WO2008019415A1 - Vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine Download PDF

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Johannes Schnedt
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Definitions

  • the invention relates to a device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with an injector defined in a cylinder head and a plurality of inlet and outlet lines extending through the cylinder head for supplying the injector with media, in particular fuel, coolant and / or lubricant.
  • Such a device can be found for example in JP 5195906 A.
  • an electronically controlled injector for injecting fuel into the combustion chamber is usually located in the cylinder head.
  • This injector must be supplied with various media such as high pressure fuel, lubricating oil or coolant. Furthermore, leakage quantities occurring must again be led out of the cylinder, as well as the resulting return of lubricating oil or coolant.
  • the various supply and discharge lines to and from the injector must pass through corresponding holes in the cylinder head, with an inlet and possibly a drain hole in the cylinder head being normally provided for each medium have to be. Due to the existing water channels for cooling the Zylinderblo ⁇ kes, however, it is often difficult to provide the necessary holes for the media transport available.
  • the present invention therefore aims to reduce the number of bores in the cylinder head necessary for the transport of media while at the same time minimizing the expense of manufacturing and assembling the injector and to connect the various supply and discharge lines to the injector simplify. Furthermore, the reliability should be increased.
  • the injection device is designed such that the supply and discharge lines are guided through a common bore of the cylinder head, wherein at least two supply and discharge lines are formed by concentric tubes.
  • the conversion of engines with conventional injection systems on a common-rail injection system is facilitated because the cylinder head does not need to be manipulated and no additional holes must be introduced.
  • a single bore for receiving a variety of inlets and outlets, so that usually eliminates the need for further drilling in the cylinder head.
  • at least two inlets and outlets are formed by concentric tubes.
  • Another channel for the supply and discharge of media is provided in accordance with a preferred embodiment, characterized in that the cladding tube at a distance from the inner wall of the bore of the Cylinder head is arranged.
  • a further annular channel is formed between the outer wall of the cladding tube and the inner wall of the bore provided in the cylinder head.
  • a further increase in the number of flow channels preferably succeeds in that the annular space between the central tube and the cladding tube is divided to form at least two supply and discharge lines in the circumferential direction. This results in two part-annular channels, wherein additional channels for the transport of media to or from the injector can be created within the annular space by arranging further partitions.
  • the central tube is preferably designed as a high-pressure line for the supply of high-pressure fuel to the injector.
  • the central pipe is the only one to have a circular flow cross-section, so that connection to high-pressure fuel-carrying supply lines or connection to the injector is made considerably easier.
  • the central arrangement of the high-pressure line has the advantage that, in the event of a break in the high-pressure line, the cylinder head is not necessarily flooded immediately, since even after such a break further concentric tubes remain which can guide the high-pressure medium accordingly.
  • a particularly safe and compact design results according to a preferred embodiment in that the central tube with the cladding tube forms a lance whose conical end can be pressed against a conical seat of a lance receiving bore of the injector.
  • the conical design of the lance end makes it possible to produce a particularly tight connection of the central tube and in particular the central high-pressure line to the injector.
  • the lance in the free space between the high-pressure line and the concentrically arranged cladding tube has an additional channel, which further transporting Media is used, this annular channel preferably opens into an annular stitch in the lance receiving bore of the injector, so that at the same time a tight connection of the central high-pressure line and the high-pressure line annularly surrounding channel succeeds when inserting the lance into the lance receiving bore.
  • a particularly compact design results according to a preferred embodiment in that the bore of the cylinder head extends transversely to the nozzle axis.
  • Fig. 1 shows schematically the media supply of a Einspritzinjektors according to the prior art
  • Fig. 2 and 3 shows the inventive design of the media supply.
  • Fig. 1 shows schematically the media supply of a Einspritzinjektors 1.
  • the injector 1 In the cylinder head 2 to a plurality of holes 3, 4 and 5 are attached. With the help of a high pressure line 6, which is guided in the low pressure return bore 4, the injector 1 is supplied under high pressure fuel. The amount of fuel necessary for controlling the injection is conveyed back into the fuel tank (not shown) via the low-pressure return bore 4.
  • the injection injector 1 can be additionally supplied with lubricant or coolant.
  • the lubricant / coolant return takes place via a return bore 5 in a lubricant / coolant tank, not shown.
  • the individual media are separated by means of sealing elements 7, which may be formed for example as O-rings.
  • Fig. 2 shows the erfindungsunpliliche training of the media supply.
  • the injector 1 is supplied here by a single connection hole 8 in the cylinder head 2 f in which a lance 9 is installed.
  • the lance 9 is fixed in a lance receiving bore 16 of the injector 1 and to a bore 23 connected.
  • the lance consists here of a high-pressure line 11 and a coaxially arranged jacket tube 10 whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the connection bore 8. This results in a plurality of coaxially arranged annular spaces 12, 13, 14 and 15, in which the required media can be performed , In the central high-pressure bore 12, high-pressure fuel is supplied to the injection injector 1.
  • the part of the fuel required for the control of the injection injector 1 is returned to the fuel tank, not shown, via the low-pressure return line 14 located between the connection bore 8 and the jacket tube 10.
  • the low-pressure return line 14 located between the connection bore 8 and the jacket tube 10.
  • the media are sealed against each other by means of sealing elements 19 and 20.
  • the seal 19 defines an annular space 25 from which leads away a schematically indicated line 21. Through the seal 20, a sealing of the annular space created by an annular space 22, wherein a line 24 leads away from this annular space 22.
  • Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 2 is shown enlarged, wherein the partitions 17 and 18 can be seen, which divides the annular space between the cladding tube 10 and the high pressure line 11 into the channels 13 and 15.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinderkopf (2) festgelegten Injektor (1) und einer Mehrzahl von durch den Zylinderkopf (2) verlaufenden Zu- und Ableitungen für die Versorgung des Injektors (1) mit Medien, insbesondere Kraftstoff, Kühlflüssigkeit und/oder Schmiermittel, sind die Zu- und Ableitungen durch eine gemeinsame Bohrung (8) des Zylinderkopfes (2) geführt, und es sind wenigstens zwei Zu- bzw. Ableitungen von konzentrischen Rohren (10,11) gebildet.

Description

Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinderkopf festgelegten Injektor und einer Mehrzahl von durch den Zylinderkopf verlaufenden Zu- und Ableitungen für die Versorgung des Injektor mit Medien, insbesondere Kraftstoff, Kühlflüssigkeit und/oder Schmiermittel.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise der JP 5195906 A zu entnehmen.
In einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Dieselmotor mit Common-Rail-Einspritzsystem, befindet sich üblicherweise im Zylinderkopf ein elektronisch gesteuerter Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum. Dieser Injektor muss mit verschiedenen Medien, beispielsweise mit Hochdruck- kraftstoff, Schmieröl oder Kühlmittel versorgt werden. Weiters müssen auftretende Leckagemengen wieder aus dem Zylinder heraus geführt werden, ebenso wie der anfallende Rücklauf von Schmieröl bzw. Kühlmittel. Wenn der Injektor nicht von außerhalb des Zylinderkopfes frei zugänglich ist, müssen die verschiedenen Zu- bzw. Ableitung zum bzw. vom Injektor durch entsprechende Bohrungen im Zylinderkopf verlaufen, wobei normalerweise für jedes Medium eine Zu- und ggf. eine Ablauf- bohrung im Zylinderkopf vorgesehen sein muss. Aufgrund der vorhandenen Wasserkanäle zur Kühlung des Zylinderbloσkes ist es jedoch oft schwierig die nötigen Bohrungen für den Medien- transport zur Verfügung zu stellen.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, die für den Medientransport notwendige Bohrungsanzahl im Zylinderkopf zu reduzieren sowie gleichzeitig den Aufwand für die Fertigung und die Montage des Injektors zu minimieren und den Anschluss der verschiedenen Zu- bzw. Ablaufleitungen an den Injektor zu vereinfachen. Weiters soll die Betriebssicherheit erhöht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Einspritzvorrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die Zu- und Ableitungen durch eine gemeinsame Bohrung des Zylinderkopfes geführt sind, wobei wenigstens zwei Zu- bzw. Ableitungen von konzentrischen Rohren gebildet sind. Dadurch, dass die Zu- und Ableitungen durch eine gemeinsame Bohrung des Zylinderkopfes geführt sind, kann die Anzahl an Bohrungen im Zylinderkopf und damit der Aufwand bei der Konstruktion und der Fertigung durch den Wegfall von komplizierten Bohrungsführungen reduziert werden. Darüber hinaus wird die Umrüstung von Motoren mit konventionellen Einspritzsystemen auf ein Common-Rail-Einspritz- System erleichtert, da der Zylinderkopf nicht manipuliert werden muss und keine zusätzlichen Bohrungen eingebracht werden müssen.
Es ist erfindungsgemäß eine einzige Bohrung für die Aufnahme einer Vielzahl von Zu- bzw. Ableitungen vorgesehen, sodass in der Regel die Notwendigkeit weiterer Bohrungen im Zylinderkopf entfällt. Um den Querschnitt der gemeinsamen Bohrung optimal ausnützen zu können, ist hierbei vorgesehen, dass wenigstens zwei Zu- bzw. Ableitungen von konzentrischen Rohren gebildet sind. Durch eine derartige Ausbildung ist eine Platz sparende Anordnung der einzelnen Zu- bzw. Ableitungen sichergestellt, wobei gemäß einer bevorzugten Weiterbildung in der Bohrung des Zylinderkopfes ein zentrales Rohr angeordnet ist, welches von einem konzentrischen Hüllrohr mit Abstand umgeben ist. Dabei kann ein erstes Medium innerhalb des zentralen Rohres und ein weiteres Medium in dem zwischen der Außenwand des zentralen Rohres und der Innenwand des konzentrischen Hüllrohres entstehenden Ringkanal geführt werden.
Ein weiterer Kanal zur Zu- bzw. Ableitung von Medien ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dadurch vorgesehen, dass das Hüllrohr in Abstand von der Innenwand der Bohrung des Zylinderkopfes angeordnet ist. Dabei entsteht ein weiterer Ringkanal zwischen dem der Außenwand des Hüllrohres und der Innenwand der im Zylinderkopf vorgesehenen Bohrung.
Eine weitere Erhöhung der Anzahl der Durchflusskanäle gelingt bevorzugt dadurch, dass der ringförmige Raum zwischen dem zentralen Rohr und dem Hüllrohr zur Ausbildung von wenigstens zwei Zu- bzw. Ableitungen in Umfangsrichtung geteilt ist. Dabei entstehen zwei teilringförmige Kanäle, wobei innerhalb des Ringraumes durch Anordnung weiterer Trennwände noch zusätzlich Kanäle für den Transport von Medien zu bzw. vom Injektor geschaffen werden können.
Das zentrale Rohr ist bevorzugt als Hochdruckleitung für die Zufuhr von Hochdruckkraftstoff zum Injektor ausgebildet. Im Gegensatz zu den übrigen Kanälen bzw. Leitungen weist das zentrale Rohr als einziges einen kreisförmigen Durchflussquerschnitt auf, sodass der Anschluss an Hochdruckkraftstoff führende Zuleitungen bzw. der Anschluss an den Injektor wesentlich erleichtert wird. Des weiteren hat die zentrale Anordnung der Hochdruckleitung den Vorteil, dass bei einem Bruch der Hochdruckleitung nicht notwendigerweise sofort der Zylinderkopf geflutet wird, da auch nach einem derartigen Bruch weitere konzentrische Rohre verbleiben, welche das Hoch- druckmedium entsprechend führen können.
Eine besonders sichere und kompakte Ausbildung ergibt sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch, dass das zentrale Rohr mit dem Hüllrohr eine Lanze ausbildet, deren konisches Ende gegen einen konischen Sitz einer Lanzenaufnahmebohrung des Injektors pressbar ist. Durch die konische Ausführung des Lanzenendes lässt sich ein besonders dichter Anschluss des zentralen Rohres und insbesondere der zentralen Hochdruckleitung an den Injektor herstellen. Neben der Hoch- druckleitung weist die Lanze im freien Raum zwischen der Hochdruckleitung und dem konzentrisch angeordnetem Hüllrohr einen zusätzlichen Kanal auf, welcher dem Transport weiterer Medien dient, wobei dieser ringförmige Kanal bevorzugt in einen Ringstich in der Lanzenaufnahmebohrung des Injektors mündet, sodass beim Einsetzen der Lanze in die Lanzenaufnahmebohrung gleichzeitig ein dichter Anschluss der zentralen Hochdruck- leitung und des die Hochdruckleitung ringförmig umgebenden Kanals gelingt.
Eine besonders kompakte Ausbildung ergibt sich gemäß einer bevorzugten Ausbildung dadurch, dass die Bohrung des Zylinder- köpfes quer zur Düsenachse verläuft.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei Fig. 1 schematisch die Medienversorgung eines Einspritzinjektors nach dem Stand der Technik und Fig. 2 und 3 die erfindungsgemäße Ausbildung der Medienzuführung zeigt.
Fig. 1 zeigt schematisch die Medienversorgung eines Einspritzinjektors 1. Im Zylinderkopf 2 sind dazu mehrere Bohrungen 3, 4 und 5 angebracht. Mit Hilfe einer Hochdruckleitung 6, die in der Niederdruck-Rücklaufbohrung 4 geführt ist, wird dem Injektor 1 unter Hochdruck stehender Kraftstoff zugeführt. Die zur Steuerung der Einspritzung notwendige Kraftstoffmenge wird über die Niederdruck-Rücklaufbohrung 4 zurück in den Kraft- stofftank (nicht dargestellt) gefördert. Über eine Zulauf- bohrung 3 kann der Einspritzinjektor 1 zusätzlich mit Schmieroder Kühlmittel versorgt werden. Der Schmier-/Kühlmittel- rücklauf erfolgt über eine Rücklaufbohrung 5 in einen nicht dargestellten Schmier-/Kühlmitteltank. Die einzelnen Medien werden mit Hilfe von Dichtelementen 7, die beispielsweise als O-Ringe ausgebildet sein können, von einander getrennt.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgegenständliche Ausbildung der Medienzuführung. Der Injektor 1 wird hier durch eine einzelne Anschlussbohrung 8 im Zylinderkopf 2f in die eine Lanze 9 eingebaut ist, versorgt. Die Lanze 9 ist in einer Lanzenaufnahmebohrung 16 des Injektors 1 fixiert und an eine Bohrung 23 angeschlossen. Die Lanze besteht hierbei aus einer Hochdruckleitung 11 und einem koaxial dazu angeordneten Hüllrohr 10, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Anschlussbohrung 8. Dadurch ergeben sich mehrere koaxial angeordnete Ringräume 12, 13, 14 und 15, in denen die erforderlichen Medien geführt werden können. In der zentralen Hochdruckbohrung 12 wird unter Hochdruck befindlicher Kraftstoff dem Einspritzinjektor 1 zugeführt. Der für die Steuerung des Einspritzinjektors 1 notwendige Teil des Kraft- Stoffes wird über den zwischen Anschlussbohrung 8 und Hüllrohr 10 befindlichen Niederdruck-Rücklauf 14 in den nicht dargestellten Kraftstofftank zurückgeführt. Zwischen Hüllrohr 10 und Hochdruckleitung 11 sind zwei in Umfangsrichtung getrennte Bereiche realisiert, die als Schmier-/Kühlmittelzulauf 13 bzw. Schmier-/Kühlmittelablauf 15 verwendet werden. Die Medien sind gegeneinander mit Hilfe von Dichtelementen 19 und 20 abgedichtet. Die Dichtung 19 grenzt eine Ringraum 25 ab, von dem eine schematisch angedeutete Leitung 21 wegführt. Durch die Dichtung 20 erfolgt eine Abdichtung des durch einen Ringstich geschaffenen Ringraums 22, wobei eine Leitung 24 von diesem Ringraum 22 wegführt.
In Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 vergrößert dargestellt, wobei die Trennwände 17 und 18 ersichtlich sind, die den Ringraum zwischen Hüllrohr 10 und Hochdruckleitung 11 in die Kanäle 13 und 15 aufteilt.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinderkopf festgelegten Injektor und einer Mehrzahl von durch den Zylinderkopf verlaufenden Zu- und Ableitungen für die Versorgung des Injektors mit Medien, insbesondere Kraftstoff, Kühlflüssigkeit und/oder Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitungen durch eine gemeinsame Bohrung (8) des Zylinderkopfes (2) geführt sind, wobei wenigstens zwei Zu- bzw. Ableitungen von konzentrischen Rohren (10,11) gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (8) des Zylinderkopfes (2) ein zentrales Rohr (11) angeordnet ist, welches von einem konzentrischen Hüllrohr (10) mit Abstand umgeben ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (10) in Abstand von der Innenwand der Bohrung (8) des Zylinderkopfes (2) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Raum zwischen dem zentralen Rohr (11) und dem Hüllrohr (10) zur Ausbildung von wenigstens zwei Zu- bzw. Ableitungen (13,15) in Umfangsrichtung geteilt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 , 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Rohr (11) als Hochdruckleitung für die Zufuhr von Hochdruckkraftstoff zum Injektor (1) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (8) des Zylinderkopfes (2) quer zur Düsenachse verläuft.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Rohr (11) mit dem Hüllrohr (10) eine Lanze ausbildet, deren konisches Ende gegen einen konischen Sitz einer Lanzenaufnahmebohrung (16) des Injektors (1) pressbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Raum in einen Ringstich in der Lanzenaufnahmebohrung (16) des Injektors (1) mündet.
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