EP1698778A1 - Zylinderkopf für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit einem Niederhalter für zwei Einspritzventile - Google Patents

Zylinderkopf für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit einem Niederhalter für zwei Einspritzventile Download PDF

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EP1698778A1
EP1698778A1 EP05027774A EP05027774A EP1698778A1 EP 1698778 A1 EP1698778 A1 EP 1698778A1 EP 05027774 A EP05027774 A EP 05027774A EP 05027774 A EP05027774 A EP 05027774A EP 1698778 A1 EP1698778 A1 EP 1698778A1
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    • 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

  • Hold-downs for fuel injection valves of direct-injection internal combustion engines are known, for example, from EP 0 775 820 B1. Such hold-down devices are fastened to the cylinder head via a central attachment point and, with the aid of their two holding arms, press two fuel injection valves into the opening provided in the cylinder head. Both static and dynamic forces are exerted on the injectors via the fuel lines connected to the injection valves during operation of the internal combustion engine. Vibrations caused by internal and external influences must be able to be absorbed to a certain degree by the hold-down device and the injection valves.
  • the object of the invention is therefore to secure the fuel injection valves by a corresponding hold-down fastening device reliable and durable on or in the cylinder head; loads acting on the injection valve should be reduced.
  • the two dome-like recordings of the hold-down device each have an opening into which a section of the fuel connecting piece is received in a form-fitting manner.
  • This positive receptacle serves to support the tightening torque of union nuts for fuel supply lines, which are screwed onto the fuel connection piece of the injection valve.
  • the central attachment of the hold-down on the cylinder head means for compensating for tolerances according to the so-called balance beam principle.
  • a central opening is introduced in the hold-down device, in which a spacer bush is received, through which a bolt screwed to the cylinder head is passed.
  • a spring element is received in a central recess of the hold-down, which compresses over the head of the fastening screw, is supported at the bottom of the central recess.
  • the spring element is designed as a plate spring or as a package of disc springs.
  • the hold-down is designed as an aluminum casting; In addition to weight advantages introduced by the cast component via the fuel supply system vibrations can be damped within certain limits so.
  • the valve body of the injection valve received in the opening of the cylinder head has a chamfered seating surface provided with an intermediate ring, e.g. Made of plastic or stainless steel, cooperates.
  • the intermediate ring is inserted in the opening formed as a stepped bore for the injection valve.
  • the intermediate ring is on the side with the seat of the valve body cooperates with a convex surface provided;
  • a tolerance compensation in the direction of the Y-axis is possible on the principle of a joint bearing.
  • the holding-down device 8 On the cylinder head 2 of a direct-injection multi-cylinder internal combustion engine for fastening the fuel injection valves 4 and 6 designed as a hold-down fastener 8 is provided via its two support arms 10a and 10b, the two injectors 4, 6 against the combustion pressure acting in the operation of the internal combustion engine in the cylinder head 2 provided receiving openings 12a and 12b holds. At the end of the two holding arms 10a, 10b, the holding-down device 8 has two dome-like receptacles 14a and 14b for the fuel connection piece 16a and 16b of the injection valve 4, 6.
  • the receptacles 14a, 14b each have an opening 18a and 18b, in which the fuel port 16a, 16b is positively received.
  • the openings 18a, 18b and the connecting piece 16a, 16b respectively have two straight and two circular arc-shaped side surfaces.
  • the straight side surfaces of the openings 18a, 18b serve to support the on the connecting piece 16a, 16b applied tightening torque, which arises when individual fuel lines are secured by means of a union nut on the connecting piece 16 a, 16 b.
  • the mounted in the receptacle 14a, 14b connecting piece 16a, 16b of the injection valve 4, 6 has two spaced apart circumferential webs 20a, 20b and 22a, 22b, between each of which a 0-ring 24a and 24b is added.
  • the 0-ring 24a, 24b serves for the radial support against the dome-like receptacle 14a, 14b of the hold-down 8; At the same time it contributes to the damping of vibrations which are transmitted to the injection valves 4, 6.
  • the 0-ring 24a, 24b serves as a captive for the injectors 4, 6, which are inserted for pre-assembly in the receptacles 14a, 14b of the blank holder 8.
  • the hold-down 8 has a central circular recess 26, in the middle of which a passage opening 28 is made.
  • a spacer bush 30 is received, through which a bolted to the cylinder head 2 mounting screw 32 is guided for the hold-8.
  • a package of disk springs 34 is arranged in the central recess 26, which are compressed or compressed in the mounted state via the head 36 of the fastening screw 32.
  • Fig. 3 the position of the disc springs is shown in the non-compressed state for better representation.
  • the valve body 38a and 38b of the injection valve 4, 6 accommodated in the opening 12a, 12b of the injection valve 4, 6 has a chamfered seat surface 40a and 40b which, with the interposition of an intermediate ring 42a, 42b in the receiving bore 12a, 12b formed as a stepped bore supported.
  • the cooperating with the seat surface 40a, 40b of the valve body 38a, 38b side of the intermediate ring 42a, 42b has a spherical surface through which an angular orientation with respect to the Y-axis is possible.
  • the hold-down 8 for the two fuel injection valves 4, 6 is made of an aluminum casting.
  • electrical contact terminals 44a and 44b are provided on the valve body 38a and 38b, which are provided for the electromagnetic control of the valve needles mounted in the injection valves 4, 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit Einspritzventilen (4, 6), die in Öffnungen (12a, 12b) im Zylinderkopf (2) aufgenommen und paarweise durch jeweils ein als Niederhalter (8) ausgebildetes Befestigungselement am Zylinderkopf (2) gesichert sind, wobei der Niederhalter (8) zwei Halte- bzw. Befestigungsarme (10a, 10b) für die beiden Einspritzventile (4, 6) aufweist und über einen zentralen Befestigungspunkt am Zylinderkopf (2) befestigt ist.
Es wird vorgeschlagen, dass an den beiden Enden des Niederhalters (8) domartige Aufnahmen (14a, 14b) für einen Kraftstoff-Anschlussstutzen (16a, 16b) des Einspritzventils (4, 6) vorgesehen sind, und der Anschlussstutzen (16a, 16b) in der Aufnahme (14a, 14b) zumindest radial elastisch gelagert ist.

Description

  • Niederhalter für Kraftstoff-Einspritzventile von direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen sind beispielsweise aus der EP 0 775 820 B1 bekannt. Derartige Niederhalter sind über einen zentralen Befestigungspunkt am Zylinderkopf befestigt und drücken mit Hilfe ihrer beiden Haltearme zwei Kraftstoff-Einspritzventile in die im Zylinderkopf vorgesehene Öffnung. Über die an die Einspritzventile angeschlossenen Kraftstoffleitungen werden während des Betriebs der Brennkraftmaschine sowohl statische als auch dynamische Kräfte auf die Einspritzventile ausgeübt. Schwingungen, die durch innere und äussere Einflusse hervorgerufen werden, müssen bis zu einem bestimmten Grad durch den Niederhalter sowie die Einspritzventile aufgenommen werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Kraftstoff-Einspritzventile durch eine entsprechende Niederhalter-Befestigungsvorrichtung betriebssicher und dauerhaltbar am bzw. im Zylinderkopf zu befestigen; auf das Einspritzventil wirkende Belastungen sollen reduziert werden.
  • Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Durch die an den beiden Armen des Niederhalters ausgebildeten domartige Aufnahmen, in die jeweils der Anschlussstutzen des Kraftstoff-Einspritzventils elastisch gelagert ist, wird eine - trotz auftretender Schwingungen - dauerhaltbare und betriebssichere Befestigung der Kraftstoff-Einspritzventile am Zylinderkopf gewährleistet. Darüber hinaus sind die dynamischen und statischen Belastungen auf die Einspritzventile reduziert.
  • Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Zylinderkopfes mit der Befestigung für die Kraftstoff-Einspritzventile möglich.
  • Die beiden domartigen Aufnahmen des Niederhalters weisen jeweils eine Öffnung auf, in die ein Abschnitt des Kraftstoff- Anschlussstutzens formschlüssig aufgenommen ist. Diese formschlüssige Aufnahme dient zur Abstützung des Anzugsmoments von Überwurfmuttern für Kraftstoff-Zufuhrleitungen, die auf den Kraftstoff-Anschlussstutzen des Einspritzventils aufgeschraubt werden.
  • Um mögliche Lagetoleranzen der beiden Kraftstoff-Einspritzventile in Richtung der Zylinderachse (Z-Achse) ausgleichen zu können, weist die zentrale Befestigung des Niederhalters am Zylinderkopf Mittel zum Toleranzausgleich nach dem so genannten Waagebalkenprinzip auf.
  • Für den Toleranzausgleich der beiden Einspritzventile in Z-Richtung ist im Niederhalter eine zentrale Öffnung eingebracht, in der eine Distanzbuchse aufgenommen ist, durch die eine am Zylinderkopf verschraubte Befestigungsschraube hindurchgeführt ist. Koaxial zur Distanzbuchse ist in einer zentralen Ausnehmung des Niederhalters ein Federelement aufgenommen, das über den Kopf der Befestigungsschraube komprimiert, am Boden der zentralen Ausnehmung abstützt ist.
  • Das Federelement ist als Tellerfeder bzw. als ein Paket von Tellerfedern ausgeführt. Der Niederhalter ist als Aluminium-Gussteil ausgeführt; neben Gewichtsvorteilen können durch das Gussbauteil über das Kraftstoff-Zuleitungssystem eingebrachte Schwingungen in gewissen Grenzen damit gedämpft werden.
  • Um eine Winkelausrichtung der Kraftstoff-Einspritzventile zum Brennraum zu ermöglichen, besitzt der in der Öffnung des Zylinderkopfs aufgenommene Ventilkörper des Einspritzventils eine mit einer Fase versehene Sitzfläche, die mit einem Zwischenring, der z.B. aus Kunststoff oder Edelstahl besteht, zusammenwirkt. Der Zwischenring ist in der als Stufenbohrung ausgebildeten Öffnung für das Einspritzventil eingelegt.
  • Der Zwischenring ist auf der Seite die mit der Sitzfläche des Ventilkörpers zusammenwirkt mit einer balligen Oberfläche versehen; damit ist nach dem Prinzip eines Gelenklagers ein Toleranzausgleich in Richtung der Y-Achse möglich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
    • Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine Perspektivansicht auf einen Ausschnitt eines Zylinderkopfes mit Kraftstoff-Einspritzventilen,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf den Abschnitt des Zylinderkopfes gemäß Fig. 1 und
    Fig. 3
    einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf im Bereich der Kraftstoff-Einspritzventile.
    Beschreibung des Ausführungsbeispieles
  • Am Zylinderkopf 2 einer direkteinspritzenden mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ist zur Befestigung der Kraftstoff-Einspritzventile 4 und 6 ein als Niederhalter 8 ausgebildetes Befestigungselement vorgesehen, der über seine zwei Haltearme 10a und 10b die beiden Einspritzventile 4, 6 gegen den im Betrieb der Brennkraftmaschine wirkenden Verbrennungsdruck in im Zylinderkopf 2 vorgesehene Aufnahmeöffnungen 12a und 12b hält. Am Ende der beiden Haltearme 10a, 10b weist der Niederhalter 8 zwei domartige Aufnahmen 14a und 14b für den Kraftstoff-Anschlussstutzen 16a und 16b des Einspritzventils 4, 6 auf.
  • Die Aufnahmen 14a, 14b weisen jeweils eine Öffnung 18a und 18b auf, in der der Kraftstoff-Anschlussstutzen 16a, 16b formschlüssig aufgenommen ist. Die Öffnungen 18a, 18b und der Anschlussstutzen 16a, 16b weisen dazu jeweils zwei gerade und zwei kreisbogenförmig ausgebildete Seitenflächen auf. Die geraden Seitenflächen der Öffnungen 18a, 18b dienen dabei zur Abstützung des auf den Anschlussstutzen 16a, 16b aufgebrachten Anzugsmoments, welches entsteht, wenn Kraftstoff- Einzelleitungen mit Hilfe einer Überwurfmutter am Anschlussstutzen 16a, 16b befestigt werden.
  • Der in der Aufnahme 14a, 14b gelagerte Anschlussstutzen 16a, 16b des Einspritzventils 4, 6 weist zwei voneinander beabstandete umlaufende Stege 20a, 20b bzw. 22a, 22b auf, zwischen den jeweils ein 0-Ring 24a und 24b aufgenommen ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, dient der 0-Ring 24a, 24b zur radialen Abstützung gegenüber der domartigen Aufnahme 14a, 14b des Niederhalters 8; gleichzeitig trägt er zur Dämpfung von - Schwingungen bei, die auf die Einspritzventile 4, 6 übertragen werden. Darüber hinaus dient der 0- Ring 24a, 24b als Verliersicherung für die Einspritzventile 4, 6, die zur Vormontage in die Aufnahmen 14a, 14b des Niederhalters 8 eingesteckt sind.
  • Der Niederhalter 8 weist eine zentrale kreisförmige Ausnehmung 26 auf, in deren Mitte eine Durchgangsöffnung 28 eingebracht ist. In der Durchgangsöffnung 28 ist eine Distanzbuchse 30 aufgenommen, durch die eine am Zylinderkopf 2 verschraubte Befestigungsschraube 32 für den Niederhalter 8 hindurch geführt ist. Koaxial zur Distanzbuchse 30 ist in der zentralen Ausnehmung 26 ein Paket von Tellerfedern 34 angeordnet, die im montierten Zustand über den Kopf 36 der Befestigungsschraube 32 komprimiert bzw. zusammengedrückt sind. In Fig. 3 ist zur besseren Darstellung der Tellerfedern deren Lage im nicht-komprimierten Zustand gezeigt. Durch diese Art der Befestigung können aufgrund von Fertigungstoleranzen hervorgerufene unterschiedliche Einbaulagen der Einspritzventile 4, 6 in Richtung der Z- Achse (siehe Fig. 3) ausgeglichen werden.
  • Der in der Öffnung 12a, 12b des Zylinderkopfs 2 aufgenommene Ventilkörper 38a und 38b des Einspritzventils 4, 6 weist eine mit einer Fase versehene Sitzfläche 40a und 40b auf, die sich unter Zwischenschaltung eines Zwischenringes 42a, 42b in der als Stufenbohrung ausgebildeten Aufnahmeöffnung 12a, 12b abstützt. Die mit der Sitzfläche 40a, 40b des Ventilkörpers 38a, 38b zusammenwirkende Seite des Zwischenringes 42a, 42b weist eine ballige Oberfläche auf, durch die eine Winkelausrichtung in Bezug auf die Y-Achse möglich ist.
  • Der Niederhalter 8 für die beiden Kraftstoff-Einspritzventile 4, 6 ist aus einem Aluminium-Gussteil hergestellt. Wie aus den Fig. 2 und 3 weiterhin ersichtlich, sind am Ventilkörper 38a und 38b elektrische Kontaktanschlüsse 44a und 44b vorgesehen, die zur elektromagnetischen Ansteuerung der in den Einspritzventilen 4, 6 gelagerten Ventilnadeln vorgesehen sind.

Claims (8)

  1. Zylinderkopf für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit Einspritzventilen (4, 6), die in Öffnungen (12a, 12b) im Zylinderkopf (2) aufgenommen und paarweise durch jeweils ein als Niederhalter (8) ausgebildetes Befestigungselement am Zylinderkopf (2) gesichert sind, wobei der Niederhalter (8) zwei Halte- bzw. Befestigungsarme (10a, 10b) für die beiden Einspritzventile (4, 6) aufweist und über einen zentralen Befestigungspunkt am Zylinderkopf (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Enden des Niederhalters (8) domartige Aufnahmen (14a, 14b) für einen Kraftstoff-Anschlussstutzen (16a, 16b) des Einspritzventils (4, 6) vorgesehen sind, und der Anschlussstutzen (16a, 16b) in der Aufnahme (14a, 14b) zumindest radial elastisch gelagert ist.
  2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (14a, 14b) eine Öffnung (18a, 18b) ausgebildet ist, in der ein Abschnitt des Kraftstoff-Anschlussstutzens (16a, 16b) formschlüssig aufgenommen ist.
  3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Befestigung des Niederhalters (8) am Zylinderkopf (2) Mittel zum Toleranzausgleich unterschiedlicher Einbaulagen der Einspritzventile (4, 6) in Richtung der Z- Achse aufweist.
  4. Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (8) eine zentrale Öffnung (28) aufweist, in der eine Distanzbuchse (30) aufgenommen ist, durch die eine am Zylinderkopf (2) verschraubte Befestigungsschraube (32) hindurchgeführt ist, und dass koaxial zur Distanzbuchse (30) im Niederhalter (8) eine zentrale Ausnehmung (26) ausgebildet ist, in der ein Federelement (34) aufgenommen ist, das über den Kopf (36) der Befestigungsschraube (32) komprimiert, am Boden der zentralen Ausnehmung (26) abgestützt ist.
  5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelement mindestens eine Tellerfeder, vorzugsweise ein Tellerfederpaket (34) vorgesehen ist.
  6. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (8) als Aluminium-Gussteil ausgeführt ist.
  7. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Öffnung (12, 12b) der Zylinderkopfs (2) aufgenommene Ventilkörper (38a, 38b) des Einspritzventils (4, 6) eine mit einer Fase (40a, 40b) versehene Sitzfläche (40a, 40b) aufweist, die mit einem Zwischenring (42a, 42b) zusammenwirkt, der in die als Stufenbohrung ausgebildete Öffnung (12a, 12b) eingelegt ist.
  8. Zylinderkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite des Zwischenringes (42a, 42b), die mit der Sitzfläche (40a, 40b) des Ventilkörpers (38a, 38b) zusammenwirkt, eine ballige Oberfläche aufweist.
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