DE102010039980A1

DE102010039980A1 - Zentriervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzdüse

Info

Publication number: DE102010039980A1
Application number: DE102010039980A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kern; Dr. Schlipf Matthias; Dr. Risse Kai; Philipp Herzberger; Tom Reichardt; Simon Hertenberger; Matthias Suttner; Richard Roth
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-01
Also published as: KR101780823B1; AT510318A1; KR20120021176A; JP2012052538A; FI124820B; FI20115838L; CN102383996B; AT510318B1; JP5351225B2; FI20115838A0; CN102383996A

Abstract

Zentriervorrichtung (3) für eine Kraftstoffeinspritzdüse, nämlich zur Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse (1) an einem Düsenträger (2) eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, mit einem hülsenartigen Grundkörper (10), wobei der hülsenartige Grundkörper (10) eine Ausnehmung (11) aufweist, in die von einer ersten Seite ein Abschnitt (12) einer Kraftstoffeinspritzdüse (1) und von einer gegenüberliegenden zweiten Seite ein Abschnitt (13) eines Düsenträgers (2) einführbar ist, wobei die Ausnehmung (11) des hülsenartigen Grundkörpers (10) von einer Innenkontor (14) des hülsenartigen Grundkörpers (10) definiert ist, die eine Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse (1) am Düsenträger (2) ausschließlich in einer definierten Relativposition zulässt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentriervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzdüse zur Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse an einem Düsenträger. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzdüse, einen Düsenträger für die Kraftstoffeinspritzdüse und eine Anordnung aus der Zentriervorrichtung und zumindest der Kraftstoffeinspritzdüse.
Aus der Praxis bekannte Brennkraftmaschinen, wie zum Beispiel Schiffsdieselbrennkraftmaschinen, verfügen über mehrere Zylinder. Jedem Zylinder einer solchen Brennkraftmaschine ist mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse zugeordnet, um dem jeweiligen Zylinder Kraftstoff zuzuführen, wobei jede Kraftstoffeinspritzdüse an einem Düsenträger des jeweiligen Zylinders zentriert und befestigt ist. Die sogenannten Düsenträger sind an Zylinderköpfen der jeweiligen Zylinder montiert, nämlich in einer definierten Relativposition zum Zylinderkopf. Die Kraftstoffeinspritzdüsen sind an den Düsenträgern zentriert und montiert, nämlich ebenfalls in einer definierten Relativposition zum Düsenträger und damit Zylinderkopf.
Bei aus der Praxis bekannten Brennkraftmaschinen erfolgt die Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse an einem entsprechenden Düsenträger mithilfe von sogenannten Passstiften, die einerseits in Passstiftbohrungen des Düsenträgers und andererseits in Passstiftbohrungen der Kraftstoffeinspritzdüse eingreifen. Die Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse an einem Düsenträger mithilfe von Passstiften verfügt den Nachteil, dass die Passstiftbohrungen toleranzbehaftet sind, wodurch die Montierbarkeit der Passstifte erschwert wird. Ferner können die Passstifte bei der Montage sowie Demontage in Folge einer mechanischen Überbelastung abbrechen bzw. abscheren und so zerstört werden. In diesem Fall ist dann eine aufwendige Instandsetzung erforderlich.
Ein weiterer Nachteil der Passstifte zur Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse an einem Düsenträger besteht darin, dass die Passstiftbohrungen, in welche die Passstifte hineinragen, in Dichtflächen zwischen der Kraftstoffeinspritzdüse und dem Düsenträger eingebracht sind, und dass demnach die Passstifte nach der Montage derselben im Düsenhalter gegenüber der Dichtfläche desselben vorstehen. Zur Bearbeitung der Dichtfläche des Düsenträgers müssen demnach die Passstifte wiederum aufwendig vom Düsenträger entfernt werden. Auch die ist von Nachteil.
Hievon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Zentriervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, mit welcher die oben genannten Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Zentriervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung weist einen hülsenartigen Grundkörper auf, wobei der hülsenartige Grundkörper eine Ausnehmung aufweist, in die von einer ersten Seite ein Abschnitt einer Kraftstoffeinspritzdüse und von einer gegenüberliegenden zweiten Seite ein Abschnitt eines Düsenträger einführbar ist, wobei die Ausnehmung des hülsenartigen Grundkörpers von einer Innenkontor des hülsenartigen Grundkörpers definiert ist, die eine Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse am Düsenträger mindestens in einer definierten Relativposition zulässt.
Die hier vorliegende Erfindung schlägt eine völlig neuartige Möglichkeit zur Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Zylinders einer Brennkraftmaschine an einem Düsenträger des Zylinders der Brennkraftmaschine vor. So umfasst die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung über einen hülsenartigen Grundkörper, wobei sowohl ein Abschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse als auch ein Abschnitt des Düsenträgers in eine Ausnehmung des hülsenartigen Grundkörpers einführbar ist, nämlich von unterschiedlichen Seiten aus.
Eine Innenkontur der Ausnehmung des hülsenartigen Grundkörpers ist derart ausgebildet, dass die Einspritzdüse sowie der Düsenträger ausschließlich in einer definierten Relativposition in die Ausnehmung des hülsenartigen Grundkörpers einführbar sind, wodurch die Zentriervorrichtung eine Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse am Düsenträger mindestens in einer definierten Relativposition zulässt.
Durch die Verwendung einer solchen Zentriervorrichtung mit einem hülsenartigen Grundkörper werden die Nachteile der nach der Praxis zur Zentrierung verwendeten Passstifte vermieden. So müssen weder in den Düsenträger noch in die Kraftstoffeinspritzdüse, nämlich in die Dichtflächen derselben, Passstiftbohrungen eingebracht werden. Daraus folgt weiterhin, dass keine Bauteile aus den Dichtflächen herausragen und zur Bearbeitung der Dichtflächen entfernt werden müssen.
Ferner ist die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung mit einem hülsenartigen Grundkörper deutlich unempfindlicher gegenüber einer mechanischen Belastung, sodass bei der Montage und Demontage eine geringere Gefahr der Beschädigung der Zentriervorrichtung besteht. Sollte dennoch bei der Montage oder Demontage eine mechanische Überbelastung der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung erfolgen, so kann dieselbe einfach, ohne großen Aufwand und ohne weitere Werkzeuge ausgetauscht werden.
Des weiteren ist durch die voran beschriebene Bauteileausführung die Übertragung eines wesentlich größeren Anzugsmoments der Düsenspannmutter möglich, was in Anbetracht ständig steigender Einspritzdrücke zunehmend erforderlich ist, um eine ausreichende Dichtheit zu erzielen.
Vorzugsweise ist die Innenkontor polygonartig ausgebildet. Dann, wenn die Innenkontur des hülsenartigen Grundkörpers der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung polygonartig ausgebildet ist, ist dieselbe besonders bevorzugt herstellbar.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzdüse, einen Düsenträger sowie Anordnungen aus der Zentriervorrichtung und zumindest der Kraftstoffeinspritzdüse sowie gegebenenfalls aus dem Düsenträger.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1: eine Anordnung aus Zentriervorrichtung, Kraftstoffeinspritzdüse und Düsenträger in Explosionsdarstellung; und
2a bis 2c: die Zentriervorrichtung in unterschiedlichen Ansichten,
3a, b ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zentriervorrichtung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Zentriervorrichtung zur Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse einer Brennkraftmaschine vorzugsweise einer Schiffdieselbrennkraftmaschine, an einem Düsenträger eines Zylinders der Brennkraftmaschine.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzdüse einer solchen Brennkraftmaschine, einen Düsenträger einer solchen Brennkraftmaschine, eine Anordnung aus der Zentriervorrichtung und der Kraftstoffeinspritzdüse sowie eine Anordnung aus der Zentriervorrichtung, der Kraftstoffeinspritzdüse und dem Düsenträger.
1 zeigt eine Anordnung aus einer Kraftstoffeinspritzdüse 1, einem Düsenträger 2 und einer Zentriervorrichtung 3 in perspektivischer Explosionsdarstellung. Dabei ist vom Düsenträger 2 lediglich ein unterer Endabschnitt gezeigt, an welchem eine Dichtfläche 4 ausgebildet ist, die in montiertem Zustand mit einer Dichtfläche 5 der Kraftstoffeinspritzdüse 1 zusammenwirkt. In 1 sind weiterhin Bohrungen im Bereich der Kraftstoffeinspritzdüse 1 sowie des Düsenträgers 2 sichtbar, nämlich einerseits Bohrungen 6 bzw. 7, die der Führung von Kraftstoff dienen, und andererseits Bohrungen 8 bzw. 9, die der Aufnahme und Führung einer nicht gezeigten Düsennadel bzw. Ventilnadel dienen.
Der Düsenträger 2 ist an einem nicht gezeigten Zylinderkopf eines Zylinders einer Brennkraftmaschine in einer eindeutigen Relativposition montiert. Ferner muss die Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 in einer eindeutigen Relativposition montiert sein, wobei die Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 mithilfe der in 1 gezeigten, erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung 3 erfolgt.
Die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung 3a, b verfügt über einen hülsenartigen Grundkörper 10. Der hülsenartige Grundkörper 10 verfügt über eine Ausnehmung 11, in die von einer ersten Seite ein Abschnitt 12 der Kraftstoffeinspritzdüse 1 und von einer gegenüberliegenden, zweiten Seite eine Abschnitt 13 des Düsenträgers 2 einführbar ist. Die Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 der Zentriervorrichtung 3a, b ist von einer Innenkontur 14 definiert, die eine Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 im Falle der Zentriervorrichtung 3a ausschließlich in einer einzigen und im Falle der Zentriervorrichtung 3b mindestens in einer definierten Relativposition zulässt. Der in die Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 der Zentriervorrichtung 3a, b einführbare Abschnitt 12 der Kraftstoffeinspritzdüse 1 verfügt über eine an die Innenkontur 14 des hülsenartigen Grundkörpers 10 angepasste Außenkontur 15. Ebenso verfügt der Abschnitt 13 des Düsenträgers 2, der von der gegenüberliegenden Seite aus in die Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 der Zentriervorrichtung 3, b einführbar ist, über eine an die Innenkontur 14 der Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 angepasste Außenkontur 16.
Vorzugsweise ist die Innenkontur 14 polygonartig ausgebildet.
Wie bereits angedeutet und in 3a, b gezeigt, kann nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung die polygonartige Innenkontur 14 achssymmetrisch ausgeführt sein.
In diesem Fall ist die Innenkontur 14 der Ausnehmung 11 derart ausgebildet, dass der Abschnitt 13 des Düsenträgers 12 mindestens in einer definierten Relativposition in die Ausnehmung 11 einführbar ist, ebenso wieder Abschnitt 12 der Kraftstoffeinspritzdüse 1.
Bei der Ausbildung der Zentriervorrichtung 3b gemäß der 3a, bzw. der Darstellung 3b des Schnitts S1-S1 in der 3a ist die Ausnehmung 11 dabei im Durchmesser variiert. Ein erster Bereich 21 der axialen Ausdehnung der Ausnehmung 11 ist zur Aufnahme des Abschnitts 12 der Einspritzdüse 1 und ein zweiter Bereich 22 ist zur Aufnahme des Abschnitts 13 des Düsenträgers 2 vorgesehen. Der Bereich 21 der Ausnehmung 11 ist dabei im Durchmesser kleiner als der Bereich 22 der Ausnehmung 11 ausgeführt. Diese Ausführung hat den Vorteil, unter Berücksichtigung der Platzverhältnisse die Bauteile Kraftstoffeinspritzdüse 1 und Düsenträger 2 dimensionieren zu können. Die Innenkontur 14 folgt hier einer achssymmetrischen sechseckigen Form.
Demnach lässt also die Zentriervorrichtung 3a, b die Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 entweder im Fall 3a (2a, b, c) ausschließlich in einer einzigen definierten Relativposition, oder die Zentriervorrichtung im Fall 3b (3a, b) die Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 in vorzugsweise zwei definierten Relativpositionen zu.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Innenkontur 14 der Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung 3a, b derart ausgebildet, dass der Abschnitt 12 der Kraftstoffeinspritzdüse 1 sowie der Abschnitt 13 des Düsenträgers 2 jeweils mit Spiel in den hülsenartigen Grundkörper 10, nämlich in die Ausnehmung 11 desselben, einführbar sind. In diesem Fall dient dann die Zentriervorrichtung 3a, b ausschließlich der Zentrierung bzw. Ausrichtung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2. Die eigentliche Fixierung und damit Montage der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 erfolgt dann vorzugsweise mithilfe einer nicht gezeigten, separaten Überwurfmutter, welche einerseits die Zentriervorrichtung 3a, b und andererseits Abschnitte 17 und 18 von Kraftstoffeinspritzdüse 1 und Düsenträger 2 umgibt. Bei diesen Abschnitten 17 und 18 der Kraftstoffeinspritzdüse 1 und des Düsenträgers 2 handelt es sich um Abschnitte, die sich an die Abschnitte 12 und 13, die eine an die Innenkontur 14 der Zentriervorrichtung 3a, b angepasste Außenkontur aufweisen, derart anschließen und gegenüber diesen Abschnitten 12 und 13 derart radial vorstehen, dass dieselben Anschläge ausbilden, welche die axiale Lage der Zentriervorrichtung 3a, b zwischen Kraftstoffeinspritzdüse 1 und Düsenträger 2 definiert.
Vorzugsweise ist dem Abschnitt 18 des Düsenträgers 2 ein nicht gezeigtes Außengewinde zugeordnet, welches mit einem Innengewinde der ebenfalls nicht gezeigten Überwurfmutter zusammenwirkt, um eine mithilfe der Zentriervorrichtung 3 am Düsenträger 2 ausgerichtete Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 zu montieren.
Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, die Innenkontur 14 der Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 der Zentriervorrichtung 3a, b derart auszuführen, dass die Abschnitte 12 und 13 von Kraftstoffeinspritzdüse 1 und Düsenträger 2 jeweils mit einer engen Spiel-, Übergangs- oder mit einer Presspassung in die Ausnehmung 11 eingreifen.
Die hier vorliegende Erfindung schlägt eine neuartige und einfache Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse 1 an einem Düsenträger 2 mithilfe einer hülsenartigen Zentriervorrichtung vor. Auf nach der Praxis erforderliche Passstifte kann somit verzichtet werden. Hierdurch reduziert sich nicht nur die Anzahl der zur Zentrierung benötigten Bauteile, vielmehr ist die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung 3a, b auch unempfindlicher gegenüber einer mechanischen Belastung. Sollte dennoch eine mechanische Überbelastung auftreten, infolge derer die hülsenartige Zentriervorrichtung zerstört wird, ist dieselbe mit geringem Aufwand ohne Werkzeuge austauschbar.
Die Innenkontur 14 der hülsenartigen Zentriervorrichtung 3a wird vorzugsweise von einem Polygonprofil bereitgestellt, welches insbesondere achssymmetrisch ausgeführt ist. Ein derartiges Polygonprofil ist durch Unrunddrehen oder Unrundschleifen herstellbar. Da die Außenflächen von Kraftstoffeinspritzdüse 1 und Düsenträger 2 im Anschluss an eine Wärmebehandlung ohnehin überarbeitet werden müssen, entsteht durch das Einbringen eines Polygonprofils in die Abschnitte 12 und 13 derselben kein oder nur geringfügiger fertigungstechnischer Mehraufwand. Die Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse am Düsenträger eines Zylinders einer Brennkraftmaschine erfolgt demnach im Sinne einer vorzugsweise polygonartigen Welle-Nabe-Verbindung.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Innenkontur 14 der Ausnehmung 11 des hülsenartigen Grundkörpers 10 der Zentriervorrichtung 3a, wie am besten 2b entnommen werden kann, als dreieckartiges Polygonprofil ausgeführt, wobei die Kontur bzw. der Radius an mindestens einem eckenartigen Abschnitt des dreieckartigen Polygonprofils angepasst ist, um eine eindeutige Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 am Düsenträger 2 über die Zentriervorrichtung 3a zu ermöglichen. Wie bereits ausgeführt, sind die Abschnitte 12 und 13 von Düsenträger 2 und Kraftstoffeinspritzdüse 1, die in die Ausnehmung 11 hineinragen, entsprechend konturiert.
Bezugszeichenliste

1: Kraftsteiffeinspritzdüse
2: Düsenträger
3a, b: Zentriervorrichtung
4: Dichtfläche
5: Dichtfläche
6: Kraftstoffbohrung
7: Kraftstoffbohrung
8: Bohrung für Düsennadel
9: Bohrung für Düsennadel
10: Grundkörper
11: Ausnehmung
12: Abschnitt
13: Abschnitt
14: Innenkontur
15: Außenkontur
16: Außenkontur
17: Abschnitt
18: Abschnitt
21: erster Bereich
22: zweiter Bereich

Claims

Zentriervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzdüse, nämlich zur Zentrierung einer Kraftstoffeinspritzdüse an einem Düsenträger eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, mit einem hülsenartigen Grundkörper (10), wobei der hülsenartige Grundkörper (10) eine Ausnehmung (11) aufweist, in die von einer ersten Seite ein Abschnitt (12) einer Kraftstoffeinspritzdüse (1) und von einer gegenüberliegenden zweiten Seite ein Abschnitt (13) eines Düsenträgers (2) einführbar ist, wobei die Ausnehmung (11) des hülsenartigen Grundkörpers (10) von einer Innenkontor (14) des hülsenartigen Grundkörpers (10) definiert ist, die eine Zentrierung der Kraftstoffeinspritzdüse (1) am Düsenträger (2) mindestens in einer definierten Relativposition zulässt.
Zentriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Ausnehmung (11) des hülsenartigen Grundkörpers (10) einführbare Abschnitt (12) der Kraftstoffeinspritzdüse (1) eine an die Innenkontur (14) des hülsenartigen Grundkörpers (10) angepasste Außenkontur (15) aufweist.
Zentriervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Ausnehmung (11) des hülsenartigen Grundkörpers (10) einführbare Abschnitt (13) des Düsenträgers (2) eine an die Innenkontur (14) des hülsenartigen Grundkörpers (10) angepasste Außenkontur (16) aufweist.
Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontor (14) polygonartig ausgebildet ist.
Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontor (14) achssymmetrisch ausgebildet ist.
Zentriervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung 11 dabei im Durchmesser variiert, derart dass ein erster Bereich (21) der axialen Ausdehnung der Ausnehmung (11) zur Aufnahme des Abschnitts (12) der Einspritzdüse (1) und ein zweiter Bereich (22) zur Aufnahme des Abschnitts (13) des Düsenträgers (2) vorgesehen ist, wobei der Bereich (21) der Ausnehmung (11) dabei im Durchmesser kleiner als der Bereich (22) der Ausnehmung (11) ausgeführt ist.
Zentriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (14) der Ausnehmung (11) einer achssymmetrischen sechseckigen Form folgt.
Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontor (14) derart ausgebildet ist, dass der Abschnitt (12) der Kraftstoffeinspritzdüse (1) und der Abschnitt (13) des Düsenträgers (2) mit Spiel in den hülsenartigen Grundkörper (10) einführbar sind, wobei zur Fixierung der Baugruppen eine Mutter dient, deren Innengewinde mit einem Außengewinde des Düsenträgers (2) zusammenwirkt.
Kraftstoffeinspritzdüse eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, die an einem Düsenträger des Zylinders über eine Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zentrierbar ist, wobei ein Abschnitt (12) der Kraftstoffeinspritzdüse (1) eine Außenkontur (15) aufweist, die an eine Innenkontur des hülsenartigen Grundkörpers (10) der Zentriervorrichtung (3a, b) angepasst ist.
Düsenträger eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, an dem eine Kraftstoffeinspritzdüse des Zylinders über eine Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zentrierbar ist, wobei ein Abschnitt (13) des Düsenträgers (2) eine Außenkontur (16) aufweist, die an eine Innenkontur (14) des hülsenartigen Grundkörpers (10) der Zentriervorrichtung (3) angepasst ist.
Anordnung aus einer Zentriervorrichtung (3a, b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer Kraftstoffeinspritzdüse (1) nach Anspruch 9.
Anordnung aus einer Zentriervorrichtung (3a, b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, einer Kraftstoffeinspritzdüse (1) nach Anspruch 9 und einem Düsenträger (2) nach Anspruch 10.