HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere die
Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, in der ein
Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eingespritzt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Vergasermotor für die direkte Einspritzung eines
Kraftstoffs aus einer Kraftstoffeinspritzdüse in eine Brennkammer ist
in einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Motor dieser Art hat
eine Montageöffnung für die Kraftstoffeinspritzdüse in einem
Zylinderkopf. Die Montageöffnung steht mit der Brennkammer des
Motors in Verbindung und erlaubt, dass Kraftstoff direkt aus der
Kraftstoffeinspritzdüse in die Brennkammer gespritzt wird.
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Im Falle des Motors dieser Art werden am Spalt zwischen der
Kraftstoffeinspritzdüse und einer Innenfläche der Montageöffnung
eine hohe Temperatur und ein hoher Druck aus der Brennkammer
angelegt, so dass der Spalt auf eine zuverlässige Art und Weise
abgedichtet sein muss.
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Eine flache, ringförmige Metalldichtung wird im allgemeinen
zum Abdichten des Spalts verwendet. Es ist nötig, die
Kraftstoffeinspritzdüse fest am Zylinderkopf, d. h. einer Sitzfläche
der Montageöffnung durch die Metalldichtung, zu befestigen, um
die Dichtungsleistung der Metalldichtung genügend zu sichern.
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Weiterhin muss die Kraftstoffeinspritzdüse des Motors
dieser Art kompakt und leicht was das Gewicht anbelangt
hergestellt werden, und ein Betrieb dieser
Kraftstoffeinspritzdüse wird elektronisch gesteuert. Die Kraftstoffeinspritzdüse
hat nämlich eine geringe mechanische Festigkeit und im Vergleich
zu einem Kraftstoffeinspritzventil aus einem Dieselmotor einen
genauen inneren Aufbau.
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Wenn daher die Kraftstoffeinspritzdüse gegen die Metalldichtung
gedrückt wird, um die Dichtungsleistung der
Metalldichtung auf eine ausreichende Weise zu erhalten, wird die
Kraftstoffeinspritzdüse übermäßig befestigt, und in einem
bestimmten Fall werden ihr Körper und ihr innerer Aufbau
verformt. Solchermaßen wird die Kraftstoffeinspritzdüse durch
diese Verformung nicht mehr genau betrieben, so dass die
Kraftstoffeinspritzdüse den Kraftstoff nicht mit einer hohen
Genauigkeit einspritzen kann.
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Der Zylinderkopf ist ein Gußprodukt, und die Montageöffnung
der Kraftstoffeinspritzdüse wird mittels Bohren im Zylinderkopf
ausgebildet. Daher wird auch betrachtet, dass die Sitzfläche die
Montageöffnung rau ist und ein Teil der Porosität in dem
Zylinderkopf wird als Stiftlöcher auf der Sitzfläche ausgesetzt. Die
Rauheit einer solchen Sitzfläche und die Stiftlöcher vermindern
die dichte Kontakteigenschaft zwischen der Metalldichtung und
der Sitzfläche der Montageöffnung, so dass keine ausreichende
Dichtungsleistung der Metalldichtung ausgeübt werden kann.
Eine Zylinderkopfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der US-A-5 247 918 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen,
die in der Lage ist, die Dichtung zwischen einer
Kraftstoffeinspritzdüse und ihrer Montageöffnung genügend zu sichern, ohne
eine übermäßige Befestigungskraft an der Kraftstoffeinspritzdüse
bereitzustellen.
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Die obige Aufgabe wird durch eine Zylinderkopfvorrichtung
für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 erfüllt. Die
Zylinderkopfvorrichtung umfasst einen Zylinderkopf, der eine
Montageöffnung zum Einfügen einer Kraftstoffeinspritzdüse darin
einschließt. Die Montageöffnung steht mit einer Brennkammer des
Motors in Verbindung und hat eine ringförmige, gestufte Fläche
zum Tragen der Kraftstoffeinspritzdüse darin. Die Vorrichtung
umfasst weiterhin ein Dichtungsmittel für das Abdichten zwischen
der Kraftstoffeinspritzdüse und der ringförmigen, gestuften
Fläche, indem die Kraftstoffeinspritzdüse gegen die ringförmige,
gestufte Fläche gedrückt wird. Das Dichtungsmittel schließt ein
ringförmiges Dichtungsglied ein, das zwischen der
Kraftstoffeinspritzdüse und der ringförmigen, gestuften Fläche eingezwängt
wird. Das Dichtungsglied schließt einen Metallkern ein, der in
einer axialen Richtung der Montageöffnung elastisch verformbar
ist, einen ringförmigen, ersten Dichtungsbereich, der konvex in
Richtung der Kraftstoffeinspritzdüse vorspringt, und einen
ringförmigen, zweiten Dichtungsbereich, der konvex in Richtung der
ringförmigen, gestuften Fläche vorspringt. Das Dichtungsmittel
schließt weiterhin elastische Schutzschichten ein, um den ersten
und den zweiten Dichtungsbereich abzudecken.
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Gemäß der obigen Zylinderkopfvorrichtung wird die
Kraftstoffeinspritzdüse durch das Dichtungsglied gegen die gestufte
Fläche der Montageöffnung gedrückt, wenn die
Kraftstoffeinspritzdüse in der Montageöffnung befestigt wird. Der Kern des
Dichtungsglieds wird in der axialen Richtung der Montageöffnung
elastisch verformt, indem die Einspritzdüse so gedrückt wird,
dass eine Länge oder eine Höhe des Dichtungsglieds in der
axialen Richtung der Montageöffnung verkürzt wird. Daher werden
der erste und der zweite Dichtungsbereich des Kerns jeweils
durch die Rückstellkraft des Kerns durch die Schutzschichten
jeweils gegen die Kraftstoffeinspritzdüse und die gestufte.
Fläche der Montage gedrückt.
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Der erste und der zweite Dichtungsbereich des Kerns werden
in einer konvexen Ringform in Richtung Kraftstoffeinsprizdüse
und gestufte Fläche ausgebildet, so dass die nahen
Kontaktbereiche dieser Dichtungsbereiche klein sind. Dies bedeute,
dass der erste und der zweite Dichtungsbereich sogar dann stark
gegen die Kraftstoffeinspritzdüse und die gestufte Fläche
gedrückt werden, wenn die Druckkraft der Kraftstoffeinspritzdüse,
d. h. ihre Befestigungskraft, relativ schwach ist.
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Der erste und der zweite Bereich des Kerns werden mit den
elastischen Schutzschichten abgedeckt. Daher kommen der erste
und der zweite Dichtungsbereich durch die Schutzschicht jeweils
mit der Kraftstoffeinspritzdüse und mit der gestuften Fläche in
einen nahen Kontakt, so dass die Dichtungsleistung des
Dichtungsglieds in ausreichendem Maße gezeigt wird.
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Dieser Punkt wird als nächstes detailliert beschrieben.
Selbst wenn die gestufte Fläche rau ist und Stiftllöcher auf
einem Abschnitt der gestuften Fläche ausgesetzt sind, die dem
zweitem Dichtungsbereich entspricht, werden die Rauheit der
gestuften Fläche und die Stiftlöcher darauf zuverlässig mit der
elastischen Schutzschicht abgedeckt. Als Ergebnis vermindern die
Rauheit der gestuften Fläche und der Stiftlöcher nicht die
Abdichtungsleistung des Dichtungsglieds. Selbst wenn eine
Außenfläche oder eine Dichtungsfläche der Kraftstoffeinspritzdüse,
die gegen den ersten Dichtungsbereich des Kerns gedrückt wird,
beschädigt wird, wird darüber hinaus auch dieser Schaden
zuverlässig mit der elastischen Schutzschicht abgedeckt, so dass
die Dichtungsleistung des Dichtungsglieds nicht vermindert wird.
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Der Kern des Dichtungsglieds kann einen Umriss haben, der
in Form eines abgeschnittenen Kegels im Längsschnitt ausgebildet
ist. Der erste und der zweite Dichtungsbereich werden jeweils an
inneren und äußeren umlaufenden Kantenabschnitten des Kerns
ausgebildet, indem die inneren und die äußeren umlaufenden
Kantenabschnitte in zueinander entgegengesetzte Richtungen gebogen
werden. In diesem Fall kann der Kern des Dichtungsglied als eine
Tellerfeder elastisch verformt werden.
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Die Schutzschicht des obigen zweiten Dichtungsbereichs kann
auf seiner am weitesten außen befindlichen Seite eine
Gummischicht aufweisen. In diesem Fall verfügt die Schutzschicht des
zweiten Dichtungsbereichs über eine hervorragendere elastisch
Eigenschaft, so dass die raue, gestufte Fläche, die Stiftlöcher
und der Schaden an der Kraftstoffeinspritzdüse auf eine
zuverlässige Weise mit der Schutzschicht abgedeckt werden können.
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Eine gesamte Fläche des Kerns des Dichtungsglieds kann mit
der Schutzschicht abgedeckt werden. In diesem Fall wird der Kern
auf eine einfache Weise mit der Schutzschicht beschichtet, um
die Schutzschicht kann die gesamte Fläche des Kerns schützen.
Gemäß der Erfindung schließt das Dichtungsmittel weiterhin
eine zweite Schutzschicht ein, die die gestufte Fläche der
Montageöffnung abdeckt. In diesem Fall haben die gestufte Fläche
und die Stiftlöcher keinen schlechten Einfluss auf die
Abdichtungsleistung des Dichtungsglieds.
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Die zweite Schutzschicht wird vorzugsweise von einem Harz,
das ultraviolett Härtet, gebildet. In diesem Fall wird die
zweite Schutzschicht auf eine einfache Weise gebildet.
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Eine weitere Tragweite der Anwendbarkeit der vorliegenden
Erfindung wird in Zusammenhang mit der hiernach gegebenen
detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sollte jedoch klar
sein, dass die detaillierte Beschreibung und das spezielle
Beispiel lediglich darstellend abgeliefert werden, obwohl eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt wird, da den
Fachleuten auf dem Gebiet verschiedene Änderungen und
Modifikationen innerhalb des Geists und Schutzumfangs der Erfindung
aus der Beschreibung klar sein werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird vollständiger in
Zusammenhang mit der hiernach abgegebenen detaillierten Beschreibung und
den begleitenden Zeichnungen klar, die nur beispielhaft gegeben
werden und solchermaßen die vorliegende Erfindung nicht
einschränken, und worin:
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Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Moors
darstellt;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen
Befestigungshalter für eine Kraftstoffeinspritzdüse zeigt;
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Fig. 3 eine Ansicht ist, die einen Anbringungszustand der
Kraftstoffeinspritzdüse an einem Zylinderkopf zeigt;
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Metalldichtung
ist, von der eine Schutzschicht entfernt wird;
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Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in
der Fig. 4 darstellt;
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Fig. 6 eine Ansicht ist, die einen nahen Kontaktzustand
zwischen einer Sitzfläche einer Montageöffnung und der
Metalldichtung zeigt;
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Fig. 7 eine Ansicht ist, die eine auf der Sitzfläche der
Montageöffnung gebildete Schutzschicht zeigt;
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Fig. 8 ein Graph ist, der das Verhältnis zwischen einer
festgelegten Länge und einer Belastung der Metalldichtung der
Fig. 5 zeigt;
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Fig. 9 eine Ansicht ist, die eine Metalldichtung in einer
zweiten Ausführungsform zeigt;
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Fig. 10 eine Ansicht ist, die eine Metalldichtung in einer
dritten Ausführungsform zeigt; und
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Fig. 11 eine Ansicht ist, die eine Metalldichtung in einer
vierten Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit Bezug auf die Fig. 1 verfügt ein Motor 1 über einen
Zylinderblock 6 und einen Zylinderkopf 4, der auf einer oberen
Fläche des Zylinderblocks 6 angebracht ist. Ein Sperrdeckel 2
ist auf einer oberen Fläche des Zylinderkopfs 4 angebracht. Eine
Ölwanne 8 wird auf einer unteren Fläche des Zylinderblocks 5
angebracht.
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Auslassventile 10 und Einlassventile 12 werden im
Zylinderkopf 4 angebracht. Eine Zylinderbohrung 15 wird im Zylinderblock
6 bestimmt und ein Kolben 14 wird in die Zylinderbohrung 15
eingefügt. Der Kolben 14 wird mittels einer Verbindungsstange 16
mit einer Kurbelwelle verbunden.
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Eine gestufte Montageöffnung 18 wird im Zylinderkopf 4
ausgebildet und steht mit der Zylinderbohrung 15, d. h. einer
Brennkammer, in Verbindung. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 2C wir
in die Montageöffnung 18 gesteckt. Genauer erläutert, steht ein
distales Ende der Kraftstoffeinspritzdüse 20 durch einer:
Abschnitt kleinen Durchmessers der Montageöffnung 18 gegenüber dem
Inneren der Brennkammer. Daher kann die Kraftstoffeinspritzdüse
20 direkt Kraftstoff, d. h. Benzin, aus einer Düse davon in die
Brennkammer einspritzen. Abweichend von einem normalen Motor zum
Einspritzen des Benzins in eine Einlassöffnung, wird spezieller
das Benzin direkt in den Zylinder des Motors 1 eingespritzt. Der
eingespritzte Kraftstoff wird mit der Luft in der Brennkammer
vermischt, und dieses Gemisch wird durch eine Zündkerze 19
gezündet. Die Zündkerze 19 wird am Zylinderkopf 4 angebracht und
zwischen den Auslassventilen 19 und den Einlassventilen 12
angeordnet.
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Ein proximales Ende der Kraftstoffeinspritzdüse 20 ragt aus
dem Zylinderkopf 4 heraus und wird mit einer Kraftstoffverteilerleitung
26 verbunden. Die Kraftstoffverteilerleitung 26 wird
mittels einer Kraftstoffversorgungsleitung 24 mit einer
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 verbunden. Die
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 wird an der Außenfläche des Zylindekopfs 4 angebracht.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 beaufschlagt den Kraftstoff mit
Druck und führt der Kraftstoffeinspritzdüse 20 mittels der
Kraftstoffversorgungsleitung 24 und der
Kraftstoffverteilerleitung 26 druckluftbeaufschlagteh Kraftstoff zu. Ein Druck des der
Kraftstoffeinspritzdüse 20 zugeführten Kraftstoffs wird auf 5
bis 7 MPa eingestellt.
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Auf die Fig. 2 Bezug nehmend, verfügte die
Kraftstoffeinspritzdüse 20 über einen Flansch 28, der sich außerhalb vcm
Zylinderkopf 4 befindet. Der Flansch 28 wird mittels eines
Befestigungshalters 30 an der Außenfläche des Zylinderkopfs 4
angebracht. Genauer erläutert, hat der Befestigungshalter 30 an
seinem Ende eine u-förmige Kerbe. Die Kerbe bildet ein Paar an
Druckklauen 32. Ein Einspritzdüsenkörper der
Kraftstoffeirspritzdüse 20 wird durch die Kerbe des Befestigungshalters 30
geführt. Das Paar an Druckklauen 32 des Befestigungshalters 30
und eine Bogenkante, die diese Druckklauen 32 verbindet, drücken
die Kraftstoffeinspritzdüse 20 von oben durch den Flansch 28.
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Ein weiterer Endabschnitt des Befestigungshalters 30 wird
mittels eines Bolzens 34, der mit einem vorbestimmten
Verschlussdrehmoment sicher befestigt wird, an der Außenfläche des
Zylinderkopfs 4 angebracht. In diesem Fall wird die
Befestigungskraft der Kraftstoffeinspritzdüse 20, d. h. der Bolzen 34,
auf 200 Kgf eingestellt.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 kann das Verhältnis
zwisehen dem Flansch 28 der Kraftstoffeinspritzdüse 20 und dem
Befestigungshalter 30, d. h. dem Paar der Drückklauen 32, besser
verstanden werden.
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Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, wird der distale
Endabschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse 20, der tiefer als ihr
Flanschabschnitt 28 liegt, in die obige Montageöffnung 18
eingesteckt.
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Die Kraftstoffeinspritzdüse 20 verfügt über einen
Einspritzdüsenkörper 36, und der Flansch 28 ist integral mit dem
Einspritzdüsenkörper 36 ausgebildet. Der Einspritzdüsenkörper 36
ist in einer gestuften zylindrischen Form ausgebildet. Ein
hohles Kernglied 36 wird im proximalen Endabschnitt des
Einspritzdüsenkörpers 36 gelagert, wie in der Fig. 3 gezeigt wird.
Das Kernglied 38 erstreckt sich in einer axialen Richtung des
Einspritzdüsenkörpers 36. Ein oberes Ende des Kernglieds 38 ragt
aus dem Einspritzdüsenkörper 36 heraus und wird mit der obigen
Kraftstoffverteilerleitung 24 verbunden. Entsprechend kann der ·
Kraftstoff aus der Kraftstoffverteilerleitung 24 dem Kernglied
38 zugeführt werden.
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Ein Düsenventil 37, das elektromagnetisch betätigbar ist,
wird mittels eines Halters 39 in den distalen Endabschnitt des
Einspritzdüsenkörpers 36 installiert. Das Düsenventil 37 verfügt
über einen. Düsenkörper 40, der aus einer unteren Fläche des
Halters 39 vorspringt. Ein vorspringender Abschnitt des
Düsenkörpers 40 wird in den Abschnitt kleinen Durchmessers der
Montageöffnung 18 gesteckt, und ein oberes Ende davon liegt der
Brennkammer gegenüber. Der Düsenkötper 40 verfügt über einen
Düsenstöpsel 42 an seinem oberen Ende der Düsenstöpsel 42
bestimmt eine Kraftstoffkammer 43 im Düsenkörper 40. Die
Kraftstoffkammer 43 steht mittels der Durchgänge im Düsenkörner
40 und im Einspritzdüsenkörper 36 mit dem obigen Kernglied 38 in
Verbindung. Entsprechend kann die Kraftstoffkammer 43 mit dem
Kraftstoff aus dem Kernglied 38 versorgt werden.
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Ein Düsenloch 44 ist in dem Düsenstöpsel 42 ausgebildet. In
einem in der Fig. 3 gezeigten Zustand verschließt eine
Düsennadel 46 das Düsenloch 44. Die Düsennadel 46 erstreckt sich aus
der Kraftstoffkammer 43 in Richtung eines darin befindlichen
oberen Endes des Düsenkörpers 40 und ragt aus dem oberen Ende
heraus. Die Düsennadel 46 wird auf einer axialen Linie des
Düsenkörpers 40 angeordnet und kann in der axialen Richtung des
Düsenkörpers 40 hin- und herbewegt werden.
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Ein hohler Beschlag 48 ist im Einspritzdüsenkörper 36
angeordnet und umgibt einen oberen Abschnitt der Düsennadel 46, d.
h. ihren Kopfbereich, und wird mit dem Kopfbereich verbunden.
Eine Druckschraubenfeder 50 wird im Beschlag 48 angeordnet und
zwingt die Düsennadel 46 in Richtung der Kerze 42, d. h. den
Ventilsitz für das Düsenloch 44 durch den Beschlag 48. Im in der
Fig. 3 gezeigten Zustand schließt daher die Düsennadel 46 das
Düsenloch 42, indem sie die vorantreibende Kraft der
Druckschraubenfeder 50 empfängt. Weiterhin wird ein Elektromagnet 54,
der um eine Spule 52 herumgewickelt wird, im
Einspritzdüsenkörper 36 angeordnet und umgibt den Beschlag 48.
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Wenn das Elektromagnet 54 eingeschaltet wird, wird der
Beschlag 48, d. h. die Düsennadel 46, gegen die vorantreibende
Kraft der Druckschraubenfeder 50 gehoben und öffnet das
Düsenloch 44. Gleichzeitig wird der Kraftstoff aus dem Düsenloch 44
in die Brennkammer 15 eingespritzt.
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Wenn der Motor 1 betrieben wird, erzielt das Innere der
Brennkammer 15 Bedingungen hoher Temperatur und hohen Drucks.
Daher muss ein Spalt zwischen der Kraftstoffeinspritzdüse 20 und
dem Zylinderkopf 4 perfekt abgedichtet sind Wie in der Fig. 3
gezeigt, wird zu diesem Zweck eine Dichtung 56, die aus Kupfer
hergestellt ist, zwischen dem Zylinderkopf 41 und dem Flansch 23
der Kraftstoffeinspritzdüse 20 angeordnet. Eine ringförmige,
gestufte Fläche zum Tragen des Halters 391 der
Ktaftstoffeinspritzdüse 20, d. h. eine Sitzfläche 72, wird auf einer inneren
umlaufenden Fläche der Montageöffnung 18 ausgebildet. Eine
elastisch verformbare Metalldichtung 58 wird zwischen der Sitzfläche
72 und der unteren Fläche des Halters 39 angeordnet. Die untere
Fläche des Halters 39 wird als Sitzfläche der
Kraftstoffeinspritzdüse 20 in Bezug auf die Metalldichtung 58 ausgebildet.
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Wie in der Fig. 4 gezeigt, wird die Metalldichtung 53
ringförmig ausgebildet. Ein von der inneren umlaufenden Kant
der Metalldichtung 58 zur äußeren umlaufenden Kante davon
befindlicher Abschnitt wird in Form eines Zeichens S gebildet, und
zwar wie in der Ansicht der Querschnittebene der Metalldichtung
58. Der innere umlaufende Kantenabschnitt der Metalldichtung 53
ist nämlich derart gebogen, dass der innere umlaufende
Kantenabschnitt in der Fig. 4 nach oben vorspringt. Der äußere
umlaufende Kantenabschnitt der Metalldichtung 5B ist derart gebogen,
dass der äußere umlaufende Kantenabschnitt nach unten
vorspringt. Daher befinden sich die innere und die äußere
umlaufende Kante der Metalldichtung 58 nicht auf; derselben Ebene, so
dass die Metalldichtung 58 eine vorbestimmte Dicke aufweist. Die
äußere umlaufende Kante der Metalldichtung 58 hat einen
Durchmesser, der etwa gleich dem des Halters 391 ist. Das obere Ende
des Düsenkörpers 40 kann in die Metalldichtung 58, d. h. ein
zentrales Loch 60 der Metalldichtung 58, gesteckt werden.
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Der innere und der äußere umlaufende Kantenabschnitt der
Metalldichtung 58 verfügen jeweils über einen ringförmigen
oberen Dichtungsbereich 62 und einen ringförmigen unteren
Dichtungsbereich 64. Diese Dichtungsbereiche 62 und 64 befinden
sich in Scheitelpunkten des inneren und des äußeren umlaufenden
Kantenabschnitts der Metalldichtung 58, die im Querschnitt eine
Bogenform aufweist. Wenn sich die Metalldichtung 58 in einem
freien Zustand befindet, wird der Abstand zwischen dem oberen
Dichtungsbereich 62 und dem unteren Dichtungsbereich 64, d. h.
die anfänglich eingestellte Länge der Metalldichtung 58, auf
beispielsweise etwa 1,6 mm eingestellt. Wie in der Fig. 4 zu
sehen, ist daher der Umriss der Metalldichtung 58 etwa
trapezförmig ausgebildet.
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Wie in der Fig. 3 gezeigt, wird, wenn die Metalldichtung 58
mit einer vorbestimmten Befestigungskraft zwischen dem Halter 39
und der Sitzfläche 72 der Montageöffnung 18 eingezwängt wird,
die Metalldichtung 58 elastisch verformt und in der axialen
Richtung der Montageöffnung 18 zusammengedrückt. Solchermaßen
wird der obere Dichtungsbereich 62 durch die Rückstellkraft der
Metalldichtung 58 gegen die untere Fläche 74 des Halters 39
gedrückt und der untere Dichtungsbereich 164 wird gegen die
Sitzfläche 72 der Montageöffnung 18 gedrückt.
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Die Fig. 5 zeigt einen Teil der obigen Metalldichtung 58 in
einem vergrößerten Schnitt. Wie in der Fig. 5 zu sehen, schließt
die Metalldichtung 58 einen Kern 66 und eine Schutzschicht 67
ein, die auf der Oberfläche des Kerns 66 ausgebildet wird. Zum
Beispiel wird der Kern 69 aus einem rostfreien Stahl hergestellt
und ist etwa 0,5 mm dick. Die Schutzschicht 67 wird mittels
eines Zwei-Schichtenaufbaus gebildet, in dem die Schutzschicht
67 über eine Grundierung verfügt, d. h. eine erste Schicht 68,
die unmittelbar auf der Oberfläche des Kerns 66 ausgebildet ist,
und über eine zweite Schicht 70 verfügt, die auf der äußeren
Fläche der ersten Schicht 68 ausgebildet wird. Die erste Schicht
68 wird zum Beispiel aus einem Silikonharz gemacht und ist 2 bis
3 um dick. Die zweite Schicht 70 wird aus Flluorgummi gemacht und
ist 15 bis 45 um dick. Die zweite Schicht 70 wird durch die
Existenz der ersten Schicht 68 leicht an den Kern 66 geklebt, so
dass die zweite Schicht 70 mittels der ersteh Schicht 68 fest am
Kern 66 anhaftet.
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Die gesamte Fläche des Kerns 66 ist nicht notwendigerweise
von der Schutzschicht 67 bedeckt. Nur der öbere und der untere
Dichtungsbereich 62 und 64 und die Abschnitt nahe an diesen
Bereichen können mit Schutzschichten abgedeckt werden, die der
Schutzschicht 67 ähnlich.
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Die Fig. 6 zeigt einen Zustand, in dem der untere
Dichtungsbereich 64 der Metalldichtung 58 gegen die Sitzfläche 72
der Montageöffnung 18 gedrückt wird. Selbst wenn die Sitzfläche
72 der Montageöffnung 18 rau ist und Stiftlöcher 76 auf der
Sitzfläche 72 ausgesetzt sind, werden die raue Sitzfläche 72 urd
die Stiftlöcher 76, wie in der Fig. 6 gezeigt, vorzugsweise mit
der Schutzschicht 67 des unteren Dichtungsbereichs 64 bedeckt.
Entsprechend kann der untere Dichtungsbereich 64 mittels der
Schutzschicht 67 vorzugsweise in einen nahen Kontakt zu der
Sitzfläche 72 geraten.
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Hier werden die Stiftlöcher 76 als ein Anteil der Porosität
im Zylinderkopf 4 auf der Sitzfläche 72 durch das Bohren der
Montageöffnung 18 ausgesetzt oder bei einer Wärmebehandlung des
Zylinderkopfs 4 auf der Sitzfläche 72 erzeugt
Wie in der Fig. 7 gezeigt, ist die Sitzfläche 72 gemäß der
Erfindung mit einer Schutzschicht 78 bedeckt. Die Schutzschicht
78 wird beispielsweise aus einem Harz, das ultraviolett härtet,
hergestellt und deckt die raue Sitzfläche 72 und die Stiftlöcher
76 ab. In diesem Fall kommt der untere Dichtungsbereich 4 der
Metalldichtung 58 durch die Schutzschichten 67 und 78 mit der
Sitzfläche der Montageöffnung 18 in Kontakt.
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Wie oben erwähnt, wird der Kern 66 der Metalldichtung 58
aus rostfreiem Stahl hergestellt und der Umriss davon wird
annähernd trapezförmig ausgebildet. Wenn die Metalldichtung 58
zwischen der unteren Fläche des Halters 39 und der Sitzfläche 72
der Montageöffnung 18 eingezwängt wird, wird daher die
Metalldichtung 58 elastisch als Tellerfeder verformt.
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Die Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen der eingestellten
Länge der Metalldichtung 58, d. h. des Abstands zwischen den
oberen und dem unteren Dichtungsbereich 62 und 64, und die von
der unteren Fläche 74 des Halters 39 und der Sitzfläche 72 der
Montageöffnung 18 am oberen und am unteren Dichtungsbereich 62
und 64 an die Metalldichtung 58 angelegte Belastung
(Druckkraft). Wenn keine Beanspruchung an die Metalldichtung 58
angelegt wird, hat die Metalldichtung 58 die oben erwähnten
anfängliche eingestellte Länge. Wie aus der Fig. 8 ersichtlich, wird
die Beanspruchung der Metalldichtung 58 schrittweise erhöht,
wenn die eingestellte Länge der Metalldichtung 58 verkürzt wird.
Wenn jedoch die eingestellte Länge der Metalldichtung 58 eine
vorbestimmten Wert übersteigt und weiter verkürzt wird, beginnt
die Beanspruchung der Metalldichtung 58 damit, schrittweise
abzunehmen. Wenn die eingestellte Länge der Metalldichtung 55
weiter verkürzt wird, erhöht sich schnell die Beanspruchung der
Metalldichtung 58. Dies zeigt, dass die Metalldichtung 58
gebrochen ist.
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Wie oben erwähnt, hat die Beanspruchung der Metalldichtung
58 in Bezug auf ihre eingestellte Länge nichtlineare
Eigenschaften. Daher wird die eingestellte Länge der Metalldichtung 55
vorzugsweise nahe am oben vorbestimmten Welt eingestellt, der
eine maximale Beanspruchung - d. h. innerhalb eines in der Fig. 5
gezeigten optimalen Bereichs - bereitstellt. Hier wird die
eingestellte Länge der Metalldichtung 58 durch das
Verschlussdrehmoment des Bolzens 34 des obigen Befiestigungshalters 30
eingestellt. Wenn die eingestellte Länge der Metalldichtung 58
eingestellt ist, wird natürlich die Toleranz in Bezug auf die
Verarbeitung und den Aufbau in Betracht gezogen.
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Wie oben erwähnt, werden die Dichtungsbereiche 62 und 64
selbst dann mit der starken Kraft gegen die Sitzfläche 72 der
Montageöffnung 18 und die untere Fläche des Halters 39 gedrückt,
wenn die Befestigungskraft der Kraftstoffeinspritzdüse 20, d. h.
die Metalldichtung 58, schwach ist, da der öbere und der untere
Dichtungsbereich 62 und 64 der Metalldichtung 58 schmal sind.
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Als Ergebnis üben der obere und der untere Dichtungsbereich c2
und 64 der Metalldichtung eine große Dichtungsleistung aus.
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Die Sitzfläche 72 der Montageöffnung 18 wird mit einer
Schutzschicht 67 bedeckt. Selbst wenn die Sitzfläche 72 rau ist
und Stiftlöcher 76 aufweist, gerät die Schutzschicht 67
ungeachtet der Rauheit der Sitzfläche 72 und der Stiftlöcher 76 in
einen engen Kontakt mit der Sitzfläche 72. Entsprechend wird die
Abdichtungsleistung des unteren Dichtungsbereichs 64 nicht
vermindert.
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Wie zuvor erwähnt, kann die Dichtungsleistung des unteren
Dichtungsbereichs 64 weiterhin verbessert werden, wenn die
Sitzfläche 72 der Montageöffnung 18 mit der Schutzschicht 78
abgedeckt wird.
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Unter Bezugnahme auf die Schutzschicht 67 haftet die zweite
Schicht 70 mittels der aus Silikonharz hergestellten ersten
Schicht 68 am Kern 66 der Metalldichtung 58 an. Entsprechend
wird die Anhaftung der zweiten Schicht 79 sö verstärkt, dass die
zweite Schicht 79 nicht vom Kern 66 gelöst werden kann. Die
zweite Schicht 70 wird aus einem Fluorgummi gemacht, das eine
hervorragende Haltbarkeit hat. Daher wird die zweite Schicht 79
selbst dann nicht so leicht beschädigt, wenn im Inneren der
Brennkammer des Benzinmotors, in dem Benzin direkt in die
Brennkammer eingespritzt wird, der Druck und die Temperatur hoch
werden. Entsprechend kann die Dichtungsleistung der Metalldichtung
58 über einen langen Zeitraum aufrechterhalten bleiben.
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Wie in der Fig. 8 gezeigt, ist weiterhin ein optimaler
Bereich in Bezug auf die eingestellte Länge der Metalldichtung
58 breit, so dass die Metalldichtung 58 auf eine einfache Weise
eingestellt wird.
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Die Fig. 9 zeigt eine Metalldichtung 80 in einer zweiten
Ausführungsform. Die Metalldichtung 80 ist in einer hohlen
Rindform ausgebildet und hat einen Schlitz 84. Der Schlitz 84
erstreckt sich entlang einer inneren umlaufenden Seite der
Metalldichtung 80, so dass die Metalldichtung 80 im Querschnitt
C-förmig ist. In diesem Fall werden der obere und der entere
Dichtungsbereich 62 und 64 der Metalldichtung 80 bogenförmig
ausgebildet, und zwar im Querschnitt zueinander entgegengesetzt.
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Die Fig. 10 zeigt eine Metalldichtung 84 in einer dritte
Ausführungsform. Die Metalldichtung 84 gleicht in der Form der
Metalldichtung 58 in der ersten Ausführungsform. Jedoch
unterscheidet sich die Metalldichtung 84 darin von der Metalldichtung
58, dass ein Abschnitt zwischen dem oberen Dichtungsbereich 6
und dem unteren Dichtungsbereich 64 im Querschnitt linear
ausgebildet ist.
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Die Fig. 11 zeigt eine Metalldichtung 86 in einer vierte
Ausführungsform. Die. Metalldichtung ist im Querschnitt in einer
nach unten gerichteten U-Form ausgebildet, und beide
Endabschnitte der Metalldichtung 86 sind jeweils als ein unterer
Dichtungsbereich 64 ausgebildet.
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Jede der Flächen der Metalldichtungen 80, 84 und 86 in der
zweiten bis vierten Ausführungsform wird mit der oben erwähnten
Schutzschicht 67 bedeckt, obwohl diese Strukturen nicht
dargestellt sind.
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Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit
Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum
besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend
stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des
Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch solch
Bezugszeichen gekennzeichnet sind.