DE19600378A1 - Brennstoffeinspritzsystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzsystem
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der EP-PS 0 139 122
ist bereits ein Brennstoffeinspritzsystem bekannt, das an
einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine montierbar ist.
Dieses Brennstoffeinspritzsystem umfaßt mehrere
Ansaugleitungen, die in ein Körperschall isolierendes,
elastisches Verbindungsrohrelement münden, das wiederum mit
einem Flansch zylinderkopfseitig ausgebildet ist, mit dem
eine feste Verbindung zum Zylinderkopf realisiert wird. Das
elastische Verbindungsrohrelement, das vorzugsweise aus
einem Elastomerkunststoff hergestellt ist, nimmt also
teilweise die Ansaugleitungen auf und besitzt zudem eine
hülsenförmige Aufnahme für ein Brennstoffeinspritzventil.
Die Aufnahme ist einstückig mit dem Verbindungsrohrelement
ausgeführt und umgibt das Brennstoffeinspritzventil im
eingebauten Zustand über fast seine gesamte
Erstreckungslänge. Das Brennstoffeinspritzsystem ist also
mehrteilig ausgebildet, wobei das komplette
Brennstoffeinspritzventil in der Aufnahme montiert wird, die
somit eine Halteeinrichtung für das
Brennstoffeinspritzventil darstellt. Die Aufnahme ist dabei
so gestaltet, daß die Außenkontur des
Brennstoffeinspritzventils weitgehend formtreu umgeben wird.
Aus der EP-OS 0 501 612 ist bereits ein
Brennstoffeinspritzsystem bekannt, das mehrteilige
Ansaugrohre aufweist, die an ihren Enden Flansche besitzen,
mit denen sie untereinander verbunden sind. Die Ansaugrohre
sind entweder aus Aluminium oder Kunststoff gefertigt und
haben neben ihren eigentlichen Strömungspassagen
Aufnahmebereiche für Brennstoffeinspritzventile. Diese
Aufnahmebereiche umgeben jeweils ein
Brennstoffeinspritzventil weitgehend mit radialem Abstand,
da z. B. die Brennstoffversorgung über die Aufnahmebereiche
zu den als sogenannte Side-Feed-Einspritzventile
ausgebildeten Brennstoffeinspritzventilen erfolgt. Die
Brennstoffeinspritzventile werden erst in vollständig
montiertem Zustand in diese Aufnahmebereiche eingesetzt.
Eine Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils in den
Aufnahmebereichen muß mit wenigstens zwei Dichtringen
erfolgen.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzsystem mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise
eine deutliche Kostenersparnis erzielt wird. Die
Kostenreduzierung ist deshalb erreichbar, weil eine
Integration der verschiedenen Komponenten des
Brennstoffeinspritzsystems in extremem Maße vorgenommen ist.
Die Vollintegration der Einspritzventile an einem aus
Kunststoff ausgebildeten Ansaugrohr bzw. Ansaugverteiler
führt dazu, daß sowohl elektrische als auch hydraulische
Schnittstellen des Brennstoffeinspritzsystems reduziert bzw.
ganz und gar vermieden werden. Außerdem ergeben sich durch
den vorteilhaften Wegfall von Verbindungselementen und
Dichtungselementen weitere Einsparungen an Bauteilen und
somit auch an Material. Die Vielzahl der sich aus der
Vollintegration ergebenden Vorteile soll in Kurzform nun
noch einmal zusammengefaßt werden:
- - Wegfall der eigentlichen Kunststoffumspritzung am Brennstoffeinspritzventil,
- - Wegfall eines Bauteils zur Brennstoffversorgung (Brennstoffverteiler),
- - Wegfall von mehreren Verbindungselementen (Sicherungsringe, Schrauben und anderes),
- - Wegfall von verschiedenen Dichtungselementen (O-Ringe),
- - Wegfall mehrerer Montagevorgänge aufgrund der Einteiligkeit.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzsystems
möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, elektrische Leitungen zur
gemeinsamen elektrischen Kontaktierung der
Brennstoffeinspritzventile in dem der Brennstoffversorgung
der Brennstoffeinspritzventile dienenden Brennstoffverteiler
zu integrieren. Für den elektrischen Anschluß des
Brennstoffeinspritzsystems nach außen ist dann nur ein
Zentralstecker notwendig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen
teilweisen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Brennstoffeinspritzsystem, Fig. 2 ein
Brennstoffeinspritzsystem mit Einzelstecker aufweisenden
Brennstoffeinspritzventilen und Fig. 3 ein
Brennstoffeinspritzsystem mit einem Zentralstecker.
Die Fig. 1 zeigt einen teilweisen Schnitt durch ein
Brennstoffeinspritzsystem, das unter anderem wenigstens ein
Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt, wobei das
Brennstoffeinspritzsystem besonders als Teil einer
Brennstoffeinspritzanlage von gemischverdichtenden,
fremdgezündeten Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommt. In
der Fig. 1 ist im Schnitt nur ein Brennstoffeinspritzventil
1 in Verbindung zu einem als Einzelsaugrohr ausgebildeten
Ansaugrohr 3 dargestellt, das zu einem nicht gezeigten
Brennraum der Brennkraftmaschine führt. Das
Brennstoffeinspritzsystem wird in der Regel jedoch für eine
MPI (Multi-Point-Injection) vorgesehen sein, bei der z. B.
jedem Brennraum der Brennkraftmaschine ein
Brennstoffeinspritzventil 1 zugeordnet ist. Bei einer
Brennkraftmaschine mit vier Brennräumen (4-Zylinder-Motor)
verlaufen also z. B. im Brennstoffeinspritzsystem vier
Ansaugrohre 3 in Richtung der Brennräume, wobei jeweils ein
Brennstoffeinspritzventil 1 in ein Ansaugrohr 3 mündet. Über
das beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisende Ansaugrohr 3 wird Ansaugluft bzw. rückgeführtes
Abgas in der mit einem Pfeil angegebenen Richtung für die
Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei die Steuerung der
Luftmenge über ein nicht dargestelltes Drosselorgan
stromaufwärts der Mündung des Brennstoffeinspritzventils 1
im Ansaugrohr 3 erfolgt.
Als Brennstoffeinspritzventile 1 für den Einsatz in dem
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzsystem sind zum
Beispiel sogenannte Top-Feed-Einspritzventile geeignet, bei
denen die Brennstoffversorgung über das dem Ansaugrohr
abgewandte Ende erfolgt. Auf eine detaillierte Beschreibung
des beispielhaft und vereinfacht dargestellten
Brennstoffeinspritzventils 1 wird verzichtet, da ein solches
Brennstoffeinspritzventil z. B. weitgehend aus der
DE-OS 43 25 842 bereits bekannt ist, deren Offenbarung
übernommen wird, wobei sich Unterschiede natürlich im
Bereich der Kunststoffumspritzung durch die Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzsystems ergeben.
Andere Bauarten bereits bekannter Einspritzventile können
ebenso in dem Brennstoffeinspritzsystem zum Einsatz kommen.
Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt in
bekannter Weise z. B. elektromagnetisch. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 besitzt deshalb einen
elektromagnetischen Kreis unter anderem mit einer
Magnetspule 5, einem als Brennstoffeinlaßstutzen und
Innenpol dienenden Kern 6 und einem Anker 7. Stromabwärts
der Magnetspule 5 erstreckt sich ein Ventilsitzträger 8, der
teilweise das Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils 1
bildet. In dem rohrförmigen Ventilsitzträger 8 ist eine
Ventilnadel 9 angeordnet, die an ihrem stromaufwärtigen Ende
mit dem Anker 7 und an ihrem stromabwärtigen Ende mit einem
Ventilschließkörper 10 fest verbunden ist. Zur axialen
Bewegung der Ventilnadel 9 und damit zum Öffnen entgegen der
Federkraft einer Rückstellfeder 11 bzw. Schließen des
Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis. In das
dem Kern 6 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 8 ist ein
Ventilsitzkörper 12 dicht montiert, der einen festen
Ventilsitz aufweist, mit dem wiederum der
Ventilschließkörper 10 zusammenwirkt.
Der abzuspritzende Brennstoff wird beispielsweise über eine
topfförmige Spritzlochscheibe 14 zugemessen, die fest mit
dem Ventilsitzkörper 12 verbunden ist und wenigstens eine,
beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte
Abspritzöffnungen aufweist. Am unmittelbar stromabwärtigen
Ende des Ventilsitzträgers 8 ist z. B. eine Schutzkappe 15
angeordnet. Die Magnetspule 5 ist von wenigstens einem,
z. B. als Bügel ausgebildeten und als ferromagnetisches
Element dienenden Leitelement 16 umgeben, das die
Magnetspule 5 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgibt
sowie mit seinen beiden Enden am Kern 6 bzw. am
Ventilsitzträger 8 anliegt und mit diesen fest verbunden
ist. In einer Strömungsbohrung 18 des Kerns 6 sind
beispielsweise ein Brennstoffilter 19 zur Herausfiltrierung
Verstopfungen verursachender Brennstoffbestandteile und eine
Einstellhülse 20 zur Einstellung der Federvorspannung der
Rückstellfeder 11 vorgesehen.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 liegt nicht wie bisher
bekannt mit einer Kunststoffumspritzung als ein in eine
Aufnahme eines Brennstoffeinspritzsystems einbaubares
Bauteil vor, sondern ist unmittelbar im
Brennstoffeinspritzsystem erfindungsgemäß integriert. Bis
auf einen kleinen stromabwärtigen Bereich 24 des
Brennstoffeinspritzventils 1 ist das
Brennstoffeinspritzventil 1 vollständig von Kunststoff
umgeben, wobei diese Kunststoffummantelung 25 einteilig mit
den Ansaugrohren 3 als ein kompaktes
Brennstoffeinspritzsystem ausgebildet ist und also auch in
einem Kunststoffspritzgießprozeß hergestellt wird. Zu dieser
Kunststoffummantelung 25 gehört beispielsweise auch ein für
jedes Brennstoffeinspritzventil 1 vorgesehener
mitangespritzter elektrischer Anschlußstecker 26.
Außerdem ist auch ein Brennstoffverteiler 28 unmittelbar im
Brennstoffeinspritzsystem vorgesehen, der letztlich direkt
von der Kunststoffummantelung 25 des
Brennstoffeinspritzventils 1 mitgebildet wird. Beim
Spritzgießen ist dabei in dem Spritzgießwerkzeug unmittelbar
oberhalb des zulaufseitigen Endes des
Brennstoffeinspritzventils 1 ein quer zu den
Ventillängsachsen 29 der Brennstoffeinspritzventile 1
verlaufender Spritzgießkern vorgesehen, durch den nach dem
Entfernen ein Brennstoffversorgungskanal 30 für die
Brennstoffeinspritzventile 1 in der Kunststoffummantelung 25
gebildet ist. Dieser zu jeder Strömungsbohrung 18 hin offene
Brennstoffversorgungskanal 30 weist beispielsweise einen
kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der die Wandung des
Brennstoffversorgungskanals 30 bildende Kunststoff mit einer
weitgehend konstanten Wandstärke vorhanden ist. Über die
axiale Erstreckung des Brennstoffeinspritzventils 1 gesehen
kann die Kunststoffummantelung 25 mit verschiedenen
Wandstärken ausgebildet sein, je nach den
Einbauanforderungen.
Zum Umspritzen der Brennstoffeinspritzventile 1 liegen diese
bereits eingestellt vor. Dabei bestimmt die Einschubtiefe
des Ventilsitzkörpers 12 im Ventilsitzträger 8 die Größe des
Hubs der Ventilnadel 9. Eine Endstellung der Ventilnadel 9
ist bei nicht erregter Magnetspule 5 durch die Anlage des
Ventilschließkörpers 10 am Ventilsitz des Ventilsitzkörpers
12 festgelegt; die andere Endstellung der Ventilnadel 9
ergibt sich bei erregter Magnetspule 5 durch die Anlage des
Ankers 7 am Kern 6. Die Federspannung der sich an der
Ventilnadel 9 abstützenden Rückstellfeder 11 wird, wie
bereits erwähnt, durch die Einstellhülse 20 eingestellt. Die
Abdichtung der Magnetspule 5 gegenüber dem
Brennstoffversorgungskanal 30 erfolgt z. B. über mehrere am
Umfang des Kerns 6 nahe des Brennstoffverteilers 28
vorgesehene ringförmig umlaufende Rippen 32, die eine
sogenannte Labyrinthdichtung bilden. Andererseits könnte
auch ein gewöhnlicher, am Umfang des Kerns 6 angeordneter
Dichtring mitumspritzt werden.
Um Kunststoff zu sparen, ist der stromabwärtige Bereich 24
des Brennstoffeinspritzventils 1 freiliegend ausgeführt,
d. h. den Ventilsitzträger 8 umschließt dort kein
Kunststoff. Vielmehr ragt dieser Bereich 24 in eine
Seitenmündung 33 des Ansaugrohrs 3, die beispielsweise einen
kreisförmigen Querschnitt besitzt. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 ist dabei z. B. so ausgerichtet,
daß der abzuspritzende Brennstoff im wesentlichen direkt auf
ein nicht gezeigtes Einlaßventil im Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine zielt. Denkbar ist auch, das
Brennstoffeinspritzventil 1 verlängert auszubilden und es
somit die Seitenmündung 33 völlig durchragen zu lassen,
wobei das Abspritzende des Brennstoffeinspritzventils 1 bis
in das Ansaugrohr 3 hineinreicht, wie es die Strichlinien
andeuten sollen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele
des Brennstoffeinspritzsystems als kompaktes Bauteil zur
Befestigung an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Die
Ansaugrohre 3 enden an einem Befestigungsflansch 37, der
z. B. mehrere Öffnungen 38 aufweist, in die
Befestigungsmittel zum Verbinden des
Brennstoffeinspritzsystems mit dem Zylinderkopf einführbar
sind. Die einzelnen Brennstoffeinspritzventile 1 sind bei
dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel getrennt
voneinander kontaktiert, d. h. jedes
Brennstoffeinspritzventil 1 besitzt einen eigenen
Anschlußstecker 26, der z. B. die in der Fig. 1
dargestellte Form haben kann. Die Ansaugrohre 3 verlaufen
als sogenannte Schwingrohre zumindest in dem beschriebenen
Brennstoffeinspritzsystem separat und bilden zusammen eine
Saugrohranlage. Der Brennstoffverteiler 28 erstreckt sich
mit seinem inneren Brennstoffversorgungskanal 30 entlang
aller Brennstoffeinspritzventile 1, so daß eine
gleichzeitige Brennstoffversorgung aller
Brennstoffeinspritzventile 1 möglich ist. An seinem einen
Ende weist der Brennstoffverteiler 28 ein Anschlußelement 40
auf. Das Anschlußelement 40 ist dabei z. B. in Form eines
Stutzens ausgebildet, an dem ein nicht gezeigter
Brennstoffversorgungsschlauch befestigt werden kann, oder
stellt einen sogenannten "quick connector" dar, mit dem
bajonettähnliche Schnellverbindungen erzielbar sind.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des
Brennstoffeinspritzsystems dargestellt, bei dem die
elektrische Kontaktierung der einzelnen
Brennstoffeinspritzventile 1 über eine Kontaktschiene 41
erfolgt, die alle Brennstoffeinspritzventile 1 miteinander
verbindet. Die Kontaktschiene 41, die direkt beim
Spritzgießen des Brennstoffeinspritzsystems mit vorgesehen
wird und so vollständig von Kunststoff umspritzt ist,
besitzt an einem Kontaktierungsende einen Zentralstecker 42,
der z. B. bei vier zu kontaktierenden
Brennstoffeinspritzventilen 1 fünfpolig ausgelegt ist. Die
Anzahl der in der Kontaktschiene 41 vorgesehenen
elektrischen Leitungen 43 verringert sich mit jedem
Brennstoffeinspritzventil 1 um eine bis zum vom
Zentralstecker 42 am weitesten entfernt liegenden
Brennstoffeinspritzventil 1, zu dem noch zwei elektrische
Leitungen 43 führen. Die Kontaktschiene 41 und der
Brennstoffverteiler 28 sind in der Fig. 3 keineswegs
maßstäblich dargestellt und müssen nicht separat
nebeneinander bzw. übereinander verlaufen. Vielmehr ist es
von Vorteil, die elektrischen Leitungen 43 unmittelbar im
bzw. am Brennstoffverteiler 28 zu integrieren, so daß nur
ein quer zu den Brennstoffeinspritzventilen 1 verlaufendes
Kunststoffverbindungsstück vorhanden ist.
Claims (9)
1. Brennstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine,
mit wenigstens einem Ansaugrohr und mit wenigstens einem
Brennstoffeinspritzventil, das von einer
Kunststoffummantelung (25) umgeben ist, dadurch
gekennzeichnet, daß dieselbe Kunststoffummantelung (25)
außerdem einen Brennstoffversorgungskanal (30) für das
wenigstens eine Brennstoffeinspritzventil (1) umschließt und
die Wandung des wenigstens einen Ansaugrohrs (3) auch
einteilig aus dieser Kunststoffummantelung (25) hervorgeht.
2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kunststoffummantelung (25) einen
Befestigungsflansch (37) aufweist, mit dem das
Brennstoffeinspritzsystem an einem Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine befestigbar ist und an dem das wenigstens
eine Ansaugrohr (3) endet.
3. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zwei
Brennstoffeinspritzventile (1) vorgesehen sind, denen
jeweils ein Ansaugrohr (3) zugeordnet ist und jedes
Ansaugrohr (3) getrennt von den anderen Ansaugrohren (3)
ausgebildet ist.
4. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß quer zu den Ventillängsachsen (29) der
mindestens zwei Brennstoffeinspritzventile (1) der
Brennstoffversorgungskanal (30) verläuft, der mit dem ihn
umhüllenden Kunststoff einen Brennstoffverteiler (28)
bildet, der direkt aus der Kunststoffummantelung (25) der
Brennstoffeinspritzventile (1) hervorgeht.
5. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes einzelne Brennstoffeinspritzventil
(1) zu dessen elektrischer Kontaktierung einen mit der
Kunststoffummantelung (25) einteilig ausgebildeten
Anschlußstecker (26) aufweist.
6. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Brennstoffeinspritzventile (1) mit
elektrischen Leitungen (43) einer Kontaktschiene (41)
verbunden sind, über die die elektrische Kontaktierung der
Brennstoffeinspritzventile (1) erfolgt, wobei die
Kontaktschiene (41) ebenfalls einteilig aus der
Kunststoffummantelung (25) hervorgeht und mit einem
Zentralstecker (42) endet.
7. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungen (43) in dem
Brennstoffverteiler (28) integriert sind.
8. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das wenigstens eine
Brennstoffeinspritzventil (1) einen als
Brennstoffeinlaßstutzen und Innenpol dienenden Kern (6) hat,
der das zulaufseitige, den Brennstoffversorgungskanal (30)
zugewandte Ende des Brennstoffeinspritzventils (1) bildet,
und der Kern (6) an seinem äußeren Umfang mehrere, von der
Kunststoffummantelung (25) umschlossene, ringförmig
umlaufende Rippen (32) aufweist.
9. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein das stromabwärtige Ende des
Brennstoffeinspritzventils (1) bildender und dem Ansaugrohr
(3) zugewandter Bereich (24) des Brennstoffeinspritzventils
(1) nicht unmittelbar von Kunststoff umgeben ist und in eine
Seitenmündung (33) des Ansaugrohrs (3) hineinreicht.
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