EP1223337B1 - Geraeuschreduzierende Anordnung von Unterlegscheiben unter einer Einspritzduese - Google Patents

Geraeuschreduzierende Anordnung von Unterlegscheiben unter einer Einspritzduese Download PDF

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EP1223337B1 EP01100697A EP01100697A EP1223337B1 EP 1223337 B1 EP1223337 B1 EP 1223337B1 EP 01100697 A EP01100697 A EP 01100697A EP 01100697 A EP01100697 A EP 01100697A EP 1223337 B1 EP1223337 B1 EP 1223337B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Definitions

  • the invention relates to a fuel injection arrangement for the cylinder of an internal combustion engine with a cylinder mounted on the cylinder head of the fuel injector.
  • a fuel injection arrangement of the aforementioned type is known from US 6,009,856.
  • the fuel injector is used in this arrangement in a known manner to inject fuel into the cylinder chamber of the internal combustion engine.
  • Modern, high performance fuel injection systems experience high levels of vibration and noise during operation.
  • the fuel injector can be pressed into the embedding mass in the sleeve at different depths.
  • the screw connections of the fuel injector are tightened so tightly that the associated flanges rest on the upper front end of the sleeve.
  • attachment of the fuel injector is very expensive, since it requires the complete embedding of the fuel injector in an elastic mass and their enclosure by a sleeve. A renewal of the sion is virtually impossible in the prior art arrangement.
  • a corrugated, elastic sealing ring with a core made of stainless steel is known, which is placed between the contact surfaces of a fuel injector and a cylinder head.
  • the stainless steel core can be coated with a silicone resin and a fluorine-containing rubber, wherein the total thickness of the coating is less than 50 microns.
  • the fuel injection assembly accordingly has a fuel injector which is attached to the cylinder head of the cylinder of an internal combustion engine.
  • the arrangement is characterized in that between the generally transversely - but also up to an angle of 45 ° - to the longitudinal axis of the fuel injector extending contact surfaces of fuel injector on the one hand and cylinder head on the other hand, a damping material is arranged.
  • the contact surfaces on the fuel injector on the one hand and the cylinder head on the other hand extend transversely to the longitudinal axis of the fuel injector under a force load running essentially perpendicular to the contact surfaces.
  • This vertical force load is taken up or passed on by the damping material between the contact surfaces, the damping material being advantageously subjected to pure compression without shear forces.
  • the interface between the fuel injector and the cylinder head extends at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the fuel injector.
  • the damping material is in the form of a washer, wherein it surrounds the fuel injector annular.
  • Such an annular design of the damping material allows a particularly simple and at the same time secure attachment of the damping material to the fuel injector.
  • the damping material consists of several layers. In particular, it can consist of four to six layers.
  • the layers can consist of different or the same materials.
  • the thickness of the overall layer can be adjusted as needed.
  • a specific desired damping behavior can be set in a targeted manner.
  • the layered damping material preferably has a total thickness of about 2 to 3 mm. In a multi-layer damping material, this preferably consists of different layers of the same thickness, for example, five layers with a thickness of 0.5 mm.
  • the damping material may be metal, rubber and / or a plastic, in particular a tetrafluoroethylene material (Teflon®).
  • Teflon® tetrafluoroethylene material
  • the materials used must have the desired damping behavior for vibrations and noises in the fuel door
  • they must be sufficiently mechanically and thermally stable to withstand the stresses to which they are exposed during operation of the fuel injection assembly. The above materials have proven to be particularly advantageous in this regard.
  • FIG. 1 shows a side view of an internal combustion engine.
  • the fuel injectors are removed from the associated bores in the cylinder head 4, with a representative fuel injector 1 is shown in an exploded view to illustrate the nature of its attachment in said holes.
  • the fuel injector 1 is shown in greater detail in an enlarged side view. It can be seen that the fuel injector 1 is constructed substantially cylindrical with a longitudinal axis L. In the direction of this longitudinal axis L of the fuel injector 1 is in the holes the cylinder head 4 is inserted. After striking the widened trained middle section 6 of the fuel injector 1 on the edge of the bore in the cylinder head this is fastened by means of the stopper 3 on the cylinder head.
  • the stopper 3 has a central opening and sits with the edges of this opening at the upper end face of the fuel injector 1 in order to act on it with an axial force (ie a force in the direction of the longitudinal axis L, see arrow in FIG. 2).
  • Figure 3 shows the washer 5 and 5a in cross section. It can be seen that the washer consists of - in the example shown five - different layers, which result in a single thickness of about 0.5 mm, a total thickness of about 2.5 mm.
  • the individual layers may have the same or different thicknesses. Furthermore, they may be made of the same or different materials, with the washer 5 preferably made of metal, rubber and / or a plastic such as plastic. Teflon is produced.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffinjektionsanordnung für den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem am Zylinderkopf des Zylinders angebrachten Kraftstoffinjektor.
  • Eine Kraftstoffinjektionsanordnung der eingangs genannten Art ist aus der US 6 009 856 bekannt. Der Kraftstoffinjektor dient bei dieser Anordnung in bekannter Weise dazu, Kraftstoff in den Zylinderraum des Verbrennungsmotors zu injizieren. Bei modernen, sehr leistungsfähigen Kraftstoffinjektionssystemen treten während des Betriebs starke Vibrationen und Geräuschemissionen auf. Um diese Emissionen zu reduzieren, wird gemäß der US 6 009 856 vorgeschlagen, den Kraftstoffinjektor mittels einer elastischen, geräuschdämpfenden Masse in eine zylindrische Hülse einzubetten. Diese Hülse stützt sich mit ihrem unteren Stirnende am Zylinderkopf ab, während der Kraftstoffinjektor über Flansche und in Längsrichtung des Kraftstoffinjektors verlaufende Schrauben mit dem Zylinderkopf verschraubt wird. Je nach Stärke des Anziehens der Schrauben kann der Kraftstoffinjektor verschieden tief in die Einbettungsmasse in der Hülse hinein gedrückt werden. Insbesondere sind im montierten Zustand die Verschraubungen des Kraftstoffinjektors so fest angezogen, dass die zugehörigen Flansche auf dem oberen Stirnende der Hülse aufsitzen. Eine derartige Befestigung des Kraftstoffinjektors ist jedoch sehr aufwendig, da sie die komplette Einbettung des Kraftstoffinjektors in eine elastische Masse und deren Umschließung durch eine Hülse erfordert. Eine Erneuerung der terung ist bei der vorbekannten Anordnung praktisch nicht möglich.
  • Aus der EP 825 342 A1 ist ein gewellter, elastischer Dichtring mit einem Kern aus Edelstahl bekannt, welcher zwischen die Kontaktflächen eines Kraftstoffinjektors und eines Zylinderkopfes gelegt wird. Optional kann der Edelstahlkern dabei mit einem Silikonharz und einem Fluor-haltigen Gummi beschichtet sein, wobei die Gesamtdicke der Beschichtung unter 50 µm liegt.
  • Aus der GB 2 115 065 A ist eine Anordnung bekannt, bei welcher zur Wärmeisolation ein Ring aus Silikongummi zwischen die Kontaktflächen von Kraftstoffinjektor und Zylinderkopf gelegt ist. Um das Eindringen des Silikongummis in Freiräume des Kraftstoffinjektors zu verhindern, ist ferner ein abdeckender Ring aus einem verformbaren Material wie beispielsweise Metall vorgesehen.
  • Des Weiteren ist aus der US 4 938 193 eine Anordnung bekannt, bei welcher Dichtungsringe zwischen die Kontaktflächen von Kraftstoffinjektor und Zylinderkopf gelegt sind, um das Eindringen von Schmutz/Wasser zu verhindern und um Vibrationen zu verringern.
  • Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Kraftstoffinjektionsanordnung mit einer guten Geräuschdämmung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffinjektionsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die Kraftstoffinjektionsanordnung weist demnach einen Kraftstoffinjektor auf, welcher am Zylinderkopf des Zylinders einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den sich in der Regel quer - aber auch bis zu einem Winkel von 45° - zur Längsachse des Kraftstoffinjektors erstreckenden Kontaktflächen von Kraftstoffinjektor einerseits und Zylinderkopf andererseits ein Dämpfungsmaterial angeordnet ist.
  • Wenn der Kraftstoffinjektor mittels in axialer Richtung verlaufender Haltekräfte befestigt wird - zum Beispiel durch in Axialrichtung verlaufende Schrauben - stehen die sich quer zur Längsachse des Kraftstoffinjektors erstreckenden Kontaktflächen an Kraftstoffinjektor einerseits und Zylinderkopf andererseits unter einer im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen verlaufenden Kraftbelastung. Diese senkrechte Kraftbelastung wird von dem Dämpfungsmaterial zwischen den Kontaktflächen aufgenommen bzw. weitergeleitet, wobei das Dämpfungsmaterial in vorteilhafter Weise einer reinen Kompression ohne Scherkräfte unterworfen ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Trennfläche zwischen Kraftstoffinjektor und Zylinderkopf im Winkel von 45° zur Längsachse des Kraftstoffinjektors.
  • Vorzugsweise ist das Dämpfungsmaterial in Form einer Unterlegscheibe ausgebildet, wobei es den Kraftstoffinjektor ringförmig umgibt. Eine derartige ringförmige Ausbildung des Dämpfungsmaterials erlaubt eine besonders einfache und zugleich sichere Anbringung des Dämpfungsmaterials am Kraftstoffinjektor.
  • Gemäß der Erfindung besteht das Dämpfungsmaterial aus mehreren Lagen. Insbesondere kann es aus vier bis sechs Lagen bestehen. Die Lagen können dabei aus unterschiedlichen oder aus denselben Materialien bestehen. Durch die Verwendung verschiedener Lagen des Dämpfungsmaterials kann die Dicke der Gesamtschicht je nach Bedarf eingestellt werden. Ferner kann durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien mit jeweils speziellen Eigenschaften ein bestimmtes gewünschtes Dämpfungsverhalten gezielt eingestellt werden.
  • Das schichtförmige Dämpfungsmaterial weist vorzugsweise eine Gesamtdicke von ca. 2 bis 3 mm auf. Bei einem mehrlagigen Dämpfungsmaterial besteht dieses vorzugsweise aus verschiedenen Lagen gleicher Dicke, zum Beispiel aus fünf Lagen mit einer Dicke von jeweils 0,5 mm.
  • Bei dem Dämpfungsmaterial kann es sich um Metall, Gummi und/oder um einen Kunststoff, insbesondere um einen Tetrafluoräthylen-Werkstoff (Teflon®) handeln. Die verwendeten Materialien müssen einerseits das gewünschte Dämpfungsverhalten für Vibrationen und Geräusche, die im Kraftstofffür Vibrationen und Geräusche, die im Kraftstoffinjektor erzeugt werden, aufweisen, zum anderen müssen sie mechanisch und thermisch hinreichend stabil sein, um den Belastungen standzuhalten, denen sie während des Betriebs der Kraftstoffinjektionsanordnung ausgesetzt sind. Die oben genannten Materialien haben sich in dieser Hinsicht als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch den Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors mit einer Explosionsansicht der darin eingesetzten Kraftstoffinjektoren;
    Fig. 2
    einen Kraftstoffinjektor gemäß Figur 1 in der Seitenansicht;
    Fig. 3
    einen Querschnitt durch eine mehrlagige Unterlegscheibe zur Geräuschdämpfung.
  • Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Verbrennungsmotors. Bei der Darstellung sind die Kraftstoffinjektoren aus den zugehörigen Bohrungen im Zylinderkopf 4 entfernt, wobei stellvertretend ein Kraftstoffinjektor 1 in einer Explosionsansicht dargestellt ist, um die Art seiner Befestigung in den genannten Bohrungen zu illustrieren.
  • In Figur 2 ist der Kraftstoffinjektor 1 in einer vergrößerten Seitenansicht detaillierter dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass der Kraftstoffinjektor 1 im Wesentlichen zylindrisch mit einer Längsachse L aufgebaut ist. In Richtung dieser Längsachse L wird der Kraftstoffinjektor 1 in die Bohrungen des Zylinderkopfes 4 eingesetzt. Nach Anschlagen des verbreitert ausgebildeten Mittelabschnittes 6 des Kraftstoffinjektors 1 auf dem Rand der Bohrung im Zylinderkopf wird dieser mit Hilfe des Stoppers 3 am Zylinderkopf befestigt. Der Stopper 3 weist eine mittige Durchbrechung auf und sitzt mit den Rändern dieser Durchbrechung am oberen Stirnende des Kraftstoffinjektors 1 auf, um diesen mit einer Axialkraft (d.h. einer Kraft in Richtung der Längsachse L, siehe Pfeil in Figur 2) zu beaufschlagen.
  • Während beim Stand der Technik der Kraftstoffinjektor mit den Stirnflächen des verbreiterten Mittelabschnittes 6 auf entsprechenden Kontaktflächen am Rand der Bohrung im Zylinderkopf unmittelbar aufsitzt, wird erfindungsgemäß zwischen den genannten Kontaktflächen an Kraftstoffinjektor 1 einerseits und Zylinderkopf 4 andererseits ein Dämpfungselement in Form einer mehrlagigen Unterlegscheibe 5 oder alternativ 5a angeordnet. Eine derartige Unterlegscheibe lässt sich sehr leicht herstellen und am Kraftstoffinjektor 1 anbringen.
  • Figur 3 zeigt die Unterlegscheibe 5 bzw. 5a im Querschnitt. Zu erkennen ist, dass die Unterlegscheibe aus - im dargestellten Beispiel fünf - verschiedenen Lagen besteht, welche bei einer Einzeldicke von ca. 0,5 mm eine Gesamtdicke von ca. 2,5 mm ergeben. Die einzelnen Lagen können dieselben oder auch verschiedene Dicken aufweisen. Ferner können sie aus demselben oder aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei die Unterlegscheibe 5 vorzugsweise aus Metall, Gummi und/oder einem Kunststoff wie z.B. Teflon hergestellt wird.

Claims (5)

  1. Kraftstoffinjektionsanordnung für den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem am Zylinderkopf des Zylinders angebrachten Kraftstoffinjektor, wobei zwischen den Kontaktflächen von Kraftstoffinjektor (1) einerseits und Zylinderkopf (4) andererseits ein Dämpfungsmaterial (5) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (5, 5a) mehrlagig ist und mindestens zwei Lagen mit dämpfender Wirkung enthält.
  2. Kraftstoffinjektionsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (5) den Kraftstoffinjektor (1) ringförmig umgibt.
  3. Kraftstoffinjektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (5) aus vier bis sechs Lagen, vorzugsweise aus fünf Lagen besteht.
  4. Kraftstoffinjektionsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (5) eine Gesamtdicke von ca. 2.5 mm aufweist.
  5. Kraftstoffinjektionsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (5) Metall, Gummi und/oder einen Kunststoff, vorzugsweise Teflon, enthält.
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