DE69916532T2

DE69916532T2 - Kupplungssystem zwischen Zylinderkopf, Einspritzventil und Brennstoffverteilerleitung

Info

Publication number: DE69916532T2
Application number: DE69916532T
Authority: DE
Inventors: Flavio Giovannini; Mirco Lambertini; Luca Tassinari
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: EP0969203A1; DE69916532D1; EP0969203B1; IT1306311B1; ES2218905T3; BR9903082A; ITBO980403A1; US6263863B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem zwischen Zylinderkopf, Einspritzventil und Kraftstoffverteilerleitung.
Wie allgemein bekannt ist, wird bei gegenwärtig im Handel erhältlichen Verbrennungsmotoren die Kraftstoffzuführung zur Verbrennungskammer zunehmend häufiger mit Hilfe eines oder mehrerer Einspritzventile erreicht, die in geeigneten Sitzen aufgenommen sind, die in dem Zylinderkopf ausgenommen sind. Solche Einspritzventile erhalten den Kraftstoff unter hohem Druck aus einer Kraftstoffverteilerleitung, welche sich über die tatsächlichen Einspritzventile erstreckt.
Der Fokus der oben beschriebenen Gruppen von Kraftstoffversorgungen ist die Verbindung zwischen dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung, die in einer solchen Weise erreicht werden muss, dass jegliche Kraftstoffleckage ausgeschlossen ist. Ein solche Verbindung ruft dennoch weiter nach Gestaltungsdetails, welche, indem häufig eine Fehlausrichtung zwischen dem Einspritzventil, welches von dem ausgenommenen Sitz in dem Zylinderkopf und der über dem Kopf angeordneten Kraftstoffverteilerleitung vorsteht, Anstrengungen dahin gehend erfordern, zwischen dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung eine Verbindungsdichtung einzusetzen, die in der Lage ist, jede Fehlausrichtung zu verhindern.
1 zeigt ein bekanntes Kupplungssystem zwischen dem Zylinderkopf, dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung, in welchem das Einspritzventil 100 in dem Sitz 101, der in dem Kopf 102 ausgenommen ist, mit Hilfe einer Sicherungsschelle 103 festgesetzt ist, die an dem Kopf 102 festgeschraubt ist. Das obere Ende des Einspritzventils 100 ist mit der Kraftstoffverteilerleitung 104 mittels einer Hülse 105 verbunden, welche mit einem ersten Ende auf dem Einspritzventil 100 angeordnet ist und mit einem zweiten Ende in das Innere eines korrespondierenden Sitzes 106 eingeführt ist, der in der tatsächlichen Kraftstoffverteilerleitung 104 ausgebildet ist. Die steife Hülse 105 ist mit dem Einspritzventil 100 gekoppelt und mit der Kraftstoffverteilerleitung 104 mit einem gewissen Spiel in der Weise gekoppelt, dass die eventuelle Sitzlösung möglich wird, und wird an der Kraftstoffverteilerleitung 104 mit Hilfe einer flexiblen Verriegelungskomponente 107, die auf der Außenseite der steifen Hülse 105 angeordnet ist, festgehalten. Die Abdichtung wird mit Hilfe von zwei Ringdichtungen sicher gestellt, die so positioniert sind, dass sie mit den zwei Enden der steifen Hülse 105 zusammenfallen.
Es wird festgestellt, dass eine Verbindung zwischen dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung, wie sie in 1 gezeigt wird, extrem teuer ist, die Anordnung der Kraftstoff-Versorgungsgruppe an dem Motor erheblich kompliziert macht und schließlich die Anzahl möglicher Kraftstoff-Leckagestellen verdoppelt.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist deshalb, ein Kupplungssystem von wirtschaftlicher Natur und grundsätzlicher sicherer zwischen dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung zu erreichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungssystem zwischen dem Zylinderkopf, dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung erhalten, in welchem der Zylinderkopf eine Dichtung aufweist, die in der Lage ist, das Einspritzventil aufzunehmen; das System wird durch die Tatsache gekennzeichnet, dass das Einspritzventil mit dem Sitz durch eine Kugelkupplung gekuppelt ist, welche eine Orientierung zulässt, wie sie von dem Einspritzventil in dem Sitz benötigt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen 2 und 3 beschrieben, welche ein nicht beschränkendes Arbeitsbeispiel zeigen, in welchen:
2 mit Teilen im Querschnitt und mit Teilen, die zu Zwecken größerer Klarheit entfernt sind, ein Kupplungssystem zwischen dem Zylinderkopf, dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung zeigt, das gemäß den Details der Erfindung erhalten wird.
3 eine Variation des Kupplungssystem zwischen dem Zylinderkopf, dem Einspritzventil und der Kraftstoffverteilerleitung ist, die in 2 gezeigt wird.
Mit Bezug auf die Bezugszeichen 1, 2 und 3, die jeweils den Kopf eines Verbrennungsmotors, das Einspritzventil, das in der Lage ist, anforderungsabhängig eine spezifische Menge eines Kraftstoffes in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors bereit zu stellen, und die Kraftstoffverteilerleitung, in welcher der Kraftstoff unter hohem Druck gesammelt wird, um diesen in Richtung der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors zu lenken, angeben.
Der Kopf 1, das Einspritzventil 2 und die Kraftstoffverteilerleitung 3 sind in einer solchen Weise miteinander verbunden, dass der in die Kraftstoffverteilerleitung 3 eintretende Kraftstoff unter hohem Druck in der Lage ist, in die Verbrennungskammer des Motors einzutreten, welche in dem hier gezeigten Beispiel teilweise innerhalb des Kopfes 1 ausgebildet ist, und nachfolgend unter Bezugszeichen 4 erscheint.
Um das Einspritzventil 2 aufzunehmen, hat der Kopf 1 des Verbrennungsmotors einen Sitz 5, der mit der Verbrennungskammer 4 des Verbrennungsmotors kommuniziert. Der Sitz 5 erstreckt sich in dem Kopf 1 koaxial zur Achse X, senkrecht in dem gezeigten Beispiel zu der äußeren Oberfläche des Kopfes 1, und hat einen oberen Bereich 5a von im Wesentlichen zylindrischer Form, der in der Lage ist, mit dem zentralen Körper 2a des Einspritzventils 2 in Eingriff zu gelangen; einen unteren Bereich 5b von im Wesentlichen Kegelstumpfform, der mit der Verbrennungskammer 4 kommuniziert und in der Lage ist, mit dem Endbereich 2b des Einspritzventils 2 in Eingriff zu gelangen, in welchem die Sprühdüse ausgespart ist; und schließlich einen Zwischenbereich 5c, der die Bereiche 5a und 5b miteinander verbindet. Mit Bezug auf 2 sind der obere Bereich 5a und der Zwischenbereich 5c voneinander durch eine ringförmige Schulter 6, die koaxial zu der Achse X verläuft, getrennt, welche die Form einer sphärischen Krone mit einer zu dem unteren Bereich 5b und in Richtung der Innenseite des Kopfes 1 gerichteten Ausnehmung aufweist. Die Innenseite zu der sphärischen Krone gehörenden sphärischen Oberfläche, die durch die ringförmige Schulter 6 begrenzt wird, ist entlang der Achse X angeordnet, die mit dem Zentrum des ringförmigen Sitzes 7 zusammenfällt, der von dem Einspritzventil 2 auf der äußeren Oberfläche des Endbereichs 2b unmittelbar stromaufwärts der Sprühdüse eingenommen wird.
In dem hier dargestellten Beispiel wird insbesondere die ringförmige Schulter 6 vollständig mit einer eingeführten Hülse 8 koaxial zur Achse X gebildet, und zwar innerhalb des oberen Bereichs 5a des Sitzes 5. Es ist offensichtlich auch möglich, eine ringförmige Schulter 6 direkt auf der Seitenwand des Sitzes 5 zu erhalten.
Das Einspritzventil wiederum ist mit einer ringförmigen Schulter 9 versehen, die sich koaxial zur Achse A des Einspritzventils 2 erstreckt, und zwar auf der Außenseite des zentralen Körpers 2a des Einspritzventils 2. Die ringförmige Schulter 9 liefert eine Gestaltung zusätzlich zu der ringförmigen Schulter 6, in der Weise, dass sie so angeordnet ist, dass diese darauf abgestützt wird, wobei die letztere die sphärische Kupplung 10 bildet.
Ebenso wie die ringförmige Schulter 6, wird in dem dargestellten Beispiel die ringförmige Schulter 9 mit Hilfe einer verkeilten Hülse 11 erhalten, die koaxial zur Achse A angeordnet ist, und zwar auf der Außenseite des zentralen Körpers 2a des Einspritzventils 2. Offensichtlich kann auch in diesem Fall die ringförmige Schulter 9 direkt auf der äußeren seitlichen Oberfläche des zentralen Körpers 2a des Einspritzventils 2 erhalten werden.
Der zentrale Körper 2a des Einspritzventils 2 greift in den oberen Bereich des Sitzes 5 mit einem gegebenen Spiel ein, und der untere Bereich 5 hat einen Kegelstumpf, der sich von dem Zwischenbereich 5c unterscheidet, wobei die sphärische Kupplung, die zwischen dem Einspritzventil 2 und dem Sitz 5 existiert, eine wahlfreie Variation der Position des Einspritzventils 2 auf der Innenseite des Sitzes 5 erlaubt. Insbesondere erlaubt die Kugelkupplung 10, dass das Einspritzventil 2 auf die ein oder andere Weise in dem Sitz 5 geneigt sein kann, in der Weise, dass die Achse A des Einspritzventils 2 um einen spezifischen Winkel in Bezug zur Achse X des Sitzes 5 geneigt ist.
Mit Bezug auf 2 erstreckt sich die Kraftstoffverteilerleitung 3 über den Kopf 1 koaxial zur Achse Y, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, parallel zur äußeren Oberfläche 1a des Kopfes 1 und starr mit dem Kopf 1 des Motors mit Hilfe von Befestigungskomponenten, die hier nicht dargestellt sind, befestigt, und hat eine Verbindungshülse 12, welche sich in Richtung des Einspritzventils 2 erstreckt, das in dem Sitz 5 des Kopfes 1 angeordnet ist. Die Hülse 12 ist so ausgebildet, dass sie innen einen Teil des Endbereichs 2c des Einspritzventils 2 hinein lässt, welche von dem Sitz 5 nach außen vorsteht.
Im Falle von Toleranzerfordernissen an die Gestaltung erlaubt das Vorhandensein der Kugelkupplung 10 zwischen dem Einspritzventil 2 und dem Sitz 5, wenn die Hülse 12 nicht perfekt mit dem Sitz 5 ausgerichtet ist oder falls sie nicht koaxial mit der Achse X verlaufen sollte, die Orientierung des Einspritzventils 2 in der Weise, dass der Endbereich 2c in die Hülse 12 eingeführt werden kann.
Auch in dem Falle, dass das Einspritzventil 2 nicht perfekt mit der Hülse 12 ausgerichtet ist, verhindert eine ringförmige Dichtung 13, die auf dem Endbereich 2c des Einspritzventils 2 angeordnet ist, dass Kraftstoff unter hohem Druck entweicht.
Befestigungsmittel 15 sind schließlich vorgesehen, um das Einspritzventil 2 in dem Sitz 5 mit der Ringschulter 9 an der Ringschulter 6 in der Weise anliegend zurückzuhalten, dass die Kugelkupplung 10 erhalten wird.
In dem hier dargestellten Beispiel besteht ein solches Befestigungsmittel 15 aus einer komprimierten Rückhaltefeder, welche zwischen dem Einspritzventil 2 und der Kraftstoffverteilerleitung 3 in der Weise angeordnet ist, dass das Einspritzventil 2 in den Sitz 5 gedrückt wird. In 2 ist die Rückhaltefeder in der Hülse 12 in der Weise aufgenommen, dass ein erstes Ende gegen den Endbereich 2c des Einspritzventils 2 abgestützt ist und ein zweites Ende an dem Boden der Hülse 12 abgestützt ist.
In der in 3 dargestellten Variation ist die Rückhaltefeder eine Nennkraft-Feder, welche das Einspritzventil 2 perfekt in der Weise festhält, dass sie eine Abstützung am ersten Ende des zentralen Körpers 2a des Einspritzventils 2 und eine Abstützung am zweiten Ende des Umfangsrandes 12a der Hülse 11 darstellt. Offensichtlich hat die Nennkraft-Feder keine zentrale Rippe, so dass sie nicht den Stift des Einspritzventils 2 stört.
Der Betrieb des Kupplungssystems zwischen dem Zylinderkopf, dem Einspritzventil 2 und der Kraftstoffverteilerleitung 3 ist aus der obigen Beschreibung zu erkennen und benötigt folglich keine weiteren Erläuterungen. Es ist offensichtlich, dass das vorerwähnte Kupplungssystem, das eine Anzahl von ursprünglich wesentlichen Komponenten beseitigt hat, stark verringerte Kosten und Montagezeit mit sich bringt. Das System hat auch den weiteren Vorteil, dass die Anzahl von Verbindungen, durch welche Kraftstoff unter hohem Druck entweichen kann, auf die wesentlichsten reduziert wurden.
Schließlich ist klar, dass das Kupplungssystem zwischen dem Zylinderkopf, dem Einspritzventil 2 und der Kraftstoffverteilerleitung 3, das hier beschrieben und dargestellt wurde, Modifikationen und Variationen erlauben wird, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

Kupplungssystem zwischen Zylinderkopf (1), Einspritzventil (2) und Kraftstoffverteilerleitung (3), wobei der Kopf (1) des Zylinders einen Sitz (5) aufweist, der in der Lage ist, das Einspritzventil (2) aufzunehmen; wobei das Einspritzventil (2) mit dem Sitz (5) mittels einer Kugelkupplung (10) gekuppelt ist, die die Orientierung nach Anforderung des Einspritzventils (2) innerhalb des Sitzes (5) ermöglicht; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sitz (5) innerhalb von sich eine erste ringförmige Schulter (6) im wesentlichen in der Form einer sphärischen Krone aufweist, und dass das Einspritzventil (2) an seiner Außenseite eine zweite ringförmige Schulter (9) im wesentlichen in der Form einer sphärischen Krone aufweist, die zu der ersten ringförmigen Schulter (6) komplementär ist; wobei die zweite ringförmige Schulter (9) so konstruiert ist, dass sie sich an der ersten ringförmigen Schulter (6) abstützt, um die Kugelkupplung (10) zu bilden.
Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (5) intern mit einer ersten Hülse (8) versehen ist, die die erste ringförmige Schulter (6) bildet.
Kupplungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil (2) extern mit einer zweiten Hülse (11) versehen ist, die auf den Körper (2a) des Einspritzventils (29) abgestimmt ist, wobei die zweite Hülse (11) die ringförmige Schulter (6) bildet.
Kupplungssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der ersten ringförmigen Schulter (6) gebildete sphärische Krone mit der Vertiefung in Richtung auf das Innere des Kopfes (1) gewandt ist.
Kupplungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (5) mit dem Verbrennungsraum des Motors in Verbindung steht und sich im Kopf (1) koaxial mit einer bestimmten Achse (X) erstreckt; wobei das Einspritzventil (2) innerhalb des Sitzes (5) mit dem Sprühende (2b) in Richtung auf den Motorverbrennungsraum gewandt untergebracht ist; wobei das Sprühende (2b) extern eine ringförmige Dichtung (7) aufweist und das Zentrum (c) der sphärischen Oberfläche der ersten ringförmigen Schulter (6) entlang der bestimmten Achse (X) positioniert ist, um mit der ringförmigen Dichtung (7) koinzident zu liegen.
Kupplungssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Befestigungsmittel (5) umfasst, die so konstruiert sind, dass sie das Einspritzventil (2) auf der Innenseite des Sitzes (5) halten.
Kupplungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffverteilerleitung (3) sich oberhalb des Kopfes (1) erstreckt und eine Buchse (12) für die Verbindung mit dem Einspritzventil (2) aufweist; wobei die Kraftstoffverteilerleitung (3) starr mit dem Zylinderkopf (1) verbunden ist und das Befestigungsmittel (15) eine flexible Komponente (15) umfasst, die zwischen der Kraftstoffverteilerleitung (3) und dem Einspritzventil (2) zwischengesetzt ist, um das Einspritzventil (2) in den Sitz (5) zu drücken.
Kupplungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Komponente auf der Innenseite der Buchse (12) untergebracht ist.