DE102007034611A1

DE102007034611A1 - Device for fastening fuel injectors

Info

Publication number: DE102007034611A1
Application number: DE102007034611A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hanneke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-01-29
Also published as: EP2173998B1; ATE534816T1; WO2009013077A1; EP2173998A1; CN101790636A; CN101790636B

Abstract

The invention relates to an apparatus for fastening a fuel injector (26) in a receiving bore (12) in the cylinder head (10) of an internal combustion engine. Ducts (18) which guide a cooling medium (86) extend in the cylinder head (10) of the internal combustion engine in the region of the receiving bore (12). In the region of an upper guide (50), the fuel injector (26) is fastened by means of a clamping device (32) in the receiving bore (12) of the cylinder head (10), wherein the clamping device (32) seals the receiving bore (12) in the cylinder head (10) both to the outside and to the inside.

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 196 50 865 A1 bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventils, welches im Rahmen eines Common-Rail-Hochdruckspeichereinspritzsystems Verwendung finden kann. Über einen im Steuerraum eines Kraftstoffinjektors herrschenden Kraftstoffdruck wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes und von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied, das mit dem Ventilsitz des Magnetventils zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum steuert. DE 196 50 865 A1 refers to a solenoid valve for controlling the fuel pressure in a control chamber of an injection valve, which can be used in the context of a common rail high-pressure accumulator injection system. By means of a fuel pressure prevailing in the control chamber of a fuel injector, a lifting movement of a valve piston is controlled with which an injection opening of the injection valve is opened or closed. The solenoid valve comprises an electromagnet, a movable armature and a valve member which is moved with the armature and acted upon by a valve closing spring in the closing direction and which cooperates with the valve seat of the magnet valve and thus controls the fuel drain from the control chamber.

Je nach Einbaufall werden Kraftstoffinjektoren zum Beispiel mittels einer Spannpratze oder dergleichen abhängig von der Konfiguration des Zylinderkopfes des Motorenherstellers am Zylinderkopf befestigt. Bisher eingesetzte Pratzenlösungen, mit denen Kraftstoffinjektoren im Zylinderkopfbereich von Verbrennungskraftmaschinen befestigt werden, führen toleranzbedingt zur Einleitung von Querkräften und damit zu einer Verkippung des Kraftstoffinjektors in seiner Aufnahmebohrung. Dies wiederum kann zu funktionellen Nachteilen bei der Betätigung des Kraftstoffinjektors führen, die sich in der Verbrennung des Kraftstoffes sowie in einem erhöhten Verschleiß mechanischer Komponenten im Kraftstoffinjektor selbst widerspiegeln.ever After installation fuel injectors are, for example by means of a clamping claw or the like depending on the configuration the cylinder head of the engine manufacturer attached to the cylinder head. Previously used claw solutions with which fuel injectors attached in the cylinder head area of internal combustion engines be caused due to tolerances for the introduction of shear forces and thus to a tilting of the fuel injector in his Bore. This in turn can lead to functional disadvantages when operating the fuel injector, resulting in the combustion of the fuel as well as in an increased Wear of mechanical components in the fuel injector even reflect.

Bei einer Dehnhülsenbefestigung wird ein Kraftstoffinjektor, der einen Haltekörper sowie eine Düsenspannmutter aufweist, im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine befestigt. Am Umfang des Kraftstoffinjektors, insbesondere am Umfang des Haltekörpers, ist eine mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Dehnbuchse aufgenommen. Diese Dehnbuchse umfasst mindestens eine durch das Hydraulikfluid beaufschlagbare taschenförmige Ausnehmung. Wird die Dehnbuchse mit einem Hydraulikfluid beaufschlagt, ist der Kraftstoffinjektor in einer Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes zentriert. Aufgrund des ohnehin beengten Bauraumes im Zylinderkopf von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen, die zwei Ein- und zwei Auslassventile aufweisen, stellt die Unterbringung von Leitungen zur Beaufschlagung der Dehnbuchse mit einem Hydraulikfluid eine technische Herausforderung dar. Da zudem heute eingesetzte Zylinderköpfe aus Aluminium-Druckguß gefertigt werden und aufgrund der Vielzahl von unterzubringenden Leitungen die Wandstärke in den Zylinderköpfen abnimmt, kann die Festigkeit reiner Aluminiumzylinderköpfe aufgrund der verringerten Wandstärke erheblich abnehmen. Aus diesem Grunde werden heute Stahl- oder Aluminiumbuchsen eingelegt oder eingepresst. Durch die aus Festigkeitsgründen eingesetzten Stahl- oder Aluminiumbuchsen entstehen jedoch zusätzliche Toleranzen. Es ist ferner ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Stahl hinsichtlich einer Spaltbildung über die Lebensdauer zu berücksichtigen. Insgesamt gesehen haften den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Befestigung von Kraftstoffinjektoren in Aufnahmebohrungen von Zylinderköpfen nicht unerhebliche Nachteile an, so dass zur Abhilfe zu schaffen ist.at an expansion sleeve attachment becomes a fuel injector, a holding body and a nozzle retaining nut has, fixed in the cylinder head of an internal combustion engine. At the periphery of the fuel injector, in particular at the periphery of the holding body, is absorbed by a hydraulic fluid acted upon expansion sleeve. This expansion sleeve comprises at least one by the hydraulic fluid actable pocket-shaped recess. Will the expansion sleeve pressurized with a hydraulic fluid is the fuel injector centered in a receiving bore of the cylinder head. by virtue of the already cramped space in the cylinder head of internal combustion engines, especially in internal combustion engines, the two inputs and two Have outlet valves, provides the placement of lines for acting on the expansion sleeve with a hydraulic fluid technical challenge dar. Since also today used cylinder heads be made of die-cast aluminum and due to the Variety of lines to be accommodated the wall thickness decreases in the cylinder heads, the strength can be purer Aluminum cylinder heads due to the reduced wall thickness decrease significantly. For this reason, today steel or aluminum bushings inserted or pressed in. By the reasons of strength used steel or aluminum bushings but additional Tolerances. It is also a different expansion behavior due to the different thermal expansion coefficients of aluminum and steel in terms of gap formation over to consider the service life. Overall, stick the previously known from the prior art solutions for fastening of fuel injectors in receiving bores of Cylinder heads not insignificant disadvantages, so that to remedy this.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Kraftstoffinjektor mit einer zumindest zweiteilig ausgebildeten Spannvorrichtung im offenen Bereich von Zylinderkopfbohrungen und Kühlmittelkanälen einzubauen. Um eine exakte Lage und Zentrierung des Kraftstoffinjektors im Zylinderkopf zu erreichen, wird die Spannvorrichtung zum Abstandsausgleich einerseits und andererseits zum zusätzlichen Abdichten gegen Verschmutzung von außen und ungewolltem Kühlmittelaustritt von innen angebracht. Mithin erfüllt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spannvorrichtung die Funktion des Abstandsausgleichs und des zusätzlichen Abdichtens.According to the invention proposed, the fuel injector with an at least two parts trained clamping device in the open area of cylinder head bores and to install coolant channels. To be exact Location and centering of the fuel injector in the cylinder head reach, the clamping device for spacing compensation on the one hand and on the other hand for additional sealing against contamination from the outside and unintentional coolant outlet from installed inside. Thus, the inventively proposed meets Tensioner the function of the gap compensation and the additional Sealing.

Die Spannvorrichtung umfasst zumindest ein drehbares Bauteil und ein starr am Injektorkörper angeordnetes weiteres Bauteil. Die beiden Bauteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Spannvorrichtung sind zylindrisch ausgebildet, wobei die Anlagefläche der beiden zueinander relativ bewegbaren Bauteile konisch oder keilförmig ausgebildet ist. Aufgrund der konischen/keilförmigen Ausbildung der beiden Bauteile, führt ein Verstellen des drehbar angeordneten Bauteils aufgrund der konischen Ausbildung der Anlageflächen zu einem Aufspreitzen des starren Bauteils, welches am Umfang des Kraftstoffinjektors angeordnet ist. Hierdurch wird ein Spalt zwischen dem Kraftstoffinjektor und dem Zylinderkopf verkleinert, bis es zu einer Anlage der Mantelfläche des Kraftstoffinjektors an der Innenumfangsfläche der Aufnahmebohrung am Zylinderkopf kommt. Da das Spreitzen gleichmäßig am Umfang verteilt erfolgt, liegt auch der Kraftstoffinjektor gleichmäßig an der Wandung des Zylinderkopfes an. Durch den Kontakt der metallischen Materialien von Kraftstoffinjektor und Zylinderkopf wird eine direkte Führung des Kraftstoffinjektors an der Zylinderkopfwand erreicht. Dieser metallische Kontakt bewirkt gleichzeitig eine zusätzliche radiale Abdichtung. Diese Abdichtung zwischen der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf und der Mantelfläche des Kraftstoffinjektors kann durch ein beschichtetes Spannelement, so zum Beispiel mit einem Elastomermaterial, weiter verbessert werden. Die Elastomerbeschichtung hat darüber hinaus den Vorteil, dass diese den Zylinderkopf vor Beschädigungen durch das Spannelement schützt, falls eine zu starke Aufspreitzung durch das Aufbringen eines zu hohen Drehmomentes auf die Spanneinrichtung beim Anziehen des drehbaren Spannelementes aufgetreten sein sollte.The clamping device comprises at least one rotatable component and a further component arranged rigidly on the injector body. The two components of the invention proposed clamping device are cylindrical, wherein the contact surface of the two mutually relatively movable components is conical or wedge-shaped. Due to the conical / wedge-shaped design of the two components, an adjustment of the rotatably arranged component due to the conical design of the contact surfaces leads to a Aufspreitzen the rigid member, which is arranged on the circumference of the fuel injector. As a result, a gap between the fuel injector and the cylinder head is reduced until it comes to abutment of the lateral surface of the fuel injector on the inner peripheral surface of the receiving bore on the cylinder head. Since spreading takes place uniformly around the circumference, the fuel injector also rests evenly against the wall of the cylinder head. By the contact of the metallic materials of fuel injector and cylinder head direct guidance of the fuel injector is achieved on the cylinder head wall. This metallic contact simultaneously causes an additional radial seal. This seal between the receiving bore in the cylinder head and the lateral surface of the fuel injector can by a coated clamping element, such as with an elastomeric material, further improved. The elastomer coating also has the advantage that it protects the cylinder head against damage by the clamping element, if excessive Aufspreitzung by applying too high torque should have occurred on the clamping device when tightening the rotatable clamping element.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spanneinrichtung, die mindestens zweiteilig ausgebildet ist und sowohl einen Abstandsausgleich als auch eine Abdichtwirkung erfüllt, kann zum Beispiel an Kraftstoffinjektoren eingesetzt werden, die bei Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) eingesetzt werden, oder auch bei Einspritzventilen, die im Wesentlichen eine schlanke zylindrische Form aufweisen. Des Weiteren kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spannvorrichtung bei zylindrischen Bauteilen an abzudichtenden Bohrungen eingesetzt werden.The inventively proposed clamping device, which is formed at least in two parts and both a distance compensation as well as a sealing effect, for example used in fuel injectors in high-pressure accumulator injection systems (Common rail) are used, or even injection valves, which have a substantially cylindrical shape. Of Furthermore, the inventively proposed Clamping device for cylindrical components to be sealed holes be used.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.

Es zeigenIt demonstrate

1 zeigt eine Einbausituation eines Kraftstoffinjektors in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes, in dem Kühlmittelkanäle verlaufen, 1 shows a mounting situation of a fuel injector in a receiving bore of a cylinder head, run in the coolant channels,

2 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spannvorrichtung mit konisch oder keilförmig ausgebildeten Anlageflächen im ungespannten Zustand und 2 the inventively proposed clamping device with conical or wedge-shaped contact surfaces in the untensioned state and

3 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spannvorrichtung im gespannten Zustand. 3 the inventively proposed clamping device in the tensioned state.

Wie der linken Hälfte der 1 entnehmbar ist, ist in einem Zylinderkopf 10, der zum Beispiel aus reinem Aluminium oder aus einer Aluminium/Stahllegierung gefertigt ist, eine Aufnahmebohrung 12 vorgesehen. In die Aufnahmebohrung 12 des Zylinderkopfes 10 aus Aluminium oder einer Aluminium/Stahllegierung ist eine Einlegebuchse 14 eingelassen. Eine Wanddicke der Einlegebuchse 14 ist durch Bezugszeichen 16 bezeichnet. Innerhalb der Einlegebuchse 14 ist ein Einbauraum 24 zur Aufnahme eines Kraftstoffinjektors 26 vorgesehen. Ein Durchmesser der Aufnahmebohrung 12 ist durch Bezugszeichen 22 angedeutet. Durch die in die Aufnahmebohrung 12 eingelassene Einlegebuchse 14 sind Kühlmittel führende Kanäle 18 abgedichtet; ein Absatz der Einlegebuchse 14 ruht auf einem Absatz 20, der seinerseits bei der Fertigung der Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10 hergestellt wird.Like the left half of the 1 is removable, is in a cylinder head 10 , which is made of pure aluminum or an aluminum / steel alloy, for example, a receiving bore 12 intended. In the receiving hole 12 of the cylinder head 10 made of aluminum or an aluminum / steel alloy is an insertion socket 14 admitted. A wall thickness of the insert socket 14 is by reference numerals 16 designated. Inside the insertion socket 14 is an installation space 24 for receiving a fuel injector 26 intended. A diameter of the receiving bore 12 is by reference numerals 22 indicated. Through the into the mounting hole 12 recessed insert socket 14 are coolant-carrying channels 18 sealed; a paragraph of the insertion socket 14 resting on a heel 20 , in turn, in the manufacture of the receiving bore 12 in the cylinder head 10 will be produced.

Ausführungsformen:Embodiments:

Der rechten Hälfte der 1 ist entnehmbar, dass in die Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10, der entweder aus reinem Aluminium oder aus einer Aluminium/Stahllegierung gefertigt ist, ein Kraftstoffinjektor 26 eingelassen ist. Der Kraftstoffinjektor 26 ist symmetrisch bezüglich seiner Achse 28 aufgebaut und umfasst eine Mantelfläche 30. An der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 ist eine Unterschale 40 einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungs- oder Spannvorrichtung 32 starr und verdrehfest aufgenommen. Die Spannvorrichtung 32, mit deren Hilfe der Kraftstoffinjektor 26 in der Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10 festgelegt ist, umfasst mindestens die starr an der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 aufgenommene Unterschale 40 und auch eine mit dieser zusammenwirkende Oberschale 38. Während die Oberschale 38 drehbar relativ zur Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 ausgeführt ist, ist die Unterschale 40 mittels eines Widerlagers, so zum Beispiel in Gestalt eines Sprengringes, drehfest an der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 aufgenommen.The right half of the 1 is removable, that in the receiving bore 12 in the cylinder head 10 made of either pure aluminum or an aluminum / steel alloy, a fuel injector 26 is admitted. The fuel injector 26 is symmetrical with respect to its axis 28 constructed and includes a lateral surface 30 , On the lateral surface 30 of the fuel injector 26 is a lower shell 40 a fastening or tensioning device proposed according to the invention 32 taken rigid and rotationally. The tensioning device 32 , with the help of which the fuel injector 26 in the receiving hole 12 in the cylinder head 10 is fixed, comprises at least the rigid on the lateral surface 30 of the fuel injector 26 recorded lower shell 40 and also a cooperating with this upper shell 38 , While the upper shell 38 rotatable relative to the lateral surface 30 of the fuel injector 26 is executed, is the lower shell 40 by means of an abutment, for example in the form of a snap ring, rotatably on the lateral surface 30 of the fuel injector 26 added.

Eine Verdrehbewegung wird in die Oberschale 38 mittels eines durch Bezugszeichen 84 kenntlich gemachten Werkzeugansatzes eingeleitet.A twisting movement is in the upper shell 38 by means of a reference numeral 84 initiated tool approach initiated.

Wie aus der Schnittdarstellung in der rechten Hälfte gemäß 1 des weiteren hervorgeht, wird der Kühlmedium 86 führende Kanal 18 über eine erste Kanalabdichtung 58 und eine axial von dieser beabstandete zweite Kanalabdichtung 60 abgedichtet. Die beiden Kanalabdichtungen 58 bzw. 60 sind in Umfangsnuten 62 in der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 eingelassen.As from the sectional view in the right half according to 1 furthermore, the cooling medium becomes 86 leading channel 18 via a first sewer seal 58 and a second channel seal axially spaced therefrom 60 sealed. The two channel seals 58 respectively. 60 are in circumferential grooves 62 in the lateral surface 30 of the fuel injector 26 admitted.

Eine obere Führung 50 des Kraftstoffinjektors 26 ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spannvorrichtung 32 gegeben, die im in 3 näher dargestellten gespannten Zustand 72 den Kraftstoffinjektor 26 in der Aufnahmebohrung 12 fixiert, während der Kraftstoffinjektor 26 an einer Düsenspannmutter 54 umfassenden unteren Führung 52 im Zylinderkopf 10 aufgenommen ist. Wie aus 1 hervorgeht, ist der Kühlmedium 86 führende Kanal 18 über die erste Kanalabdichtung 58 bzw. die zweite Kanalabdichtung 60 sowohl zum Spalt 60 der Aufnahmebohrung 12 in vertikale Richtung nach oben abgedichtet, als auch unterhalb der zweiten Kanalabdichtung 60 zum brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 26 hin abgedichtet.An upper guide 50 of the fuel injector 26 is by the inventively proposed clamping device 32 given in the in 3 shown tightened state 72 the fuel injector 26 in the receiving hole 12 fixed while the fuel injector 26 on a nozzle retaining nut 54 comprehensive lower leadership 52 in the cylinder head 10 is included. How out 1 shows, is the cooling medium 86 leading channel 18 over the first sewer seal 58 or the second sewer seal 60 both to the gap 60 the receiving bore 12 sealed in vertical direction upwards, as well as below the second channel seal 60 to the combustion chamber end of the fuel injector 26 sealed off.

Wie des weiteren aus der Darstellung gemäß 1 hervorgeht, umfasst die Spanneinrichtung 32, insbesondere deren drehbar an der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 aufgenommene Oberschale 38, ein Innengewinde 36, welches mit einem Gewindeabschnitt 34 der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 zusammenwirkt. Bei Einleitung einer Verdrehbewegung in die Oberschale 38 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Spannvorrichtung 32 durch Einleiten eines Drehmomentes am Werkzeugansatz 84, verfährt die Oberschale 38 in axiale Richtung nach unten und spreitzt die Unterschale 40, die ihrerseits starr an der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 aufgenommen ist, in radiale Richtung nach außen auf, so dass der Kraftstoffinjektor 26 im Bereich der oberen Führung 50 in der Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10 fixiert und zentriert ist. Mit Bezugszeichen 82 ist eine Axialkraft bezeichnet, die auf den Kraftstoffinjektor 26 in vertikale Richtung nach unten wirkt. Durch diese auf den Kraftstoffinjektor 26 aufgebrachte Vorlast, die in der Größenordnung zwischen 7 kN und 9 kN liegt, was wiederum abhängig vom Einbaufall ist, wird eine Dichtkraft erzeugt. Die Dichtkraft ist an einer Schnittstelle zwischen der Düsenspannmutter 54 und dem Zylinderkopf 10 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Kupferdichtscheibe wirksam.As further from the representation according to 1 shows, the clamping device comprises 32 , In particular whose rotatable on the lateral surface 30 of the fuel injector 26 recorded upper shell 38 , an internal thread 36 , which with a threaded section 34 the lateral surface 30 of the strongest offinjektors 26 interacts. Upon initiation of a twisting movement in the upper shell 38 the inventively proposed clamping device 32 by introducing a torque at the tool attachment 84 , moves the upper shell 38 in the axial direction down and spreitzt the lower shell 40 , which in turn are rigid on the lateral surface 30 of the fuel injector 26 is received, in the radial outward direction, so that the fuel injector 26 in the area of the upper leadership 50 in the receiving hole 12 in the cylinder head 10 fixed and centered. With reference number 82 is an axial force referred to the fuel injector 26 acts in a vertical direction downwards. Through this on the fuel injector 26 applied preload, which is in the order of between 7 kN and 9 kN, which in turn is dependent on the installation case, a sealing force is generated. The sealing force is at an interface between the nozzle retaining nut 54 and the cylinder head 10 optionally effective with the interposition of a copper sealing washer.

Der Darstellung gemäß 2 ist eine Detailansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Spanneinrichtung im ungespannten Zustand zu entnehmen.The representation according to 2 is a detail view of the inventively proposed clamping device in the untensioned state refer.

Wie aus der Darstellung gemäß 2 hervorgeht, ist der Zylinderkopf 10, der aus Aluminium oder aus einer Aluminium/Stahllegierung gefertigt ist, nur teilweise dargestellt. In die Aufnahmebohrung 12 des Zylinderkopfes 10 ist der Kraftstoffinjektor 26 eingelassen. Dieser umfasst an seiner Mantelfläche 30 den Gewindeabschnitt 34, der mit dem korrespondierend ausgebildeten Innengewinde 36 der Oberschale 38 der Spanneinrichtung 32 kämmt. Bei Einleiten einer Drehbewegung in die Oberschale 38 der Spanneinrichtung 32 fährt eine erste Anlagefläche 42, die in einem Kegelwinkel 48 ausgebildet ist, in eine komplementär ausgebildete zweite Anlagefläche 44 in den oberen Bereich der Unterschale 40 ein. Die starr an der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 aufgenommene Unterschale 40 wird aufgrund des Einfahrens der ersten Anlagefläche 42 in die zweite Anlagefläche 44 der Unterschale 40 in radiale Richtung nach außen aufgespreitzt. In der Darstellung gemäß 2 ist der ungespannte Zustand 64 der Spanneinrichtung 32 dargestellt, d. h. zwischen der Außenumfangsfläche der Unterschale 40 und einer Innenwandung 68 der Aufnahmebohrung 12 existiert noch ein Spalt 70. Wie in Zusammenhang mit 1 bereits erläutert, erfolgt die Einleitung der Verdrehbewegung in die Oberschale 38 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen, mindestens zweiteilig ausgebildeten Spanneinrichtung 32 durch den am oberen Ende angeordneten Werkzeugansatz 84.As shown in the illustration 2 shows, is the cylinder head 10 , which is made of aluminum or an aluminum / steel alloy, only partially shown. In the receiving hole 12 of the cylinder head 10 is the fuel injector 26 admitted. This includes on its lateral surface 30 the threaded section 34 , with the correspondingly formed internal thread 36 the upper shell 38 the clamping device 32 combs. When initiating a rotational movement in the upper shell 38 the clamping device 32 drives a first contact surface 42 in a cone angle 48 is formed, in a complementary trained second contact surface 44 in the upper area of the lower shell 40 one. The rigid on the lateral surface 30 of the fuel injector 26 recorded lower shell 40 is due to the retraction of the first contact surface 42 in the second contact surface 44 the lower shell 40 Spaced in the radial direction to the outside. In the illustration according to 2 is the relaxed state 64 the clamping device 32 represented, ie between the outer peripheral surface of the lower shell 40 and an inner wall 68 the receiving bore 12 there is still a gap 70 , As related to 1 already explained, the initiation of the rotational movement takes place in the upper shell 38 the inventively proposed, at least two-part clamping device 32 through the tool attachment arranged at the upper end 84 ,

Die Unterschale 40, die starr, d. h. nicht relativ bewegbar zur Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 an diesem aufgenommen ist, wird mittels eines zum Beispiel als Sprengring beschaffenen Widerlagers 66 an der Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 drehfest fixiert. Oberhalb des Widerlagers 66 ist in einer in die Mantelfläche 30 des Kraftstoffinjektors 26 eingelassene Umlaufnut 32 ein Dichtelement eingelassen, welches als O-Ring 76 ausgebildet ist. Je nach zur Verfügung stehendem Bauraum liegt eine Konizität 46 bzw. ein Kegelwinkel 48 der beiden komplementär zueinander ausgebildeten Anlageflächen 42, 44 in der Größenordnung zwischen 2° bis 15° Kegelwinkel 48 gewählt wird, in dem die komplementär zueinander ausgebildeten Anlageflächen 42 und 44 einander berühren, desto langsamer folgt beim Aufspreitzen der starr an der Mantelfläche des Kraftstoffinjektors 26 aufgenommenen Unterschale 40. Die Geschwindigkeit des radialen Aufspreitzens der Unterschale 40, d. h. deren Radialverformung ist des Weiteren abhängig von der Steigung des Gewindes, welches im Gewindeabschnitt 34 an der Mantelfläche des Kraftstoffinjektors 26 ausgebildet ist.The lower shell 40 , which are rigid, ie not relatively movable to the lateral surface 30 of the fuel injector 26 is added to this, is provided by means of, for example, as a snap ring abutment 66 on the lateral surface 30 of the fuel injector 26 fixed against rotation. Above the abutment 66 is in one in the lateral surface 30 of the fuel injector 26 recessed circumferential groove 32 a sealing element inserted, which as an O-ring 76 is trained. Depending on the available space is a conicity 46 or a cone angle 48 the two complementarily formed contact surfaces 42 . 44 in the order of magnitude between 2 ° to 15 ° cone angle 48 is chosen, in which the complementarily formed contact surfaces 42 and 44 Touch each other, the slower follows when spreading the rigid on the lateral surface of the fuel injector 26 recorded lower shell 40 , The speed of radial spreading of the lower shell 40 , That is, the radial deformation is also dependent on the pitch of the thread, which in the threaded portion 34 on the lateral surface of the fuel injector 26 is trained.

Je größer der Kegelwinkel 48 bzw. die Konizität 46 der beiden Anlageflächen 42, 44, die komplementär zueinander ausgebildet sind, gewählt wird, desto schneller erfolgt die Verformungsbewegung, d. h. das radiale Aufspreitzen der starr am Kraftstoffinjektor 26 aufgenommenen Unterschale 40.The larger the cone angle 48 or conicity 46 the two contact surfaces 42 . 44 , which are formed complementary to each other, is chosen, the faster the deformation movement, ie the radial Aufspreitzen the rigidly on the fuel injector 26 recorded lower shell 40 ,

3 zeigt die Spanneinrichtung zur Zentrierung und Fixierung des Kraftstoffinjektors im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine im gespannten Zustand. 3 shows the clamping device for centering and fixing the fuel injector in the cylinder head of an internal combustion engine in the tensioned state.

Wie aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht, ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spanneinrichtung 32 im gespannten Zustand 72 derart verformt, dass die durch Einfahren der Oberschale 38 in die Unterschale 40 verformte Unterschale 40, die eine Elastomerbeschichtung 74 umfassen kann, an der Innenwand 68 der Aufnahmebohrung 12 anliegt. Aufgrund der Konizität 46 bzw. des Kegelwinkels 48 der beiden komplementär zueinander ausgebildeten Anlageflächen 42, 44 und der beim Einfahren der Oberschale 38 in die Unterschale 40 erfolgenden radialen Aufspreitzung der Unterschale 40, legt sich die Elastomerbeschichtung 74, wie in 3 dargestellt, im Kontaktbereich 80 an die Innenwand 68 des Zylinderkopfes 12 an. Je nach Höhe der aufgebrachten, in axiale Richtung wirkenden Axialkraft 82 erfolgt die radiale Aufspreitzung der Unterschale 40 mehr oder weniger stark. Um Beschädigungen beim Anziehen der Spanneinrichtung 32, insbesondere der Innenwandung 68 der Aufnahmebohrung 12 des Zylinderkopfes 10 zu vermeiden, kann an der Außenumfangsfläche der Unterschale 40 die in 3 gestrichelt angedeutete Elastomerbeschichtung 74 vorgesehen sein. Durch die gleichmäßig in radiale Richtung verlaufende Verformung des oberen Randes der Unterschale 40 der Spanneinrichtung 32 wird einerseits die obere Führung 50 des Kraftstoffinjektors 26 in der Aufnahmebohrung 12 des Zylinderkopfes 10 erreicht, andererseits der Kraftstoffinjektor 26 in der Aufnahmebohrung 12 in Bezug auf dessen Innenwandung 68 zentriert. Schließlich übernimmt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Spanneinrichtung 32 im in 3 dargestellten, gespannten Zustand 72 eine Abdichtung des in axiale Richtung unterhalb der Unterschale 40 liegenden, sich anschließenden Bereiches des Kraftstoffinjektors 26 in der Aufnahmebohrung 12.As shown in the illustration 3 shows, the proposed inventions tensioning device 32 in the tensioned state 72 deformed so that by retracting the upper shell 38 in the lower shell 40 deformed lower shell 40 that an elastomeric coating 74 may include, on the inner wall 68 the receiving bore 12 is applied. Due to the conicity 46 or the cone angle 48 the two complementarily formed contact surfaces 42 . 44 and when retracting the upper shell 38 in the lower shell 40 resulting radial Aufspreitzung the lower shell 40 , puts the elastomer coating 74 , as in 3 shown in the contact area 80 to the inner wall 68 of the cylinder head 12 at. Depending on the height of the applied, acting in the axial direction axial force 82 the radial spreading of the lower shell takes place 40 more or less strong. To damage when tightening the clamping device 32 , in particular the inner wall 68 the receiving bore 12 of the cylinder head 10 can be avoided on the outer peripheral surface of the lower shell 40 in the 3 Dashed lines indicated elastomer coating 74 be provided. By evenly extending in the radial direction deformation of the upper edge of the lower shell 40 the clamping device 32 becomes on the one hand, the upper guide 50 of the fuel injector 26 in the receiving hole 12 of the cylinder head 10 reached, on the other hand, the fuel injector 26 in the receiving hole 12 in relation to its inner wall 68 centered. Finally, the inventively proposed clamping device assumes 32 in the 3 illustrated, tensioned state 72 a seal in the axial direction below the lower shell 40 lying, subsequent area of the fuel injector 26 in the receiving hole 12 ,

Durch den gespannten Zustand 72, der in der 3 dargestellt ist, kann bei einem Versagen der in 1 dargestellten ersten Kanalabdichtung 58 des Kühlmedium 86 führenden Kanals 18 ein Austritt von Kühlmedium über den Zylinderkopf 10 bzw. dessen Aufnahmebohrung 12 in die Umwelt verhindert werden. Demnach übernimmt die erfindungsgemäß vorgeschlagene, zumindest zweiteilig ausgebildete Spanneinrichtung 32, zumindest die Oberschale 38 und die Unterschale 40 umfassend, eine weitere Abdichtfunktion.Due to the tense state 72 , the Indian 3 can be shown in case of failure of in 1 shown first channel seal 58 of the cooling medium 86 leading channel 18 an exit of cooling medium via the cylinder head 10 or its receiving bore 12 be prevented in the environment. Accordingly, the inventively proposed, at least two-part clamping device takes over 32 , at least the upper shell 38 and the lower shell 40 comprising, another sealing function.

Wie aus der Darstellung gemäß 3 des weiteren hervorgeht, erfolgt die radiale Aufspreitzung der Unterschale 40 der Spanneinrichtung 32 im gespannten Zustand 72, je nachdem, wie weit die Oberschale 38, die durch die Axialkraft 82 beaufschlagt ist, im Bereich der Konizität 46 der Anlageflächen 42, 44 in diese einfährt. Der Kegelwinkel 48, in dem die erste Anlagefäche 42 sowie die zweite Anlagefläche 44 der Oberschale 38 und der Unterschale 40 der Spanneinrichtung 32 ausgebildet sind, liegt in einem Winkelbereich zwischen 2° und 15° je nach Platzverhältnissen im Bereich des Zylinderkopfes 10.As shown in the illustration 3 furthermore, the radial spreading of the lower shell takes place 40 the clamping device 32 in the tensioned state 72 , depending on how far the top shell 38 caused by the axial force 82 is applied in the area of conicity 46 the contact surfaces 42 . 44 enters this. The cone angle 48 in which the first Anlagefäche 42 as well as the second contact surface 44 the upper shell 38 and the lower shell 40 the clamping device 32 are formed, is in an angular range between 2 ° and 15 ° depending on space in the area of the cylinder head 10 ,

3 ist des weiteren entnehmbar, dass die Innenwand 68 der Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10 durch eine sich in Umfangsrichtung an der Oberseite der Unterschale 40 erstreckende Elastomerbeschichtung 74 geschützt ist. Je nach Anzugsdrehmoment, was über den Werkzeugansatz 84 in die Oberschale 38 der Spanneinrichtung eingeleitet wird, kann durch die Elastomerbeschichtung 74 eine Beschädigung der Innenwand 68 der Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10 verhindert werden. 3 is further removable that the inner wall 68 the receiving bore 12 in the cylinder head 10 by a circumferentially at the top of the lower shell 40 extending elastomer coating 74 is protected. Depending on the tightening torque, what about the tool approach 84 in the upper shell 38 the tensioning device is initiated, by the elastomer coating 74 damage to the inner wall 68 the receiving bore 12 in the cylinder head 10 be prevented.

Die in radiale Richtung ausgelenkte Lage, die Verformung der Unterschale 40 bei in diese axial eingefahrener Oberschale 38 im Bereich der Anlageflächen 42, 44, ist in der Darstellung gemäß 3 durch Bezugszeichen 78 angedeutet. In der Darstellung gemäß 3 ist die bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnte Axialkraft 82 dargestellt. Mit der Axialkraft 82 wird der Kraftstoffinjektor 26 in seine untere Führung 52 gestellt, wo die Axialkraft 82 zur Erzeugung einer Dichtkraft wirkt. Über diese ist das brennraumseitige Ende des Kraftstoffinjektors 26 gegen die Aufnahmebohrung 12 im Zylinderkopf 10 abgedichtet. Des Weiteren erfolgt durch das Einleiten eines Drehmomentes im Werkzeugansatz 84 die Einleitung einer Rotationsbewegung in die drehbar angeordnete Oberschale 38. Die Oberschale 38 fährt mit ihrer ersten Anlagefläche 42 in die zweite Anlagefläche 44 der starr am Kraftstoffinjektor 26 aufgenommenen Unterschale 40 ein und spreitzt diese, wie in der Darstellung gemäß 3 dargestellt, in radiale Richtung auf.The deflected in the radial direction position, the deformation of the lower shell 40 in in this axially retracted upper shell 38 in the area of contact surfaces 42 . 44 , is in the illustration according to 3 by reference numerals 78 indicated. In the illustration according to 3 is already related to 1 mentioned axial force 82 shown. With the axial force 82 becomes the fuel injector 26 in his lower leadership 52 put where the axial force 82 acts to produce a sealing force. Above this is the combustion chamber end of the fuel injector 26 against the receiving bore 12 in the cylinder head 10 sealed. Furthermore, by introducing a torque in the tool approach 84 the initiation of a rotational movement in the rotatably arranged upper shell 38 , The upper shell 38 drives with her first contact surface 42 in the second contact surface 44 the rigid at the fuel injector 26 recorded lower shell 40 and spread these, as shown in the illustration 3 shown in the radial direction.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19650865 A1 [0001]

Claims

Contraption ( 32 ) for fastening a fuel injector ( 26 ) in a receiving bore ( 12 ) of a cylinder head ( 10 ) of an internal combustion engine, wherein the cylinder head ( 10 ) of the internal combustion engine cooling medium ( 86 ) leading channels ( 18 ), which in the region of the receiving bore ( 12 ) for the fuel injector ( 26 ) in the cylinder head 10 run, characterized in that the fuel injector ( 26 ) in the receiving bore ( 12 ) of the cylinder head ( 10 ) with a tensioning device ( 32 ; 38 . 40 ) is fixed and centered, the receiving bore ( 12 ) seals inwards and outwards.

Device according to claim 1, characterized in that the tensioning device ( 32 ) at least one rotatably arranged upper shell ( 38 ) and a rigidly arranged lower shell ( 40 ).

Device according to claim 2, characterized in that in the upper shell ( 38 ) via a tool approach ( 84 ) Torque is introduced while the lower shell ( 40 ) rotationally fixed at the fuel injector ( 26 ) is recorded.

Device according to claim 1, characterized in that the tensioning device ( 32 ) Contact surfaces ( 42 . 44 ), which in a taper ( 46 ) are executed complementary to each other.

Device according to claim 4, characterized in that the first contact surface ( 42 ) of the upper shell ( 38 ) in a cone angle ( 48 ), which is complementary to the cone angle, in which the second bearing surface ( 44 ) of the rigidly arranged lower shell ( 40 ) of the tensioning device ( 32 ) is trained.

Device according to claim 1, characterized in that the lower shell ( 40 ) of the tensioning device ( 32 ) on its outer peripheral surface an elastomer coating ( 74 ).

Device according to claim 1, characterized in that in the tensioned state ( 72 ) of the tensioning device ( 32 ) the lower shell ( 40 ) is split in the radial direction and sealed to an inner wall ( 68 ) of the receiving bore ( 12 ) in the cylinder head ( 10 ) abuts the internal combustion engine.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the region of the receiving bore ( 12 ) in the cylinder head ( 10 ) running, cooling medium ( 86 ) leading channels 18 by at least one channel seal ( 58 . 60 ) are sealed.

Device according to claim 8, characterized in that a first channel seal ( 58 ) and a second channel seal ( 60 ) in circumferential grooves ( 62 ) on a lateral surface ( 30 of the fuel injector ( 26 ) are included.

Device according to claim 8 or 9, characterized in that in the tensioned state ( 72 ) of the tensioning device ( 32 ) the circumference of the upper shell ( 40 ) is evenly spread in the radial direction.