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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckeinspritzanordnung für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine, mit einem Einspritzventil und einem Abstützelement, das das Einspritzventil im eingebauten Zustand an einem Sitz einer Brennkraftmaschine abstützt.
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Hochdruckeinspritzanordnungen direkteinspritzender Brennkraftmaschinen, die in Magnetventiltechnik aufgeführte Einspritzventile aufweisen, entwickeln im Betrieb durch das Anschlagen des Magneten auf seine Endanschläge beim Öffnen und Schließen des Ventils hohe Impulse, die über das Gehäuse des Einspritzventils und das Abstützelement auf die Brennkraftmaschine übertragen werden und so zu einer für den Menschen wahrnehmbaren Geräuschentwicklung führen. Insbesondere durch Reflektion von freien, schwingenden Flächen im oder am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gehen, derart angeregt, Schallimpulse aus, die für den Menschen sehr gut wahrnehmbar sind. Aufgrund der hohen Öffnungs- und Schließfrequenz solcher Einspritzventile liegt diese Schallfrequenz in einem für das menschliche Ohr als sehr unangenehm empfundenen, relativ hohen Frequenzbereich. Darüber hinaus ist ein hell klingendes, mechanisches Anschlaggeräusch, ein „Ticken”, wahrnehmbar. Um diese unerwünschten Schallimpulse zu minimieren, ist es bekannt, federnde Anordnungen in dem Bereich vorzusehen, in dem das Einspritzventil am Zylinderkopf abgestützt ist.
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Beispielsweise ist aus der
EP 1 134 406 B1 eine Anordnung bekannt, in der ein Abstützelement, nämlich ein Sitzring, das Einspritzventil in dem Zylinderkopf abstützt. Bei der dort beschriebenen Anordnung ist nachteilig, dass Sitzring und Federelement weit beabstandet voneinander liegen und dass das bügelförmige Federelement in einen Ring um das Gehäuse eingehängt ist, also letztlich keine wirksame Impulsdämpfung aufweist, sondern in erster Linie Befestigungszwecken dient. Dies beansprucht, insbesondere in radialer Hinsicht, beträchtlichen Bauraum und verlangt eine Ausbildung des Federelements im Bereich eines elektrischen Anschlusses und/oder des Anschlusses einer Kraftstoffleitung im Endbereich des Einspritzventils. Insbesondere ist hierbei die eigentliche Impuls-übertragung über den Sitzring auf den Zylinderkopf nicht wirksam unterdrückt.
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Die
DE 697 11 133 T2 zeigt eine Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Dabei ist ein Abdichtmittel zum Abdichten zwischen einer Kraftstoffeinspritzdüse und einer ringförmigen, gestuften Fläche vorgesehen, gegen die die Kraftstoffeinspritzdüse gedrückt wird.
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Aus der
DE 100 38 763 A1 ist ein Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches zwischen einem Brennstoffeinspritzventil und einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
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Die
DE 103 38 715 A1 beschreibt ein Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil, das zwei Schenkel aufweist, welche sich an einem Brennstoffeinspritzventil und einem Zylinderkopf abstützen.
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Weiterhin wird in der
US 5,954,343 A ein Dichtungsring beschrieben. Dieser kann zwischen einem Einspritzventil und einem Zylinderkopf angeordnet sein und verfügt über Vorsprünge, die zur Befestigung an dem Einspritzventil dienen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckeinspritzanordnung bereitzustellen, die die genannten Nachteile vermeidet und eine möglichst vollständige Ausschaltung eines zu unerwünschten akustischen Erscheinungen führenden, mechanischen Impulseintrags, insbesondere durch Körperschallleitung oder Anregung schwingender Flächen, in den Motorblock, insbesondere den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, bietet.
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Dies wird mit einer Hochdruckeinspritzanordnung für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Hierbei wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Einspritzventil und dem Abstützelement ein Federelement zum federnden Abfangen eines Impulseintrags angeordnet ist, wobei das Abstützelement einen Sitzring aufweist, der über Axialstreben mit endseitig ausgebildeten Schnapphaken verfügt, die in formentsprechende Ausnehmungen oder eine umlaufende Nut des Einspritzventils zum Fixieren des Abstützelements am Einspritzventil eingreifen, wobei eine einer Einspritzdüse des Einspritzventils zunächst liegende erste Ringstufe des Einspritzventils das Federelement beaufschlagt und die Axialstreben in Richtung von der Einspritzdüse weg bis zu einer zweiten Ringstufe des Einspritzventils verlaufen.
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Es wird ausgegangen von einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil und einem Abstützelement, das das Einspritzventil im eingebauten Zustand an einem Sitz einer Brennkraftmaschine abstützt. Hierbei ist vorgesehen, dass zwischen dem Einspritzventil und dem Abstützelement ein Federelement angeordnet ist. Hierbei ist das Einspritzventil in einem Abstützelement gehalten, das das Einspritzventil in seinem Einbauzustand an dem ihm zugedachten Sitz der Brennkraftmaschine abstützt. Zwischen dem Einspritzventil und dem Abstützelement ist ein Federelement angeordnet. Anders als im Stand der Technik wird demzufolge der Impuls, der durch das Magnetventil des Einspritzventils erzeugt wird, nicht vom Gehäuse des Einspritzventils direkt auf das Abstützelement übertragen, wodurch die Dämpfung oder gar Auslöschung des Impulses nur in einem solchen Maße stattfinden kann, wie Material und Ausführung des Abstützelements dies erlauben, sondern der Impuls wird zunächst auf ein zwischen Abstützelement und Einspritzventil angeordnetes Federelement übertragen und von diesem auf das Abstützelement. Hierdurch wird bereits ein beträchtlicher Teil des Impulses in dem Federelement verbraucht. Das Abstützelement wird daher nur in weit geringerem Maße als im Stand der Technik von dem Impuls beaufschlagt, so dass sein Anteil an dem zu dämpfenden Restimpuls relativ klein ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement eine Federscheibe. Das Federelement ist hierbei im Wesentlichen eben, nämlich als Federscheibe ausgebildet, wobei hier unter Federscheibe auch ein Federring zu verstehen ist, also eine Federscheibe mit einem im Wesentlichen zentralen Durchbruch.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Federscheibe eine Innenringzone und eine Außenringzone aufweist, wobei die Innenringzone an dem Einspritzventil in einem ersten Kontaktbereich anliegt und die Außenringzone an dem Abstützelement in einem zweiten Kontaktbereich anliegt. Der erste Kontaktbereich ist demzufolge der Kontaktbereich, an dem das Einspritzventil mit der Innenringzone der Federscheibe in Berührkontakt steht, wohingegen der zweite Kontaktbereich derjenige ist, an dem die Außenringzone das Abstützelement berührt. Die Federscheibe ist folglich als Ring, nämlich als Federring, ausgebildet, der von dem Einspritzventil, das beispielsweise gestuft ausgeführt ist, zentral durchdrungen wird. Die Innenringzone liegt hierbei am Einspritzventil an und bildet somit den ersten Kontaktbereich aus. Die Außenringzone liegt am Abstützelement an und vermittelt hierdurch die Abstützung des Einspritzventils über die Federscheibe an dem Abstützelement in dem zweiten Kontaktbereich. Wesentlich ist hierbei, dass das Einspritzventil nicht direkt an dem Abstützelement anliegt, und bevorzugt auch in einer solchen Weise anliegt, dass der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich, in Axialerstreckung des Einspritzventils betrachtet, nicht fluchten. Hierdurch wird sehr wirksam eine Körperschallübertragung beziehungsweise eine Impulseintragung von dem Einspritzventil in den Zylinderblock, nämlich über das Abstützelement, vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Kontaktbereich ein erster Linienkontaktbereich. Mittels des Linienkontaktbereichs lässt sich eine im Wesentlichen rein linienförmige Kontaktausbildung erreichen, so dass eine großflächige Anlage vermieden ist und über den hierbei entstehenden, räumlich sehr konzentrierten örtlichen Druck bei Impulsbeaufschlagung auf den Linienkontaktbereich eine geometrisch genau definierte Impulseintragung in die Federscheibe stattfindet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Kontaktbereich ein zweiter Linienkontaktbereich. Hierbei gilt sinngemäß das für den ersten Linienkontaktbereich Ausgeführte.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der erste Kontaktbereich mit radialem Abstand zum zweiten Kontaktbereich. Hierdurch wird zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich, insbesondere nämlich dem ersten Linienkontaktbereich und dem zweiten Linienkontaktbereich, eine Art Hebel ausgebildet, durch den das Einspritzventil relativ zum Abstützelement federnd/pendelnd gehalten ist, also insbesondere in Axialrichtung ein- und ausfedern kann. Hierdurch wird eine direkte Impulseintragung von dem Einspritzventil auf das Abstützelement und über dieses in den Zylinderkopf vermieden. Durch diese Anordnung wird ferner ein Feder-Masse-System ausgebildet, wodurch jeder Impuls als eine bedampfte Schwingung abgebaut werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform besteht das Federelement aus Stahl. Insbesondere kommt die Verwendung von gebräuchlichem Federstahl oder auch von gewöhnlichem Stahl, beispielsweise einer Unterlegscheibe, in Betracht. Stahl weist für diese Anwendung sehr gute Elastizitäts- und Festigkeitswerte auf.
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Bevorzugt ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Abstützelement aus Kunststoff besteht. Hierdurch lässt sich eine Eigendämpfung des Abstützelements, nämlich durch die Materialwahl Kunststoff, bewirken, wodurch der Restimpuls, der noch in das Abstützelement eingetragen wird, vorteilhaft gedämpft werden kann, so dass dieser nicht in den Zylinderkopf (oder nur in sehr geringem Umfang) eingetragen wird. Die Ausführung eines Abstützelementes aus Kunststoff ohne das erfindungsgemäße Federelement wäre prinzipiell zwar denkbar, hierbei müsste aber das Abstützelement besonders groß ausgebildet werden um auch nur annähernd ähnlich gute Dämpfungswerte zu erreichen, was zum Einen Bauraumprobleme und zum Anderen Genauigkeitsprobleme, insbesondere bei der Montage und im erreichbaren Sitz der Brennkraftmaschine bewirken könnte; ein solches Abstützelement wäre, für sich allein genommen, nicht in der Lage, die vorgeschlagene, hohe Impulsdämpfung zu erreichen.
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Ferner kann das Abstützelement ein Käfigelement sein. Damit ist gemeint, dass das Abstützelement das Einspritzventil zumindest bereichsweise umgreift. Insbesondere ist vorgesehen, das Käfigelement dergestalt auszubilden, dass das Abstütz-element einen Sitzring aufweist, der beispielsweise über am Käfigelement außenseitig in Axialrichtung des Einspritzventils erstreckten Klipsen oder Klipsarmen in Abstützelementhalterungen des Einspritzventils rastend eingreift. So lässt sich eine sehr einfache und sichere Montage des Abstützelements an dem Einspritzventil erreichen, insbesondere kann das Einspritzventil mit dem Abstützelement und der darin gelagerten Federscheibe beziehungsweise dem Federelement vormontiert werden und steht somit als Baueinheit zum Einbau in die Brennkraftmaschine zur Verfügung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben.
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Es zeigen
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1 eine dreidimensionale Darstellung des Einspritzventils und
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2 eine Schnittdarstellung des Einspritzventils in eingebautem Zustand.
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1 zeigt ein Einspritzventil 1 für eine nicht dargestellte Hochdruckeinspritzanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem im weitesten Sinne als Stufenzylinder 2 ausgebildeten Gehäuse 3, das bis etwa zu einer Gürtellinie 4 in einen nicht dargestellten Motor einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird, insbesondere im Bereich eines (in 1 nicht dargestellten) Zylinderkopfes. Das Einspritzventil 1 weist oberhalb der Gürtellinie 4 einen Kraftstoffanschluss 5 sowie einen elektrischen Anschluss 6 zum Anschluss an Kraftstoffversorgungs- und Steuersysteme des Kraftfahrzeugs auf. Das Gehäuse 3 verjüngt sich, an dem dem Kraftstoffanschluss 5 abgewandten Ende, mehrstufig bis hin zur Ausbildung einer Einspritzdüse 7, die den einzuspritzenden Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einbringt. Das Gehäuse 3 kann hierbei in den Ventilgrundkörper 8 und in Richtung auf die Einspritzdüse anschließend zwei Ringstufen 9 zur Ausbildung des Stufenzylinders 2 unterschieden werden, wobei die Ringstufen 9 in Richtung auf die Einspritzdüse 7 weisende Auflageflächen 10 aufweisen. An den Auflageflächen 10 erfolgt die Anlage des Einspritzventils 1 an einem Sitz 11 der Brennkraftmaschine. Im Bereich der dem der Einspritzdüse 7 zunächst liegenden Ringstufe 9 wird das Einspritzventil 1 von einem Abstützelement 12 gehalten, das das Gehäuse 3 in diesem Bereich in der Art eines Käfigelements 13 umgibt. Zwischen dem Einspritzventil 1 und dem Abstützelement 12 ist hierbei zur Ausbildung einer federnden Lagerung 14 ein Federelement 15 angeordnet, das das Einspritzventil 1 im Bereich des von dem Käfigelement 13 umgebenen Ringelements 9 in der Art einer Federscheibe 16, insbesondere nämlich eines Federrings 17 ringförmig umgibt. Ein im Betrieb des Einspritzventils 1 durch den nicht dargestellten Elektromagneten des Einspritzventils 1 erfolgender Impuls 18, der in Axialrichtung des Einspritzventils 1 über den Sitz 11 in den hier nicht dargestellten Zylinderkopf eingetragen würde, wird auf diese Weise federnd abgefangen.
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2 zeigt abschnittsweise im Querschnitt das Einspritzventil 1, wie dieses im Sitz 11 eines Zylinderkopfes 19 der Brennkraftmaschine in Einbaulage eingebaut ist. Das Einspritzventil 1 ist als Stufenzylinder 2 ausgebildet, wobei die Ringstufen 9 mit Durchmesserverkleinerung in Richtung auf die Einspritzdüse 7 vorliegen. Die der Einspritzdüse 7 zunächst liegende Ringstufe 9 beaufschlagt das Federelement 15, nämlich den Federring 17. Der Federring 17, nämlich die Federscheibe 16, weist hierbei eine Innenringzone 20 und eine Außenringzone 21 auf. Die Außenringzone 21 liegt hierbei an dem Abstützelement 12 an, während die Innenringzone 20 an dem Einspritzventil 1 anliegt. Die Innenringzone 20 bildet in ihrer Anlage an dem Einspritzventil 1 einen ersten Kontakt-bereich 22 aus, während die Außenringzone 21 in ihrer Anlage am Abstützelement 12 einen zweiten Kontaktbereich 23 ausbildet. Sowohl der erste Kontaktbereich 22 als auch der zweite Kontaktbereich 23 sind jeweils Linienkontaktbereiche 24. Dies bedeutet, dass eine im Wesentlichen linienförmige Anlage besteht. Hierbei liegen der erste Kontaktbereich 22 und der zweite Kontaktbereich 23 mit radialem Abstand 25 zueinander. Das Federelement 15 wird demzufolge zwischen dem ersten Kontaktbereich 22 und dem zweiten Kontaktbereich 23 in der Art eines umlaufenden Hebels gehalten, und zusammen mit der Masse des Einspritzventils 1 ergibt sich ein Feder-Masse-System, durch das der Impuls 18, der in Richtung auf die Einspritzdüse 7 vom Einspritzventil 1 auf den Sitz 11 im Zylinderkopf 19 übertragen wird, wirksam bedampft wird. Das Abstützelement 12 ist hierbei, wie beschrieben, als Käfigelement 13 ausgebildet, wobei es im Bereich des Sitzes 11, nämlich an einer Stufenauflagefläche 26 im Zylinderkopf 19, an dem es sich abstützt, als Sitzring 27 ausgebildet ist, der das Einspritzventil 1 im Bereich der der Einspritzdüse 7 zunächst liegenden Ringstufe 9 ringförmig umschließt. Der Sitzring 27 weist Axialstreben 28 auf, die in Axialerstreckung des Einspritzventils 1 vom Sitzring 27 abgehend ausgebildet sind und in Richtung von der Einspritzdüse 7 weg am Einspritzventil 1 bis zur zweiten Ringstufe 9 verlaufen. Diese weisen Schnapphaken 29 auf, die in eine umlaufende Nut 30 am Einspritzventil 1 oder in formentsprechende Ausnehmungen am Einspritzventil 1 eingreifen und das Abstützelement 12 auf diese Weise am Einspritzventil 1 fixieren. Durch diese Ausbildung ergibt sich die Gestalt des Käfigelements 13. Der Sitzring 27 seinerseits weist eine Struktur auf, die in Richtung auf die Stufenauflagefläche 26 im Wesentlichen als umgekehrtes U 31 ausgebildet ist, wodurch sich wiederum eine verbesserte, federnde Abstützung des Abstützelements 12 auf der Stufenauflagefläche 26 ergibt. Bevorzugt ist das Abstützelement 12 aus einem Kunststoff gebildet und das Federelement 15 aus Stahl. Im Zusammenwirken dieser Materialien lässt sich eine vorteilhafte, sehr gute Impuls- und Schwingungsdämpfung erreichen, so dass der Impuls 18 nicht oder nur in sehr geringem Umfang auf den Zylinderkopf 19 übertragen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einspritzventil
- 2
- Stufenzylinder
- 3
- Gehäuse
- 4
- Gürtellinie
- 5
- Kraftstoffanschluss
- 6
- elektrischer Anschluss
- 7
- Einspritzdüse
- 8
- Ventilgrundkörper
- 9
- Ringstufe
- 10
- Auflagefläche
- 11
- Sitz
- 12
- Abstützelement
- 13
- Käfigelement
- 14
- federnde Lagerung
- 15
- Federelement
- 16
- Federscheibe
- 17
- Federring
- 18
- Impuls
- 19
- Zylinderkopf
- 20
- Innenringzone
- 21
- Außenringzone
- 22
- erster Kontaktbereich
- 23
- zweiter Kontaktbereich
- 24
- Linienkontaktbereich
- 25
- radialer Abstand
- 26
- Stufenauflagefläche
- 27
- Sitzring
- 28
- Axialstrebe
- 29
- Schnapphaken
- 30
- umlaufende Nut
- 31
- umgekehrtes U
