AT527958A1

AT527958A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: AT527958A1
Application number: ATA50406/2024A
Authority: AT
Inventors: Szabo Dipl -Ing Janos; Zurk Andreas
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2024-05-16
Filing date: 2024-05-16
Publication date: 2025-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere Wasserstoff- Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Zylinderkopf (2) für mehrere Zylinder (5), mit zumindest einem Kraftstoffinjektor (6) pro Zylinder (5), mit einer mehrere Zylinder (5) mit Kraftstoff versorgenden Kraftstoffverteilerleiste (7), welche im Zylinderkopf (2) oder in einem mit dem Zylinderkopf (2) verbundenen oder einstückig mit diesem ausgebildeten Nockenwellengehäuse (3) angeordnet ist, wobei jeder Kraftstoffinjektor (6) über jeweils eine Kraftstoffleitung (8) mit der Kraftstoffverteilerleiste (7) verbunden ist. Um den Einfluss von Druckschwankungen auf die Verbrennung zu reduzieren und eine einfache Fertigung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Kraftstoffverteilerleiste (7) in eine Wand (9) des Zylinderkopfes (2) oder in eine Wand (9) des Nockenwellengehäuses (3) integriert ist und dass die Kraftstoffleitung (8) die Kraftstoffverteilerleiste (7) schneidet, wobei die Kraftstoffleitung (8) im Bereich der Kraftstoffverteilerleiste (7) mit der Kraftstoffverteilerleiste (7) strömungsverbunden ist.The invention relates to an internal combustion engine (1), in particular a hydrogen internal combustion engine, with at least one cylinder head (2) for a plurality of cylinders (5), with at least one fuel injector (6) per cylinder (5), with a fuel distribution rail (7) which supplies a plurality of cylinders (5) with fuel and which is arranged in the cylinder head (2) or in a camshaft housing (3) which is connected to the cylinder head (2) or formed integrally therewith, wherein each fuel injector (6) is connected to the fuel distribution rail (7) via a respective fuel line (8). In order to reduce the influence of pressure fluctuations on combustion and to enable simple production, it is provided that the fuel distribution rail (7) is integrated into a wall (9) of the cylinder head (2) or into a wall (9) of the camshaft housing (3) and that the fuel line (8) intersects the fuel distribution rail (7), wherein the fuel line (8) is fluidly connected to the fuel distribution rail (7) in the region of the fuel distribution rail (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere WasserstoffBrennkraftmaschine, mit zumindest einem Zylinderkopf für mehrere Zylinder, mit zumindest einem Kraftstoffinjektor pro Zylinder, mit einer mehrere Zylinder mit Kraftstoff versorgenden Kraftstoffverteilerleiste, welche im Zylinderkopf oder in einem mit dem Zylinderkopf verbundenen oder einstückig mit diesem ausgebildeten Nockenwellengehäuse angeordnet ist, wobei jeder Kraftstoffinjektor über jeweils eine Kraftstoffleitung mit der Kraftstoffverteilerleiste verbunden ist. The invention relates to an internal combustion engine, in particular a hydrogen internal combustion engine, with at least one cylinder head for a plurality of cylinders, with at least one fuel injector per cylinder, with a fuel distribution rail supplying a plurality of cylinders with fuel, which is arranged in the cylinder head or in a camshaft housing connected to the cylinder head or formed integrally therewith, wherein each fuel injector is connected to the fuel distribution rail via a respective fuel line.

Brennkraftmaschinen mit direkter Einbringung des Kraftstoffes in den Brennraum weisen Kraftstoffverteilerleisten auf, um den Kraftstoff gleichmäßig den Internal combustion engines with direct fuel injection into the combustion chamber have fuel distribution rails to distribute the fuel evenly to the

Kraftstoffinjektoren der Zylinder zuzuführen. to supply fuel injectors to the cylinders.

Die EP 0 690 221 A1 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die Kraftstoff aus einem Niederdruckraum in einen Hochdrucksammelraum fördert, der über Hochdruckleitungen mit Einspritzventilen verbunden ist, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragen. Der Hochdrucksammelraum wird durch eine Kraftstoffverteilerleiste gebildet, die in die Wand eines einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verschließenden Zylinderkopfdeckels integriert ist. Zwischen der Kraftstoffverteilerleiste und den Einspritzventilen sind die Hochdruckleitungen an der Außenseite des Zylinderkopfes zuerst parallel zur Seitenwand und dann parallel zur Deckfläche des Zylinderkopfdeckels entlanggeführt. Die Leitungslänge zwischen der Kraftstoffverteilerleiste und den Einspritzventilen ist relativ groß, wodurch Druckschwankungen einen nachteiligen Einfluss auf die Verbrennung EP 0 690 221 A1 describes a fuel injection device for an internal combustion engine with a high-pressure fuel pump that delivers fuel from a low-pressure chamber into a high-pressure accumulator chamber, which is connected via high-pressure lines to injection valves that project into the combustion chamber of the internal combustion engine. The high-pressure accumulator chamber is formed by a fuel distributor rail that is integrated into the wall of a cylinder head cover that closes a cylinder head of the internal combustion engine. Between the fuel distributor rail and the injection valves, the high-pressure lines are routed along the outside of the cylinder head, first parallel to the side wall and then parallel to the cover surface of the cylinder head cover. The line length between the fuel distributor rail and the injection valves is relatively long, which means that pressure fluctuations have a detrimental effect on combustion.

ausüben. exercise.

Aus der WO 2015/087105 A1 ist ein Zylinderkopf mit einem durch einen Deckel abgedeckten Ventilbetätigungsraum bekannt, wobei ein Kraftstoffinjektor in einem ersten Teilvolumen und eine Kraftstoffverteilerleiste in einem zweiten Teilvolumen angeordnet sind, wobei die beiden Teilvolumina durch eine Wand voneinander getrennt sind. Die Kraftstoffverteilerleiste ist über eine die Wand durchdringende Kraftstoffleitung mit dem Kraftstoffinjektor verbunden, wobei die Kraftstoffleitungen WO 2015/087105 A1 discloses a cylinder head with a valve actuation chamber covered by a cover, wherein a fuel injector is arranged in a first partial volume and a fuel distributor rail is arranged in a second partial volume, wherein the two partial volumes are separated from each other by a wall. The fuel distributor rail is connected to the fuel injector via a fuel line penetrating the wall, wherein the fuel lines

über Schraubverbindungen mit der Kraftstoffverteilerleitung verbunden sind. are connected to the fuel rail via screw connections.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Einfluss von Druckschwankungen auf die The object of the invention is to determine the influence of pressure fluctuations on the

Verbrennung zu reduzieren und eine einfache Fertigung zu ermöglichen. to reduce combustion and enable easy manufacturing.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kraftstoffverteilerleiste in eine Wand des Zylinderkopfes oder in eine Wand des Nockenwellengehäuses integriert ist, und dass die Kraftstoffleitung die Kraftstoffverteilerleiste schneidet, wobei die Kraftstoffleitung im Bereich der Kraftstoffverteilerleiste mit der According to the invention, the stated object is achieved by an internal combustion engine of the type mentioned at the outset in that the fuel distributor rail is integrated into a wall of the cylinder head or into a wall of the camshaft housing, and in that the fuel line intersects the fuel distributor rail, wherein the fuel line in the area of the fuel distributor rail is connected to the

Kraftstoffverteilerleiste strömungsverbunden ist. Fuel rail is fluidly connected.

Durch die Integration der Kraftstoffverteilerleiste in die Wand kann die Anzahl an Bauteilen reduziert werden. Weiters lässt sich eine kurze Verbindung zwischen der Kraftstoffverteilerleiste und den Kraftstoffinjektoren ermöglichen. Das Schneiden der Kraftstoffleitung mit der Kraftstoffverteilerleiste ermöglicht eine einfache, By integrating the fuel rail into the wall, the number of components can be reduced. Furthermore, a short connection between the fuel rail and the fuel injectors is possible. Cutting the fuel line with the fuel rail allows for a simple,

kostengünstige Fertigung. cost-effective production.

In einer Variante der Erfindung ist eine Verteilerlängsachse der Kraftstoffverteilerleiste im Wesentlichen parallel zu einer durch die Zylinderachsen aufgespannten Motorlängsebene und eine Leitungslängsachse der Kraftstoffleitung im Wesentlichen quer zur Motorlängsebene angeordnet. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte Bauform umsetzen, die dennoch eine gute Beschickung der Zylinder mit Kraftstoff ermöglicht. In one variant of the invention, a longitudinal axis of the fuel rail is arranged essentially parallel to a longitudinal engine plane spanned by the cylinder axes, and a longitudinal axis of the fuel line is arranged essentially transversely to the longitudinal engine plane. This allows for a compact design that still allows for efficient fuel supply to the cylinders.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kraftstoffleitung die Kraftstoffverteilerleiste durchdringt. Unter Durchdringen wird dabei verstanden, dass die Kraftstoffleitung auf einer ersten Längsseite der Kraftstoffverteilerleiste in die Kraftstoffverteilerleiste eintritt, den Raum innerhalb der Kraftstoffverteilerleiste quert und aus der Kraftstoffverteilerleiste auf einer der ersten Längsseite abgewandten zweiten Längsseite der Kraftstoffverteilerleiste wieder austritt. Mit anderen Worten ist die Kraftstoffleitung als rohrförmige Leitung ausgeführt, die die Kraftstoffverteilerleiste durchdringt. Die erste Längsseite und die zweite Längsseite sind dabei günstigerweise diametral gegenüberliegend in Bezug auf die Verteilerlängsachse positioniert. Die Kraftstoffleitung kann dabei einen Außendurchmesser aufweisen, welcher kleiner ist als ein Innendurchmesser der Kraftstoffverteilerleiste. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung, insbesondere, wenn zumindest eine Leitungslängsachse der Kraftstoffleitung die Verteilerlängsachse der Preferably, the fuel line penetrates the fuel rail. Penetration is understood to mean that the fuel line enters the fuel rail on a first longitudinal side of the fuel rail, crosses the space within the fuel rail, and exits the fuel rail on a second longitudinal side of the fuel rail facing away from the first longitudinal side. In other words, the fuel line is designed as a tubular line that penetrates the fuel rail. The first longitudinal side and the second longitudinal side are advantageously positioned diametrically opposite each other with respect to the longitudinal axis of the distributor. The fuel line can have an outer diameter that is smaller than an inner diameter of the fuel rail. This enables simple production, in particular if at least one longitudinal axis of the fuel line overlaps the longitudinal axis of the distributor.

Kraftstoffverteilerleiste schneidet. Fuel rail cuts.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kraftstoffleitung in einer Aufnahmebohrung in der Wand des Zylinderkopfes oder in der Wand des Nockenwellengehäuses angeordnet ist. Günstigerweise ist die Aufnahmebohrung als Durchgangsbohrung zwischen einer dem Kraftstoffinjektor zugewandten Innenseite der Wand und einer dem Kraftstoffinjektor abgewandten Außenseite der Wand ausgebildet, wobei vorzugsweise die Kraftstoffleitung in die Aufnahmebohrung von der der Umgebung zugewandten Außenseite her eingesetzt bzw. einsetzbar ist. Die Kraftstoffleitung wird also von der Außenseite her in die Aufnahmebohrung eingeführt, schneidet oder durchdringt die Kraftstoffverteilerleiste in Querrichtung und wird auf der Innenseite der Wand mit einem Anschlussstutzen des Kraftstoffinjektors verbunden, It is particularly advantageous if the fuel line is arranged in a receiving bore in the wall of the cylinder head or in the wall of the camshaft housing. The receiving bore is advantageously designed as a through-bore between an inner side of the wall facing the fuel injector and an outer side of the wall facing away from the fuel injector, wherein the fuel line is preferably inserted or insertable into the receiving bore from the outer side facing the environment. The fuel line is thus inserted into the receiving bore from the outside, intersects or penetrates the fuel rail in the transverse direction, and is connected to a connection piece of the fuel injector on the inner side of the wall.

beispielsweise auf den Anschlussstutzen aufgesteckt oder aufgepresst. for example, plugged or pressed onto the connecting piece.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kraftstoffleitung über zumindest eine Verbindungsbohrung - vorzugsweise über mehrere Verbindungsbohrungen - in der Leitungswand der Kraftstoffleitung mit der Kraftstoffverteilerleiste strömungsverbunden ist. Mit anderen Worten ist die Kraftstoffleitung über zumindest eine, in der Leitungswand der Kraftstoffleitung angeordnete Verbindungsbohrung mit der Kraftstoffverteilerleiste strömungsverbunden. Vorzugsweise ist zumindest eine erste Verbindungsbohrung -—vorzugsweise zwei axial fluchtend ausgebildete erste Verbindungsbohrungen konzentrisch zur Verteilerlängsachse der Kraftstoffverteilerleiste angeordnet. Zur Verbesserung der Strömungsverbindung zwischen der Kraftstoffverteilerleiste und der Kraftstoffleitung ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine zweite Verbindungsbohrung - vorzugsweise zwei axial fluchtend ausgebildete zweite Verbindungsbohrungen -- normal zur Verteilerlängsachse der Kraftstoffverteilerleiste angeordnet ist. In one embodiment of the invention, it is provided that the fuel line is fluidly connected to the fuel distributor rail via at least one connecting bore - preferably via a plurality of connecting bores - in the line wall of the fuel line. In other words, the fuel line is fluidly connected to the fuel distributor rail via at least one connecting bore arranged in the line wall of the fuel line. Preferably, at least one first connecting bore - preferably two axially aligned first connecting bores - are arranged concentrically to the distributor longitudinal axis of the fuel distributor rail. To improve the flow connection between the fuel distributor rail and the fuel line, it is advantageous if at least one second connecting bore - preferably two axially aligned second connecting bores - is arranged normal to the distributor longitudinal axis of the fuel distributor rail.

Um eine einfache Fertigung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Kraftstoffleitung quer - vorzugsweise im rechten Winkel -zur Kraftstoffverteilerleiste angeordnet ist. To enable simple production, it is advantageous if the fuel line is arranged transversely - preferably at a right angle - to the fuel rail.

Aus Gründen einer einfachen Fertigung ist es vorteilhaft, wenn die Leitungslängsachse der Kraftstoffleitung im rechten Winkel zu einer Injektorachse For reasons of ease of manufacture, it is advantageous if the longitudinal axis of the fuel line is at right angles to an injector axis

des Kraftstoffinjektors angeordnet ist. of the fuel injector.

Günstigerweise schneidet zumindest eine Leitungslängsachse der Kraftstoffleitung Advantageously, at least one longitudinal axis of the fuel line intersects

die Verteilerlängsachse der Kraftstoffverteilerleiste. the longitudinal axis of the fuel rail.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante sieht weiters vor, dass zumindest zwei Leitungslängsachsen von zumindest zwei Kraftstoffleitungen eine Leitungsebene aufspannen, welche unter einem Winkel geneigt zu einer normal auf die Zylinderachsen ausgebildeten Zylinderkopfebene angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Winkel zwischen 2° und 5° beträgt. Dadurch ergeben sich insbesondere bei geneigt zu den Zylinderachsen ausgebildeten Injektorachsen Vorteile bei der Herstellung. A variant embodiment of the invention further provides that at least two longitudinal line axes of at least two fuel lines span a line plane that is arranged at an angle to a cylinder head plane perpendicular to the cylinder axes, with the angle preferably being between 2° and 5°. This results in manufacturing advantages, particularly for injector axes that are inclined to the cylinder axes.

In einer weiteren Variante weist die Kraftstoffleitung einen Außendurchmesser auf, In another variant, the fuel line has an outer diameter,

welcher kleiner ist als ein Innendurchmesser der Kraftstoffverteilerleiste. which is smaller than the inner diameter of the fuel rail.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Kraftstoffleitung beidseits der Kraftstoffverteilerleiste über jeweils zumindest ein erstes Dichtelement vorzugsweise eine O-Ringdichtung - in Bezug auf die Aufnahmebohrung gasdicht abgedichtet. Die Kraftstoffleitung ist mit dem zugeordneten Kraftstoffinjektor — vorzugsweise kraftschlüssig - verbunden und gasdicht über ein zweites Dichtelement - vorzugsweise eine O-Ringdichtung - abgedichtet. Die auf den Stutzen des Kraftstoffinjektors aufgesteckte Kraftstoffleitung wird dabei durch die radialen Haltekräfte durch die Elastizität der O-Ringe in axialer Richtung gehalten. Weitere Befestigungselemente wie Verschraubungen oder dergleichen können bei beispielsweise mit Systemdrücken von etwa 30 bis 40 bar arbeitenden -According to one embodiment of the invention, the fuel line is sealed gas-tight on both sides of the fuel distributor rail with respect to the receiving bore by at least one first sealing element, preferably an O-ring seal. The fuel line is connected to the associated fuel injector, preferably by force fit, and sealed gas-tight by a second sealing element, preferably an O-ring seal. The fuel line, which is plugged onto the nozzle of the fuel injector, is held in the axial direction by the radial holding forces due to the elasticity of the O-rings. Additional fastening elements, such as screw connections or the like, can be used, for example, in systems operating at system pressures of approximately 30 to 40 bar.

Niederdruck-Wasserstoffeinspritzsystemen entfallen. Low-pressure hydrogen injection systems are no longer required.

Dadurch, dass günstigerweise die Kraftstoffverteilerleiste mit dem Zylinderkopf oder dem Nockenwellengehäuse mitgegossen oder in den Zylinderkopf oder das Nockenwellengehäuse durch spanende oder spanlose Bearbeitung eingearbeitet ist, kann eine einfache Fertigung erzielt und Bauteile sowie Bauraum eingespart The fact that the fuel rail is cast together with the cylinder head or the camshaft housing or is incorporated into the cylinder head or the camshaft housing by machining or non-machining allows for simple production and saves components and installation space.

werden. become.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin The invention will be explained in more detail below with reference to non-limiting embodiments shown in the figures.

zeigen show

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung, Fig. 1 shows an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

Fig. 2 einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Fig. 2 shows a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention in a

ersten Ausführungsvariante in einer axonometrischen Darstellung, first design variant in an axonometric representation,

Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2, Fig. 3 the detail III from Fig. 2,

Fig. 4 das Detail IV aus Fig. 3, Fig. 4 the detail IV from Fig. 3,

Fig. 5 den Zylinderkopf aus Fig. 2 in einem Detailschnitt, Fig. 5 the cylinder head from Fig. 2 in a detailed section,

Fig. 6 einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Fig. 6 shows a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention in a

zweiten Ausführungsvariante in einer axonometrischen Darstellung, second design variant in an axonometric representation,

Fig. 7 das Detail VII aus Fig. 6, Fig. 7 shows detail VII from Fig. 6,

Fig. 8 das Detail VIII aus Fig. 7, Fig. 8 shows detail VIII from Fig. 7,

Fig. 9 den Zylinderkopf aus Fig. 6 in einem Detailschnitt und Fig. 9 the cylinder head from Fig. 6 in a detailed section and

Fig. 10 eine Anbindung einer Kraftstoffleitung an die Kraftstoffverteilerleiste bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer dritten Ausführungsvariante Fig. 10 shows a connection of a fuel line to the fuel distributor rail in an internal combustion engine according to the invention in a third embodiment

in einem Schnitt analog zu Fig. 9. in a section analogous to Fig. 9.

Gleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen Identical parts are identified by the same reference symbols in the different versions

versehen. provided.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderkopf 2 und einem mit dem Zylinderkopf 2 einstückig ausgeführten oder lösbar verbundenen Nockenwellengehäuse 3. Mit der strichlierten Linie 3a ist eine Fügeebene zwischen Nockenwellengehäuse 3 und Zylinderkopf 2 bei einer Ausführungsvariante mit vom Zylinderkopf 2 getrenntem Nockenwellengehäuse 3 angedeutet. Der Zylinderkopf 2 ist fest mit einem Zylinderblock 4 für mehrere beispielsweise in Reihe angeordnete Zylinder 5 verbunden. Die Zylinderachsen 5a der Zylinder 5 spannen eine Motorlängsebene 5b auf, die normal zur Bildebene von Fig. 1 verläuft, sodass sie in Fig. 1 mit der bzw. den dargestellten Zylinderachse bzw. -achsen 5a zusammenfällt. Die Brennkraftmaschine 1 ist geeignet, um mit einem gasförmigen Kraftstoff - insbesondere Wasserstoff - betrieben zu werden. Fig. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 according to the invention with a cylinder head 2 and a camshaft housing 3 that is integrally formed with the cylinder head 2 or detachably connected. The dashed line 3a indicates a joining plane between the camshaft housing 3 and the cylinder head 2 in a variant embodiment with the camshaft housing 3 separate from the cylinder head 2. The cylinder head 2 is firmly connected to a cylinder block 4 for a plurality of cylinders 5, arranged, for example, in series. The cylinder axes 5a of the cylinders 5 span an engine longitudinal plane 5b that runs normal to the image plane of Fig. 1, so that in Fig. 1 it coincides with the illustrated cylinder axis(es) 5a. The internal combustion engine 1 is suitable for operation with a gaseous fuel - in particular hydrogen.

Pro Zylinder 5 ist zumindest ein Kraftstoffinjektor 6 zur Einblasung des Kraftstoffes At least one fuel injector 6 is provided per cylinder 5 for injecting the fuel

in den jeweiligen Zylinder 5 vorgesehen. Dabei wird der Kraftstoff über eine Kraftstoffverteilerleiste 7 über jeweils zumindest eine innerhalb des Zylinderkopfes 2 oder Nockenwellengehäuses 3 angeordnete Kraftstoffleitung 8 den Kraftstoffinjektoren 6 der einzelnen Zylinder 5 zugeführt. Jeder Kraftstoffinjektor ist über jeweils eine Kraftstoffleitung 8 mit einer in Längsrichtung des Zylinderkopfes 2 angeordneten Kraftstoffverteilerleiste 7 verbunden. Nachfolgend werden Merkmale teilweise am Beispiel einer einzigen Kraftstoffleitung 8 erläutert. Selbstverständlich können diese Merkmale auch bei einigen bzw. allen anderen Kraftstoffleitungen 8 in the respective cylinder 5. The fuel is supplied to the fuel injectors 6 of the individual cylinders 5 via a fuel distributor rail 7 and at least one fuel line 8 arranged within the cylinder head 2 or camshaft housing 3. Each fuel injector is connected via a fuel line 8 to a fuel distributor rail 7 arranged in the longitudinal direction of the cylinder head 2. In the following, some features are explained using the example of a single fuel line 8. Of course, these features can also be applied to some or all of the other fuel lines 8.

einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 vorhanden sein. an internal combustion engine 1 according to the invention.

Die Kraftstoffverteilerleiste 7 kann also beispielsweise im Wesentlichen als Hohlzylinder innerhalb einer seitlichen Wand 9 des Zylinderkopfes 2 oder einer Wand 9 des Nockenwellengehäuses 3 ausgebildet sein. Die beispielsweise durch eine Drehsymmetrieachse der Kraftstoffverteilerleiste 7 gebildete Verteilerlängsachse 7a der Kraftstoffverteilerleiste 7 ist im Wesentlichen parallel zu der durch die Zylinderachsen 5a aufgespannten Motorlängsebene 5b angeordnet. Die Leitungslängsachse 8a der Kraftstoffleitung 8 ist im Wesentlichen quer zur Motorlängsebene 5b angeordnet. Die Leitungslängsachse 8a wird durch eine Drehsymmetrieachse der Kraftstoffleitung 8 gebildet. Die Kraftstoffverteilerleiste 7 ist also innerhalb der Wand 9 des Zylinderkopfes 2 oder Nockenwellengehäuses 3 parallel zur Motorlängsebene 5b in Längsrichtung der Brennkraftmaschine 1 - also etwa parallel zu einer nicht weiter dargestellten Kurbelwellenachse - angeordnet und ausgebildet, um mehrere - insbesondere alle - Zylinder 5 mit Kraftstoff zu The fuel rail 7 can therefore, for example, be designed essentially as a hollow cylinder within a lateral wall 9 of the cylinder head 2 or a wall 9 of the camshaft housing 3. The distributor longitudinal axis 7a of the fuel rail 7, formed for example by a rotational symmetry axis of the fuel rail 7, is arranged essentially parallel to the longitudinal engine plane 5b spanned by the cylinder axes 5a. The line longitudinal axis 8a of the fuel line 8 is arranged essentially transversely to the longitudinal engine plane 5b. The line longitudinal axis 8a is formed by a rotational symmetry axis of the fuel line 8. The fuel rail 7 is therefore arranged within the wall 9 of the cylinder head 2 or camshaft housing 3 parallel to the longitudinal engine plane 5b in the longitudinal direction of the internal combustion engine 1 - that is, approximately parallel to a crankshaft axis (not shown) - and is designed to supply several - in particular all - cylinders 5 with fuel.

versorgen. take care of.

Die Kraftstoffverteilerleiste 7 ist mit einer nicht ersichtlichen Zuführleitung verbunden, die an einen nicht weiter dargestellten Druckregler angeschlossen ist. Der Druckregler ist mit einem nicht weiter dargestellten Kraftstoffspeicher verbunden. Der beispielsweise durch Wasserstoff gebildete Kraftstoff wird über den Druckregler von einem Tankdruck im Kraftstoffspeicher von etwa 700 bar auf beispielsweise etwa 30 bar Betriebsdruck geregelt und mit diesem Betriebsdruck der Kraftstoffverteilerleiste 7 und von dieser weiter über die Kraftstoffleitungen 8 The fuel rail 7 is connected to a supply line (not shown) that is connected to a pressure regulator (not shown). The pressure regulator is connected to a fuel reservoir (not shown). The fuel, formed, for example, by hydrogen, is regulated via the pressure regulator from a tank pressure in the fuel reservoir of approximately 700 bar to, for example, approximately 30 bar operating pressure. At this operating pressure, it is supplied to the fuel rail 7 and from there via the fuel lines 8.

den Kraftstoffinjektoren 6 zugeführt. fed to the fuel injectors 6.

Bei der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsvariante ist die In the first embodiment shown in Figs. 2 to 5, the

Kraftstoffverteilerleiste 7 in eine Wand 9 des Zylinderkopfes 2 integriert. Bei der in Fuel rail 7 is integrated into a wall 9 of the cylinder head 2. In the

den Fign. 6 bis 10 dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist die The second embodiment shown in Figs. 6 to 10 is the

Kraftstoffverteilerleiste 7 in eine Wand 9 des Nockenwellengehäuses 3 integriert. Fuel distribution rail 7 integrated into a wall 9 of the camshaft housing 3.

Die Kraftstoffverteilerleiste 7 ist dabei beispielsweise mit dem Zylinderkopf 2 oder das Nockenwellengehäuse 3 mitgegossen oder in den Zylinderkopf 2 oder das Nockenwellengehäuse 3 durch spanende oder spanlose Bearbeitung eingearbeitet. The fuel distribution rail 7 is, for example, cast together with the cylinder head 2 or the camshaft housing 3 or is incorporated into the cylinder head 2 or the camshaft housing 3 by machining or non-machining.

In allen dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Injektorachsen 6a der Kraftstoffinjektoren 6 um einen Winkel a >0 geneigt in Bezug auf die Motorlängsebene 5b angeordnet, wie am besten aus den Fign. 1, 5 und 9 ersichtlich ist. Leitungslängsachsen 8a der Kraftstoffleitungen 8 sind etwa im rechten Winkel zu den Injektorachsen 6a angeordnet und somit um denselben Winkel a geneigt zur normal auf die Zylinderachsen 5a ausgebildeten Zylinderkopfebene e& bzw. einer dazu parallelen Ebene dazu ausgebildet. In den Ausführungsbeispielen beträgt der Winkel a beispielsweise 2° und 5°. Zumindest zwei Leitungslängsachsen 8a spannen eine Leitungsebene n auf, welche unter dem Winkel a zwischen 2° und 5° In all illustrated embodiments, the injector axes 6a of the fuel injectors 6 are arranged inclined by an angle a >0 with respect to the engine longitudinal plane 5b, as can best be seen in Figs. 1, 5 and 9. Longitudinal line axes 8a of the fuel lines 8 are arranged approximately at right angles to the injector axes 6a and thus inclined by the same angle a to the cylinder head plane e& formed normal to the cylinder axes 5a or a plane parallel thereto. In the exemplary embodiments, the angle a is, for example, 2° and 5°. At least two longitudinal line axes 8a span a line plane n, which is at an angle a between 2° and 5°.

geneigt zur Zylinderkopfebene £ angeordnet ist. inclined to the cylinder head plane £.

Die einzelnen Kraftstoffleitungen 8 schneiden und durchdringen in allen erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten die Kraftstoffverteilerleiste 7. Mit anderen Worten dringt die Kraftstoffleitung 8 auf einer ersten Längsseite 7b der Kraftstoffverteilerleiste 7 in diese ein, quert den im Wesentlichen zylindrischen Raum innerhalb der Kraftstoffverteilerleiste 7 und tritt aus der Kraftstoffverteilerleiste 7 auf einer der ersten Längsseite 7b abgewandten zweiten Längsseite 7c der Kraftstoffverteilerleiste 7 wieder aus. Die zur Außenseite 11 orientierte Öffnung der Kraftstoffleitung 8 ist verschlossen ausgeführt bzw. kann in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem nachträglich anbringbaren Verschluss versehen werden. Dies ist insbesondere aus den Fign. 5, 9 und 10 zu erkennen. Kraftstoffleitungen 8 sind etwa im rechten Winkel zur Kraftstoffverteilerleiste 7 angeordnet. Die erste Längsseite 7b und die zweite Längsseite 7c sind dabei günstigerweise diametral gegenüberliegend in Bezug auf The individual fuel lines 8 intersect and penetrate the fuel distribution rail 7 in all embodiments according to the invention. In other words, the fuel line 8 penetrates into the fuel distribution rail 7 on a first longitudinal side 7b, crosses the essentially cylindrical space within the fuel distribution rail 7 and exits the fuel distribution rail 7 on a second longitudinal side 7c of the fuel distribution rail 7 facing away from the first longitudinal side 7b. The opening of the fuel line 8 oriented towards the outer side 11 is closed or, in an embodiment not shown, can be provided with a subsequently attachable closure. This can be seen in particular in Figs. 5, 9 and 10. Fuel lines 8 are arranged approximately at right angles to the fuel distribution rail 7. The first longitudinal side 7b and the second longitudinal side 7c are advantageously diametrically opposite with respect to

die Verteilerlängsachse 7a positioniert. the distributor longitudinal axis 7a is positioned.

Im Bereich der Kraftstoffverteilerleiste 7, also im Inneren der Kraftstoffverteilerleiste 7, ist die Kraftstoffleitung 8 mit der Kraftstoffverteilerleiste 7 bzw. dem Inneren der Kraftstoffverteilerleiste 7 über In the area of the fuel distribution rail 7, i.e. inside the fuel distribution rail 7, the fuel line 8 is connected to the fuel distribution rail 7 or the inside of the fuel distribution rail 7 via

mehrere Verbindungsbohrungen 18, 19, die in der Leitungswand 8b der several connecting holes 18, 19, which are drilled in the pipe wall 8b of the

Kraftstoffleitung 8 ausgeführt sind, strömungsverbunden. Mit anderen Worten ist das Innere Kraftstoffleitung 8 über mehrere Verbindungsbohrungen 18, 19 mit dem Inneren der Kraftstoffverteilerleiste 7 verbunden. Zwei axial fluchtende erste Verbindungsbohrungen 18 sind dabei konzentrisch zur Verteilerlängsachse 7a der Kraftstoffverteilerleiste 7 angeordnet. Zwei axial fluchtend angeordnete zweite Verbindungsbohrungen 19 sind normal zur Verteilerlängsachse 7a der Kraftstoffverteilerleiste 7 angeordnet. Natürlich können die je zwei fluchtenden Verbindungsbohrungen 18, 19 auch beliebig geneigt zur Verteilerlängsachse 7a angeordnet sein. Axial fluchtende Verbindungsbohrungen 18, 19 sind in axialer Richtung - also in Richtung der Drehachse der Verbindungsbohrungen 18, 19 betrachtet - deckungsgleich angeordnet. Natürlich müssen die Verbindungsbohrungen 18, 19 nicht immer fluchtend bzw. einander gegenüberliegend angeordnet sein, sondern können beliebig positioniert werden, solange sie eine Strömungsverbindung zwischen dem Inneren der Kraftstoffleitung Fuel line 8 are designed, are flow-connected. In other words, the inner fuel line 8 is connected to the interior of the fuel rail 7 via several connecting holes 18, 19. Two axially aligned first connecting holes 18 are arranged concentrically to the distributor longitudinal axis 7a of the fuel rail 7. Two axially aligned second connecting holes 19 are arranged perpendicular to the distributor longitudinal axis 7a of the fuel rail 7. Of course, the two aligned connecting holes 18, 19 can also be arranged at any angle to the distributor longitudinal axis 7a. Axially aligned connecting holes 18, 19 are arranged congruently in the axial direction - that is, viewed in the direction of the rotational axis of the connecting holes 18, 19. Of course, the connecting holes 18, 19 do not always have to be aligned or arranged opposite one another, but can be positioned as desired, as long as they create a flow connection between the interior of the fuel line

8 und dem Inneren der Kraftstoffverteilerleiste 7 sicherstellen. 8 and the inside of the fuel rail 7.

Die Kraftstoffleitung 8 weist einen Außendurchmesser D auf, welcher kleiner ist als The fuel line 8 has an outer diameter D which is smaller than

ein Innendurchmesser d der Kraftstoffverteilerleiste 7. an inner diameter d of the fuel rail 7.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fign. 2 bis 5 ist die Kraftstoffleitung 8 in einer als Durchgangsbohrung zwischen einer Außenseite 11 und einer Innenseite 12 der Wand 9 ausgebildeten Aufnahmebohrung 10 in der Wand 9 des Zylinderkopfes 2 oder des Nockenwellengehäuses 3 angeordnet. In the embodiment according to Figs. 2 to 5, the fuel line 8 is arranged in a receiving bore 10 in the wall 9 of the cylinder head 2 or the camshaft housing 3, said bore being designed as a through bore between an outer side 11 and an inner side 12 of the wall 9.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsvariante ist die Kraftstoffleitung 8 beidseits der Kraftstoffverteilerleiste 7 über jeweils zumindest ein als O-Ringdichtung ausgebildetes erstes Dichtelement 14 gegenüber der Aufnahmebohrung 10 gasdicht abgedichtet. Die ersten Dichtelemente 14 sind jeweils in einer ersten Ringnut 15 am Außenmantel der Kraftstoffleitung 8 positioniert. Die Kraftstoffleitung 8 ist mit dem zugeordneten Kraftstoffinjektor 6 kraftschlüssig verbunden und gasdicht über ein ebenfalls als O-Ringdichtung ausgebildetes zweites Dichtelement 16 abgedichtet, welches in einer zweiten Ringnut 17 am Anschlussstutzen 13 angeordnet ist. Die auf den Anschlussstutzen 13 des Kraftstoffinjektors 6 aufgesteckte Kraftstoffleitung 8 wird dabei durch radiale Haltekräfte durch die Elastizität der O-Ringe in axialer Richtung gehalten. In the embodiment shown in Fig. 10, the fuel line 8 is sealed gas-tight against the receiving bore 10 on both sides of the fuel distributor rail 7 by at least one first sealing element 14 designed as an O-ring seal. The first sealing elements 14 are each positioned in a first annular groove 15 on the outer casing of the fuel line 8. The fuel line 8 is force-locked to the associated fuel injector 6 and sealed gas-tight by a second sealing element 16, also designed as an O-ring seal, which is arranged in a second annular groove 17 on the connecting piece 13. The fuel line 8, which is plugged onto the connecting piece 13 of the fuel injector 6, is held in the axial direction by radial holding forces due to the elasticity of the O-rings.

Die ersten und zweiten Dichtelemente 14, 16 ermöglichen eine gasdichte Abdichtung und eine Dämpfung von Schwingungen zwischen der Kraftstoffleitung 8 und der Wand 9 sowie zwischen Kraftstoffleitung 8 und dem Kraftstoffinjektor 6. Andererseits fungieren die Dichtelemente 14, 16 als Halteelemente für die Kraftstoffleitung 8 in der Wand 9 und zur Verbindung mit dem Kraftstoffinjektor 6. The first and second sealing elements 14, 16 enable a gas-tight seal and damping of vibrations between the fuel line 8 and the wall 9 as well as between the fuel line 8 and the fuel injector 6. On the other hand, the sealing elements 14, 16 function as holding elements for the fuel line 8 in the wall 9 and for the connection to the fuel injector 6.

Die Kraftstoffleitung 8 wird bei jeder Ausführungsvariante in die The fuel line 8 is inserted into the

Aufnahmebohrung 10 von der Außenseite 11 der Wand 9 des Zylinderkopfes 2 oder des Nockenwellengehäuses 3 her eingesetzt und in die Aufnahmebohrung 10 in Richtung der Innenseite 12 eingeführt. Dabei schneidet die Kraftstoffleitung 8 die Kraftstoffverteilerleiste 7 in Querrichtung und durchdringt die Kraftstoffverteilerleiste 7 und die Wand 9. Nach Durchführen durch die Wand 9 wird die Kraftstoffleitung 8 auf der Innenseite 12 der Wand 9 mit einem Anschlussstutzen 13 des Kraftstoffinjektors 6 verbunden, in dem die Kraftstoffleitung 8 auf den Anschlussstutzen 13 aufgesteckt bzw. aufgepresst wird. Receiving bore 10 from the outer side 11 of the wall 9 of the cylinder head 2 or the camshaft housing 3 and introduced into the receiving bore 10 in the direction of the inner side 12. The fuel line 8 intersects the fuel distribution rail 7 in the transverse direction and penetrates the fuel distribution rail 7 and the wall 9. After passing through the wall 9, the fuel line 8 is connected on the inner side 12 of the wall 9 to a connecting piece 13 of the fuel injector 6 by which the fuel line 8 is pushed or pressed onto the connecting piece 13.

Durch die Integration der Kraftstoffverteilerleiste 7 in die Wand 9 des Zylinderkopfes 2 oder in die Wand 9 des Nockenwellengehäuses 3 ergibt sich eine äußerst kurze Verbindung zwischen der Kraftstoffverteilerleiste 7 und den Kraftstoffinjektoren 6. Dadurch kann der Einfluss von Druckschwankungen auf die Verbrennung deutlich reduziert werden. Die minimale Anzahl an Bauteilen The integration of the fuel rail 7 into the wall 9 of the cylinder head 2 or into the wall 9 of the camshaft housing 3 results in an extremely short connection between the fuel rail 7 and the fuel injectors 6. This significantly reduces the influence of pressure fluctuations on combustion. The minimal number of components

ermöglicht außerdem eine sehr einfache Fertigung. also enables very simple production.

Claims

PATENT CLAIMS

Internal combustion engine (1), in particular a hydrogen internal combustion engine, with at least one cylinder head (2) for a plurality of cylinders (5), with at least one fuel injector (6) per cylinder (5), with a fuel distributor rail (7) which supplies a plurality of cylinders (5) with fuel and is arranged in the cylinder head (2) or in a camshaft housing (3) which is connected to the cylinder head (2) or formed integrally therewith, wherein each fuel injector (6) is connected to the fuel distributor rail (7) via a respective fuel line (8), characterized in that the fuel distributor rail (7) is integrated into a wall (9) of the cylinder head (2) or into a wall (9) of the camshaft housing (3) and in that the fuel line (8) intersects the fuel distributor rail (7), wherein the fuel line (8) is fluidly connected to the fuel distributor rail (7) in the region of the fuel distributor rail (7).

Internal combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that a distributor longitudinal axis (7a) of the fuel distributor rail (7) is arranged substantially parallel to a longitudinal engine plane (5b) spanned by cylinder axes (5a) and a line longitudinal axis (8a) of the fuel line (8) is arranged substantially transversely to the longitudinal engine plane (5b).

Internal combustion engine (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel line (8) penetrates the fuel distributor rail (7).

Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fuel line (8) is arranged in a receiving bore (10) in the wall (9) of the cylinder head (2) or in the wall (9) of the camshaft housing (3).

Internal combustion engine (1) according to claim 4, characterized in that the receiving bore (10) is designed as a through-bore between an inner side (12) of the wall (9) facing the fuel injector (6) and an outer side (12) of the wall (9) facing away from the fuel injector (6), wherein preferably the fuel line (8) is inserted into the

Mounting hole (10) is inserted from the outside (12).

11.

12.

11

Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fuel line (8) is fluidly connected to the fuel distributor rail (7) via at least one connecting bore (18, 19) - preferably via several connecting bores (18, 19) - in the line wall (8b) of the fuel line (8)

is.

Internal combustion engine (1) according to claim 6, characterized in that at least one first connecting bore (18) is concentric with the

Distributor longitudinal axis (7a) of the fuel distribution rail (7).

Internal combustion engine (1) according to claim 6 or 7, characterized in that at least one second connecting bore (19) is perpendicular to

Distributor longitudinal axis (7a) of the fuel distribution rail (7).

Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fuel line (8) is arranged transversely - preferably in

right angle - to the fuel rail (7).

Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the longitudinal line axis (8a) of the fuel line is arranged at a right angle to an injector axis (6a) of the fuel injector (6).

Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one longitudinal line axis (8a) of the fuel line (8) intersects the distributor longitudinal axis (7a) of the fuel distributor rail (7).

Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least two line longitudinal axes (8a) of at least two fuel lines (8) span a line plane (n) which is arranged at an angle (a) inclined to a cylinder head plane (€) formed normal to the cylinder axes (2a),

wherein the angle (a) is preferably between 2° and 5°.

13. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the fuel line (8) has an outer diameter (D) which is smaller than an inner diameter (d) of the

Fuel rail (7).

14. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the fuel line (8) is sealed gas-tight and/or

is sealed liquid-tight.

15. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that each fuel line (8) is connected to an associated fuel injector (6) and is sealed gas-tight and/or liquid-tight by a second sealing element (16) - preferably an O-ring seal.

16. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the fuel distributor rail (7) is cast together with the cylinder head (2) or the camshaft housing (3) or is incorporated into the cylinder head (2) or the camshaft housing (3) by machining or non-machining.

May 16, 2024 FU/iv