EP1364119A1 - Ausgleichselement für ein brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Ausgleichselement für ein brennstoffeinspritzventil

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EP1364119A1
EP1364119A1 EP02714056A EP02714056A EP1364119A1 EP 1364119 A1 EP1364119 A1 EP 1364119A1 EP 02714056 A EP02714056 A EP 02714056A EP 02714056 A EP02714056 A EP 02714056A EP 1364119 A1 EP1364119 A1 EP 1364119A1
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EP
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washer
fuel injection
compensation element
injection valve
element according
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Ferdinand Reiter
Martin Maier
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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

Definitions

  • the invention is based on a compensating element for a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • a fuel injection system which has a compensating element which consists of a support body which has a spherical support surface.
  • a fuel injector is supported via this compensating element in a receiving bore in a cylinder head. Since the fuel injection valve rests on the spherically shaped spherical cap surface with a support surface, the fuel injection valve can be mounted up to a certain angular deviation from the axis of the receiving bore and can be pressed firmly into the receiving bore by suitable means, for example a clamping claw. This enables simple adaptation to the fuel feed lines. Tolerances in the manufacture and assembly of the fuel injection valves can be compensated for.
  • the support body is complex to manufacture and requires a spherical surface to be produced precisely.
  • the rigid support body cannot are compressed and there is therefore no compensation in the axial direction of the receiving bore. Tolerances can only be compensated for on the specified geometry of the spherical surface. It is not possible to perform a radial compensating movement purely for the location bore.
  • Fuel injection valve receiving receiving bore of the cylinder head inserted washer with an oval or round cross section is stored, which does not have to perform a sealing function.
  • the compensation element ensures through its
  • the washer can be optionally slotted and then pressed onto a valve housing of the fuel injector by means of an interference fit or can be designed as a closed ring which is loosely fitted onto the valve housing.
  • the washer can advantageously be made of wire, which can consist, for example, of alloyed or unalloyed steel. ' Manufacturing from copper or a copper alloy is particularly advantageous, since copper has a high thermal conductivity and a good surface adaptation.
  • Fig. 1 is a schematic, partially sectioned view of an embodiment of a compensating element designed according to the invention for a
  • Fuel injection valve in a cylinder head of an internal combustion engine Fuel injection valve in a cylinder head of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a schematic section from the compensation element according to the invention shown in FIG. 1 in area II in FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a schematic partial section through an embodiment of a compensating element designed according to the invention for a fuel injector in a receiving bore of a cylinder head of a mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine.
  • a fuel injection valve 1 is designed in the form of a direct injection fuel injection valve 1 and installed in a cylinder head 2 of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 has a plug connection to a fuel distributor line 4 at an inlet-side end 3, which is sealed by a seal 5 between the fuel distributor line 4 and a supply line connector 6 of the fuel injection valve 1.
  • the fuel injector 1 has an electrical connection 7 for the electrical Contact for actuating the fuel injector 1.
  • the fuel injection valve 1 has a washer 8 in a receiving bore 9 of the cylinder head 2, which is used as a compensating element for the fuel injection valve 1 in the receiving bore 9.
  • the washer 8 fulfills several functions. On the one hand, by spacing the fuel injection valve 1 from a wall 10 of the receiving bore 9, a centering of the fuel injection valve 1 can be achieved, which counteracts tilting of the fuel injection valve 1, for example in the area of a nozzle body 11 of the fuel injection valve 1, and thus for the sealing effect of a sealing ring placed on the nozzle body 11 12, which seals the cylinder head 2 against the combustion chamber of the internal combustion engine, not shown, contributes.
  • Temperature-related tolerances which occur for example due to the heating of the fuel injection valve 1 and the cylinder head 2 during the operation of the internal combustion engine, can be compensated for by the washer 8. Tolerances of this type can lead, for example, to loads and tensions in the plug connection between the fuel injection valve 1 and the fuel distributor line 4.
  • the material for producing the washer 8, which can be drawn as wire and then bent, for example, is stainless steel, unalloyed, but surface-treated steel for better heat conduction or copper or copper alloys.
  • the latter in particular are characterized by high thermal conductivity and good surface adaptation through plastic deformability.
  • the lower ring 8 can have a round cross section or can also be oval in shape.
  • the fuel injector 1 can be fitted either by a clearance fit or by a press fit.
  • the clearance fit which allows the washer 8 to assume an optimal position in accordance with the prevailing conditions, is particularly suitable for closed washers 8, while the press fit, which is particularly easy to achieve with slotted washers 8, provides effective protection against the loss of the washer 8 offers when installing and removing the fuel injector 1.
  • FIG. 2 shows a schematic excerpt from the compensation element according to the invention shown in FIG. 1 in area II in FIG. 1.
  • FIG. 2 does not require any modifications with regard to the shape of the receiving bore 9 of the cylinder head 2 or the valve housing 13 of the fuel injector 1 to install the washer 8.
  • the fuel injection valve 1 rests with a shoulder 14 of the valve housing 13, which is chamfered at an angle of approximately 45 °, against a shoulder 15 of the cylinder head 2 in the receiving bore 9, which has an at least similar, better same angle of inclination.
  • the tolerances mentioned above occur due to manufacturing inaccuracies and heating.
  • the washer 8 is simply placed on the shoulder 15 of the cylinder head 2 or on the valve housing 13 in the The area of the shoulder 14 is plugged on, whereby the previous shoulder closure between the fuel injection valve 1 and the receiving bore 9 is opened at a distance which corresponds to the diameter of the washer 8.
  • This enables the washer to assume an optimal position corresponding to the circumstances, which can also result, for example, in the ring being tilted or distorted relative to a longitudinal axis 16 of the fuel injection valve 1 or the receiving bore 9.
  • This enables the desired tolerance compensation, which prevents tensions from building up and subsequent malfunctions.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown and can also be used, for example, for fuel injection valves 1 for injection into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.

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Abstract

Ein Ausgleichselement zur Lagerung und Stützung eines Brennstoffeinspritzventils (1) in einem Zylinderkopf (2) einer Brennkraftmaschine ist in Form eines Unterlegrings (8) ausgebildet und zwischen einem Ventilgehäuse (13) des Brennstoffeinspritzventils (1) und einer Wandung (10) einer Aufnahmebohrung (9) des Zylinderkopfes (2) angeordnet. Der Unterlegring (8) weist einen runden oder ovalen Querschnitt auf und beabstandet eine Schulter (14) des Ventilgehäuses (13) von einer Schulter (15) des Zylinderkopfes (2).

Description

Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Aus der DE 197 35 665 AI ist eine Brennstoffeinspritzanlage bekannt, die ein Ausgleichselement aufweist, das aus einem Stützkörper besteht, der eine kalottenförmige Stützfläche hat. Ein Brennstoffeinspritzventil stützt sich über dieses Ausgleichselement in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes ab. Da das Brennstoffeinspritzventil auf der kugelförmig ausgeformten Kalottenfläche mit einer Stützfläche aufliegt, kann das Brennstoffeinspritzventil bis zu einer gewissen Winkelabweichung zur Achse der Aufnahmebohrung montiert werden und fest in die Aufnahmebohrung durch geeignete Mittel, beispielsweise eine Spannpratze gedrückt werden. Somit wird eine einfache Anpassung an die BrennstoffZuleitungen ermöglicht. Toleranzen bei der Fertigung und bei der Montage der Brennstoffeinspritzventile können ausgeglichen werden.
Nachteilig ist jedoch, daß der Stützkörper aufwendig zu fertigen ist und eine genau herzustellende Kugelfläche erfordert. Der starre Stützkörper kann nicht zusammengedrückt werden und es erfolgt somit kein Ausgleich in axialer Richtung der Aufnahmebohrung. Der Ausgleich von Toleranzen kann auch nur auf der vorgegebenen Geometrie der Kugelfläche erfolgen. Es ist keine rein zur Aufnahmebohrung radiale Ausgleichsbewegung möglich.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das
Brennstoffeinspritzventil durch einen zwischen dem
Brennstoffeinspritzventil und einer Wandung einer das
Brennstoffeinspritzventil aufnehmenden Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes eingelegten Unterlegring mit ovalem oder runden Querschnitt gelagert ist, der keine Dichtfunktion übernehmen muß. Das Ausgleichselement sorgt durch seine
Elastizität für einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile sowie von Toleranzen, die auf die Erwärmung des Brennstoffeinspritzventils während des
Betriebs zurückzuführen sind und beugt somit Verkantungen und Fehlstellungen vor.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ausgleichselements möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, daß der Unterlegring wahlweise geschlitzt und danach mittels Preßpassung auf ein Ventilgehäuse des Brennstoffeinspritzventils aufgepreßt werden kann oder als geschlossener Ring, der lose auf das Ventilgehäuse aufgesteckt ist, ausgebildet sein kann.
Vorteilhafterweise kann der Unterlegring aus Draht gefertigt sein, welcher beispielsweise aus legiertem oder unlegiertem Stahl bestehen kann.' Dabei ist insbesondere die Fertigung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung von Vorteil, da Kupfer eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Flächenanpassung aufweist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements für ein
Brennstoffeinspritzventil in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, und
Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselement im Bereich II in Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt einen schematisierten Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements für ein Brennstoffeinspritzventil in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderköpfes einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist dabei in Form eines direkt einspritzenden Brennstoffeinspritzven ils 1 ausgeführt und in einem Zylinderkopf 2 einer Brennkraftmaschine eingebaut. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist an einem Zulaufseitigen Ende 3 eine Steckverbindung zu einer Brennstoffverteilerleitung 4 auf, die durch eine Dichtung 5 zwischen der Brennstoffverteilerleitung 4 und einem Zuleitungsstutzen 6 des Brennstoffeinspritzventils 1 abgedichtet ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 verfügt über einen elektrischen Anschluß 7 für die elektrische Kontaktierung zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist in einer Aufnahmebohrung 9 des Zylinderkopfes 2 erfindungsgemäß einen Unterlegring 8 auf, der als Ausgleichselement für das Brennstoffeinspritzventil 1 in der Aufnahmebohrung 9 dient.
Dabei erfüllt der Unterlegring 8 mehrere Funktionen. Einerseits kann durch eine Beabstandung des Brennstoffeinspritzventils 1 von einer Wandung 10 der Aufnahmebohrung 9 eine Zentrierung des Brennstoffeinspritzventils 1 erreicht werden, die einem Verkanten des Brennstoffeinspritzventils 1 beispielsweise im Bereich eines Düsenkörpers 11 des Brennstoffeinspritzventils 1 entgegenwirkt und somit zur Dichtwirkung eines auf den Düsenkörper 11 aufgesteckten Dichtrings 12, der den Zylinderkopf 2 gegen den nicht weiter dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine abdichtet, beiträgt.
Weiterhin können durch den Unterlegring 8 Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile, beispielsweise des Düsenkörpers 11 oder eines Ventilgehäuses 13 , die zu Asymmetrien im Brennstoffeinspritzventil 1 führen, ausgeglichen werden, ohne daß aufwendige Nachbearbeitungen der Bauteile notwendig sind.
Auch temperaturbedingte Toleranzen, die beispielsweise durch die Erwärmung des Brennstoffeinspritzventils 1 und des Zylinderkopfes 2 während des Betriebs der Brennkraf maschine auftreten, können durch den Unterlegring 8 kompensiert werden. Toleranzen dieser Art können beispielsweise zu Belastungen und Verspannungen der Steckverbindung zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 1 und der Brennstoffverteiler- leitung 4 führen.
Als Material zur Herstellung des Unterlegrings 8, der beispielsweise als Draht gezogen und dann gebogen werden kann, kommen beispielsweise rostfreier Stahl, unlegierter, aber oberflächenbehandelter Stahl zur besseren Wärmeleitung oder auch Kupfer oder Kupferlegierungen in Betracht. Insbesondere letztere zeichnen sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Flächenanpassung durch plastische Verformbarkeit aus.
Der Unterlegring 8 kann, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, einen runden Querschnitt aufweisen oder auch oval geformt sein. Die Passung zum Brennstoffeinspritzventil 1 kann entweder durch Spielpassung oder durch Preßpassung erfolgen. Die Spielpassung, die dem Unterlegring 8 erlaubt, eine optimale Lage gemäß den herrschenden Bedingungen einzunehmen, bietet sich insbesondere für geschlossene Unterlegringe 8 an, während die Preßpassung, die bei geschlitzten Unterlegringen 8 besonders einfach realisierbar ist, einen wirksamen Schutz gegen den Verlust des Unterlegrings 8 beim Ein- und Ausbau des Brennstoffeinspritzventils 1 bietet.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselement im Bereich II in Fig. 1.
Besonderes Augenmerk ist anhand von Fig. 2 auf die Tatsache zu richten, daß zum Einbau des Unterlegrings 8 keinerlei Modifikationen bezüglich der Form der Aufnahmebohrung 9 des Zylinderkopfes 2 oder des Ventilgehäuses 13 des Brennstoffeinspritzventils 1 nötig sind.
Herkömmlicherweise liegt das Brennstoffeinspritzventil 1 mit einer Schulter 14 des Ventilgehäuses 13, welche unter einem Winkel von ca. 45° abgeschrägt ist, an einer Schulter 15 des Zylinderkopfes 2 in der Aufnahmebohrung 9 an, die einen zumindest ähnlichen, besser gleichen Neigungswinkel besitzt. Dabei treten jedoch die oben erwähnten Toleranzen durch Fertigungsungenauigkeiten und Erwärmungen auf.
Der Unterlegring 8 wird einfach auf die Schulter 15 des Zylinderkopfes 2 gelegt bzw. auf das Ventilgehäuse 13 im Bereich der Schulter 14 aufgesteckt, wodurch der vorherige Schulterschluß zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 1 und der Aufnahmebohrung 9 auf eine Distanz, die dem Durchmesser des Unterlegrings 8 entspricht, geöffnet wird. Dies ermöglicht dem Unterlegring, eine den Gegebenheiten entsprechende optimale Lage einzunehmen, was beispielsweise auch dazu führen kann, daß der Ring gegenüber einer Längsachse 16 des Brennstoffeinspritzventils 1 bzw. der Aufnahmebohrung 9 verkippt oder verzogen sein kann. Dies ermöglicht den gewünschten Toleranzausgleich, der verhindert, daß sich Spannungen aufbauen und nachfolgend Fehlfunktionen auftreten.
Die Erfindung ist nicht auf das - dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und beispielsweise auch für Brennstoffeinspritzventile 1 zur Einspritzung in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine anwendbar .

Claims

Ansprüche
1. Ausgleichselement zur Lagerung eines Brennstoffeinspritzventils (1) in einem Zylinderkopf (2) einer Brennkraftmaschine, wobei das Ausgleichselement in Form eines Unterlegrings (8) ausgebildet und zwischen einem Ventilgehäuse (13) des Brennstoffeinspritzventils (1) und einer Wandung (10) einer Aufnahmebohrung (9) des Zylinderkopfes (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) einen runden oder ovalen Querschnitt aufweist und eine Schulter (14) des Ventilgehäuses (13) von einer Schulter (15) des Zylinderkopfes (2) beabstandet.
2. Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) aus einem Draht herstellbar ist.
3. Ausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) geschlossen ist.
4. Ausgleichselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) lose auf das Ventilgehäuse (13) des Brennstoffeinspritzventils (1) aufsteckbar ist.
5. Ausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) geschlitzt ist.
6. Ausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) auf das Ventilgehäuse (13) des Brennstoffeinspritzventils (1) aufgepreßt ist.
7. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) aus rostfreiem Stahl gefertigt ist.
8. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) aus unlegiertem, oberflächenbehandelten Stahl gefertigt ist .
9. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlegring (8) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist.
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