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Dokumentenidentifikation DE19809654A1 09.09.1999
Titel Anordnung eines Einspritzventils an einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
Anmelder Adam Opel AG, 65428 Rüsselsheim, DE
Erfinder Herrmann, Hartmut, Dipl.-Ing., 55270 Ober-Olm, DE
DE-Anmeldedatum 06.03.1998
DE-Aktenzeichen 19809654
Offenlegungstag 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse F02M 61/14
IPC-Nebenklasse F02F 1/24   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung eines Einspritzventils an einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei dem die Ventilspritze (10) im Querschnitt geringer als das Ventilgehäuse (4) ist. Damit bei einem Defekt der Dichtung (12) an der Ventilspritze (10) die Haltekraft der Pratze (7) nicht unkontrolliert ansteigt, vielmehr die Haltemittel lediglich auf die üblichen Haltekräfte ausgelegt werden müssen, wird vorgeschlagen, vor der Stirnfläche (15) des Ventilgehäuses (4) einen Entlastungsraum (16) vorzusehen, der über einen Druckentlastungskanal (17) mit dem Einlaßkanal der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Der Druck aus dem Brennraum (11) kann somit auch bei einer defekten Dichtung (12) nicht auf die relativ große Stirnfläche (15) des Ventilgehäuses wirken. Trotz kleiner und kostengünstiger Befestigungsmittel (7, 8) ist einer Zerstörung bei Defekten der Dichtung (12) vorgebeugt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Einspritzventils an einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei der Anordnung von Einspritzventilen zur direkten Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum von Brennkraftmaschinen ist es bekannt, das Ventilgehäuse mit seinem gegenüber der Ventilspitze großen Durchmesser mit einer Kegeldichtfläche zu versehen, die sich auf einer entsprechenden kegligen Anlagekante der Durchtrittsbohrung für das Einspritzventil am Zylinderkopf abstützt. Eine solche Anordnung ist z. B. in DE 38 33 803 dargestellt. Die Einspritzventile und deren Dichtung sind bei direkt in den Brennraum einspritzenden Brennkraftmaschinen unmittelbar den Brennraumdrücken ausgesetzt, die z. B. bei Ottomotoren bis 80 bar erreichen können. Die dabei am Einspritzventil entstehende Kraft muß durch geeignete Mittel, z. B. Spannpratzen, sicher aufgenommen werden. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, eine Dichtung direkt an der Ventilspitze vorzusehen, da deren Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des Ventilgehäuses gering ist und somit die auf das Einspritzventil wirkende Kraft entsprechend klein bleibt. Aus Festigkeitsgründen des Materials von Zylinderkopf und Ventilspitze kann die Dichtung an der Ventilspitze nicht als Kegeldichtung ausgeführt werden. Bei anderen Dichtungsmitteln besteht jedoch die Gefahr, daß die Dichtung versagt und sich dadurch der Brennraumdruck bis zum Ventilgehäuse mit seinem wesentlich größeren Durchmesser fortpflanzt. Der Druck findet hier eine entsprechend größere Angriffsfläche, wodurch die auf das Einspritzventil und seine Befestigungsmittel wirkende Kraft ebenfalls um ein vielfaches größer wird.

Um größere Schäden an der Brennkraftmaschine zu vermeiden, wird daher bei den bekannten Lösungen die Befestigung des Einspritzventils auf die maximal mögliche vom Brennraumdruck auf den Querschnitt des Ventilgehäuses ausgelöste Kraft ausgelegt. Dies erfordert eine wesentlich aufwendigere Lösung für die Befestigung des Einspritzventils, als dies erforderlich wäre, wenn die Fortpflanzung des Brennraumdruckes auf das Ventilgehäuse sicher verhindert werden könnte. Eine derartige Befestigung ist raum- und kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einwirkung des Brennraumdruckes auf das Ventilgehäuse zu vermeiden und so eine günstigere, insbesondere räumlich kleinere und preiswertere Befestigung des Einspritzventils zu ermöglichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Indem hinter einer ersten an der Ventilspitze wirkenden Dichtung und vor der Stirnfläche des Ventilgehäuses ein Entlastungsraum vorgesehen ist, der über einen Druckentlastungskanal mit dem Einlaßsystem verbunden ist, wird auch bei einem Versagen der Dichtung an der Ventilspitze ein unzulässiger Druckanstieg vor dem relativ großen Querschnitt des Ventilgehäuses verhindert. Dadurch kann der Brennraumdruck nicht auf die Stirnfläche des Ventilkörpers wirken, sondern er entweicht in den Einlaßkanal. Die am Ventilgehäuse wirkenden Kräfte bleiben so relativ gering und können von einer kleinen und kostengünstigen Halterung aufgenommen werden. Die Rückleitung des Druckes aus dem Entlastungsraum in den Einlaßkanal sichert, daß kein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch oder ungereinigte Abgase aus dem Brennraum in die Umgebung entweichen kann.

Bei einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 kann die Dichtung an der Ventilspitze in einfacher Weise als Dichtring ausgeführt werden, der in einer umlaufenden Nut an der Ventilspitze gehalten ist und durch seine eigene Elastizität an der die Ventilspitze führenden zylindrischen Bohrung anliegt. In vorteilhafter Weise besteht dieser Dichtring aus einem warmfesten elastischen Werkstoff, z. B. Polytetrafluoräthylen. Es hat sich herausgestellt, daß dafür ein handelsüblicher O-Ring bzw. ein im Querschnitt rechteckiger Ring ausreichend ist. Ein derartiger Dichtring bietet ausreichende Sicherheit für eine erfindungsgemäße Anordnung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Figur zeigt einen Ausschnitt eines Zylinderkopfes einer direkte inspritzenden Brennkraftmaschine im Bereich des Einspritzventils.

Ein Zylinderkopf 1 ist mit einer im Durchmesser gestuften Bohrung versehen, die ein Einspritzventil 2 aufnimmt. Ein erster Bohrungsteil 3 mit größerem Durchmesser umschließt ein Ventilgehäuse 4, welches sich an einer kegligen Stufe 5 des ersten Bohrungsteiles 3 mit einer entsprechend ausgebildeten kegligen Fläche 6 abstützt. Eine Pratze 7, die mit einer Schraube 8 spannbar ist, hält die keglige Fläche 6 und die Stufe 5 in Kraftschluß. Ein zweiter Bohrungsteil 9, der gegenüber dem ersten Bohrungsteil 3 einen kleineren Durchmesser aufweist, umschließt eine Ventilspitze 10, die am Ventilgehäuse 4 befestigt ist und an einen vom Zylinderkopf 1 gebildeten Brennraum 11 der Brennkraftmaschine heranführt. Die Ventilspitze 10 ist in dem sie führenden Bohrungsteil 9 mittels einer ringförmigen Dichtung 12 abgedichtet, welche in einer umlaufenden Nut an der Ventilspitze 10 liegt und durch die Nut gehalten ist. Die Dichtung 12 besteht aus elastisch eingestelltem Tetrafluoräthylen. An das Ventilgehäuse 4 führt eine Kraftstoffleitung 13 und eine elektrische Steuerleitung 14.

Im Ansatz der Ventilspitze 10 am Ventilgehäuse 4 ist über die gesamte Stirnfläche 15 des Ventilgehäuses 4 ein Entlastungsraum 16 vorgesehen. Der Entlastungsraum 16 ist mittels eines Druckentlastungskanals 17 mit dem hier nicht dargestellten Einlaßkanal der Brennkraftmaschine verbunden.

Bei einer solchen Anordnung des Einspritzventils wird in üblicher Weise der Druck des Brennraumes 11 durch die Dichtung 12 zwischen Ventilspitze 10 und dem im Querschnitt relativ kleinen Bohrungsabschnitt 9 von dem Ventilgehäuse 4 ferngehalten. Der Druck des Brennraumes 11 wirkt somit im allgemeinen lediglich auf den kleinen Querschnitt der Ventilspitze 10 und erzeugt dabei eine Kraft, die mit der Pratze 7 und der sie haltenden Schraube 8 gegenüber dem Zylinderkopf 1 aufgenommen wird. Die Kraft ist infolge des relativ kleinen Querschnitts der Ventilspitze 10 auch bei maximalem Druck im Brennraum 11 so, daß sie mit relativ klein dimensionierten Haltemitteln, also kleinen und leichten Pratzen 7 und Schrauben 8, aufgenommen werden kann.

Wenn während des Betriebes der Brennkraftmaschine die Dichtung 12 zwischen der Ventilspitze 10 und dem Querschnitt des sie führenden Bohrungsabschnittes 9 defekt wird, was beispielsweise durch eine unsachgemäße Montage ausgelöst werden kann, dann gelangt der Druck des Brennraumes 11 in den Entlastungsraum 16 vor der Stirnfläche 15 des Ventilgehäuses 4, aus dem er durch den Druckentlastungskanal 17 in den Einlaßkanal der Brennkraftmaschine entweichen kann, ohne über die gegenüber dem Querschnitt der Ventilspitze 10 wesentlich größere Stirnfläche 15 des Ventilgehäuses 4 eine erheblich größere Kraft auf das Einspritzventil 2 als bei Normalbetrieb ausüben zu können.

Die Befestigungsmittel des Einspritzventils 2 können daher auch unter Beachtung eines Störfalls der Dichtung 12 an der Ventilspitze 10 klein, leicht und in kostengünstiger Art ausgeführt sein, da auch bei einem solchen Störfall die Haltekräfte nicht wesentlich über die normalen Haltekräfte bei intakter Dichtung 12 ansteigen. Eine Gefahr durch Brechen dieser Befestigungsmittel infolge eines Defektes der Dichtung 12 besteht nicht.

Durch die Entlastung des Entlastungsraumes 16 in den Einlaßkanal der Brennkraftmaschine wird abgesichert, daß bei einem Störfall der Dichtung 12 kein brennbares Gemisch und auch kein ungereinigtes Abgas in die Umgebung gelangen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung eines Einspritzventils an einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei welcher ein Ventilgehäuse und eine am Ventilgehäuse befindliche, im Durchmesser gegenüber dem Ventilgehäuse geringere Ventilspitze in einer im Durchmesser gestuften Bohrung des Zylinderkopfes gehalten sind, wobei das Ventilgehäuse an einer umlaufenden Kante auf einer entsprechenden Gegenkante am größeren Durchmesser der Bohrung abgestützt und abgedichtet ist und die Ventilspitze sich in dem Bohrungsteil mit geringerem Durchmesser zum Brennraum hin befindet, wobei die Ventilspitze gegenüber der sie umgebenden Bohrung mit einer Dichtung abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen der Abstützung (6) des Ventilgehäuses (4) am Bohrungsteil (3) mit dem größeren Durchmesser und der Dichtung (12) der Ventilspitze (10) gegenüber dem Bohrungsteil (9) mit dem geringeren Durchmesser ein Entlastungsraum (16) vorgesehen ist und der Entlastungsraum (16) mittels eines Druckentlastungskanals (17) mit dem Einlaßkanal der Brennkraftmaschine verbunden ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Ventilspitze (10) gegenüber der sie führenden zylindrischen Bohrung (9) durch eine in einer umlaufenden Nut der Ventilspitze (10) liegende ringförmige Dichtung (12) aus einem warmfesten elastischen Kunststoff abgedichtet ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (12) aus Polytetrafluoräthylen besteht.






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