DE19605119A1 - Internal combustion engine with common rail injection system - Google Patents

Internal combustion engine with common rail injection system

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DE19605119A1
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Hans Dipl Ing Brueggemann
Hansjoerg Dipl Ing Finkbeiner
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
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    • F02F1/24Cylinder heads
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Abstract

The internal combustion engine has a common rail injection system. When a certain excessively high combustion chamber pressure is reached, the closable aperture (6) is opened by its closing element so that the pressure in the combustion chamber is relieved. The closing element includes the ignition glow plug (5) and is made as one construction module (4) with it. This module fits in a recess (3) in the cylinder head. The module may also include a shell (8) for the glow plug which at least partly covers it and can be detached from the cylinder head.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.

Aus der DE 38 43 521 A1 ist eine gattungsgemäße Brennkraftma­ schine bekannt, dessen im Brennraum eingeschlossenes Kraft­ stoff/Luft-Gemisch durch einen im Kolbenboden angeordneten Tur­ bulenzerzeuger in Form eines Blasventils, das vor und/oder nach jedem Zündbeginn eingeschaltet wird, stark verwirbelt wird. Im Kolben ist ein Speicherraum vorgesehen, der beim Kompressionshub des Kolbens über ein Ventil mit einem Teil des Arbeitsgases des Brennraums gefüllt wird. Beim Abwärtshub des Kolbens nach dem Zünd-OT wird das Blasventil geöffnet und das im Speicherraum ge­ speicherte Arbeitsgas strömt in den Brennraum, sobald der Druck im Brennraum geringer als im Speicherraum ist.DE 38 43 521 A1 is a generic internal combustion engine Apparently known, its power enclosed in the combustion chamber Substance / air mixture through a door arranged in the piston crown Bulb generator in the form of a blow valve, before and / or after is switched on at the beginning of each ignition, is swirled strongly. in the Piston is a storage space provided during the compression stroke of the piston via a valve with part of the working gas Combustion chamber is filled. During the downward stroke of the piston after Ignition TDC opens the blow valve and that in the storage space stored working gas flows into the combustion chamber as soon as the pressure in the combustion chamber is lower than in the storage room.

Bei Brennkraftmaschinen mit Einspritzsystemen, insbesondere Com­ mon-Rail-Einspritzsystemen, kann es beispielsweise infolge von Schmutzablagerung am Injektor oder Software-Fehlern am Ein­ spritzsystem zum Problem der Dauereinspritzung kommen. Der Kraftstoff im Brennraum entzündet sich und verbrennt dann unkon­ trolliert mit maximalen Zünddrücken bis zu 300 bar. Um dieser Spitzenbelastung zu begegnen und eine Zerstörung der Brennkraft­ maschine zu verhindern, wird eine kostspielige Triebwerksausle­ gung, insbesondere hinsichtlich der Dimensionierung der Pleuel und der Lagerstühle, vorgenommen, die diesen maximalen Zünddrüc­ ken während der Dauer von ca. 10 Arbeitsspielen widerstehen kön­ nen. In einer Zeit von 3 bis 7 Arbeitsspielen erkennt die elek­ tronische Drucküberwachung den Druckverlust im Einspritzsystem infolge des undichten Injektors und schaltet das Triebwerk ab. In internal combustion engines with injection systems, especially Com mon-rail injection systems, for example as a result of Dirt deposits on the injector or software errors on the on injection system come to the problem of continuous injection. Of the Fuel in the combustion chamber ignites and then burns inconsistently trolls with maximum ignition pressures up to 300 bar. To this Counter peak loads and destruction of internal combustion Preventing the machine becomes an expensive engine failure supply, especially with regard to the dimensioning of the connecting rods and the camp chairs made this maximum Zünddrüc can withstand the duration of approximately 10 work cycles nen. In a period of 3 to 7 work cycles, the elek tronic pressure monitoring the pressure loss in the injection system as a result of the leaky injector and switches off the engine.  

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Brennkraftmaschine derart auszubilden, daß eine ausreichende Betriebssicherheit der Brenn­ kraftmaschine gewährleistet ist.The object of the invention is an internal combustion engine of this type train that sufficient operational safety of the Brenn engine is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the characteristic of Features given claim 1 solved.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine liegt in der Verbesserung der Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine im Falle von ungewünschter Dauereinspritzung durch das Ein­ spritzsystem, indem durch den Einsatz eines Schließelements, das bei einem unzulässig hohen Brennraumdruck öffnet, die bei Dauereinspritzung auftretenden unzulässig hohen Brennraumdrücke abgebaut werden. Das Schließelement öffnet sofort beim Erreichen eines vorbestimmbaren unzulässig hohen Brennraumdrucks und führt dadurch dessen schnelle Verringerung herbei. Desweiteren kann die Triebwerksauslegung auf einen geringeren maximalen Brennraumdruck erfolgen, was gleichzeitig zu einer kostengünsti­ geren Herstellung führt.One advantage of the internal combustion engine according to the invention lies in the improvement of the operational safety of the internal combustion engine in the case of undesired continuous injection by the on spray system by using a closing element that at an impermissibly high combustion chamber pressure that opens at Continuous injection of impermissibly high combustion chamber pressures be dismantled. The closing element opens immediately when it is reached a predeterminably inadmissibly high combustion chamber pressure and thereby brings about its rapid reduction. Furthermore can reduce the engine design to a lower maximum Combustion chamber pressure take place, which at the same time leads to an inexpensive production leads.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 führt zu einer Einsparung eines separaten Schließelements und gleichzeitig zu einem verringerten Platzbedarf, da die Glühkerze und das Schließelement als ein Baumodul ausgebildet sind. Das Baumodul kann dadurch in eine bereits vorhandene Zylinderkopfkonstruktion integriert werden.The embodiment of the invention according to claim 2 leads to a Saving a separate locking element and at the same time a reduced space requirement, since the glow plug and the Closing element are designed as a building module. The construction module can thus be integrated into an existing cylinder head construction to get integrated.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 wird durch die Verbesserung der Notlaufeigen­ schaften der Brennkraftmaschine erreicht. Das erfindungsgemäße Schließelement ist, anders als bei gattungsgemäßen Brennkraftma­ schinen, keine Sicherung, die zum sofortigen Abschalten der Brennkraftmaschine führt, sondern ermöglicht einen kurzfristi­ gen, sicheren Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine bis zum Aus­ tausch des defekten Injektors. Another advantage of the internal combustion engine according to the invention according to claim 2 is by improving the emergency running the internal combustion engine achieved. The invention The closing element is different from the generic internal combustion engine seem, no fuse, which for immediate shutdown of the Internal combustion engine leads, but allows a short term safe, continued operation of the internal combustion engine until it stops replace the defective injector.  

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach Anspruch 3 ermöglicht vorteilhafterweise eine brennraumferne Anordnung der Feder des Baumoduls, was zu einer geringeren Temperaturbelastung der Feder führt. Die geringe Länge des Glührohrs der Glühkerze vom Brenn­ raum bis zum Ventilsitz der Glühkerze hingegen mindert erheblich die Gefahr einer Verkokung des Glührohrs.A preferred embodiment according to claim 3 enables advantageously a combustion chamber remote arrangement of the spring of the Construction module, resulting in a lower temperature load of the spring leads. The short length of the glow plug of the glow plug from the burner space to the valve seat of the glow plug, on the other hand, significantly reduces the risk of coking the glow tube.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels nach Anspruch 4 wird eine einfache Montage des Baumoduls er­ reicht, da das komplette Modul wie eine normale Glühkerze in ei­ ne Aufnahme des Zylinderkopfes geschraubt wird.Due to the advantageous embodiment of the embodiment according to claim 4, he is a simple assembly of the building module is enough, because the complete module like a normal glow plug in egg ne mounting of the cylinder head is screwed.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 zeigt als alter­ native Ausführung des Schließelements eine Hohlschraube mit Sollbruchstelle, die konstante Bruchauslösungswerte aufweist. Dies wird vorteilhafterweise dadurch unterstützt, daß sich diese Werte auch im Falle einer möglichen, wenn auch nur geringen Ver­ kokung nur vernachlässigbar verändern.The embodiment of the invention according to claim 5 shows as old native version of the locking element with a banjo bolt Predetermined breaking point that has constant breaking trigger values. This is advantageously supported by the fact that this Values also in the event of a possible, if only slight, ver Change coking negligibly.

Die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 führt zu einer einfachen und kostengünstigen Herstellung der Hohl­ schraube. Die Hohlschraube mit der als Sollbruchstelle ausgebil­ deten Platte kann vollständig durch Fließpressen hergestellt werden. Ein nachträgliches Anschweißen der Platte an die zuvor hergestellte Hohlschraube entfällt und damit ein zweiter Ar­ beitsgang.The preferred embodiment of the invention according to claim 6 leads for a simple and inexpensive manufacture of the hollow screw. The banjo bolt with the designed as a predetermined breaking point The plate can be made entirely by extrusion will. A subsequent welding of the plate to the previous one manufactured banjo bolt and thus a second Ar corridor.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach An­ spruch 9 ist die Anordnung des Schließelements im Kolben unter­ halb des Brennraums und damit die Vermeidung von Platzproblemen im zylinderkopfseitigen, beengten Brennraumbereich.Advantageous in the embodiment according to the invention saying 9 is the arrangement of the closing element in the piston under half of the combustion chamber and thus avoiding space problems in the narrow combustion chamber area on the cylinder head side.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Further refinements and advantages of the invention emerge from the other subclaims and the description.  

Sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden in sechs Zeichungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert, und zwar zeigen:Six embodiments of the invention are in the following in six drawings explained in more detail, and show:

Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt ei­ nes brennraumseitigen Abschnitts eines Zylinderkopfes mit einer Aufnahme, in der ein erfindungsgemäßes Schließele­ ment angeordnet ist, das eine Glühkerze und eine Hülse umfaßt, die die Glühkerze teilweise überdeckt und im Zy­ linderkopf einschraubbar ist, wobei sich zwischen Hülse und Glühkerze eine Feder abstützt, Fig. 1 in a first embodiment, a section of a combustion chamber-side portion of a cylinder head with a receptacle in which a device according to the invention is arranged, which includes a glow plug and a sleeve which partially covers the glow plug and can be screwed into the cylinder head, whereby supports a spring between the sleeve and the glow plug,

Fig. 2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt ei­ nes brennraumseitigen Abschnitts eines Zylinderkopfes mit einer Aufnahme, in der ein erfindungsgemäßes Schließele­ ment angeordnet ist, das eine in den Zylinderkopf einge­ schraubte Glühkerze und einen Hülsenring aufweist, wobei sich zwischen Glühkerze und Hülsenring eine Feder ab­ stützt, Fig. 2 in a second embodiment, a section of a combustion chamber-side portion of a cylinder head with a receptacle in which a closing element according to the invention is arranged, which has a glow plug screwed into the cylinder head and a sleeve ring, with a spring between the glow plug and the sleeve ring supports

Fig. 3 in einem dritten Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt ei­ nes brennraumseitigen Abschnitts eines Zylinderkopfes, in die eine als Schließelement ausgebildete Hohlschraube mit Sollbruchstelle eingeschraubt ist, Fig. 3 in a third embodiment of a cut-ei nes combustion chamber portion of a cylinder head, into which a closing element formed as a hollow screw is screwed with a predetermined breaking point,

Fig. 4 und 5 unterschiedliche Ausgestaltungen der Hohlschraube aus Fig. 3 und FIGS. 4 and 5 different embodiments of the hollow screw of Fig. 3 and

Fig. 6 in einem sechsten Ausführungsbeispiel einen Kolben mit einem erfindungsgemäßen Schließelement, wobei das Schließelement einen im Kolbenboden angeordneten Schließ­ keil umfaßt, der mit einer Feder gegen einen Ventilsitz im Brennraumboden gedrückt wird. Fig. 6 in a sixth embodiment of a piston with a closing element according to the invention, wherein the closing element comprises a wedge arranged in the piston head, which is pressed with a spring against a valve seat in the combustion chamber floor.

Eine Brennkraftmaschine mit Common-Rail-Einspritzsystem, von der in Fig. 1 lediglich ein Teil eines brennraumseitigen Abschnitts 1 eines Zylinderkopfes und ein Teil eines Brennraumes 2 gezeigt ist, weist ein in einer Aufnahme 3 des brennraumseitigen Ab­ schnitts 1 angeordnetes Schließelement auf, das eine in den Brennraum 2 hineinragende Glühkerze 5 umfaßt und mit dieser als ein Baumodul 4 ausgebildet ist. Das Baumodul 4 besteht außer der Glühkerze 5 noch aus einer Schraubenfeder 7 und einer Hülse 8.An internal combustion engine with common rail injection system of the in Fig. 1 only a part of a combustion chamber-side portion 1 a cylinder head and a part is shown of a combustion chamber 2, has a valve disposed in a housing 3 of the combustion chamber from section 1 closing element comprising a in the combustion chamber 2 protruding glow plug 5 and is formed with this as a construction module 4 . In addition to the glow plug 5 , the construction module 4 also consists of a coil spring 7 and a sleeve 8 .

Der Glühkerze 5 ist die hohlschraubenförmige Hülse 8 zugeordnet, die die Glühkerze 5 teilweise überdeckt und an einer dem Brenn­ raum 2 abgewandten Seite 9 der Aufnahme 3 in diese teilweise eingeschraubt ist.The glow plug 5 is assigned to the hollow screw-shaped sleeve 8 , which partially covers the glow plug 5 and is partially screwed onto a side 9 of the receptacle 3 facing away from the combustion chamber 2 .

Zwischen einer Außenkontur 10 der Glühkerze 5 und der Aufnahme 3 befindet sich ein ringförmiger Strömungskanal 11, der eine Strö­ mungsverbindung zwischen Brennraum 2 und zwei im brennraumseiti­ gen Abschnitt 1 des Zylinderkopfs verlaufenden Abführkanälen 12, 13 herstellt, die, hier nicht dargestellt, entweder in die Umge­ bung oder in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine münden.Between an outer contour 10 of the glow plug 5 and the receptacle 3 there is an annular flow channel 11 which creates a flow connection between the combustion chamber 2 and two discharge channels 12 , 13 extending in the combustion chamber side section 1 of the cylinder head, which, not shown here, either into the Environment or open into the exhaust tract of the internal combustion engine.

Zwischen der Hülse 8 und einem dem Brennraum 2 zugewandten unte­ ren, zylinderförmigen Glühkerzenteil 14 stützt sich die Schrau­ benfeder 7 an einem Absatz 14 a der Glühkerze 5 ab. Die Schrau­ benfeder 7 ist durch einen dem Brennraum 2 abgewandten oberen, zylinderförmigen Glühkerzenteil 15, der einen kleineren Durch­ messer als der untere Glühkerzenteil 14 besitzt, geführt. In montiertem Zustand des Baumoduls 4 bei normalen Brennraumdrücken drückt die Schraubenfeder 7 die Glühkerze 5 mit einer Vorspann­ kraft gegen einen dem Brennraum 2 zugeordneten Ventilsitz 16 der Aufnahme 3 und verschließt den Strömungskanal 11, so daß kein Aus strömen eines im Brennraum 2 befindlichen Arbeitsgases der Brennkraftmaschine möglich ist. Die Zeichnung zeigt das Baumodul 4 im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine.Between the sleeve 8 and a combustion chamber 2 facing unte ren, cylindrical glow plug part 14 , the screw benfeder 7 is supported on a shoulder 14 a of the glow plug 5 . The screw benfeder 7 is guided by a combustion chamber 2 facing away from the upper, cylindrical glow plug part 15 , which has a smaller diameter than the lower glow plug part 14 . In the assembled state of the construction module 4 at normal combustion chamber pressures, the helical spring 7 presses the glow plug 5 with a biasing force against a valve seat 16 of the receptacle 3 assigned to the combustion chamber 2 and closes the flow channel 11 , so that no flow of a working gas in the combustion chamber 2 from the internal combustion engine flows out is possible. The drawing shows the building module 4 in the normal operating state of the internal combustion engine.

Kommt es nun beispielsweise infolge eines Injektorfehlers zu ei­ ner Dauereinspritzung im Brennraum, entzündet sich der Kraft­ stoff im Brennraum und verbrennt dann im Bereich des Zünd-OT un­ kontrolliert mit maximalen Brennraumdrücken bis 300 bar. Um die­ se Spitzenbelastung zu begrenzen und abzubauen, ist die Feder 7 des Schließelements so dimensioniert, daß sie bei einem vorbe­ stimmbaren Brennraumdruck ein Abheben der Glühkerze 5 aus dem Ventilsitz 16 zuläßt und somit einen Druckabbau durch Ausströmen des Arbeitsgases durch eine Öffnung 6 in den Strömungskanal 11 ermöglicht. Der Brennraumdruck wirkt auf eine Fläche 17 der Glühkerze 5 und erzeugt eine Zünddruckkraft, die gegen die Fe­ derkraft des Schließelements wirkt. Im ungestörten Betrieb der Brennkraftmaschine bei normalen Brennraumdrücken ist die Feder­ kraft des Schließelements größer als die dieser entgegenwirken­ den Zünddruckkraft des Brennraums 2, so daß die Glühkerze 5 ge­ gen den Ventilsitz 16 der Aufnahme 3 gedrückt bleibt und die Öffnung 6 und damit den Strömungskanal 11 verschließt. Bei ge­ wünschten maximalen Brennraumdrücken im Bereich von 180 bis 250 bar liegen die Federkräfte für übliche Glühkerzen bei ca. 700 bis 900 N, um ein Abheben der Glühkerze 5 aus dem Ventilsitz 16 der Aufnahme 3 oberhalb dieser Drücke zu ermöglichen und damit eine Begrenzung des maximalen Brennraumdrucks vorzunehmen.If, for example, an injector fault leads to continuous injection in the combustion chamber, the fuel ignites in the combustion chamber and then burns uncontrolled in the ignition TDC area with maximum combustion chamber pressures of up to 300 bar. In order to limit and reduce the peak load, the spring 7 of the closing element is dimensioned such that it allows the glow plug 5 to be lifted out of the valve seat 16 at a pre-tunable combustion chamber pressure and thus reduces pressure by the working gas flowing out through an opening 6 into the flow channel 11 allows. The combustion chamber pressure acts on a surface 17 of the glow plug 5 and generates an ignition pressure force which acts against the spring force of the closing element. In the undisturbed operation of the internal combustion engine at normal combustion chamber pressures, the spring force of the closing element is greater than that which counteracts the ignition pressure force of the combustion chamber 2 , so that the glow plug 5 remains pressed against the valve seat 16 of the receptacle 3 and closes the opening 6 and thus the flow channel 11 . At ge desired maximum combustion chamber pressures in the range of 180 to 250 bar, the spring forces for conventional glow plugs are approximately 700 to 900 N in order to enable the glow plug 5 to be lifted out of the valve seat 16 of the receptacle 3 above these pressures and thus limit the maximum Make combustion chamber pressure.

In den folgenden Figuren sind, soweit sie übereinstimmen, die Bezugszeichen aus Fig. 1 übernommen. Das Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 2 weist ebenfalls ein in einer Aufnahme 3′ eines brenn­ raumseitigen Abschnitts 1 eines Zylinderkopfs angeordnetes Schließelement auf, das eine Glühkerze 5′ umfaßt und mit dieser als Baumodul 4′ ausgebildet ist. Das Baumodul 4′ besteht außer der Glühkerze 5′ noch aus einer Schraubenfeder 7′ und einem Hül­ senring 18.Insofar as they match, the reference numerals from FIG. 1 are adopted in the following figures. The exemplary embodiment according to FIG. 2 also has a closing element arranged in a receptacle 3 'of a combustion chamber-side section 1 of a cylinder head, which includes a glow plug 5 ' and is designed with this as a construction module 4 '. The construction module 4 'consists of the glow plug 5 ' still from a coil spring 7 'and a sleeve senring 18th

Die Aufnahme 3′ besitzt an einem dem Brennraum 2 abgewandten En­ de 19 ein Gewinde. Die mit einem entsprechenden Gewinde 20 in die Aufnahme 3′ geschraubte Glühkerze 5′ weist an einer dem Brennraum 2 zugewandten Seite 21 den auf der Glühkerze 5′ ver­ schiebbaren Hülsenring 18 auf. Zwischen einer außerhalb des Ge­ windes 20 befindlichen Außenkontur 10′ der Glühkerze 5′ und ei­ nem außerhalb des Gewindes liegenden Bereichs 22 der Aufnahme 3′ befindet sich ein ringförmiger Strömungskanal 11′, der eine Strömungsverbindung zwischen Brennraum 2 und zwei in der Brenn­ raumwand 1 verlaufenden Abführkanälen 12, 13 herstellt, die, hier nicht dargestellt, entweder in die Umgebung oder in den Ab­ gastrakt der Brennkraftmaschine münden.The receptacle 3 'has a thread facing away from the combustion chamber 2 En de 19 . The with a corresponding thread 20 in the receptacle 3 'screwed glow plug 5 ' has on a side facing the combustion chamber 2 21 on the glow plug 5 'ver sliding sleeve ring 18 . Between an outside of the Ge wind 20 outer contour 10 'of the glow plug 5 ' and egg nem outside the thread area 22 of the receptacle 3 'there is an annular flow channel 11 ', the flow connection between the combustion chamber 2 and two in the combustion chamber wall 1 extending Discharge channels 12 , 13 produces, which, not shown here, open either into the environment or into the gas tract of the internal combustion engine.

Zwischen Glühkerze 5′ und Hülsenring 18 stützt sich die Schrau­ benfeder 7′ ab, die den Hülsenring 18 in montiertem Zustand des Baumoduls 4′ bei normalen Brennraumdrücken mit einer Vorspann­ kraft gegen einen dem Brennraum 2 zugeordneten Ventilsitz 16′ der Aufnahme 3′ drückt. Der Hülsenring 18 verschließt eine Öff­ nung 6′ des Brennraums 2 und somit den Strömungskanal 11′ und verhindert ein Ausströmen des Arbeitsgases aus dem Brennraum 2 der Brennkraftmaschine. Der unzulässig hohe Brennraumdruck läßt sich wie im ersten Ausführungsbeispiel über die Federkraft der Feder 7′ vorgeben. Die Zeichnung zeigt das Baumodul 4′ im norma­ len Betriebszustand der Brennkraftmaschine.Between glow plug 5 'and sleeve ring 18 , the screw ben spring 7 ' is supported, which presses the sleeve ring 18 in the assembled state of the module 4 'at normal combustion chamber pressures with a preload against a combustion chamber 2 associated valve seat 16 ' of the receptacle 3 '. The sleeve ring 18 closes an opening 6 'of the combustion chamber 2 and thus the flow channel 11 ' and prevents the working gas from flowing out of the combustion chamber 2 of the internal combustion engine. The impermissibly high combustion chamber pressure can be specified as in the first embodiment via the spring force of the spring 7 '. The drawing shows the construction module 4 'in the normal operating state of the internal combustion engine.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines an einen Brennraum 2 angren­ zenden brennraumseitigen Abschnitts 1 eines Zylinderkopfs, in die eine als Schließelement ausgebildete Hohlschraube 23 einge­ schraubt ist, die einen Strömungskanal 24 in Richtung der Hohl­ schraubenlängsachse 25 zwischen Brennraum 2 und einem Aus­ gleichsvolumen 26 aufweist. Der Strömungskanal 24 ist mit einer als Sollbruchstelle ausgebildeten Platte 27 an einer den Brenn­ raum 2 begrenzenden Seite 28 der Hohlschraube 23 verschlossen. Die Platte 27 kann entweder an die Hohlschraube 23 geschweißt oder gleichzeitig durch Fließpressen der Hohlschraube 23 herge­ stellt werden und ist so dimensioniert, daß sie bei Erreichen eines vorgebbaren, unzulässig hohen Brennraumdruckes bricht und den Strömungskanal 24 zwischen Brennraum 2 und Ausgleichsvolumen 26 öffnet. Das Arbeitsgas kann aus dem Brennraum 2 durch den Strömungskanal 24 in das Ausgleichsvolumen 26 strömen, das, hier nicht dargestellt, entweder in die Umgebung oder in den Ab­ gastrakt der Brennkraftmaschine mündet. Der Strömungskanal 24 selbst stellt natürlich auch ein gewisses Ausgleichsvolumen 26 dar. Fig. 3 shows a section of a combustion chamber 2 adjoining combustion chamber-side section 1 of a cylinder head into which a hollow screw 23 designed as a closing element is screwed, which has a flow channel 24 in the direction of the hollow longitudinal axis 25 between combustion chamber 2 and an equalizing volume 26 . The flow channel 24 is closed with a plate 27 designed as a predetermined breaking point on a side 28 of the hollow screw 23 delimiting the combustion chamber 2 . The plate 27 can either be welded to the banjo bolt 23 or at the same time by extruding the banjo bolt 23 and is dimensioned such that it breaks when a prescribable, impermissibly high combustion chamber pressure is reached and the flow channel 24 between the combustion chamber 2 and the compensation volume 26 opens. The working gas can flow from the combustion chamber 2 through the flow channel 24 into the equalizing volume 26 , which, not shown here, either opens into the environment or into the gas tract of the internal combustion engine. The flow channel 24 itself of course also represents a certain compensation volume 26 .

Die Ausführungen gemäß Fig. 4 und 5 entsprechen weitgehend der­ jenigen nach Fig. 3. Allerdings ist in Fig. 4 die ebenfalls als Sollbruchstelle ausgebildete Platte 27′ in den Strömungskanal 24′ der Hohlschraube 23′ eingeschweißt. Der Strömungskanal 24′ weist an einem dem Brennraum 2 zugewandten Ende eine Verengung 29 auf, in die die Platte 27′ eingeschoben und mit der Verengung 29 verschweißt wird. Die hohlzylinderförmige Schweißnaht befin­ det sich zwischen einer Mantelfläche 30 der zylinderförmigen Platte 27′ und der Verengung 29 des Strömungskanals 24′. Der un­ zulässig hohe Brennraumdruck läßt sich über die tragende Länge der Schweißnaht vorgeben.The likewise designed as a predetermined breaking point plate 27 welded in the embodiments according to FIGS. 4 and 5 correspond largely to the jenigen of Fig. 3. However, in Fig. 4 'in the flow channel 24' of the hollow screw 23 '. The flow channel 24 'has a constriction 29 at one end facing the combustion chamber 2 , into which the plate 27 ' is inserted and welded to the constriction 29 . The hollow cylindrical weld is located between a lateral surface 30 of the cylindrical plate 27 'and the constriction 29 of the flow channel 24 '. The impermissibly high combustion chamber pressure can be specified over the load-bearing length of the weld seam.

In Fig. 5 ist die Platte 27′′ ebenfalls in den Strömungskanal 24′ der Hohlschraube 23′ eingeschweißt. Der Strömungskanal 24′ weist wiederum eine Verengung 29 auf, auf deren dem Brennraum 2 abgewandten Seite 31 die Platte 27′′ aufliegt. Die hohlzylinder­ förmige Schweißnaht befindet sich zwischen Auflagefläche 32 der Platte 27′′ und der Verengung 29 des Strömungskanals 24′. Der unzulässig hohe Brennraumdruck läßt sich bei diesem Ausführungs­ beispiel ebenfalls über die tragende Länge der Schweißnaht vor­ geben.In Fig. 5, the plate 27 '' is also welded into the flow channel 24 'of the banjo bolt 23 '. The flow channel 24 'in turn has a constriction 29 , on the side facing away from the combustion chamber 2 31, the plate 27 ''rests. The hollow cylindrical weld is located between the support surface 32 of the plate 27 '' and the constriction 29 of the flow channel 24 '. The impermissibly high combustion chamber pressure can also be given in this embodiment, for example, also over the load-bearing length of the weld.

Fig. 6 zeigt einen Kolben 33 mit einem Schließelement, das einen in einem Kolbenboden 35 angeordneten Schließkeil 36 umfaßt. Der Schließkeil 36 wird mit einer an einer Unterseite 37 des Kolbens 33 angeordneten Blattfeder 38 mit einer in Richtung zum Brenn­ raum 2 wirkenden Vorspannkraft gegen einen Ventilsitz 39 ge­ drückt und verschließt dadurch eine Öffnung 40 im Brennraum 2. Ein Kolbenbolzen 41 des Kolbens 33 dient als Anschlag für die Blattfeder 38. Der unzulässig hohe Brennraumdruck läßt sich über die Federkraft der Blattfeder 38 vorgeben. Die Zeichnung zeigt das Schließelement im normalen Betriebszustand der Brennkraftma­ schine. Fig. 6 shows a piston 33 with a closure member comprising a piston arranged in a bottom 35 closing wedge 36th The locking wedge 36 is pressed with a ge 39 arranged on an underside 37 of the piston 33 the leaf spring 38 with a space in the direction of the focal 2 acting biasing force against a valve seat and thereby closes an opening 40 in the combustion chamber. 2 A piston pin 41 of the piston 33 serves as a stop for the leaf spring 38 . The impermissibly high combustion chamber pressure can be specified via the spring force of the leaf spring 38 . The drawing shows the closing element in the normal operating state of the internal combustion engine.

In einer alternativen Ausführung kann das Schließelement auch als Überdruckventil ausgebildet sein, das in einem brennraumsei­ tigen Abschnitt des Zylinderkopfes angeordnet ist.In an alternative embodiment, the closing element can also be designed as a pressure relief valve in a combustion chamber term portion of the cylinder head is arranged.

Claims (10)

1. Brennkraftmaschine, insbesondere mit einem Common-Rail- Einspritzsystem, die mindestens einen durch Brennraumwände be­ grenzten Brennraum umfaßt, in dem Arbeitsgas komprimierbar ist, wobei mindestens eine Zünd- oder Glühkerze in den Brennraum hin­ einragt und wobei in mindestens einer Brennraumwand eine mit ei­ nem Schließelement verschließbare Öffnung angeordnet ist, durch die Arbeitsgas im Bereich des Zünd-OT aus dem Brennraum ent­ weichbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines vorbestimmbaren, unzulässig hohen Brennraumdrucks die Öffnung (6) durch das Schließelement geöff­ net wird und dadurch eine Druckentlastung des Brennraums (2) er­ reichbar ist.1. Internal combustion engine, in particular with a common rail injection system, which comprises at least one combustion chamber bounded by combustion chamber walls, in which working gas is compressible, with at least one spark or glow plug protruding into the combustion chamber and with at least one combustion chamber wall having an egg Nem closing element is arranged closable opening through which working gas in the area of the ignition TDC can be softened from the combustion chamber, characterized in that when a predetermined, inadmissibly high combustion chamber pressure is reached, the opening ( 6 ) is opened by the closing element and thereby pressure relief the combustion chamber ( 2 ) it is accessible. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement die Glühkerze (5, 5′) umfaßt und mit dieser als ein Baumodul (4, 4′) ausgebildet ist, welches in ei­ ner Aufnahme (3, 3′) im Zylinderkopf befestigbar ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the closing element comprises the glow plug ( 5 , 5 ') and is formed with this as a construction module ( 4 , 4 '), which in egg ner receptacle ( 3 , 3 ') in the cylinder head is attachable. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Baumodul (4) die Glühkerze (5) und eine dieser zuge­ ordnete Hülse (8) umfaßt, die die Glühkerze (5) mindestens teil­ weise überdeckt und am Zylinderkopf lösbar befestigt ist, wobei sich zwischen Hülse (8) und Glühkerze (5) eine Feder (7) ab­ stützt und wobei in montiertem Zustand des Baumoduls (4) die Glühkerze (5) mit einer Vorspannkraft der Feder (7) gegen einen dem Brennraum (2) zugeordneten Ventilsitz (16) gedrückt wird und einen Strömungskanal (11) zwischen Brennraum (2) und einem Ausgleichsvolumen (12, 13) verschließt.3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the building module ( 4 ) comprises the glow plug ( 5 ) and an associated sleeve ( 8 ) which covers the glow plug ( 5 ) at least partially and is releasably attached to the cylinder head, wherein a spring ( 7 ) is supported between the sleeve ( 8 ) and glow plug ( 5 ) and, in the assembled state of the construction module ( 4 ), the glow plug ( 5 ) with a biasing force of the spring ( 7 ) against a valve seat assigned to the combustion chamber ( 2 ) ( 16 ) is pressed and closes a flow channel ( 11 ) between the combustion chamber ( 2 ) and an equalizing volume ( 12 , 13 ). 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Baumodul (4′) die Glühkerze (5′), die lösbar am Zy­ linderkopf befestigt ist und einen Hülsenring (18) umfaßt, der verschiebbar auf der Glühkerze (5′) angeordnet ist, wobei sich zwischen Glühkerze (5′) und Hülsenring (18) eine Feder (7′) ab­ stützt und wobei in montiertem Zustand der Glühkerze (5′) der Hülsenring (18) mit einer Vorspannkraft der Feder (7′) gegen ei­ nen dem Brennraum (2) zugeordneten Ventilsitz (16′) gedrückt wird und einen Strömungskanal (11′) zwischen Brennraum (2) und einem Ausgleichsvolumen (12, 13) verschließt.4. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the construction module ( 4 ') the glow plug ( 5 ') which is releasably attached to the cylinder head Zy and comprises a sleeve ring ( 18 ) which is slidably arranged on the glow plug ( 5 ') , wherein between the glow plug ( 5 ') and the sleeve ring ( 18 ) a spring ( 7 ') is supported and wherein in the assembled state of the glow plug ( 5 ') the sleeve ring ( 18 ) with a biasing force of the spring ( 7 ') against egg nen the combustion chamber ( 2 ) associated valve seat ( 16 ') is pressed and closes a flow channel ( 11 ') between the combustion chamber ( 2 ) and a compensation volume ( 12 , 13 ). 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement eine in eine der Brennraumwände (1) eingebrachte Hohlschraube (23, 23′) mit einem Strömungskanal (24, 24′) zwischen Brennraum (2) und einem Ausgleichsvolumen (26) umfaßt, wobei der Strömungskanal (24, 24′) mit einem Ver­ schluß (27, 27′, 27′′) an einer den Brennraum (2) begrenzenden Seite (28) der Hohlschraube (23, 23′) verschlossen und wobei be­ sagter Verschluß (27, 27′, 27′′) als Sollbruchstelle ausgebildet ist.5. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the closing element comprises a in one of the combustion chamber walls ( 1 ) introduced hollow screw ( 23 , 23 ') with a flow channel ( 24 , 24 ') between the combustion chamber ( 2 ) and a compensation volume ( 26 ) , wherein the flow channel ( 24 , 24 ') with a United circuit ( 27 , 27 ', 27 '') on a combustion chamber ( 2 ) delimiting side ( 28 ) of the banjo bolt ( 23 , 23 ') closed and be said closure ( 27 , 27 ', 27 '') is designed as a predetermined breaking point. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle eine Platte (27) umfaßt, die so di­ mensioniert ist, daß sie bei Erreichen eines vorgebbaren, unzu­ lässig hohen Brennraumdruckes zerstört wird und dadurch der Strömungskanal (24) eine Strömungsverbindung zwischen Brennraum (2) und Ausgleichsvolumen (26) herstellt.6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the predetermined breaking point comprises a plate ( 27 ) which is dimensioned so that it is destroyed when a predetermined, inadmissibly high combustion chamber pressure is reached and thereby the flow channel ( 24 ) a flow connection between the combustion chamber ( 2 ) and compensation volume ( 26 ). 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle eine in den Strömungskanal (24′) der Hohlschraube (23′) eingeschweißte Platte (27′) umfaßt, wobei der unzulässig hohe Brennraumdruck über eine tragende Länge der Schweißnaht vorgebbar ist.7. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the predetermined breaking point comprises a plate ( 27 ') welded into the flow channel ( 24 ') of the hollow screw ( 23 '), the impermissibly high combustion chamber pressure being specifiable over a load-bearing length of the weld seam. 8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement einen in einem Kolbenboden (35) ange­ ordneten Schließkeil (36) umfaßt, der mit einer an einer Unter­ seite (37) des Kolbenbodens (35) befindlichen Feder (38) mit ei­ ner in Richtung zum Brennraum (2) wirkenden Vorspannkraft gegen einen Ventilsitz (39) gedrückt wird.8. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the closing element comprises a in a piston crown ( 35 ) arranged locking wedge ( 36 ) with a on a lower side ( 37 ) of the piston crown ( 35 ) located spring ( 38 ) with egg ner in the direction of the combustion chamber ( 2 ) biasing force is pressed against a valve seat ( 39 ). 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolbenbolzen (41) des Kolbens (33) als Anschlag für die Feder (38) dient.9. Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that a piston pin ( 41 ) of the piston ( 33 ) serves as a stop for the spring ( 38 ). 10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement ein in einem brennraumseitigen Ab­ schnitt (1) des Zylinderkopfes angeordnetes Überdruckventil ist.10. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the closing element is arranged in a combustion chamber-side section ( 1 ) of the cylinder head arranged pressure relief valve.
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DE102022202802A1 (en) 2022-03-22 2023-09-28 Mahle International Gmbh Valve for an internal combustion engine

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