DE102013212321A1

DE102013212321A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102013212321A1
Application number: DE102013212321.3A
Authority: DE
Inventors: Joachim Winter; Frank Stadler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-31
Also published as: EP3014105A1; CN105339648A; EP3014105B1; JP2016520765A; BR112015032184A2; WO2014206850A1; ES2646549T3; RU2016102193A3; RU2016102193A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10; 10a bis 10d), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse (15), das in eine Aufnahmeöffnung (101) eines Zylinderkopfs (100) einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und in der Einbauposition einen einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten ersten Bereich (16) aufweist, an den sich auf der dem Brennraum abgewandten Seite wenigstens ein im Durchmesser vergrößerter zweiter Bereich (17, 18) anschließt, wobei der erste Bereich (16) aus Metall besteht und auf der dem Brennraum zugewandten Seite radial von einem ersten Dichtelement (25; 25a; 25b; 25c; 36) umgeben ist, das in den ringförmigen Raum zwischen dem ersten Bereich (16) des Injektorgehäuses (15) und der Aufnahmeöffnung (101) im Bereich eines ersten Bohrungsabschnitts (103; 103d) der Aufnahmebohrung (101) einsetzbar ist, und mit einem zweiten Dichtelement (23; 37), das an der dem Brennraum abgewandten Seite zwischen dem Injektorgehäuse (15) und einer Anlagefläche (106) der Aufnahmeöffnung (101) für das Injektorgehäuse (15) axial verspannbar ist.The invention relates to a fuel injector (10; 10a to 10d), in particular a common rail injector, with an injector housing (15) which can be inserted into a receiving opening (101) of a cylinder head (100) of an internal combustion engine and in the installed position in a combustion chamber having the first region (16) facing the internal combustion engine, to which at least one second region (17, 18) with an enlarged diameter is connected on the side facing away from the combustion chamber, the first region (16) being made of metal and on the side facing the combustion chamber is radially surrounded by a first sealing element (25; 25a; 25b; 25c; 36), which in the annular space between the first region (16) of the injector housing (15) and the receiving opening (101) in the region of a first bore section (103; 103d) of the receiving bore (101) can be used, and with a second sealing element (23; 37) which is located on the side facing away from the combustion chamber between the injector housing (15) and a Contact surface (106) of the receiving opening (101) for the injector housing (15) can be clamped axially.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der DE 10 2012 219 654 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor weist auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite ein das Injektorgehäuse des Kraftstoffinjektors radial umgebendes Dichtelement auf, das an einer das Injektorgehäuse ebenfalls radial umgebenden Hülse zum Positionieren des Dichtelements befestigt ist. Die Hülse liegt wiederum mit einem flanschartig radial umlaufenden Rand an einer Sitzfläche einer Aufnahmebohrung des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine auf. Das bekannte Dichtelement dient dazu zu vermeiden, dass Kondensat in den ringförmigen, dem Brennraum abgewandten Bereich zwischen der Aufnahmebohrung und dem Kraftstoffinjektor gelangt. Such a fuel injector is from the DE 10 2012 219 654 A1 the applicant known. The known fuel injector has on the side facing the combustion chamber of the internal combustion engine on a radially surrounding the injector housing of the fuel injector sealing element which is fixed to the injector housing also radially surrounding sleeve for positioning the sealing element. The sleeve is in turn with a flange radially surrounding edge on a seat surface of a receiving bore of the cylinder head of the internal combustion engine. The known sealing element is used to prevent condensate from entering the annular region facing away from the combustion chamber between the receiving bore and the fuel injector.

Aus der EP 1 081 374 A2 ist darüber hinaus ein Kraftstoffinjektor bekannt geworden, dessen dem Brennraum zugewandte Seite an der Außenseite des Injektorgehäuses mit einer Beschichtung versehen ist, die zumindest im brennraumnahen Endbereich des Injektorgehäuses angeordnet bzw. ausgebildet ist. Die Beschichtung kann aus unterschiedlichem Material bestehen, das entweder eine bessere oder aber eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material des Injektorgehäuses. From the EP 1 081 374 A2 In addition, a fuel injector has become known, whose side facing the combustion chamber is provided on the outside of the injector housing with a coating which is arranged or formed at least in the end region of the injector housing close to the combustion chamber. The coating can be made of different material, which has either a better or a poorer thermal conductivity than the material of the injector.

Aus der DE 101 25 943 A1 ist weiterhin ein Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem der dem Brennraum zugewandte Abschnitt des Injektorgehäuses von einer Hülse umgeben ist. Die aus der genannten Schrift bekannte Hülse dient jedoch einzig und allein der Festigkeitssteigerung des Injektorgehäuses. From the DE 101 25 943 A1 Furthermore, a fuel injector for internal combustion engines is known in which the combustion chamber facing portion of the injector is surrounded by a sleeve. The sleeve known from the cited document, however, serves solely to increase the strength of the injector housing.

Die Tendenz bei Kraftstoffeinspitzsystemen geht aus Gründen der Effizienz und Schadstoffbelastung mehr und mehr zu hohen Systemdrücken. Die damit einhergehenden höheren Leistungsdichten im befeuerten als auch im gebremsten Betrieb führen dazu, dass der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandte Endbereich des Kraftstoffinjektors thermisch stärker belastet wird. In diesem Endbereich ist an der Innenseite des Injektorgehäuses der für die Funktion wichtige Sitzbereich zwischen dem Düsenkörper und der Düsennadel angeordnet. Die Tendenz zu den angesprochenen höheren Systemdrücken und damit höheren Temperaturen im Endbereich des Kraftstoffinjektors führt tendenziell zu einer zunehmenden thermisch-mechanischen Belastung des Kraftstoffinjektors im Endbereich. Wünschenswert sind daher Maßnahmen, die die Temperatursteigerung im Injektorendbereich (gemeint ist hierbei der Bereich, der auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite angeordnet ist) begrenzt bzw. ein möglichst guter Wärmeübergang von dem Injektorendbereich auf den Zylinderblock ermöglicht wird. Hierzu ist es auch wichtig zu wissen, dass der in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfs angeordnete, dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandte Bereich des Kraftstoffinjektors mit radialem Abstand in der Aufnahmebohrung angeordnet ist, so dass eine Wärmeübertragung durch eine direkte Anlage dieses Bereichs üblicherweise nicht möglich ist. Der Wärmefluss findet daher bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffinjektoren von dem Injektorendbereich über einen Teilbereich der Länge des Injektorgehäuses bis in den Sitz- bzw. Auflagebereich im stufenbohrungsförmigen Abschnitt der Aufnahmebohrung statt, wo der Kraftstoffinjektor axial, üblicherweise unter Zwischenlage eines metallischen Dichtelements, mit dem Zylinderkopf verspannt ist. The tendency of Kraftstoffeinspitzsystemen is for reasons of efficiency and pollution more and more to high system pressures. The associated higher power densities in the fired as well as in the braked operation lead to the combustion chamber of the engine facing end portion of the fuel injector is thermally stressed more. In this end region of the important for the function seat between the nozzle body and the nozzle needle is arranged on the inside of the injector. The tendency to the mentioned higher system pressures and thus higher temperatures in the end region of the fuel injector tends to lead to an increasing thermal-mechanical load of the fuel injector in the end region. It is therefore desirable to have measures which limit the increase in temperature in the injector end region (meaning in this case the region which is arranged on the side facing the combustion chamber of the internal combustion engine) or allow the best possible heat transfer from the injector end region to the cylinder block. For this purpose, it is also important to know that arranged in the receiving bore of the cylinder head, the combustion chamber of the internal combustion engine facing the fuel injector is arranged at a radial distance in the receiving bore, so that a heat transfer by a direct investment of this area is usually not possible. The heat flow therefore takes place in the known from the prior art fuel injectors from the Injektorendbereich over a portion of the length of the injector to the seat or support area in the stepped bore-shaped portion of the receiving bore, where the fuel injector axially, usually with the interposition of a metallic sealing element, is braced with the cylinder head.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine verringerte Temperaturbelastung des dem Brennraum zugewandten Injektorendbereichs ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein dem Brennraum zugewandtes erstes Dichtelement axial zwischen dem Injektorgehäuse und einer zweiten Anlagefläche der Aufnahmeöffnung spannbar ist und dazu ausgebildet ist, den ringförmigen Bereich zwischen dem Injektorgehäuse und der Aufnahmebohrung auf der dem ersten Bereich des Injektorgehäuses abgewandten Seite des ersten Dichtelements abzudichten. Eine derartige Ausbildung ermöglicht in der allgemeinsten Form der Erfindung eine thermische Abschattung des ringförmigen Bereichs zwischen dem Injektorgehäuse und der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf auf der dem Brennraum abgewandten Seite des ersten Dichtelements. Dadurch wird verhindert, dass die im Brennraum entstehenden Verbrennungsgase mit ihren relativ hohen Temperaturen in axialer Richtung bis in den Sitzbereich des Kraftstoffinjektors in der Aufnahmebohrung gelangen. Dadurch wird wiederum die thermische Belastung des für die Wärmeleitung zum zweiten Dichtelement maßgeblichen Bereichs des Injektorgehäuses reduziert, wodurch eine verbesserte Wärmeableitung des dem Brennraum zugewandten, insbesondere kuppenförmigen Endbereichs des Injektorgehäuses zur ersten Sitzfläche der Aufnahmeöffnung ermöglicht wird. Diese Abdichtung wird über die zweite Sitzfläche der Aufnahmeöffnung ermöglicht, die in der Einbauposition des Kraftstoffinjektors im direkten Anlagekontakt zum ersten Dichtelement angeordnet ist und somit den ringförmigen Bereich oberhalb des ersten Dichtelements abdichtet. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that a reduced temperature load of the combustion chamber facing Injektorendbereichs is made possible. This object is achieved in a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that a combustion chamber facing the first sealing member axially between the injector and a second bearing surface of the receiving opening is tensioned and adapted to the annular region between the injector and the receiving bore to seal the side of the first sealing element facing away from the first region of the injector housing. Such a design allows in the most general form of the invention, a thermal shading of the annular region between the injector and the receiving bore in the cylinder head on the side facing away from the combustion chamber of the first sealing element. This prevents that the resulting combustion gases in the combustion chamber with their relatively high temperatures in the axial direction reach into the seating area of the fuel injector in the receiving bore. This in turn reduces the thermal load on the area of the injector housing which is decisive for the heat conduction to the second sealing element, thereby enabling improved heat dissipation of the combustion chamber facing, in particular dome-shaped end region of the injector housing to the first seat surface of the receiving opening. This seal is made possible via the second seat surface of the receiving opening, which in the installation position of the fuel injector in direct contact with the first sealing element is arranged and thus seals the annular region above the first sealing element.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the fuel injector according to the invention are listed in the subclaims.

In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung, die sich konstruktiv besonders einfach realisieren lässt und unter Verwendung von Standardbauelementen die gewünschte Abdichtfunktion ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das erste Dichtelement ringförmig ausgebildet ist und axial an dem Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich des Injektorgehäuses anliegt.In a first constructive embodiment, which can be realized in a structurally particularly simple manner and enables the desired sealing function using standard components, it is proposed that the first sealing element is annular and abuts axially on the transition region between the first region and the second region of the injector housing.

In alternativer Ausgestaltung ist es auch möglich, dass das erste Dichtelement ringförmig mit im Querschnitt konischer Form ausgebildet ist und zwischen zwei konisch ausgebildeten Flächen des Injektorgehäuses und der Aufnahmeöffnung anliegt. Eine derartige Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass eine relativ großflächige Anlage bzw. Dichtfläche ermöglicht wird, so dass bereits relativ geringe axiale Spannkräfte ausreichen, um eine besonders gute Dichtheit zu erzielen. In an alternative embodiment, it is also possible that the first sealing element is annular with a conical cross-sectional shape and rests between two conical surfaces of the injector and the receiving opening. Such a design has the particular advantage that a relatively large-scale investment or sealing surface is made possible, so that even relatively small axial clamping forces sufficient to achieve a particularly good tightness.

Besonders bevorzugt ist bei den beiden zuletzt angesprochenen Varianten, wenn das erste Dichtelement aus Kunststoff und/oder Metall besteht und dazu ausgebildet ist, mit geringem radialem Spiel in die Aufnahmeöffnung des Zylinderkopfs aufgenommen zu werden, und wenn das zweite Dichtelement aus Metall, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material besteht und ringförmig ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht insbesondere eine relativ einfache Montage des Kraftstoffinjektors und stellt über das aus Metall bestehende zweite Dichtelement die gewünschte bzw. erforderliche Wärmeübertragung vom Kraftstoffinjektor in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine sicher. Neben rein metallischen oder aus Kunststoff bestehenden ersten Dichtelementen kann das erste Dichtelement auch beispielsweise aus einem metallischen Kern bestehen, der mit einer Beschichtung o.ä. aus Kunststoff bzw. Gummi ummantelt ist.Particularly preferred is in the two last-mentioned variants, when the first sealing element made of plastic and / or metal and is adapted to be received with slight radial play in the receiving opening of the cylinder head, and if the second sealing element made of metal, preferably from good thermally conductive material and is annular. Such a design allows, in particular, a relatively simple installation of the fuel injector and ensures the desired or required heat transfer from the fuel injector into the cylinder head of the internal combustion engine via the metal second sealing element. In addition to purely metallic or made of plastic first sealing elements, the first sealing element may for example consist of a metallic core, the like with a coating o.ä. made of plastic or rubber is sheathed.

Ebenso ist es aus Gründen der möglichst einfachen Montage und aus Bauteiltoleranzengründen sinnvoll, wenn das Injektorgehäuse im ersten Bereich und im zweiten Bereich einen derartigen Durchmesser aufweist, dass zwischen den beiden Bereichen des Injektorgehäuses und der Aufnahmeöffnung im Bereich außerhalb des ersten Dichtelements ein Radialspalt ausbildbar ist. It is also useful for reasons of the simplest possible assembly and component tolerance reasons when the injector in the first region and in the second region has a diameter such that between the two regions of the injector and the receiving opening in the region outside the first sealing element, a radial gap can be formed.

Die bisher beschriebenen Ausführungsformen nutzen zwei separate Dichtelemente, die durch separate Bauteile realisiert werden. In Abwandlung der Erfindung ist es auch denkbar bzw. möglich, dass die beiden Dichtelemente an einem einstückigen Bauteil in Form einer aus Metall bestehenden Dichthülse ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine besonders einfache und sichere Montage des Kraftstoffinjektors. The embodiments described so far use two separate sealing elements, which are realized by separate components. In a modification of the invention, it is also conceivable or possible that the two sealing elements are formed on a one-piece component in the form of a sealing sleeve made of metal. Such a design allows a particularly simple and secure installation of the fuel injector.

Bei der Ausbildung der beiden Dichtelemente in Form einer Dichthülse ist es in konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass das erste Dichtelement als konisch ausgebildeter Wandabschnitt der Dichthülse ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine großflächige Abdichtung des oberhalb des ersten Dichtelements ausgebildeten ringförmigen Raums zwischen der Dichthülse und der Aufnahmeöffnung im Zylinderkopf. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Wandabschnitt auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Zylinderkopfs einen Endbereich der Dichthülse ausbildet.In the design of the two sealing elements in the form of a sealing sleeve, it is provided in a structurally preferred embodiment, that the first sealing element is formed as a conical wall portion of the sealing sleeve. Such a design allows a large-area sealing of the above the first sealing element formed annular space between the sealing sleeve and the receiving opening in the cylinder head. In particular, it is provided that the wall section forms an end region of the sealing sleeve on the side of the cylinder head facing the combustion chamber.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, die eine besonders einfache Montage bzw. unkritische Bauteiletolerierung hinsichtlich der Dimensionierung der Dichthülse sowie eine gute Wärmeübertragung vom Injektorgehäuse in den Zylinderkopf ermöglicht, sieht vor, dass die Dichthülse mit Ausnahme im Bereich des ersten Dichtelements mit radialem Abstand zum Injektorgehäuse angeordnet ist und einen derartigen Durchmesser aufweist, dass die Dichthülse in wärmeleitendem Kontakt zur Aufnahmeöffnung positionierbar ist.A further preferred embodiment of the invention, which allows a particularly simple assembly or uncritical component tolerancing with respect to the dimensioning of the sealing sleeve and a good heat transfer from the injector into the cylinder head, provides that the sealing sleeve except in the region of the first sealing element with a radial distance from the injector is arranged and has a diameter such that the sealing sleeve is positionable in heat-conducting contact with the receiving opening.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 und 2 einen einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors unter Verwendung unterschiedlicher erster Dichtelemente, jeweils im Längsschnitt, 1 and 2 a fuel chamber of an internal combustion engine facing end portion of a fuel injector according to the invention using different first sealing elements, each in longitudinal section,

3 ein gegenüber 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem das erste Dichtelement zum Brennraum einen größeren axialen Abstand aufweist, 3 one opposite 2 modified embodiment in which the first sealing element to the combustion chamber has a greater axial distance,

4 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines einen konischen Querschnitt aufweisenden ersten Dichtelements im Längsschnitt und 4 an embodiment using a conical cross-section having first sealing element in longitudinal section and

5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Dichtelemente an einer Dichthülse ausgebildet bzw. angeordnet sind, ebenfalls im Längsschnitt. 5 an embodiment in which the two sealing elements are formed or arranged on a sealing sleeve, also in longitudinal section.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In den Figuren ist ein Teilbereich eines Zylinderkopfs 100 einer im Übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt. In dem Zylinderkopf 100 ist eine Aufnahmebohrung 101 zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 10, insbesondere in Form eines Common-Rail-Injektors, ausgebildet. Die als Durchgangsbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung 101 weist zumindest die drei, in den Figuren dargestellten Bohrungsabschnitte 102, 103 und 104 auf. Die drei Bohrungsabschnitte 102 bis 104 sind vorzugsweise jeweils zylindrisch ausgebildet, wobei im Übergangsbereich zwischen dem Bohrungsabschnitt 102 und Bohrungsabschnitt 103 eine erste, in Bezug zur Längsachse 11 des Kraftstoffinjektors 10 beispielhaft senkrecht angeordnete Anlagefläche 105, und zwischen den beiden Bohrungsabschnitten 103 und 104 eine zweite, in Bezug zur Längsachse 11 ebenfalls beispielhaft senkrecht angeordnete Anlagefläche 106 ausgebildet ist. Der Bohrungsabschnitt 102, der den geringsten Durchmesser der Bohrungsabschnitte 102 bis 104 aufweist, mündet unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine.In the figures, a portion of a cylinder head 100 an otherwise not shown internal combustion engine shown. In the cylinder head 100 is a receiving hole 101 for receiving a fuel injector according to the invention 10 , in particular in the form of a common rail injector. The trained as a through hole receiving bore 101 has at least the three, shown in the figures bore sections 102 . 103 and 104 on. The three bore sections 102 to 104 are preferably each cylindrical, wherein in the transition region between the bore portion 102 and bore section 103 a first, in relation to the longitudinal axis 11 of the fuel injector 10 example, vertically arranged contact surface 105 , and between the two bore sections 103 and 104 a second, with respect to the longitudinal axis 11 Also exemplified vertically arranged contact surface 106 is trained. The bore section 102 , the smallest diameter of the bore sections 102 to 104 has, opens directly into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein metallisches Injektorgehäuse 15 mit wenigstens drei Bereichen 16 bis 18 auf. Der erste Bereich 16 bildet eine Düsenkuppe 19 mit wenigstens einer, in der Praxis jedoch mehreren Einspritzöffnungen 21 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine aus. Der erste Bereich 16 ist teilweise im ersten Bohrungsabschnitt 102 angeordnet und ragt mit seinem kuppenförmigen Ende in den Brennraum der Brennkraftmaschine hinein. Zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ist innerhalb des Injektorgehäuses 15 in an sich bekannter Art und Weise eine in Richtung der Längsachse 11 des Kraftstoffinjektors 10 auf- und abbewegliche Düsennadel oder ähnliches angeordnet, die in ihrer abgesenkten Position die wenigstens eine Einspritzöffnung 21 verschließt und in einer angehobenen Position die wenigstens eine Einspritzöffnung 21 freigibt (nicht dargestellt). Die Betätigung der Düsennadel bzw. des Einspritzventilsglieds erfolgt ebenfalls auf an sich bekannte, und daher nicht näher beschriebene Art und Weise beispielsweise durch einen magnetischen Aktuator oder einen Piezoaktor. The fuel injector 10 has a metallic injector housing 15 with at least three areas 16 to 18 on. The first area 16 forms a nozzle 19 with at least one, but in practice a plurality of injection openings 21 for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. The first area 16 is partially in the first hole section 102 arranged and projects with its dome-shaped end into the combustion chamber of the internal combustion engine. For injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine is within the injector 15 in a manner known per se one in the direction of the longitudinal axis 11 of the fuel injector 10 arranged up and down movable nozzle needle or the like, the at least one injection opening in its lowered position 21 closes and in a raised position the at least one injection opening 21 releases (not shown). The actuation of the nozzle needle or the injection valve member also takes place in a known per se, and therefore unspecified manner, for example, by a magnetic actuator or a piezoelectric actuator.

Der zweite Bereich 17 ist innerhalb der beiden Bohrungsabschnitte 103 und 104 angeordnet, während der dritte Bereich 18 ausschließlich im dritten Bohrungsabschnitt 104 angeordnet ist. The second area 17 is within the two bore sections 103 and 104 arranged while the third area 18 exclusively in the third bore section 104 is arranged.

Das Injektorgehäuse 15 ist in Wirkverbindung mit einer Düsenspannmutter 22 angeordnet, die das Injektorgehäuse 15 bzw. den Kraftstoffinjektor 10 unter Zwischenlage eines metallischen Dichtrings 23 axial gegen die zweite Anlagefläche 106 der Aufnahmebohrung 101 kraftbeaufschlagt. Der Dichtring 23 umfasst den zweiten Bereich 17 des Injektorgehäuses 15 vorzugsweise mit lediglich geringem radialen Spiel und weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des dritten Bereichs 18 des Injektorgehäuses 15 angepasst ist. Der Dichtring 23 dient einerseits der Positionierung des Kraftstoffinjektors 10 in der Aufnahmebohrung 101 des Zylinderkopfs 100, und andererseits der thermischen Kopplung bzw. Anbindung des Injektorgehäuses 15 an den Zylinderkopf 100. Hierzu ist der Dichtring 23 bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Material, zum Beispiel aus Kupfer, ausgebildet. The injector housing 15 is in operative connection with a nozzle retaining nut 22 arranged the injector housing 15 or the fuel injector 10 with the interposition of a metallic sealing ring 23 axially against the second contact surface 106 the receiving bore 101 with force. The sealing ring 23 includes the second area 17 of the injector housing 15 preferably with only slight radial clearance and has an outer diameter which is substantially the outer diameter of the third region 18 of the injector housing 15 is adjusted. The sealing ring 23 on the one hand serves to position the fuel injector 10 in the receiving hole 101 of the cylinder head 100 , and on the other hand, the thermal coupling or connection of the injector 15 to the cylinder head 100 , For this purpose, the sealing ring 23 preferably formed of a highly thermally conductive material, for example of copper.

Im Übergangsbereich zwischen den beiden Bereichen 16 und 17 des Injektorgehäuses 15 ist eine Dichtung 25 in Form eines Kunststoffdichtrings, z.B. aus Viton bestehend, angeordnet. Die Dichtung 25 ist axial zwischen dem zweiten Bereich 17 des Injektorgehäuses 15 und der ersten Anlagefläche 105 in der Aufnahmebohrung 101 mit vorzugsweise lediglich relativ geringem radialen Spiel in der Aufnahmebohrung 101 angeordnet und über die Düsenspannmutter 22 derart axial in Richtung der Längsachse 11 des Kraftstoffinjektors 10 kraftbeaufschlagt, dass eine Abdichtung der Aufnahmebohrung 101 auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Dichtung 25 ermöglicht wird. Beim axialen Verspannen der Dichtung 25 weitet diese sich auch radial auf, so dass in Abhängigkeit von der Durchmesser der Dichtung 25 und der Aufnahmebohrung 101 zusätzlich ggf. eine radiale Abdichtung zwischen der Dichtung 25 und der Aufnahmebohrung 101 ausgebildet sein kann. Die Durchmesser zwischen dem ersten Bereich 16 und dem ersten Bohrungsabschnitt 102 der Aufnahmebohrung 101 sind derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem ersten Bereich 16 und dem ersten Bohrungsabschnitt 102 ein erster Radialspalt 27 ausgebildet ist. Weiterhin sind die Durchmesser des zweiten Bereichs 17 des Injektorgehäuses 15 und des zweiten Bohrungsabschnitts 103 der Aufnahmebohrung 101 derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem zweiten Bereich 17 und dem zweiten Bohrungsabschnitt 103 ein zweiter Radialspalt 28 ausgebildet ist. In the transition area between the two areas 16 and 17 of the injector housing 15 is a seal 25 in the form of a plastic sealing ring, for example consisting of Viton arranged. The seal 25 is axially between the second area 17 of the injector housing 15 and the first contact surface 105 in the receiving hole 101 preferably with only a relatively small radial play in the receiving bore 101 arranged and over the nozzle retaining nut 22 so axially in the direction of the longitudinal axis 11 of the fuel injector 10 energized, that a seal of the receiving bore 101 on the side facing away from the combustion chamber of the seal 25 is possible. During axial distortion of the seal 25 this also expands radially, so depending on the diameter of the seal 25 and the receiving bore 101 In addition, if necessary, a radial seal between the seal 25 and the receiving bore 101 can be trained. The diameters between the first area 16 and the first bore section 102 the receiving bore 101 are coordinated so that between the first area 16 and the first bore section 102 a first radial gap 27 is trained. Furthermore, the diameters of the second area 17 of the injector housing 15 and the second bore portion 103 the receiving bore 101 so matched to each other, that between the second area 17 and the second bore portion 103 a second radial gap 28 is trained.

Die Dichtung 25 hat neben ihrer Funktion der Abdichtung des zweiten Radialspalts 28 zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin ggf. die Funktion der Positionierung bzw. Zentrierung des Kraftstoffinjektors 10 in der Aufnahmebohrung 101.The seal 25 In addition to its function of sealing the second radial gap 28 to the combustion chamber of the internal combustion engine possibly the function of positioning or centering of the fuel injector 10 in the receiving hole 101 ,

Beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 10 wird insbesondere die Düsenkuppe 19 bzw. der erste Bereich 16 des Injektorgehäuses 15 aufgrund seiner Nähe zum Brennraum thermisch stark beansprucht, d.h., dass der erste Bereich 16 gegenüber den anderen Bereichen 17, 18 des Injektorgehäuses 15 eine erhöhte Temperatur aufweist. Durch die Pfeile 29 und 30 ist der Wärmefluss von der Düsenkuppe 19 in den Bereich des Zylinderkopfs 100 dargestellt. Insbesondere erkennt man, dass, verursacht durch die beiden Radialspalte 27 und 28, der Wärmeübergang von dem ersten Bereich 16 des Injektorgehäuses 15 lediglich über den zweiten Bereich 17 und den dritten Bereich 18 bzw. über die Düsenspannmutter 22 und den Dichtring 23 in den Zylinderkopf 100 erfolgt.When operating the fuel injector 10 in particular, the nozzle tip 19 or the first area 16 of the injector housing 15 Due to its proximity to the combustion chamber thermally stressed, ie, that the first area 16 compared to the other areas 17 . 18 of the injector housing 15 has an elevated temperature. Through the arrows 29 and 30 is the heat flow from the nozzle tip 19 in the area of the cylinder head 100 shown. In particular, it can be seen that caused by the two radial gaps 27 and 28 , the heat transfer from the first area 16 of the injector housing 15 only over the second area 17 and the third area 18 or via the nozzle retaining nut 22 and the sealing ring 23 in the cylinder head 100 he follows.

Der in der 2 dargestellte Kraftstoffinjektor 10a unterscheidet sich von dem Kraftstoffinjektor 10 dadurch, dass anstelle einer aus Kunststoff bestehenden Dichtung 25 eine vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material bestehende Dichtung 25a verwendet wird. Die Dichtung 25a ist beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, als Kupferring ausgebildet und ermöglicht zusätzlich einen direkten Wärmeübergang von dem ersten Bereich 16 bzw. der Düsenkuppe 19 des Injektorgehäuses 15 in den Zylinderkopf 100 in einem brennraumnahen Bereich, was durch die Pfeile 31 verdeutlicht sein soll.The Indian 2 illustrated fuel injector 10a is different from the fuel injector 10 in that instead of a plastic seal 25 a preferably made of good heat conducting material seal 25a is used. The seal 25a is exemplary, but not limiting, designed as a copper ring and also allows direct heat transfer from the first area 16 or the nozzle tip 19 of the injector housing 15 in the cylinder head 100 in a region close to the combustion chamber, which is indicated by the arrows 31 should be clarified.

Der Kraftstoffinjektor 10b gemäß der 3 unterscheidet sich von dem Kraftstoffinjektor 10a der 2 dadurch, dass die Dichtung 25b in Bezug auf die Längsachse 11 des Kraftstoffinjektors 10b von dem Brennraum zurückgerückt ist, d.h. näher in Richtung zum Dichtring 23 liegt. Dadurch wird zum einen tendenziell die thermische Belastung der Dichtung 25b reduziert, zum andern kann über die Position der Dichtung 25b der Wärmefluss durch die Dichtung (25b) beeinflusst bzw. abgestimmt werden. Weiterhin erkennt man, dass der erste Bohrungsabschnitt 102a eine größere axiale Länge aufweist als der Bohrungsabschnitt 102 bei den Kraftstoffinjektoren 10 und 10a. Ebenso ist der erste Bereich 16b des Kraftstoffinjektors 10b gegenüber den Kraftstoffinjektoren 10 und 10a verlängert ausgebildet.The fuel injector 10b according to the 3 is different from the fuel injector 10a of the 2 in that the seal 25b in relation to the longitudinal axis 11 of the fuel injector 10b has moved back from the combustion chamber, ie closer towards the sealing ring 23 lies. As a result, on the one hand tends the thermal stress of the seal 25b reduced, on the other hand, about the position of the seal 25b the heat flow through the seal ( 25b ) are influenced or coordinated. Furthermore, it can be seen that the first bore section 102 has a greater axial length than the bore portion 102 at the fuel injectors 10 and 10a , Likewise, the first area 16b of the fuel injector 10b opposite the fuel injectors 10 and 10a extended trained.

Der Kraftstoffinjektor 10c der 4 ist prinzipiell mit dem Kraftstoffinjektor 10a vergleichbar. Anstelle einer flachen Dichtung 25a findet jedoch eine im Querschnitt konisch ausgebildete (metallische) Dichtung 25c Verwendung, die an entsprechend konisch bzw. schräg ausgebildeten Flächen 33 bzw. 34 am Kraftstoffinjektor 10c bzw. dem Injektorgehäuse 15 und der Aufnahmebohrung 101 ausgebildet sind. Die Dichtung 25c weist gegenüber der Dichtung 25a bei dem Kraftstoffinjektor 10a den Vorteil einer vergrößerten Anlagefläche an dem Kraftstoffinjektor 10c bzw. dem Zylinderkopf 100 auf, so dass ein besonders guter Wärmeübergang von dem Kraftstoffinjektor 10c auf dem Zylinderkopf 100 ermöglicht wird. Darüber hinaus ist durch die konische Form zusätzlich eine besonders gute Zentrierung des Kraftstoffinjektors 10c in der Aufnahmebohrung 101 möglich. The fuel injector 10c of the 4 is in principle with the fuel injector 10a comparable. Instead of a flat seal 25a However, finds a conical cross-section formed (metallic) seal 25c Use, in accordance with conically or obliquely formed surfaces 33 respectively. 34 at the fuel injector 10c or the injector housing 15 and the receiving bore 101 are formed. The seal 25c points to the seal 25a at the fuel injector 10a the advantage of an enlarged contact surface on the fuel injector 10c or the cylinder head 100 on, allowing a particularly good heat transfer from the fuel injector 10c on the cylinder head 100 is possible. In addition, due to the conical shape additionally a particularly good centering of the fuel injector 10c in the receiving hole 101 possible.

Zuletzt ist in der 5 ein nochmals modifizierter Kraftstoffinjektor 10d dargestellt, bei dem die Funktion der Dichtung 25c sowie des Dichtrings 23 des Kraftstoffinjektors 10c der 4 durch ein einteiliges Bauteil in Form einer Dichthülse 35 realisiert werden. Die aus gut wärmeleitendem Material bestehende Dichthülse 35 weist auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Stirnseite einen konisch ausgebildeten ersten Dichtbereich 36 als erstes Dichtelement auf, während der flanschförmig umlaufende Rand an der anderen Stirnseite der Dichthülse 35 einen zweiten Dichtbereich 37 bzw. ein zweites Dichtelement ausbildet. Wesentlich ist noch, dass der Außendurchmesser der Dichthülse 35 im Bereich des zweiten Bohrungsabschnitts 103d derart auf den Durchmesser des Bohrungsabschnitts 103d abgestimmt ist, dass der Außenumfang der Dichthülse 35 an dem zweiten Bohrungsabschnitt 103d der Aufnahmebohrung 101 anliegt, so dass ein Wärmeübergang von der Düsenkuppe 19 über den ersten Dichtbereich 36 und die Dichthülse 35 in den Bereich des zweiten Bohrungsabschnitts 103d des Zylinderkopfs 100 ermöglicht wird, was durch die Pfeile 38 verdeutlicht sein soll. Last is in the 5 a modified fuel injector 10d shown in which the function of the seal 25c and the sealing ring 23 of the fuel injector 10c of the 4 by a one-piece component in the form of a sealing sleeve 35 will be realized. The existing of good heat conducting material sealing sleeve 35 has on the combustion chamber of the internal combustion engine facing end face a conical first sealing area 36 as the first sealing element, while the flange-shaped circumferential edge on the other end face of the sealing sleeve 35 a second sealing area 37 or forms a second sealing element. It is still essential that the outer diameter of the sealing sleeve 35 in the area of the second bore section 103d such to the diameter of the bore portion 103d is matched that the outer circumference of the sealing sleeve 35 at the second bore portion 103d the receiving bore 101 abuts, allowing a heat transfer from the nozzle tip 19 over the first sealing area 36 and the sealing sleeve 35 in the area of the second bore section 103d of the cylinder head 100 what is possible through the arrows 38 should be clarified.

Die soweit beschriebenen Kraftstoffinjektoren 10, 10a bis 10d können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The fuel injectors described so far 10 . 10a to 10d can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012219654 A1 [0002]
EP 1081374 A2 [0003]
DE 10125943 A1 [0004]

Claims

Fuel injector ( 10 ; 10a to 10d ), in particular common-rail injector, with an injector housing ( 15 ) inserted into a receiving opening ( 101 ) of a cylinder head ( 100 ) of an internal combustion engine is used and in the installed position a first combustion chamber of the internal combustion engine facing first area ( 16 ), on which on the side facing away from the combustion chamber at least one enlarged second diameter area ( 17 . 18 ), the first area ( 16 ) consists of metal and on the combustion chamber side facing radially from a first sealing element ( 25 ; 25a ; 25b ; 25c ; 36 ) which is in the annular space between the first area ( 16 ) of the injector housing ( 15 ) and the receiving opening ( 101 ) in the region of a first bore section ( 103 ; 103d ) of the receiving bore ( 101 ), and with a second sealing element ( 23 ; 37 ), which at the side facing away from the combustion chamber between the injector ( 15 ) and a contact surface ( 106 ) of the receiving opening ( 101 ) for the injector housing ( 15 ) is axially clamped, characterized in that the first sealing element ( 25 ; 25a ; 25b ; 25c ; 36 ) axially between the injector housing ( 15 ) and a second contact surface ( 105 ) of the receiving opening ( 101 ) and is adapted to the annular area between the injector ( 15 ) and the receiving bore ( 101 ) on the first area ( 16 ) facing away from the first sealing element ( 25 ; 25a ; 25b ; 25c ; 36 ) seal.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the first sealing element ( 25 ; 25a ; 25b ) is annular and axially at the transition region between the first region ( 16 ) and the second area ( 17 ) of the injector housing ( 15 ) is present.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the first sealing element ( 25c ) is formed annularly in cross-section conical shape and between two conical surfaces ( 33 . 34 ) of the injector housing ( 15 ) and the receiving opening ( 101 ) is present.

Fuel injector according to claim 2 or 3, characterized in that the first sealing element ( 25 ; 25a to 25c ) is made of plastic and / or metal and is adapted, with little radial play in the receiving opening ( 101 ), and that the second sealing element ( 23 ; 37 ) Made of metal, preferably made of good heat conducting material and is annular.

Fuel injector according to one of claims 2 to 4, characterized in that the injector housing ( 15 ) in the first area ( 16 ) and in the second area ( 17 ) has a diameter such that between the two areas ( 16 . 17 ) and the receiving opening ( 101 ) in the area outside the first sealing element ( 25 ; 25a to 25c ) a radial gap ( 27 . 28 ) can be formed.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the two sealing elements ( 36 . 37 ) on a one-piece component in the form of an existing metal sealing sleeve ( 35 ) are formed.

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the first sealing element ( 36 ) as a conical wall portion of the sealing sleeve ( 35 ) is trained.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the wall portion of the sealing sleeve ( 35 ) on the combustion chamber side facing an end portion of the sealing sleeve ( 35 ) trains.

Fuel injector according to one of claims 6 to 8, characterized in that the sealing sleeve ( 35 ) except in the region of the first sealing element ( 36 ) with radial distance to the injector housing ( 15 ) is arranged and has a diameter such that the sealing sleeve ( 35 ) in heat-conducting contact with the receiving opening ( 101 ) is positionable.