DE19748593A1 - Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Otto-Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Otto-Motor, mit einer direkt in einen Brennraum gerichtet angeordneten Einspritz­ düse, die mit einem Anschußstutzen eines am Maschinengehäuses anordbaren Kraftstoff-Hochdruckspeichers mittels einer Steckverbindung mit einem Toleranzen ausgleichenden elastischen Dichtelement verbindbar ist.

Für eine derartige Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Benzin-Direkt­ einspritzung ist es bekannt, Einspritzdüse und Hochdruckspeicher jeweils gesondert im/am Maschinengehäuse anzuordnen und zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen in der Steckverbindung von Einspritzdüse und Hochdruckspeicher diese Toleranzen aufnehmende elastische Dichtelemente vorzusehen.

Diese gesonderte Festlegung von Einspritzdüse und Hochdruckspeicher im/am Ma­ schinengehäuse erfordert eine aufwendige Montage bzw. Demontage und weist weiter den Nachteil auf, daß eine dichtgeprüfte Einheit aus Einspritzdüse und Hoch­ druckspeicher (common rail) zur Montage an der Brennkraftmaschine wieder zerlegt werden muß.

Diese Nachteile sind bekanntlich bei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für eine Saug­ rohreinspritzung mit einer sämtliche Einspritzdüsen versorgenden Kraftstoff-Vertei­ lerleiste dadurch überwunden, daß sämtliche Einspritzdüsen mittels einer Steck­ verbindung unter Zwischenschaltung eines elastischen Dichtelementes mit der Kraftstoff-Verteilerliste gekuppelt und mittels eines elastischen Federelementes ge­ halten sind (z. B. DE-C 38 43 214).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Hochdruck- Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Ausbildung aufzuzeigen, die unter Beachtung des einwirkenden Brennraumdruckes in Verbindung mit dem Erfordernis des Ausglei­ ches von Bauteiltoleranzen in Aufbau und Montage einfach ist.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß der Hochdruck­ speicher mit einer am Anschlußstutzen lösbar gehaltenen Einspritzdüse eine Mon­ tageeinheit bildet, und der Hochdruckspeicher mit dem Anschlußstutzen in Montage­ richtung der Einspritzdüse am Maschinengehäuse lösbar festgelegt ist, wobei die im/am Maschinengehäuse auf Anschlag angeordnete Einspritzdüse über den fest­ gelegten Hochdruckspeicher durch ein zwischen der Einspritzdüse und dem An­ schlußstutzen kraftübertragend angeordnetes Federelement vorgespannt angeord­ net ist.

Ein vorteilhaft einfacher Aufbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch er­ reicht, daß eine Montageeinheit wenigstens zwei Anschlußstutzen für Einspritz­ düsen umfaßt, die jeweils über einen zylindrischen Steck-Fortsatz mit radialem Spiel in einer Kraftstoff-Zuleitung im jeweiligen Anschlußstutzen angeordnet sind unter Zwischenschaltung eines O-Ringes als elastischem Dichtelement und daß jeder Steck-Fortsatz ferner einspritzdüsenseitig eine Rillenanordnung aufweist zur Auf­ nahme einer Tellerfeder als kraftübertragendem Federelement zwischen jeweiligem Anschlußstutzen und jeweiliger Einspritzdüse.

Der einfache Aufbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird weiter im Hinblick auf die lösbar gehaltene Einspritzdüse am jeweiligen Anschlußstutzen dadurch vorteilhaft gefördert, daß jeder Anschlußstutzen einspritzdüsenseitig eine der den Steck-Fort­ satz der Einspritzdüse aufnehmenden Zuleitung axial vorgelagerte Ausnehmung aufweist zur Anordnung von an der Tellerfeder angeordneter Haltelaschen, die über auswärts gerichtete Verriegelungszungen in Durchbrechungen in dem die Ausneh­ mung begrenzenden Mantel jedes Anschlußstutzens formschlüssig eingreifen. Vor­ zugsweise sind Tellerfeder und Haltelaschen mit Verriegelungszungen einstückig ausgebildet.

Um bei hohen, durch die Tellerfeder zu übertragenden Vorspannkräften eine ko­ stengünstige Gestaltung dieses Haltemittels zu erzielen, wird in weiterer Ausgestal­ tung vorgeschlagen, daß eine erste, relativ dickwandige, vorzugsweise geschlitzte Tellerfeder als im wesentlichen kraftübertragendes Federelement vorgesehen ist und daß eine zweite, relativ dünnwandige, ebenfalls geschlitzte Tellerfeder ein­ stückig mit Haltelaschen ausgebildet ist, wobei beide Tellerfedern gleichsinnig an­ geordnet sind zur Steigerung der Federkräfte.

Um die weiter oben erwähnten Verriegelungszungen im eingerasteten Zustand von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften freizuhalten, wird ferner vorgeschlagen, daß die Haltelaschen jeweils über einen stufenförmigen Abschnitt mit dem Randbereich der Tellerfeder in Verbindung stehen, und die in Spaltausnehmungen des Mantels jedes Anschlußstutzens eingreifend angeordneten Abschnitte als Drehanschläge der bzw. jeder Tellerfeder dienen.

Vorzugsweise dienen die als Drehanschläge wirkenden Abschnitte der Haltelaschen in Kombination mit einer den der Rillenanordnung angepaßten Schlitz der Teller­ feder durchsetzenden Schutzeinrichtung für ein Steuerkabel oder einen angeform­ ten Steckanschluß der Einspritzdüse zugleich der Lagesicherung der Einspritzdüse relativ zum Anschlußstutzen. Damit ist in vorteilhafter Weise beim Ein- bzw. Anbau einer erfindungsgemäßen Montageeinheit an der Brennkraftmaschine die gewählte Spritzstrahllage der Einspritzdüsen sichergestellt.

Schließlich wird für einen mehrzylindrigen Otto-Motor mit Benzin-Direkteinspritzung vorgeschlagen, daß die Einspritzdüsen in Reihe benachbarter Zylinder gruppen­ weise mit einem einzigen Hochdruckspeicher verbunden eine Montageeinheit bil­ den, wobei die Untereinheiten miteinander über eine Ausgleichsverbindung zum Ausgleich weiterer Bauteil-, Fertigungs- und Montagetoleranzen verbunden sind und die Ausgleichsverbindung vorzugsweise als ein Wellrohr gestaltet ist.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtung als Montageeinheit mit zwei über ein Wellrohr gekoppelten Untereinheiten, an denen die Ein­ spritzdüsen lösbar gehalten sind,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine der Untereinheiten gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 die in Fig. 2 im Schnitt gezeigte Halteeinrichtung vergrößert darge­ stellt,

Fig. 4 eine für die Festlegung der Montageeinheit am Maschinengehäuse vorgesehene Verschraubung, und

Fig. 5 die in den Fig. 2 und 3 jeweils im Schnitt gezeigte Tellerfeder mit Haltelaschen in perspektivischer Darstellung.

Eine Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 für eine Benzin-Direkteinspritzung bei einem nicht näher dargestellten Otto-Motor 2 umfaßt jeweils eine direkt in einen Brennraum 3 gerichtet angeordnete Einspritzdüse 4, die mit einem Anschlußstutzen 5 eines am Maschinengehäuse 6 anordbaren Kraftstoff-Hochdruckspeicher 7 mittels einer Steckverbindung mit einem Toleranzen ausgleichenden elastischen Dicht­ element 8 verbindbar ist.

Um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 unter Beachtung des auf die Einspritzdüsen 4 wirkenden Brennraumdruckes in Verbindung mit dem Erfordernis des Ausgleiches von Bauteil-, Fertigungs- und Montagetoleranzen im Aufbau einfach zu gestalten und damit auch eine einfache Montage zu erzielen, bildet der Hochdruckspeicher 7 erfindungsgemäß mit an dessen Anschlußstutzen 5 lösbar gehaltenen Einspritz­ düsen 4 eine Montageeinheit 9, wobei der Hochdruckspeicher 7 mit den Anschluß­ stutzen 5 in Montagerichtung der Einspritzdüsen 4 am Maschinengehäuse 6 lösbar festgelegt ist und die jeweils über eine Umfangsschulter 11 gegen einen Absatz 12 einer Aufnahme 13 im Maschinengehäuse 6 auf Anschlag angeordneten Einspritz­ düsen 4 über den festgelegten Hochdruckspeicher 7 durch ein zwischen den Ein­ spritzdüsen 4 und den Anschlußstutzen 5 jeweils kraftübertragend angeordnetes Federelement 14 vorgespannt angeordnet sind.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die Montageeinheit 9 zwei Untereinheiten 9, 9'' mit wenigstens jeweils zwei Anschlußstutzen 5 für Einspritzdüsen 4, die jeweils über einen zylindrischen Steck-Fortsatz 15 mit radialem Spiel in einer Kraftstoff-Zuleitung 16 im jeweiligen Anschlußstutzen 5 angeordnet sind unter Zwischenschaltung eines O-Ringes als elastischem Dichtelement 8, wobei jeder Steck-Fortsatz 15 ferner ein­ spritzdüsenseitig eine Rillenanordnung 17 aufweist zur Aufnahme einer Tellerfeder 14 als kraftübertragendem Federelement zwischen jeweiligem Anschlußstutzen 5 und jeweiliger Einspritzdüse 4.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Tellerfeder 14 erübrigt sich in vorteil­ hafter Weise eine gesonderte Befestigung der Einspritzdüsen 4 im/am Maschinen­ gehäuse 6.

Für die an der Montageeinheit 9 bzw. am Hochdruckspeicher 7 lösbar gehaltenen Einspritzdüsen 4 weist jeder Anschlußstutzen 5 einspritzdüsenseitig eine der den Steck-Fortsatz 15 der Einspritzdüse aufnehmenden Zuleitung 16 axial vorgelagerte Ausnehmung 18 auf zur Anordnung einer mit Haltelaschen 19 weitergebildeten Tel­ lerfeder 14. Die Haltelaschen 19 weisen auswärts gerichtet angeordnete Verriege­ lungszungen 20 auf, die in Durchbrechungen 21 in dem die Ausnehmung 18 be­ grenzenden Mantel 22 jedes Anschlußstutzens 5 formschlüssig eingreifen. Wie aus den Fig. 2, 3 und 5 ersichtlich, sind die Haltelaschen 19 mit den Verriegelungs­ zungen 20 einstückig an den Tellerfedern 14 angeordnet.

Mit der vorbeschriebenen erfindungsgemäß gestalteten Tellerfeder 14 ist zur lösba­ ren Halterung jeder Einspritzdüse 4 am Hochdruckspeicher 7 bzw. an der Montage­ einheit 9 eine zweifache Formschlußverbindung erreicht, nämlich eine erste Form­ schlußverbindung der Tellerfeder 14 mit der Rillenanordnung 17 der Einspritzdüse 14 einerseits und der in Durchbrechungen 21 im Mantel 22 des Anschlußstutzens 5 einrastenden Verriegelungszungen 20 der Haltelaschen 19, die mit der die Vor­ spannkraft übertragenden Tellerfeder 14 in einstückiger Verbindung stehen. Bei ausreichendem Einbauraum können die Haltelaschen 19 auch am Außenumfang des Mantels 22 mit einwärts in die Durchbrechungen 21 eingreifenden Verriege­ lungszungen 20 vorgesehen sein.

Zur vereinfachten Herstellung der erfindungsgemäß gestalteten Tellerfeder 14 kann es vorteilhaft sein, daß eine erste, relativ dickwandige, der Rillenanordnung 17 ent­ sprechend geschlitzte Tellerfeder 14 als im wesentlichen kraftübertragendes Fe­ derelement vorgesehen ist und daß eine zweite, relativ dünnwandige, geschlitzte Tellerfeder einstückig mit Haltelaschen ausgebildet ist, wobei beide Tellerfedern 14 gleichsinnig zur Steigerung der Federkraft für eine erhöhte Vorspannung angeord­ net sind.

Einem Rotieren der Tellerfedern 14 unter Vorspannung ist dadurch begegnet, daß die Haltelaschen 19 jeweils über einen stufenförmigen Abschnitt 23 mit-dem Rand­ bereich der Tellerfeder 14 in Verbindung stehen und die in Spaltausnehmungen 24 des Mantels 22 jedes Anschlußstutzens 5 eingreifend angeordneten Abschnitte 23 als Drehanschläge dienen.

Diese als Drehanschläge wirkenden Abschnitte 23 der Haltelaschen 19 dienen in Kombination mit einer den der Rillenanordnung 17 angepaßten Schlitz 25 der Tel­ lerfeder 14 durchsetzenden Schutzeinrichtung für ein Steuerkabel 26 oder einen angeformten Steckanschluß der Einspritzdüse 4 zugleich der Lagesicherung der Einspritzdüse 4 relativ zum Anschlußstutzen 5. Anstelle der mit dem Schlitz 25 der Tellerfeder 14 formschlüssig zusammenwirkenden Steuerkabel-Schutzeinrichtung oder des Steckanschlusses kann in der Rillenanordnung 17 auch ein auf die Strahl­ lage der Einspritzdüse 4 abgestelltes Zweikant zur formschlüssigen Verbindung mit dem Schlitz 25 der Tellerfeder 14 vorgesehen sein. In beiden Fällen ist damit unab­ hängig von der einfachen Montage der Montageeinheit 9 für jeden Brennraum 3 die gewählte Einspritzstrahllage der Einspritzdüse 4 sichergestellt.

Gemäß Fig. 1 bilden für einen mehrzylindrigen Otto-Motor 2 die Einspritzdüsen 4 von in Reihe benachbarter Zylinder gruppenweise mit einem einzigen Hochdruck­ speicher 7 verbunden jeweils die Montageeinheit 9, wobei die Untereinheiten 9, 9'' miteinander über eine Ausgleichsverbindung 27 zum Ausgleich aller möglichen Toleranzen verbunden sind. Vorzugsweise ist die Ausgleichsverbindung 27 als ein Wellrohr 28 gestaltet.

Mit der Erfindung ist eine Ausgestaltung einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrich­ tung 1 für eine Benzin-Direkteinspritzung gefunden, die als dichtgeprüfte Einheit 9 aus Einspritzdüsen 4 und Hochdruckspeicher 7 (common rail) komplett an der Brennkraftmaschine 2 montierbar ist bei geringen Montagekosten, wobei mit dem aus Tellerfeder 14 und Haltelaschen 19 mit Verriegelungszungen 20 gestalteten Halte- und Verbindungselement in Kombination mit dem O-Ring 8 als elastischem Dichtelement der Steckverbindung der Einspritzdüsen 4 am Hochdruckspeicher 7 ein Ausgleich aller Bauteil-, Fertigungs- und Montagetoleranzen erzielt ist und zu­ gleich eine Lageorientierung der Einspritzdüsen 4 sichergestellt ist. Da ferner bei einer Demontage der Montageeinheit 9 die Einspritzdüsen 4 am Hochdruckspeicher 7 verbleiben ist ein Auslaufen bzw. Verlust an Kraftstoff vermieden.

Claims (9)

1. Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbe­ sondere Otto-Motor,

• - mit einer direkt in einen Brennraum (3) gerichtet angeordneten Ein­ spritzdüse (4), die
• - mit einem Anschlußstutzen (5) eines am Maschinengehäuses (6) an­ ordbaren Kraftstoff-Hochdruckspeichers (7) mittels einer Steckverbin­ dung mit einem Toleranzen ausgleichenden elastischen Dichtelement (8) verbindbar ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß der Hochdruckspeicher (7) mit einer am Anschlußstutzen (5) lös­ bar gehaltenen Einspritzdüse (4) eine Montageeinheit (9, 9', 9'') bildet, und
• - der Hochdruckspeicher (7) mit dem Anschlußstutzen (5) in Montage­ richtung der Einspritzdüse (4) am Maschinengehäuse (6) lösbar fest­ gelegt ist, wobei
• - die im/am Maschinengehäuse (6) auf Anschlag angeordnete Ein­ spritzdüse (4) über den festgelegten Hochdruckspeicher (7) durch ein zwischen der Einspritzdüse (4) und dem Anschlußstutzen (5) kraftübertragend angeordnetes Federelement (14) vorgespannt an­ geordnet ist.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Montageeinheit (9) bzw. Untereinheit (9', 9'') wenigstens zwei Anschlußstutzen (5) für Einspritzdüsen (4) umfaßt, die
• - jeweils über einen zylindrischen Steck-Fortsatz (15) mit radialem Spiel in einer Kraftstoff-Zuleitung (16) im jeweiligen Anschlußstutzen (5) an­ geordnet sind unter Zwischenschaltung eines O-Ringes als elasti­ schem Dichtelement (8), und
• - daß jeder Steck-Fortsatz (15) ferner einspritzdüsenseitig eine Rillen­ anordnung (17) aufweist zur Aufnahme einer Tellerfeder (14) als kraftübertragendem Federelement zwischen jeweiligen Anschluß­ stutzen (5) und jeweiliger Einspritzdüse (4).

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jeder Anschlußstutzen (5) einspritzdüsenseitig eine der den Steck-Fortsatz (15) der Einspritzdüse (4) aufnehmenden Zuleitung (16) axial vorgelagerte Ausnehmung (18) aufweist zur Anordnung von an der Tellerfeder (14) angeordneter Haltelaschen (19), die
• - über auswärts gerichtet angeordnete Verriegelungszungen (20) in Durchbrechungen (21) in dem die Ausnehmung (18) begrenzenden Mantel (22) jedes Anschlußstutzens (5) formschlüssig eingreifen.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teller­ feder (14) und Haltelaschen (19) mit Verriegelungszungen (20) einstückig ausgebildet sind.

5. Einspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine erste, relativ dickwandige, der Rillenanordnung (17) entspre­ chend geschlitzte Tellerfeder als im wesentlichen kraftübertragendes Federelement (14) vorgesehen ist und
• - daß eine zweite, relativ dünnwandige, geschlitzte Tellerfeder (14') ein­ stückig mit Haltelaschen ausgebildet ist, wobei
• - beide Tellerfedern gleichsinnig angeordnet sind.

6. Einspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Haltelaschen (19) jeweils über einen stufenförmigen Ab­ schnitt (23) mit dem Randbereich der Tellerfeder (14) in Verbindung stehen, und
• - die in Spaltausnehmungen (24) des Mantels (22) jedes Anschluß­ stutzens (5) eingreifend angeordneten Abschnitte (23) als Drehan­ schläge der bzw. jeder Tellerfeder (14) dienen.

7. Einspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die als Drehanschläge dienenden Abschnitte (23) der Halte­ laschen (19) in Kombination mit einer den der Rillenanordnung (17) angepaßten Schlitz (25) der Tellerfeder (14) durchsetzenden Schutzeinrichtung für ein Steuerkabel (26) oder eines angeformten Steckanschlusses der Einspritzdüse (4) zugleich der Lagesicherung der Einspritzdüse (4) relativ zum Anschlußstutzen (5) dienen.

8. Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet,

• - daß für einen mehrzylindrigen Otto-Motor (2) die Einspritzdüsen (4) von in Reihe benachbarter Zylinder gruppenweise mit einem einzigen Hochdruckspeicher (7) verbunden jeweils eine Montageeinheit (9) bil­ den, wobei
• - Untereinheiten (9', 9'') miteinander über eine Ausgleichsverbindung (27) verbunden sind.

9. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsverbindung (27) ein Wellrohr (28) ist.