a fuel rail,
2 a schematic representation of an arrangement of the injection valve and the fuel rail, wherein a base element of a cylinder head for an internal combustion engine is also shown,
3 a schematic sectional view through a portion of the arrangement according to FIG 2 along a longitudinal central axis of the injector,
4 a schematic representation of the cylinder head in a first assembly step,
5 a schematic representation of the cylinder head in a second assembly step, and
6 a schematic representation of the cylinder head in a third assembly step.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Einspritzventils 1 für einen Zylinderkopf 2 einer Brennkraftmaschine (hier nicht näher dargestellt). Das Einspritzventil 1 verfügt auf seiner später einem Kraftstoffrail 3 des Zylinderkopfs 2 zugewandten Seite über einen Kugelkopf 4, der eine Fluideinlassöffnung 5 aufweist. Auf der später dem Kraftstoffrail 3 abgewandten Seite des Kugelkopfs 4 liegt ein Stützring 6 an dem Kugelkopf 4 an. Der Stützring 6 ist hierbei schwimmend an dem Einspritzventil 1 gelagert. Der Stützring 6 stützt sich auf seiner dem Kugelkopf 4 beziehungsweise dem Kraftstoffrail 3 abgewandten Seite an einem Stützelement 7 ab, mittels welchem das Einspritzventil 1 schlussendlich an den Zylinderkopf 2 und dem Kraftstoffrail 3 befestigt ist. Auf seiner dem Kugelkopf 4 abgewandten Seite verfügt das Einspritzventil 1 über eine Einspritzdüse 8, durch welche ein an der Fluideinlassöffnung 5 bereitgestelltes Fluid, nämlich Kraftstoff, in einen Zylinder der Brennkraftmaschine beziehungsweise einen Brennraum des Zylinders einbringbar ist.the 1 shows a schematic representation of an injection valve 1 for a cylinder head 2 of an internal combustion engine (not shown in detail here). On its side which later faces a fuel rail 3 of the cylinder head 2 , the injection valve 1 has a spherical head 4 which has a fluid inlet opening 5 . On the side of the ball head 4 which later faces away from the fuel rail 3 , a support ring 6 rests on the ball head 4 . The support ring 6 is in this case mounted in a floating manner on the injection valve 1 . On its side facing away from the spherical head 4 or the fuel rail 3 , the support ring 6 is supported on a support element 7 , by means of which the injection valve 1 is finally attached to the cylinder head 2 and the fuel rail 3 . On its side facing away from the ball head 4, the injection valve 1 has an injection nozzle 8, through which a fluid provided at the fluid inlet opening 5, namely fuel, can be introduced into a cylinder of the internal combustion engine or a combustion chamber of the cylinder.

Die 2 zeigt schematisch eine Anordnung des Einspritzventils 1 und des Kraftstoffrails 3. Zusätzlich sind zwei Abstandshalter 9 eines Basiselements 10 des Zylinderkopfs 2 zu erkennen. Das Einspritzventil 1 ist derart angeordnet, dass seine Längsmittelachse 11 das Kraftstoffrail 3 schneidet, also durch dieses hindurch verläuft. Das Kraftstoffrail 3 ist an dem Basiselement 10 des Zylinderkopfs 2 befestigt, bevorzugt mittels wenigstens einer hier nicht dargestellten Schraube beziehungsweise eines Bolzens. Erkennbar ist eine Befestigungsöffnung 12 für diese Schraube beziehungsweise diesen Bolzen.the 2 1 schematically shows an arrangement of the injection valve 1 and the fuel rail 3. Two spacers 9 of a base element 10 of the cylinder head 2 can also be seen. Injection valve 1 is arranged in such a way that its longitudinal center axis 11 intersects fuel rail 3, ie runs through it. The fuel rail 3 is fastened to the base element 10 of the cylinder head 2, preferably by means of at least one screw or bolt, not shown here. A fastening opening 12 for this screw or this bolt can be seen.

Das Stützelement 7, mittels welchem das Einspritzventil 1 an den Kraftstoffrail 3 gehalten und befestigt ist, stützt sich einerseits auf den Abstandshalter 9 auf. Andererseits ist das Stützelement 7 an dem Kraftstoffrail befestigt, nämlich mittels einer Schraube 13 beziehungsweise eines Bolzens. Mittels der Schraube 13 beziehungsweise des Bolzens wird das Stützelement 7 derart in Richtung des Kraftstoffrails 3 gezogen, dass der Kugelkopf 4 des Einspritzventils 1 in dichtendem Anlagekontakt mit dem Kraftstoffrail 3 steht. Entsprechend liegt eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Einspritzventil 1 und dem Kraftstoffrail 3 vor.The support element 7, by means of which the injection valve 1 is held and fastened to the fuel rail 3, is based on the one hand on the distance holder 9 on. On the other hand, the support element 7 is attached to the fuel rail, namely by means of a screw 13 or a bolt. The support element 7 is pulled in the direction of the fuel rail 3 by means of the screw 13 or the bolt in such a way that the spherical head 4 of the injection valve 1 is in sealing contact with the fuel rail 3 . Accordingly, there is a fluid-tight connection between the injection valve 1 and the fuel rail 3 .

Die 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch die Anordnung der 2 entlang der Längsmittelachse 11 des Einspritzventils. Die Längsmittelachse 11 des Einspritzventils 1 liegt vorzugsweise in einer gedachten Ebene, welche gleichsam eine Längsmittelachse 14 des Kraftstoffrails 3 aufnimmt oder zumindest parallel zu dieser verläuft. Einerseits der gedachten Ebene stützt sich das Stützelement 7 an dem wenigstens einen Abstandshalter 9 ab, wohingegen es auf dieser Seite gegenüberliegenden zweiten Seite an dem Kraftstoffrail 3 befestigt ist, nämlich mittels der Schraube 13 beziehungsweise dem Bolzen. Auf der Seite, auf welcher das Stützelement 7 an dem Kraftstoffrail 3 befestigt ist, ist es bevorzugt von dem Basiselement 10 des Zylinderkopfs 2 beabstandet angeordnet, steht also nicht mit diesem in Berührkontakt.the 3 shows a schematic sectional view through the arrangement of 2 along the longitudinal central axis 11 of the injector. The longitudinal center axis 11 of the injector 1 preferably lies in an imaginary plane which, as it were, accommodates a longitudinal center axis 14 of the fuel rail 3 or at least runs parallel to it. On one side of the imaginary plane, the support element 7 is supported on the at least one spacer 9, whereas on the opposite side it is attached to the fuel rail 3 on the second side, namely by means of the screw 13 or the bolt. On the side on which the support element 7 is fastened to the fuel rail 3, it is preferably arranged at a distance from the base element 10 of the cylinder head 2, ie is not in physical contact with it.

Es ist erkennbar, dass sich der Stützring 6 lediglich bereichsweise an dem Stützelement 7 abstützt, also in Umfangsrichtung nicht durchgehend. Beispielsweise stützt sich der Stützring 6 lediglich auf derjenigen Seite der gedachten Ebene an dem Stützelement 7 ab, auf welcher sich das Stützelement 7 an dem Basiselement 10 abstützt. Auf der jeweils anderen Seite der Ebene ist hingegen der Stützring 6 von dem Stützelement 7 beabstandet angeordnet. Hierdurch wird ein hervorragender Toleranzausgleich zwischen dem Einspritzventil 1 und dem Kraftstoffrail 3 ermöglicht.It can be seen that the support ring 6 is supported on the support element 7 only in certain areas, ie not continuously in the circumferential direction. For example, the support ring 6 is supported on the support element 7 only on that side of the imaginary plane on which the support element 7 is supported on the base element 10 . In contrast, the support ring 6 is arranged at a distance from the support element 7 on the respective other side of the plane. This enables excellent tolerance compensation between the injection valve 1 and the fuel rail 3 .

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs 2 bei einem ersten Montageschritt. In diesem werden das wenigstens eine Einspritzventil (in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Einspritzventile 1), in korrespondierenden Ausnehmungen des Basiselements 10 angeordnet. Dies erfolgt derart, dass sich das Stützelement 7 auf dem wenigstens einen Abstandshalter 9 des Basiselements 10 abstützt. Auf dem Stützelement 7 stützt sich wiederum der Stützring 6 und an diesem der Kugelkopf 4 des Einspritzventils 1 ab. Es ist erkennbar, dass an dem Stützelement 7 bereits die Schraube 13 beziehungsweise der Bolzen befestigt ist.the 4 shows a schematic representation of the cylinder head 2 in a first assembly step. In this, the at least one injection valve (several injection valves 1 in the exemplary embodiment shown here) are arranged in corresponding recesses of the base element 10 . This is done in such a way that the support element 7 is supported on the at least one spacer 9 of the base element 10 . In turn, the support ring 6 is supported on the support element 7 and the spherical head 4 of the injection valve 1 is supported on it. It can be seen that the screw 13 or the bolt is already fastened to the support element 7 .

Die 5 zeigt eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs 2 in einem zweiten Montageschritt, welcher sich an den ersten Montageschritt anschließt. In diesem wird das Kraftstoffrail 3 auf das wenigstens eine Einspritzventil 1 aufgesetzt und an dem Basiselement 10 des Zylinderkopfs 2 befestigt, nämlich mittels wenigstens einer Schraube 15. Dabei wird die Schraube 13 derart angeordnet, dass sie eine Aufnahmeöffnung 16 des Kraftstoffrails 3 durchgreift. Letztendlich ist nun bereits das wenigstens eine Einspritzventil 1 zuverlässig an dem Kraftstoffrail 3 beziehungsweise dem Basiselement 10 gehalten, weil das Kraftstoffrail 3 das Einspritzventil 1 an dem Basiselement 10 hält beziehungsweise es in Richtung des Basiselements 10 drängt.the 5 shows a schematic representation of the cylinder head 2 in a second assembly step, which follows the first assembly step. In this, the fuel rail 3 is placed on the at least one injector 1 and fastened to the base element 10 of the cylinder head 2, namely by means of at least one screw 15. The screw 13 is arranged in such a way that it penetrates a receiving opening 16 of the fuel rail 3. Ultimately, the at least one injector 1 is now reliably held on the fuel rail 3 or the base element 10 because the fuel rail 3 holds the injector 1 on the base element 10 or pushes it in the direction of the base element 10 .

Die 6 zeigt eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs 2 in einem dritten Montageschritt, welcher auf den zweiten Montageschritt folgt. In diesem wird auf die Schraube 13 eine Mutter 17 aufgesetzt und festgezogen, nämlich bis das Einspritzventil 1 beziehungsweise sein Kugelkopf 4 vollständig an das Kraftstoffrail 3 herangezogen ist, sodass es fluiddicht an diesem anliegt.the 6 shows a schematic representation of the cylinder head 2 in a third assembly step, which follows the second assembly step. In this, a nut 17 is placed on the screw 13 and tightened, namely until the injection valve 1 or its ball head 4 is fully drawn against the fuel rail 3 so that it is in fluid-tight contact with it.

Die beschriebene Ausgestaltung des Zylinderkopfs 2 ermöglicht zum einen eine einfache Montage und zum anderen eine platzsparende Ausgestaltung. Weiterhin wird auf zuverlässige Art und Weise ein Toleranzausgleich zwischen dem Einspritzventil 1 und dem Kraftstoffrail 3 realisiert.The configuration of the cylinder head 2 described enables, on the one hand, simple assembly and, on the other hand, a space-saving configuration. Furthermore, a tolerance compensation between the injection valve 1 and the fuel rail 3 is realized in a reliable manner.

BezugszeichenlisteReference List

11: Einspritzventilinjector
22: Zylinderkopfcylinder head
33: Kraftstoffrailfuel rail
44: Kugelkopfball head
55: Fluideinlassöffnungfluid inlet port
66: Stützringsupport ring
77: Stützelementsupport element
88th: Einspritzdüseinjector
99: Abstandshalterspacers
1010: Basiselementbase element
1111: Längsmittelachselongitudinal central axis
1212: Befestigungsöffnungmounting hole
1313: Schraubescrew
1414: Längsmittelachselongitudinal central axis
1515: Schraubescrew
1616: Aufnahmeöffnungintake opening
1717: Muttermother

Claims

Cylinder head (2) for an internal combustion engine, with a fuel rail (3) and at least one injection valve (1) connected to the fuel rail (3) in terms of flow, wherein a longitudinal center axis (11) of the injection valve (1) lies in an imaginary plane which another longitudinal central axis (14) of the fuel rail (3) or at least runs parallel to it, the fuel rail (3) having a spherical head receptacle into which a fluid outlet opening opens, and the injection valve (1) having a spherical head (4) with a fluid inlet opening (5). , wherein the ball head (4) is arranged in the ball head receptacle in such a way that the fluid inlet opening (5) overlaps the fluid outlet opening to produce the fluidic connection between the fuel rail (3) and the injection valve (1), wherein on the ball head ( 4) on the side facing away from the fuel rail (3), a support ring (6) mounted in a floating manner on the injection valve (1) engages, which pushes the ball head (4) in the direction of the fuel rail (3), a support element (7) being attached to the fuel rail (3) and pushing the support ring (6) in the direction of the fuel rail (3), characterized in that the cylinder head (2) has a base element (10) which has a valve seat in which the injection valve (1) is arranged and to which the fuel rail (3) is attached, the support element (7) being located at at least one support point on the base element (10), the support ring (6) being supported on its side facing away from the ball head (4) in the circumferential direction with respect to a longitudinal central axis (11) of the injection valve (1) only in certain areas on the support element (7), in that the support ring ( 6) is only supported on that side of the imaginary plane on the support element (7) on which the support element (7) is supported on the base element (10), and on the other side of the imaginary plane from the support element (7) bea is arranged.

cylinder head after claim 1 , characterized in that a shaft of the injection valve (1) and the ball head (4) are designed in one piece and/or of the same material.

Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the ball head (4) is conical or part-spherical on its side facing the support ring (6) and engages with this side in a conical or part-spherical support receptacle of the support ring (6).

cylinder head after claim 3 , characterized in that the support seat merges into a cylindrical guide seat of the support ring (6), in which the stem of the injection valve (1) is arranged with play in the radial direction with respect to an even further central longitudinal axis of the stem.

Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the support element (7) is attached to the fuel rail (3) at an attachment point, the support point and the attachment point being on opposite sides of a line parallel to a longitudinal center axis (14) of the fuel rail (3) running imaginary plane are arranged.

cylinder head after claim 5 , characterized in that the support element (7) is arranged at a distance from the cylinder head (2) on the side of the imaginary plane facing the fastening point.

Method for assembling a cylinder head (2) for an internal combustion engine, the cylinder head (2) having a fuel rail (3) and at least one injection valve (1) fluidically connected to the fuel rail (3), a longitudinal center axis (11) of the injection valve ( 1) lies in an imaginary plane which accommodates a further central longitudinal axis (14) of the fuel rail (3) or at least runs parallel to it, the fuel rail (3) having a spherical head receptacle into which a fluid outlet opening opens, and the injection valve (1) having one Ball head (4) with a fluid inlet opening (5), the ball head (4) being arranged in the ball head receptacle in such a way that the fluid inlet opening (5) overlaps the fluid outlet opening to produce the fluidic connection between the fuel rail (3) and the injection valve (1) is arranged, with a floating on the ball head (4) on the side facing away from the fuel rail (3). acts on the support ring (6) mounted on the injection valve (1), by which the ball head (4) is pushed in the direction of the fuel rail (3), a support element (7) being attached to the fuel rail (3) and supporting the support ring (6 ) in the direction of the fuel rail (3), characterized in that the cylinder head (2) has a base element (10) which has a valve seat in which the injection valve (1) is arranged and on which the fuel rail (3) is fastened, the support element (7) being supported at at least one support point on the base element (10), the support ring (6) on its side facing away from the ball head (4) in the circumferential direction with respect to a longitudinal central axis (11) of the injection valve (1) is only partially supported on the support element (7), in that the support ring (6) is supported on the support element (7) only on that side of the imaginary plane on which the support element (7) is supported on the base element (10), and a on the other side of the imaginary Plane of the support element (7) is arranged spaced.

Use of a cylinder head (2) for an internal combustion engine according to one or more of Claims 1 until 6 , with a fuel pressure in the fuel rail (3) of at least 350 bar.