DE10065437A1 - Injektor für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Ein Injektor für eine Brennkraftmaschine umfasst einen zylinderförmigen Injektorkörper und einen an den Injektorkörper angebrachten Düsenkörper (4). Hierbei ist ein Dichtring (2) an einem Düsenkörperabschnitt (2) angeordnet. Im Bereich des Düsenkörperabschnitts (2) ist ein im Wesentlichen ringförmiger Vorsprung (30) vorgesehen, der eine Außenumfangsfläche (31) des Dichtrings (28) abschnittsweise umschließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen werden zunehmend Speichereinspritzsysteme verwendet, bei denen mit einem sehr hohen Einspritzdruck gearbeitet wird. Solche Ein­ spritzsysteme sind als Common-Rail-Systeme (für Dieselmoto­ ren) und HPDI-Einspritzsysteme (für Ottomotoren) bekannt. Bei diesen Einspritzsystemen wird der Kraftstoff mit einer Hoch­ druckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher gefördert, von dem aus die Injektoren an den einzelnen Zylindern mit Kraftstoff versorgt werden. Hierbei ist ein Injektor üblicherweise in eine Aufnahmebohrung in ei­ nem Zylinderkopf der mit Kraftstoff zu versorgenden Brenn­ kraftmaschine eingesetzt. Die Aufnahmebohrung mündet in den Brennraum der Brennkraftmaschine, so dass der Kraftstoff über den Injektor direkt in den Brennraum eingespritzt werden kann. Zur Abdichtung des brennraumseitigen Bohrungsbereichs der Aufnahmebohrung ist es bekannt, einen Dichtring auf einen Düsenkörperschaft des Injektors aufzusetzen, wobei der Dicht­ ring zwischen einem ringförmigen Absatz am Außenumfang des Injektors und dem Zylinderkopf eingespannt ist.

Ein derartiger Injektor, der als Kraftstoffeinspritzventil eingesetzt wird, ist beispielsweise aus EP 0 418 271 B1 be­ kannt und weist einen zylinderförmigen Ventilkörper auf, des­ sen Außendurchmesser sich unter Bildung eines Ringabsatzes in Richtung einer Einspritzöffnung des Kraftstoffeinspritzven­ tils verringert. Hierbei ist der Ventilkörper mittels einer am Ringabsatz angreifenden Spannmutter axial gegen einen Hal­ tekörper verspannt und in eine gestufte Aufnahmebohrung im Gehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt, die mit ihrem im Durchmesser kleineren Abschnitt in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündet. Die Abdichtung des brennraumseitigen Bohrungsbereichs der Aufnahmebohrung im Gehäuse der Brenn­ kraftmaschine erfolgt mittels eines zwischen der Ringstirn­ fläche der Spannmutter und dem Gehäuseabsatz der Aufnahmeboh­ rung eingespannten Dichtrings. Bei einer Demontage des Kraft­ stoffeinspritzventils aus dem Gehäuse der Brennkraftmaschine ergibt sich allerdings das Problem, dass der Dichtring in der Aufnahmebohrung im Gehäuse, d. h. dem Zylinderkopf, der Brenn­ kraftmaschine verbleibt und nur mit hohem Aufwand wieder aus diesem entfernt werden kann.

Zur Erleichterung der Demontage ist aus der DE 196 05 956 A1 bekannt, den Dichtring axial gesichert auf dem Schaft des Ventilkörpers anzuordnen, so dass der Dichtring gemeinsam mit dem Ventilkörper des Einspritzventils aus der Aufnahmebohrung entfernt werden kann. Hierzu ist der Dichtring mittels eines Reibschlusses auf dem Ventilkörperschaft befestigt, wobei der Reibschluss vorzugsweise nur in Teilbereichen aufgebaut wird, die symmetrisch über den Umfang verteilt sind. Diese Teilbe­ reiche sind durch drei radial einwärts ragende Anformungen an der Innenwandfläche des Dichtrings vorgesehen, die auf den Ventilkörperschaft aufgepresst werden. Mittels der Anformun­ gen ist allerdings nur eine geringe Klemmkraft zwischen dem Dichtring und dem Schaft erzielbar, so dass sich der Dicht­ ring selbsttätig von dem Schaft des Ventilkörpers lösen kann.

Für eine sichere Befestigung ist es aus der DE 198 34 475 A1 bekannt, einen Dichtring mit einer zentralen Öffnung vorzuse­ hen, die nach einem Aufschieben über den Schaftteil des Ven­ tilkörpers definiert verformbar ist. Dabei wird der Dichtring nach dem Aufschieben über den Schaftteil mit einem Presswerk­ zeug derart verformt, dass ein Materialfluss zum Schaftteil entsteht. Hierdurch wird zwar ein unbeabsichtigtes Lösen des Dichtrings von dem Schaftteil vermieden. Jedoch ist der Dichtring nach dem Anbringen an dem Schaftteil derart ver­ formt, dass er nicht mehr unbeschädigt von dem Einspritzven­ til entfernt kann. Ferner ist ein Austausch des fest mit dem Schaftteil des Injektors verbundenen Dichtrings ohne eine Be­ schädigung der Einspritzdüse des Injektors nur schwierig zu erreichen.

Angesichts dieser Nachteile der im Stand der Technik bekann­ ten Injektoren für Brennkraftmaschinen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektor bereitzustellen, bei dem 4 der Dichtring einerseits sicher an dem Injektor befestigt und andererseits schnell und einfach ausgetauscht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Demzufolge ist im Bereich eines Düsenkörperabschnitts des er­ findungsgemäßen Injektors für eine Brennkraftmaschine ein im Wesentlichen ringförmiger Vorsprung angeordnet, der eine Au­ ßenumfangsfläche des Dichtrings abschnittsweise umschließt. Hierbei bildet eine Innenumfangsfläche des ringförmigen Vor­ sprungs eine Haltekontur für den im Wesentlichen scheibenför­ migen Dichtring aus. Die Haltekontur ist an die Außenumfangs­ fläche des Dichtrings derart angepasst, dass der Dichtring ü­ ber eine Passung der Haltekontur im Bereich des Düsenkörper­ abschnitts angebracht ist. Aufgrund der Befestigung mittels des im Wesentlichen ringförmigen Vorsprungs ist der Dichtring auf einfache Weise gesichert und kann zum einen bei einer De­ montage gemeinsam mit dem Injektor aus dem Zylinderkopf ent­ fernt werden. Zum anderen kann der Dichtring bei einer Monta­ ge im Zylinderkopf auch nicht verloren gehen, da er durch den Vorsprung im Bereich des Düsenkörperabschnitts befestigt ist. Somit sind der Injektor und der Dichtring gemeinsam in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine montierbar und daraus wieder entnehmbar, so dass sich die Montage beziehungsweise Demonta­ ge erheblich vereinfacht.

Dabei umschließt der als Halterung für den Dichtring dienende Vorsprung lediglich einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Dichtrings. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Dichtring über den Vorsprung in Richtung der Längserstreckung des Injektors vorsteht. Hierzu ist eine Dickenabmessung des Dichtrings größer als eine Höhe des Vorsprungs ausgebildet, so dass der Dichtring über den Vorsprung übersteht und da­ durch eine Dichtfläche zum Brennraum hin bereitgestellt ist. Darüber hinaus ist der Dichtring an seinem über den Vorsprung hinausragenden Abschnitt leicht von außen zugänglich und so­ mit bei der Demontage schnell und einfach aus der Haltekontur entfernbar. Somit ist ein schneller und einfacher Austausch des Dichtrings an dem Injektor sichergestellt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weite­ ren Ansprüchen beschrieben.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Düsenkörperabschnitt an einer Düsenspannmutter oder einem Düsenkörperbund des Düsenkörpers vorgesehen. Für eine günsti­ ge Befestigung des Dichtrings bietet es Vorteile, wenn der Vorsprung an einem stirnseitigen Endabschnitt der Düsenspann­ mutter oder des Düsenkörperbundes, insbesondere einer Düsen­ körperschulter des Düsenkörperbundes, angeordnet ist. Der Vorsprung ist beispielsweise dadurch ausgebildet, dass ent­ lang einer dem Brennraum zugewandten stirnseitigen Ringfläche der Düsenspannmutter oder der Düsenkörperschulter eine kreis­ förmige Ausnehmung eingeformt ist. In diese Ausnehmung kann der Dichtring einfach eingepresst werden. Darüber hinaus kann der Vorsprung an dem Düsenkörperabschnitt derart ausgestaltet sein, dass eine Hülse auf der Düsenspannmutter befestigt ist, beispielsweise auf dem Endabschnitt der Düsenspannmutter auf­ geschrumpft ist, die über den Endabschnitt vorsteht und da­ durch die Haltekontur für den Dichtring ausbildet.

Für einen schnellen Austausch der Dichtring hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zumindest eine Nut oder einen Ein­ schnitt in dem Vorsprung anzubringen. Durch die Nut ist der Eingriff eines Werkzeugs zur Demontage oder zum Wechseln des Dichtrings möglich. Das Werkzeug kann durch die Nut unmittelbar an die Außenumfangsfläche des Dichtrings herangeführt werden, so dass der Dichtring mit dem Werkzeug einfach aus der Haltekontur entfernt und anschließend ausgetauscht werden kann.

Für eine sichere Befestigung des Dichtrings an dem Injektor hat es sich in bestimmten Anwendungsfällen als günstig ge­ zeigt, wenn der Dichtring mittels zumindest eines Befesti­ gungselementes an dem Düsenkörperabschnitt angebracht ist. Die Sicherung des Dichtrings mittels des zusätzlichen Befes­ tigungselementes ist insbesondere vorteilhaft, wenn zwischen dem ringförmigen Vorsprung und dem in die Haltekontur einge­ legten Dichtring Spiel besteht. Bei vorhandenem Spiel zwi­ schen dem Vorsprung und dem Dichtring gewährleistet das Be­ festigungselement eine sichere Verbindung des Dichtrings mit dem Düsenkörperabschnitt des Injektors. Als Befestigungsele­ ment kann beispielsweise ein Stift oder Kerbstift dienen, mit dem der Dichtring an der stirnseitigen Ringfläche des Düsen­ körperabschnitts angebracht ist. Ferner kann der Dichtring zum Beispiel mittels eines Bajonettverschlusses mit dem stirnseitigen Endabschnitt des Düsenkörperabschnittes verbun­ den werden.

In diesem Zusammenhang bietet es Vorteile, an der Außenum­ fangsfläche des Dichtrings zumindest ein laschenförmiges Hal­ teelement anzuordnen. Für eine Verbindung zwischen dem Dicht­ ring und dem Düsenkörperabschnitt wird das laschenförmige Halteelement auf die Außenumfangsfläche des Düsenkörperab­ schnitts umgebogen und mit dieser verbunden. Dadurch ist eine sichere Befestigung des Dichtrings an der Außenumfangsfläche des Düsenkörperabschnitts gewährleistet.

Um ein leichtes und gleichmäßiges Aufschieben des Dichtrings auf einen Düsenkörperschaft des Injektors zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Dichtring zu­ mindest eine Innenfase aufweist. Hierbei ist durch ein An­ stauchen der Innenfase, die vorzugsweise einen Stanzgrat aufweist, eine axiale Sicherung des Dichtrings auf dem Düsenkör­ perschaft erzielbar. Ferner wird für eine Befestigung des Dichtrings an der Innenumfangsfläche des Vorsprungs bevor­ zugt, wenn der Dichtring zumindest einen Außengrat aufweist. Durch ein Übermaß des Außengrads lässt sich der Dichtring si­ cher in der durch den Vorsprung ausgebildeten Haltekontur an­ bringen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Schnittansicht einer ersten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Injektors;

Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht einer Düsenspannmutter ei­ ner zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors;

Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht einer dritten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Injektors.

In Fig. 1 ist in einer Querschnittansicht der erfindungsgemä­ ße Injektor im Bereich seines Düsenkörpers 4 gezeigt. Der In­ jektor besteht aus einem oberen, zylinderförmigen Injektor­ körper, der in Fig. 1 nicht dargestellt ist, und dem daran angeordneten, unteren Düsenkörper 4.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, verringert sich ein Außendurchmes­ ser des Düsenkörpers 4 stufenweise in Richtung zu einer Dü­ senöffnung 6, die an einem Ende eines Düsenkörperschaftes 8 des Düsenkörpers 4 angeordnet ist. In den Bereichen, in denen sich der Außendurchmesser des Düsenkörpers 4 verringert sind jeweils ein oberer 10 und ein unterer 12 ringförmiger Absatz am Außenumfang eines Düsenkörperabschnitts 2 ausgebildet. Hierbei ist der Düsenkörper 4 mittels einer an dem oberen ringförmigen Absatz 10 angreifenden Düsenspannmutter 14 axial gegen den Injektorkörper verspannt, so dass der Düsenkörper 4 über die Düsenspannmutter 14 an dem Injektorkörper gehalten wird.

Ferner ist eine Düsennadel 16 vorgesehen, die mit einer Dü­ sennadelführung 18 in dem Düsenkörper 4 dicht geführt ist. Dabei kann die axial in dem Düsenkörper 4 geführte Düsennadel 16 über eine Hubbewegung die Düsenöffnung 6 in dem Injektor öffnen oder verschließen.

Wie in Fig. 1 des Weiteren dargestellt, ist der Injektor in eine abgestufte Aufnahmebohrung 20 in einem schematisch dar­ gestellten Zylinderkopf 22 der mit Kraftstoff zu versorgenden Brennkraftmaschine eingesetzt. Hierbei mündet der im Außen­ durchmesser verringerte Bereich der Aufnahmebohrung 20 in den Brennraum der Brennkraftmaschine, so dass über den in die Aufnahmebohrung 20 eingeführten Düsenkörperschaft 8 und die an seinem freien Ende angeordnete Düsenöffnung 6 Kraftstoff in den nicht gezeigten Brennraum der Brennkraftmaschine ein­ gespritzt werden kann.

Zum Abdichten des brennraumseitigen Bohrungsbereichs der Auf­ nahmebohrung 20 ist zwischen einem stirnseitigen Endabschnitt 24 der Düsenspannmutter 14 und einem an dem Querschnittsüber­ gang der Aufnahmebohrung 20 ausgebildeten Gehäuseabsatz 26 ein Dichtring 28 angeordnet, der auf dem Düsenkörperschaft 8 des Injektors geführt ist. Die Düsenspannmutter 14 weist an ihrem dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten stirn­ seitigen Endabschnitt 24 einen angeformten ringförmigen Vor­ sprung 30 auf, der den Dichtring 28 an seiner Außenumfangs­ fläche 31 bereichsweise umgibt und an einem Abschnitt der Au­ ßenumfangsfläche 31 anliegt. Hierbei ist der Vorsprung 30 als ein dünnwandiger, zylinderförmiger Fortsatz der Düsenspann­ mutter 14 ausgebildet, der in Richtung der Längserstreckung des Injektors verläuft. Der Vorsprung 30 ist hülsenförmig ausgebildet und an der Düsenspannmutter 14 angeformt. Hierbei umfasst die Düsenspannmutter 14 den Düsenkörperabschnitt 2, so dass der Vorsprung im Bereich des Düsenkörperabschnitts 2 angeordnet ist. Der an dem stirnseitigen Endabschnitt 24 vor­ gesehene, umlaufende Vorsprung 30 bildet eine Halterung oder Haltekontur für den Dichtring 28 aus, der zwischen dem Injek­ tor und dem Zylinderkopf 22 eingespannt ist. Der Dichtring 28 liegt abschnittsweise an einer Innenumfangsfläche des ring­ förmigen Vorsprungs 30 an und wird über einen Reibschluss, Press- oder Haftsitz in der ringförmigen Haltekontur des Vor­ sprungs 30 zurückgehalten. Somit ist der Dichtring 28 mittels einer Passung in dem von dem Vorsprung 30 umschlossenen Be­ reich an dem stirnseitigen Endabschnitt 24 eingeklemmt oder eingepresst. Dadurch ist der Dichtring 28 in seiner Lage an der Düsenspannmutter 14, die den Düsenkörperabschnitt 2 um­ fasst, fixiert. Hierbei steht der in die durch den Vorsprung 30 ausgebildete Haltekontur eingefügte Dichtring 28 über ein freies Ende des Vorsprungs 30 in Richtung des Brennraums vor, so dass durch den überstehenden Abschnitt des Dichtrings 28 eine Dichtfläche zwischen der Düsenspannmutter 14 und dem Ge­ häuseabsatz 26 des Zylinderkopfes 22 bereitgestellt ist.

Zum Erleichtern des Austauschs des Dichtrings 28 ist in dem Vorsprung 30 eine Nut 32 vorgesehen. In die Nut 32 kann zur Demontage des Dichtrings 28 ein Werkzeug eingeführt werden. Um einen Zugriff auf den Dichtring 28 entlang der Außenum­ fangsfläche 31 der Düsenspannmutter 14 zu gewährleisten, kön­ nen auch mehrere Nuten 32, beispielsweise als Einschnitte o­ der Aussparungen, nebeneinander über den Umfang des Vor­ sprungs 30 verteilt vorgesehen werden.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Düsenspannmutter 14 im Be­ reich des Düsenkörperabschnitts 2 des erfindungsgemäßen In­ jektors mit eingelegtem Dichtring 28 im Querschnitt darge­ stellt. An dem stirnseitigen Endabschnitt 24 der Düsenspann­ mutter 14, der im eingebauten Zustand dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandt ist, verläuft der ringförmige Vorsprung 30. Dabei ist der Vorsprung 30 hülsenförmig an dem stirnseitigen Endabschnitt 24 der Düsenspannmutter 14 ange­ formt. Dadurch entsteht eine ringförmige Schulter 40, die als Anlagefläche für den Dichtring 28 dient. Bei der Montage wird der Dichtring 28 derart in die Ausnehmung 36 eingelegt, dass der Dichtring 28 an einem Abschnitt seiner Oberfläche an der ringförmigen Schulter 40 und entlang eines Abschnitts seiner Außenumfangsfläche an der ringförmigen Innenumfangsfläche des Vorsprungs 30 anliegt. Hierbei steht ein Teil des Dichtrings 28 über den Vorsprung 30 über, so dass eine Dichtfläche 42 an dem Endabschnitt 24 der Düsenspannmutter 14 bereitgestellt ist. Somit erstreckt sich der Dichtring 28 über das untere freie Ende der Düsenspannmutter 14 hinaus.

Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teilbereichs des erfindungsgemäßen Injektors nach einer drit­ ten Ausführungsform. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der gemäß Fig. 1, weist jedoch demgegenüber den Unterschied auf, dass der ringförmige Vorsprung 30 an einem Düsenkörperbund 44 des Düsenkörperabschnitts 2 angeordnet ist. Hierbei ist der Vorsprung 30 an einer ringförmigen Dü­ senkörperschulter 46 des Düsenkörperbundes 44 angeformt. Der Dichtring 28 ist in die durch den Vorsprung 30 ausgebildete Haltekontur eingelegt und in die durch die Düsenkörperschul­ ter 46 und die Innenumfangsfläche des Vorsprungs 30 gebildete Ausnehmung 36 an dem Düsenkörperbund 44 eingepresst. Somit ist der Dichtring 28 über eine Presspassung an dem Düsenkör­ perbund 44 verklemmt und wird durch die Haltekontur des Vor­ sprungs 30 fest und sicher an den Injektorkörper 4 gehalten. Der Düsenkörper 4 ist mit dem in Fig. 3 nicht gezeigten In­ jektorkörper verbunden.

Wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen, kann die Montage des Dicht­ rings 28 im Bereich des Düsenkörperabschnitts 2 des Injektors sowohl an der Düsenspannmutter 14 als auch unmittelbar an den Düsenkörperbund 44 erfolgen. Der Dichtring 28 ist mittels des Vorsprungs 30 einfach und sicher an dem Injektor vormontier­ bar und kann schnell und einfach, beispielsweise bei Ver­ schleiß, ausgetauscht werden. Hierbei kann der vormontierte Dichtring 28 gleichzeitig mit dem Injektor in die Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 22 eingesetzt werden, wodurch sich die Montage erheblich vereinfacht.

Claims (6)

1) Injektor für eine Brennkraftmaschine mit einem zylinder- förmigen Injektorkörper, einem an dem Injektorkörper ange­ brachten Düsenkörper (4) und einem Dichtring (28), der an ei­ nem Düsenkörperabschnitt (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich des Düsenkörperabschnitts (2) ein im Wesent­ lichen ringförmiger Vorsprung (30) vorgesehen ist, der eine Außenumfangsfläche (31) des Dichtrings (28) abschnittsweise umschließt.

2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (30) an einer Düsenspannmutter (14) oder an einem Düsenkörperbund (44) des Düsenkörperabschnitts (2) angeordnet ist.

3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Nut (32) in dem Vorsprung (30) vorgesehen ist.

4. Injektor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (28) mittels zumindest eines Befestigungselementes mit dem Düsenkörperab­ schnitt (2) verbunden ist.

5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenumfangsfläche des Dichtrings (28) zumindest ein la­ schenförmiges Halteelement vorgesehen ist.

6. Injektor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (28) zumin­ dest eine Innenfase, eine Außenfase, einen Innengrat und/oder einen Außengrat aufweist.