DE19962968A1

DE19962968A1 - Ausgleichselement

Info

Publication number: DE19962968A1
Application number: DE19962968A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-06-28
Also published as: JP2003518584A; EP1157206A1; US20020157648A1; WO2001048370A1; US6481421B1; CZ295894B6

Abstract

Ein Ausgleichselement (2) für ein in eine Aufnahmebohrung (5) eines Zylinderkopfes (6) einer Brennkraftmaschine einsetzbares Brennstoffeinspritzventil (1) zur direkten Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum (3) der Brennkraftmaschine weist eine Ausgleichshülse (30) auf, wobei ein Verbindungsabschnitt (23) der Ausgleichshülse (30) auf einen Gehäuseabschnitt (20) des Brennstoffeinspritzventils (1) aufsteckbar ist. Das Ausgleichselement (2) stützt sich über einen Stützabschnitt (25) der Ausgleichshülse (30) in der Aufnahmebohrung (5) des Zylinderkopfes (6) ab, und ein flexibler Abschnitt (24) ist zwischen dem Verbindungsabschnitt (23) und dem Stützabschnitt (25) vorgesehen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Ausgleichselement nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der DE 197 43 103 A1 ist eine Wärmeschutzhülle bekannt, die ein Brennstoffeinspritzventil an einem Düsenkörper umschließt. Die Wärmeschutzhülle ist in eine abgestufte Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine eingesetzt und umschließt einen abspritzseitigen Düsenkörperabschnitt eines in die Aufnahmebohrung eingesetzten Brennstoffeinspritzventils umfänglich. Die Wärmeschutzhülse weist an einem Ende einen Kragen auf, der an einer Stufe der Aufnahmebohrung anliegt. Weiterhin weist sie an ihrem abspritzseitigen Ende einen umgebogenen Abschnitt auf, womit über eine gewisse Länge die Hülse doppellagig ausgebildet ist. In diesem Bereich ist die Hülse zwischen Düsenkörper und Bohrung im Zylinderkopf radial verklemmt. Da in Richtung der Brennstoffzuleitung des Brennstoffeinspritzventils auf den doppellagig ausgebildeten Abschnitt ein sich verjüngender Abschnitt der Wärmeschutzhülse folgt, an dem ein sich ebenfalls verjüngender Abschnitt des Brennstoffeinspritzventils anliegt, wird eine gewisse axiale Kraftübertragung von dem Düsenkörper des Brennstoffeinspritzventils auf die Wärmeschutzhülse ermöglicht. Jedoch ist hierbei keinerlei Toleranzausgleich der Position des Brennstoffeinspritzventils in der Aufnahmebohrung möglich.

Aus der DE 197 35 665 A1 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 somit ausgeglichen werden.

Nachteilig ist jedoch, daß der Stützkörper aufwendig zu fertigen ist und eine genau herzustellende Kugelfläche erfordert. Auch kann bei der Montage keine Vormontage mit dem Brennstoffeinspritzventil erfolgen, und beide können nicht als Einheit eingesetzt werden.

Die in der DE 197 35 665 A1 vorgeschlagene Variante, die Kugelfläche an dem Zylinderkopf selbst auszuformen und somit ein eigenes Bauteil zu vermeiden, hat den Nachteil, daß die eine hohe Genauigkeit erfordernde Kugelfläche in einer Bohrung an dem relativ großen Werkstück des gesamten Zylinderkopfs ausgebildet werden muß. Dies hat daher fertigungstechnische Nachteile.

Ebenfalls in der DE 197 35 665 A1 ist ein Zwischenstück an der Zulaufseite eines Brennstoffeinspritzventils vorgeschlagen, um einen Toleranzausgleich bezüglich der Achsen des Brennstoffeinspritzventils und einer Brennstoff- Auslaßöffnung einer Brennstoffverteilerleitung zu erreichen. Ein Düsenkörper des Brennstoffeinspritzventils wird dabei in eine Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes eingefügt und durch geeignete Haltemittel, beispielsweise eine Spannpratze, gehalten, wodurch die Lage der Achse des Brennstoffeinspritzventils vorgegeben ist. Der Ausgleich eines eventuellen Achsversatzes zwischen der Achse des Brennstoffeinspritzventils und der Achse der Brennstoff- Auslaßöffnung der Brennstoffverteilerleitung erfolgt durch Verkippen des dazwischen angeordneten Zwischenstücks. Dieses wird durch jeweils einen Dichtring zur Brennstoffverteilerleitung sowie zum Brennstoffeinspritzventil abgedichtet.

Nachteilig ist der zusätzliche Aufwand mit mehreren weiteren Bauelementen und die zusätzliche Anzahl an abzudichtenden Verbindungen. Da das Zwischenstück eine zusätzliche Bauhöhe bedingt, kann es nur relativ kurz ausgebildet werden. Dies führt dazu, daß bereits bei geringem auszugleichenden Versatz der Achsen ein relativ großer Winkel des Zwischenstücks zu den Achsen erforderlich ist. Die Abdichtung mittels Dichtring zwischen Brennstoffeinspritzventil und Zwischenstück einerseits und Brennstoff-Auslaßöffnung und Zwischenstück andererseits beruht jedoch im Fall einer Abwinkelung nur auf der Elastizität des jeweiligen Dichtrings. Bei zu großem Winkel besteht daher die Gefahr, daß die Dichtringe nicht einer gleichmäßigen Pressung zwischen den jeweiligen Dichtflächen unterliegen, was zu Undichtigkeiten führen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ausgleichselement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es ein Verschwenken des Brennstoffeinspritzventils zur Achse der Aufnahmebohrung über einen relativ großen Winkelbereich ermöglicht. Außerdem ist das erfindungsgemäße Ausgleichselement einfach und kostengünstig zu fertigen. Das Ausgleichselement überträgt auch die axiale Kraft zwischen Brennstoffeinspritzventil und Aufnahmebohrung im Zylinderkopf, durch die sich das Brennstoffeinspritzventil gegen die es fixierende Haltekraft abstützt. Daher kann die Haltekraft und Position des Brennstoffeinspritzventils problemlos eingestellt werden, da das Ausgleichselement vorteilhaft flexibel nachgibt.

Die Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ausgleichselements läßt daher relativ große Fertigungstoleranzen bei der Herstellung sowohl des Zylinderkopfs als auch bei der Herstellung des Brennstoffeinspritzventils und der Brennstoffverteilerleitung zu.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ausgleichselements möglich.

Vorteilhaft wird die Ausgleichshülse des Ausgleichselements als Wellrohr ausgebildet. Dieses ist einfach zu fertigen und ermöglicht einen großen Längsausgleich wie auch ein sehr weitgehendes Verkippen bzw. Verbiegen entlang seiner Längsachse.

Wenn sich das Ausgleichselement an einer konischen Stufe des Brennstoffeinspritzventils über eine ebenfalls konische Stirnfläche abstützt, so wird dadurch vorteilhaft die axiale Haltekraft auf das Ausgleichselement übertragen. In dem Fall, daß zwischen der Achse des Brennstoffeinspritzventils und der Achse der Aufnahmebohrung ein Winkel besteht, wird der flexible Abschnitt entsprechend einseitig zusammengedrückt, bis die konische Stirnfläche gleichmäßig anliegt.

Vorteilhaft weist das Ausgleichselement einen Dichtring auf, der zwischen einer Stufe der Aufnahmebohrung und einer angeformten Schulter des Stützabschnitts gelegen ist. Da der Anpreßdruck der Dichtung durch die axiale Niederhaltekraft, die Brennstoffeinspritzventil und Ausgleichselement in der Bohrung nieder hält, bewirkt wird und nicht durch eine radiale Einklemmung eines Dichtrings in einer Bohrung, läßt sich somit die Einheit aus Brennstoffeinspritzventil und Ausgleichselement leicht montieren und demontieren. Die Pressung der Dichtung kann günstigerweise durch einen radial auswärtig den Dichtring umfassenden Stützring begrenzt werden.

Vorteilhaft vereinfacht kann das Ausgleichselement werden, wenn als angeformte Schulter eine radial auswärtige Wellung der als Wellrohr ausgebildeten Ausgleichshülse dient.

Die Dauerhaltbarkeit des Ausgleichselements kann vorteilhaft erhöht werden, wenn für den Dichtring zwischen Stützabschnitt und Aufnahmebohrung ein hitzebeständiges Elastomer, Teflon oder Graphit verwendet werden.

Vorteilhaft kann bei gleicher Baugröße eine größere Komprimierbarkeit und Verbiegbarkeit insbesondere des flexiblen Abschnitts erreicht werden, wenn zur Herstellung der Ausgleichshülse Federstahl verwendet wird.

Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Ausgleichselements ergibt sich, wenn der Verbindungsabschnitt im Durchmesser so bemessen wird, daß er zum entsprechenden Abschnitt des Brennstoffeinspritzventils eine mit geringen Kräften aufdrückbare Preßpassung bildet. Das Ausgleichselement kann dann einerseits noch leicht auf den Düsenkörper aufgeschoben werden, bildet jedoch andererseits ohne besondere Befestigungsmittel eine vormontierte Einheit mit dem Brennstoffeinspritzventil, die auch bereits alle Dichtungen enthält. Dadurch wird die Montage des Brennstoffeinspritzventils vereinfacht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichselement in einen Zylinderkopf eingesetztes Brennstoffeinspritzventil, wobei das Ausgleichselement und der Zylinderkopf geschnitten dargestellt sind, und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt in einer auszugsweise geschnittenen Darstellung ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichselement 2. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient zum Einspritzen von Brennstoff bei einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Das dargestellte Ventil ist ein Hochdruckeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum 3 der Brennkraftmaschine. Das erfindungsgemäße Ausgleichselement 2 kann jedoch auch in anderen Fällen angewandt werden.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Düsenkörper 4 mit einem abspritzseitigen Ende 9 auf und ist in einer Aufnahmebohrung 5 eines geschnitten, andeutungsweise dargestellten Zylinderkopfes 6 montiert. Die Zeichnung zeigt weiter einen ersten Dichtring 8, der zwischen Düsenkörper 4 und Ausgleichselement 2 abdichtet und beispielsweise aus Teflon® besteht. Die Zeichnung zeigt weiter am Brennstoffeinspritzventil 1 einen Brennstoffzulauf 10 und eine Steuerleitung 11 für das hier beispielhaft vorgesehene Brennstoffeinspritzventil 1 mit elektrischer Ansteuerung.

Über eine Spannpratze 12, die auf einen Bund 13 am Düsenkörper 4 des Brennstoffeinspritzventils 1 drückt, wird das Brennstoffeinspritzventil 1 in der Aufnahmebohrung 5 gehalten. Die Spannpratze 12 wird von einer Schraube 14 in der ausgeübten Haltekraft einstellbar gegen den Zylinderkopf 6 gezogen, wobei sie sich an einer Stufe 15 des Zylinderkopfs 6 abstützt.

Das Ausgleichselement 2 weist weiter einen im Schnitt gezeigten zweiten Dichtring 16 oberhalb einer Stufe 17 der Aufnahmebohrung 5 auf. Der zweite Dichtring 16 ist von einem radial auswärts gelegenen Stützring 18, der ebenfalls im Schnitt dargestellt ist, umgeben.

In die Zeichnung ist zur Verdeutlichung des zum Toleranzausgleich notwendigen Verschwenkens des Brennstoffeinspritzventils 1 die Symmetrieachse 19 des Brennstoffeinspritzventils 1 mit jeweils möglichem Verschwenkwinkel α aufgenommen. Dieses Verschwenken ermöglicht auch bei Fertigungstoleranzen eine Verbindung mit der hier nicht dargestellten starren Brennstoffverteilerleitung.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1. Dargestellt ist der Düsenkörper 4, ein Gehäuseabschnitt 20 des Brennstoffeinspritzventils 1 mit größerem Durchmesser und eine konische Stufe 7 des Brennstoffeinspritzventils 1. Weiter weist das Brennstoffeinspritzventil 1 oberhalb des abspritzseitigen Endes 9 des Düsenkörpers 4 eine Nut 21 auf, in der sich der hier im Schnitt dargestellte erste Dichtring 8 befindet. Das Ausgleichselement 2 umfaßt eine Ausgleichshülse 30, die sich in die drei Abschnitte Verbindungsabschnitt 23, flexibler Abschnitt 24 und Stützabschnitt 25 untergliedert. Die strichpunktierten Linien zeigen dabei nur ungefähr die Trennlinien.

Im Stützabschnitt 25 ist der zweite Dichtring 16 vorgesehen, der von dem radial auswärtigen Stützring 18 umfaßt ist. Dieser zweite Dichtring 16 liegt zwischen der Stufe 17 der Aufnahmebohrung 5 und einer ersten radial auswärtigen Wellung 26, die eine Schulter 31 bildet. Im anschließenden flexiblen Abschnitt 24 ist die Ausgleichshülse 30 als Wellrohr 27 ausgebildet, indem sich an die erste radial auswärtige Wellung 26 in Richtung zum Verbindungsabschnitt 23 hin eine zweite radial einwärtige, zum Düsenkörper 4 hin gerichtete Wellung 32 anschließt.

Der Verbindungsabschnitt 23 der Ausgleichshülse 30 weist eine konische Stirnfläche 28 auf, die an der konischen Stufe 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 anliegt. Die Abmaße des Gehäuseabschnitts 20 des Düsenkörpers 4 und des Verbindungsabschnitts 23 der Ausgleichshülse 30 sind z. B. so gewählt, daß zwischen diesen beiden Partnern eine Presspassung vorliegt.

Vorteilhaft kann somit das Ausgleichselement 2 mit dem Brennstoffeinspritzventil 1 zu einer vormontierten Einheit zusammengesteckt werden. Bei der Endmontage müssen keine weiteren Teile hinzugefügt werden; insbesondere sind der zweite Dichtring 16 und der Stützring 18 bereits enthalten. Beim Anziehen der Spannpratze 12 stellt sich das Brennstoffeinspritzventil 1 durch einseitig stärkere Kompression des flexiblen Abschnitts 24 selbstätig auf den nötigen Kippwinkel im Rahmen des möglichen Verschwenkwinkels α ein, so daß der Brennstoffzulauf 10 mit der hier nicht dargestellten Brennstoffverteilerleitung spannungsfrei verbunden ist.

Daneben kann auch durch stärkeres Anziehen der Spannpratze 12 mittels der Schraube 14 der flexible Abschnitt 24 stärker zusammengedrückt werden und eine eventuelle Höhendifferenz ausgeglichen werden.

Ebenfalls vorteilhaft schützt das Ausgleichselement 2 das Brennstoffeinspritzventil 1 vor übermäßiger Erwärmung, da insbesondere im flexiblen Abschnitt 24 ein Luftraum zwischen Düsenkörper 4 und Ausgleichselement 2 liegt.

Claims

1. Ausgleichselement (2) für ein in eine Aufnahmebohrung (5) eines Zylinderkopfes (6) einer Brennkraftmaschine einsetzbares Brennstoffeinspritzventil (1) zur direkten Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum (3) der Brennkraftmaschine, das eine Ausgleichshülse (30) aufweist, wobei ein Verbindungsabschnitt (23) der Ausgleichshülse (30) auf einen Gehäuseabschnitt (20) des Brennstoffeinspritzventils (1) aufsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichselement (2) sich über einen Stützabschnitt (25) der Ausgleichshülse (30) in der Aufnahmebohrung (5) des Zylinderkopfes (6) abstützt und
daß ein flexibler Abschnitt (24) zwischen dem Verbindungsabschnitt (23) und dem Stützabschnitt (25) vorgesehen ist.

2. Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (24) der Ausgleichshülse (30) als Wellrohr (27) ausgebildet ist.

3. Ausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichshülse (30) sich über eine konische Stirnfläche (28) an einer konischen Stufe (7) des Brennstoffeinspritzventils (1) abstützt.

4. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichshülse (30) gegenüber dem Brennstoffeinspritzventil (1) durch einen ersten Dichtring (8) zwischen dem Stützabschnitt (25) der Ausgleichshülse (30) und dem Brennstoffeinspritzventil (1) abgedichtet ist.

5. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichshülse (30) an dem Stützabschnitt (25) eine umlaufend ausgeformte, radiale Schulter (31) besitzt und zwischen dieser Schulter (31) und einer Stufe (17) der Aufnahmebohrung (5) ein zweiter Dichtring (16) vorgesehen ist.

6. Ausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß um den zweiten Dichtring (16) radial auswärts ein Stützring (18) angeordnet ist, der die axiale Kompression des zweiten Dichtrings (16) begrenzt.

7. Ausgleichselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützabschnitt (25) sich über den Stützring (18) an der Stufe (17) der Aufnahmebohrung (5) abstützt.

8. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (31) durch eine erste radial auswärtige Wellung (26) der als Wellrohr (27) ausgebildeten Ausgleichshülse (30) gebildet ist.

9. Ausgleichselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wellrohr (27) ausgebildete Ausgleichshülse (30) eine zweite radial einwärtige Wellung (32) aufweist.

10. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtring (16) aus einem hitzebeständigen Elastomer oder Teflon oder Graphit besteht.

11. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichshülse (30) aus Federstahl besteht.

12. Ausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Verbindungsabschnitts (23) und der Durchmesser des Gehäuseabschnitts (20) des Brennstoffeinspritzventils (1) so aufeinander abgestimmt sind, daß eine Presspassung entsteht.