EP1264102A1 - Kapsel für ein einspritzsystem - Google Patents

Kapsel für ein einspritzsystem

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EP1264102A1
EP1264102A1 EP01915244A EP01915244A EP1264102A1 EP 1264102 A1 EP1264102 A1 EP 1264102A1 EP 01915244 A EP01915244 A EP 01915244A EP 01915244 A EP01915244 A EP 01915244A EP 1264102 A1 EP1264102 A1 EP 1264102A1
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fuel
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capsule
internal combustion
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Bayerische Motoren Werke AG
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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
    • F02M61/145—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors the injection nozzle opening into the air intake conduit
    • 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
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/462—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
    • F02M69/465—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails

Definitions

  • the invention relates to an injection system according to the type mentioned in the preamble of patent claim 1.
  • the invention is based on DE 40 02 393 A1. This document shows a fuel injection system that is typically used today in motor vehicles.
  • Hydrocarbons are currently the main component of fuel for internal combustion engines. HC emissions occur in fuel injection systems due to leaks at connection points and diffusion of fuel components through plastics and elastomers such as fuel hoses and seals.
  • the task is to present a fuel injection system which guarantees consistently low HC emissions of the components close to the engine for the life of the engine and is easy to manufacture.
  • the fuel-carrying, engine-related components of a fuel injection system today consist of one or more fuel rail with fuel supply and return, at least one injection valve and at least one fuel pressure regulator and their fastening and sealing elements.
  • Repairs can be carried out in a simple manner by claim 2 on all components of the fuel injection system close to the internal combustion engine. It is not necessary to replace all components close to the internal combustion engine in the event of defects in order to ensure system tightness. By claim 3, repairs are even easier and cheaper, since the lid can be assembled several times.
  • Well-known and commercially available materials such as silicone rubber or polyurethane rubber are again used as sealing materials.
  • a positive aspect of claim 4 is that no hydrocarbons that have diffused out of the fuel injection system near the internal combustion engine accumulate in the interior of the capsule, since during operation of the internal combustion engine these are immediately sucked off by the negative pressure in the suction channel and fed to the internal combustion engine for combustion.
  • connection points are particularly susceptible to leaks due to, for example, mechanical vibrations or thermal voltages.
  • known and commercially available materials such as silicone rubber or polyurethane rubber are used as sealing materials.
  • Suction system and housing are made from the same material in just one operation, for example using the injection molding process. This solution is particularly economical.
  • Fig. 1 Components of a fuel injection system close to the internal combustion engine
  • Fig. 2 sectional drawing of an encapsulated fuel injection system.
  • FIG. 1 shows the components of a fuel injection system that are usually used for an internal combustion engine today. These consist of a fuel distribution channel 1, with a fuel inlet 2 and a fuel outlet 3, a fuel pressure regulator 4 and four fuel injection valves 5, 5 ' . Each fuel injection valve 5, 5 ' is fastened to the fuel rail 1 with a fastening element 6, 6 ' . The electrical control takes place via an electrical feed line 7. In the vicinity of the fuel outlet nozzle 8, 8 ' , a sealing element 9, 9 ' also serves to mechanically fasten the system.
  • FIG. 2 shows a sectional drawing through an encapsulated fuel injection system close to the internal combustion engine.
  • the fuel distributor duct 1 is installed with the fuel injection valve 5 in a suction duct 10 of an internal combustion engine, not shown here.
  • the fuel injection valve 5 is pressed with the fastening element 6 into the fuel distribution channel 1 and with the sealing element 9 into a bore 11 of the suction channel 10.
  • the electrical supply line 7 is connected to the fuel injection valve 5 by a non-visible detachable connection.
  • a capsule 12 encloses the components of the fuel injection system that are close to the internal combustion engine, including those that cannot be seen here, such as the fuel inlet, fuel outlet and fuel pressure regulator.
  • the capsule 12 is essentially formed from the suction channel 10, a housing 13 and a cover 14.
  • the housing 13 is made in one piece with the suction channel 10.
  • Between housing 13 and cover 14 is a circumferential sealing plane with seal 15.
  • the connection between housing 13 and cover 14 is detachable, so that repairs to the components of the fuel injection system near the engine can be carried out at any time.
  • the interior is connected to the suction channel 10 by a hollow profile 16.
  • the capsule 12 and all seals are diffusion-tight for hydrocarbons.
  • a further embodiment variant is to fasten the capsule 12 and the necessary seals to a cylinder head in order to minimize the HC emissions even with injection close to the cylinder or direct injection into the combustion chamber.

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Abstract

Um die Kohlenwasserstoffemissionen (HC-Emissionen) von Kraftfahrzeugen zu verringern, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die von den brennkraftmaschinennahen Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems abgeschiedenen HC-Emissionen dadurch zu verringern, dass alle brennkraftmaschinennahen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems, bestehend aus zumindest einem Kraftstoffverteilerkanal (1) mit einem Kraftstoffzulauf und einem Kraftstoffablauf, mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (5) mit einer elektrischen Zuleitung (7), in einer Kapsel (12) angeordnet werden. Die Kapsel (12) und alle Abdichtungen sind für Kohlenwasserstoffe diffusionsdicht.

Description

Kapsel für ein Einspritzsystem
Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem gemäß der im Oberbegriff des Patentan- spruchs 1 genannten Art.
Die Erfindung geht aus von der DE 40 02 393 A1. In dieser Schrift ist ein heute in Kraftfahrzeugen typischerweise verwendetes Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt.
Durch die zukünftige Gesetzgebung wird die zulässige Kohlenwasserstoff-Emission (HC-Emissionen) von Kraftfahrzeugen stark eingeschränkt.
Kohlenwasserstoffe sind derzeit der Hauptbestandteil von Brennstoff für Brennkraftmaschinen. An Kraftstoffeinspritzsystemen entstehen HC-Emissionen durch Undichtigkeiten an Verbindungsstellen und Diffusion von Kraftstoffbestandteilen durch Kunststoffe und Elastomere wie beispielsweise Kraftstoffschläuchen und Dichtungen hindurch.
Um diese Emissionen zu reduzieren werden Leitungen, Schläuche, Membranen und Dichtungen soweit wie möglich durch metallische Varianten ersetzt und/oder hö- herwertiger, das heißt diffusionsdichter ausgeführt und ihre Zahl bzw. Längen soweit wie möglich reduziert. Nachteilig wirkt sich bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, wie in der DE 40 02 393 beschrieben, aus, dass bei Reparaturen Verbindungen gelöst und wiederhergestellt werden müssen und dadurch, auch bei Verwendung neuer Dichtelemente und Schläuche, eine Erhöhung der HC-Emission möglich ist.
Aufgabe ist es, ein Kraftstoffeinspritzsystem darzustellen, welches für die Laufzeit der Brennkraftmaschine gleichbleibend niedrige HC-Emissionen der brennkraftma- schinennahen Komponenten gewährleistet und einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die brennstoffführenden, brennkraftmaschinennahen Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems setzen sich heute aus einer oder mehreren Kraftstoffvertei- lerleisten mit Kraftstoffzulauf und Kraftstoffrücklauf, mindestens einem Einspritzventil und mindestens einem Kraftstoffdruckregler und deren Befestigungs- und Dichtelemente zusammen.
Besonders vorteilhaft zeigt sich bei dieser Lösung, dass alle bisher eingesetzten Werkstoffe und Technologien für heute verwendete Kraftstoffeinspritzsysteme weiterhin verwendet werden können. Hierdurch werden Entwicklungszeiten und Entwicklungsgelder für neue Entwicklungstätigkeiten gespart. Das bedeutet auch, dass die bisher eingesetzten Kraftstoff-Einspritzanlagen entweder in unveränderter oder in nur minimal abgeänderter Form weiterhin in die Fahrzeuge eingebaut oder ver- baut werden können. Durch den Einsatz von bisher bekannten Werkstoffen und Technologien werden zukünftige Qualitätsrisiken und damit auch Qualitätskosten reduziert oder ganz vermieden. Als Gehäuse- und Deckelmatehai werden die heute für Sauganlagen üblichen Kunststoffe eingesetzt, deren Dauerhaltbarkeit und Dauerdichtigkeit bereits hervorragend bekannt sind.
Reparaturen sind durch Anspruch 2 problemlos an allen brennkraftmaschinennahen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems in einfacher Weise durchführbar. Der Austausch sämtlicher brennkraftmaschinennahen Komponenten bei Defekten ist zur Sicherstellung der Systemdichtheit ist nicht notwendig. Durch Anspruch 3 werden Reparaturen nochmals einfacher und kostengünstiger, da der Deckel mehrmals montiert werden kann. Als Dichtungsmateriaiien kommen wieder bereits bekannte und handelsübliche Materialien wie Silikon-Kautschuk oder Polyurethan-Kautschuk zum Einsatz.
Positiv gestaltet sich nach Anspruch 4, dass sich keine aus dem brennkraftmaschinennahen Kraftstoffeinspritzsystem ausdiffundierten Kohlenwasserstoffe im Innenraum der Kapsel ansammeln, da diese beim Betrieb der Brennkraftmaschine durch den Unterdruck im Saugkanal sofort abgesaugt und zur Verbrennung der Brenn- kraftmaschine zugeführt werden.
HC-Emissionen, aus Öffnungen in der Kapsel, aus denen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems herausgeführt sind, werden durch Anspruch 5 verhindert. Diese Verbindungsstellen sind für Undichtigkeiten aufgrund von beispielsweise mecha- nischen Schwingungen oder Thermospannungen besonders anfällig. Als Dichtungsmaterialien kommen beispielsweise bekannte und handelsübliche Materialien wie Silikon-Kautschuk oder Polyurethan-Kautschuk zum Einsatz.
Nach Anspruch 6 werden Herstell- und Montagekosten eingespart. Sauganlage und Gehäuse werden aus dem selben Material in nur einem Arbeitsgang, zum Beispiel im Spritzgußverfahren, hergestellt. Diese Lösung zeichnet sich durch besondere Wirtschaftlichkeit aus.
Nach Anspruch 7 ist besonders vorteilhaft, dass auch direkt einspritzende Brenn- kraftmaschinen, bei denen die Kraftstoffeinspritzventile direkt am Kopf verbaut sind, mit einer solchen einfachen Lösung aus- und nachgerüstet werden können, wodurch auch hier Herstell- und Entwicklungskosten gespart werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in zwei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 : brennkraftmaschinennahe Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsys- tems; Fig. 2: Schnittzeichnung eines gekapselten Kraftstoffeinspritzsystems.
Fig. 1 zeigt die heute üblicherweise für eine Brennkraftmaschine verwendeten brennkraftmaschinennahen Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems. Diese bestehen aus einem Kraftstoffverteilerkanal 1 , mit einem Kraftstoffzulauf 2 und einem Kraftstoffablauf 3, einem Kraftstoffdruckregler 4 und vier Kraftstoffeinspritzventilen 5, 5'. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 5, 5' ist mit einem Befestigungselement 6, 6' an den Kraftstoffverteilerkanal 1 befestigt. Die elektrische Ansteuerung erfolgt über eine elektrische Zuleitung 7. In der Nähe der Kraftstoffaustrittsdüse 8, 8' dient ein Dichtelement 9, 9' zusätzlich zur mechanischen Befestigung des Systems.
Für Fig. 2, die eine Schnittzeichnung durch ein gekapseltes brennkraftmaschinen- nahes Kraftstoffeinspritzsystem zeigt, gelten die Bezugszeichen aus Fig. 1. Der Kraftstoffverteilerkanal 1 ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil 5 in einen Saugkanal 10 einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingebaut. Das Kraftstoffeinspritzventil 5 ist mit dem Befestigungselement 6 in den Kraftstoffverteilerkanal 1 und mit dem Dichtelement 9 in eine Bohrung 1 1 des Saugkanals 10 eingepreßt. Die elektrische Zuleitung 7 ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil 5 durch eine nicht sicht- bare lösbare Verbindung verbunden.
Eine Kapsel 12 umschließt die brennkraftmaschinennahen Komponenten des Kraft- stoffeinspritzsystems, auch die hier nicht erkennbaren, wie Kraftstoffzulauf, Kraft- stoffablauf und Kraftstoffdruckregler. Die Kapsel 12 wird im wesentlichen aus dem Saugkanal 10, einem Gehäuse 13 und einem Deckel 14 gebildet. Das Gehäuse 13 ist einstückig mit dem Saugkanal 10 hergestellt. Zwischen Gehäuse 13 und Deckel 14 ist eine umlaufende Dichtebene mit Dichtung 15. Die Verbindung von Gehäuse 13 und Deckel 14 ist lösbar, damit jederzeit eine Reparatur an den brennkraftmaschinennahen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems durchgeführt werden kann. Um höhere HC-Konzentrationen im Innenraum der Kapsel 12 zu vermeiden, ist der innenraum durch ein Hohlprofil 16 mit dem Saugkanal 10 verbunden. Die Kapsel 12 und sämtliche Abdichtungen sind für Kohlenwasserstoffe diffusionsdicht. Eine weitere Ausgestaltungsvariante besteht darin, die Kapsel 12 und die notwendigen Abdichtungen an einen Zylinderkopf zu befestigen, um auch bei zylindernaher Einspritzung oder direkter Einspritzung in den Breπnraum die HC-Emissionen zu minimieren.
Bezuqszeichenliste
1 Kraftstoffverteilerkanal
Kraftstoffzulauf
Kraftstoffablauf
Kraftstoffdruckregler , 5' Kraftstoffeinspritzventil , 6' Befestigungselement
Elektrische Zuleitung , 8' Kraftstoff a ustrittsd ü s e , 9' Dichtelement 0 Saugkanal 1 Bohrung 2 Kapsel 3 Gehäuse 4 Deckel 5 Dichtebene mit Dichtung 6 Hohlprofil

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffverteilerkanal, der über einen Kraftstoffzulauf und Kraftstoffablauf verfügt und an dem mindestens ein Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle brennkraftmaschinennahen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems in einer für Kohlenwasserstoff diffusionsdichten Kapsel (12) angeordnet sind.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (12) aus einem Gehäuse (13) und einem Deckel (14) zusammengesetzt ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) mit dem Deckel (14) über eine lösbare, für Kohlenwasserstoffe diffusionsdichte Verbindung, verschlossen ist.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Kapsel (12) über mindestens ein, für Kohlenwasserstoffe diffusionsdichtes Hohlprofil (16), mit mindestens einem Saugkanal (10) der Brennkraftmaschine verbunden ist.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) und der Deckel (14), gegenüber allen, aus ihnen herausgeführten Komponenten, für Kohlenwasserstoffe diffusionsdicht abgedichtet ist
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) einstuckig mit einer Sauganlage für eine Brennkraftmaschine ist
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) an einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, für Kohlenwasserstoffe diffusionsdicht, anordbar
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