DE102005009118A1

DE102005009118A1 - Zylinderkopf für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005009118A1
Application number: DE102005009118A
Authority: DE
Inventors: Christian Apel; Frank Dieterle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US20060196478A1; US7412970B2; JP4295771B2; ATE394593T1; JP2006242182A; DE502005003975D1; EP1698778A1; EP1698778B1

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. DOLLAR A 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

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

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:
1 eine Perspektivansicht auf einen Ausschnitt eines Zylinderkopfes mit Kraftstoff-Einspritzventilen,
2 eine Draufsicht auf den Abschnitt des Zylinderkopfes gemäß 1 und
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 O-Ring 24a und 24b aufgenommen ist. Wie aus 3 ersichtlich, dient der O-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 O-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 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 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 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

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.
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.
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.
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.
Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelement mindestens eine Tellerfeder, vorzugsweise ein Tellerfederpaket (34) vorgesehen ist.
Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (8) als Aluminium-Gussteil ausgeführt ist.
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.
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.