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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einbringen eines Fluids, insbesondere zum Einbringen eines Kraftstoffs, mit einem verbesserten Dichtring am äußeren Gehäuse des Injektors.
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Injektoren sind beispielsweise als Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei direkteinspritzenden Injektoren werden die Injektoren beispielsweise in einer Bohrung in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet. Hierbei muss ein Spalt zwischen dem Gehäuse des Injektors und der Bohrung abgedichtet werden, um zu verhindern, dass Brennraumgase über den Spalt zwischen Injektor und Bohrungswand zur Atmosphärenseite gelangen. Zur Abdichtung werden hierbei möglichst kostengünstige Dichtringe mit rechteckigem Querschnitt verwendet, welche üblicherweise aus Teflon vorgesehen sind. Im montierten Zustand ergeben sich hierbei Reibkräfte zwischen dem Dichtring und dem Injektor sowie zwischen dem Dichtring und der Bohrungswand, wodurch der Injektor in Axialrichtung steif fixiert ist. Es hat sich nun herausgestellt, dass beispielsweise infolge von Schaltimpulsen des Injektors zum Öffnen und Schließen des Injektors diese Schaltimpulse auf die Brennkraftmaschine übertragen werden und ein unerwünschtes Geräusch erzeugen können. Diese Geräusche können bei einem Nutzer der Brennkraftmaschine zur Irritationen führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Injektor zum Einbringen eines Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein durch Schaltimpulse des Injektors erzeugtes Geräusch nicht mehr auf benachbarte Bauteile, insbesondere Bauteile einer Brennkraftmaschine, übertragen werden können. Somit ergeben sich bei einem Nutzer des Injektors keine Irritationen, insbesondere hinsichtlich einer Funktionssicherheit des Injektors infolge von unbekannten Geräuschen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor ein Gehäuse und einen ringförmigen geschlossenen Dichtring aufweist, welcher an einem äußeren Umfang des Gehäuses angeordnet ist. Der Dichtring ist eingerichtet, im eingebauten Zustand des Injektors an einem äußeren Umfang des Gehäuses abzudichten. Weiterhin weist der Dichtring wenigstens einen, in Umfangsrichtung des Dichtrings verlaufenden, ununterbrochenen Schlitz auf. Durch das Vorsehen des umlaufenden Schlitzes kann somit axiale Steifigkeit des Dichtrings reduziert werden und dadurch eine Übertragung von Geräuschen, basierend auf Injektorschaltimpulsen, reduziert werden bzw. vollständig eliminiert werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise ist der umlaufende Schlitz ausschließlich am Außenumfang des Dichtrings angeordnet. Alternativ ist der umlaufende Schlitz ausschließlich am Innenumfang des Dichtrings angeordnet. Weiter alternativ sind ein oder mehrere Schlitze am Außenumfang und ein oder mehrere Schlitze am Innenumfang des Dichtrings vorgesehen.
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Um eine axiale Steifigkeit des Dichtrings weiter zu reduzieren, ist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung umlaufenden Schlitzen am Dichtring vorgesehen. Besonders bevorzugt sind zwei bis acht Schlitze, insbesondere zwei bis vier Schlitze, vorgesehen.
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Die Schlitze liegen weiter bevorzugt in einer Ebene, die in einem rechten Winkel zu einer Mittelachse des Dichtrings angeordnet ist. Hierdurch können die durch den Injektor erzeugten Schaltimpulsgeräusche sehr wirksam gedämpft werden. Insbesondere kann bei der Anordnung der Schlitze im 90°-Winkel zur Mittelachse des Dichtrings ein auf das Bohrungsbauteil, z.B. in einem Zylinderkopf, in dessen Bohrung der Injektor angeordnet ist, ein Schall wirksam reduziert werden.
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Alternativ ist der oder die Schlitze in einem Winkel ungleich 90° zur Mittelachse des Dichtrings angeordnet.
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Weiter bevorzugt weist der Dichtring in Umfangsrichtung eine konstante Dicke auf und der oder die Schlitze weisen eine Schlitztiefe auf, welche in einem Bereich von 30% bis 95% der Dicke, insbesondere vorzugsweise 40% bis 80% der Dicke, und besonders bevorzugt 70% der Dicke des Dichtrings liegt.
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Für eine sichere Fixierung des Dichtrings weist vorzugsweise das Gehäuse des Injektors eine Nut auf, in welcher der Dichtring angeordnet ist. Der Dichtring weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf, so dass die Nut ebenfalls vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Weiter bevorzugt weist die Nut eine erste und/oder zweite Fase an einem Übergang zum äußeren Mantelbereich des Gehäuses auf.
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Damit der Schlitz besonders einfach herstellbar ist, ist der Schlitz vorzugsweise geradlinig ausgeführt. Dadurch kann der Schlitz z.B. durch einen Schnitt im Dichtring einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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Weiter bevorzugt weist der Dichtring an einem einspritzseitigen Ende eine erste Fase auf. Die Fase ist vorzugsweise an einer radial äußeren Kante vorgesehen, so dass die Kante als Fase ausgebildet ist. Dadurch kann insbesondere eine Montage des Injektors mit eingesetztem Dichtring in einer Bohrung oder dgl. vereinfacht werden. Zusätzlich bevorzugt weist der Dichtring am einspritzabgewandten Ende eine zweite Fase auf.
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Weiter bevorzugt ist bei Vorsehen von mehreren Schlitzen im Dichtring jeder Schlitz hinsichtlich seiner geometrischen Form und Anordnung gleich vorgesehen, d.h., eine Schlitztiefe, ein Winkel zur Mittelachse des Dichtrings usw., ist jeweils gleich.
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Der Dichtring ist vorzugsweise aus Teflon hergestellt. Besonders bevorzugt weist der Dichtring einen Füllstoff auf, insbesondere wird als Füllstoff Glasfaser, Graphit oder Bronze verwendet.
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Weiter bevorzugt ist der Dichtring als Dichtringanordnung umfassend eine Vielzahl von Dichtringen vorgesehen. Die Vielzahl von Dichtringen sind in Axialrichtung des Injektors hintereinander in der Nut des Gehäuses angeordnet. Besonders bevorzugt umfasst die Dichtringanordnung dabei zwei bis acht Dichtringe, insbesondere zwei bis vier Dichtringe. Die Vielzahl von Dichtringen ist vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt.
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Der Injektor ist besonders bevorzugt ein Kraftstoffinjektor und insbesondere ein Gasinjektor.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Injektor. Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt eine Gasbrennkraftmaschine.
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Zeichnung
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Schnittansicht eines Dichtrings des Injektors von 1,
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3 eine schematische Teil-Schnittansicht des Dichtrings von 2 bei einer Verformung in einer ersten Richtung,
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4 eine schematische Teil-Schnittansicht des Dichtrings von 2 bei einer Verformung in einer zweiten Richtung, und
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5 eine schematische Schnittansicht eines Dichtrings gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Injektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Der Injektor 1 umfasst ein Gehäuse 2 und einen Ventilsitz 3, an welchem eine Ventilnadel 5 einen Durchlass freigibt und verschließt.
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Der Injektor 1 umfasst ferner ein Rückstellelement 6, welches die Ventilnadel 5 im Ruhezustand des Injektors gegen den Ventilsitz 3 drückt, um den Injektor im geschlossenen Zustand zu halten.
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Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ferner einen Aktor, in diesem Ausführungsbeispiel einen Magnetaktor. Der Aktor 7 ist zur Stromversorgung mit einem elektrischen Anschluss 80 verbunden.
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Der Injektor 1 ist in einem Bauteil 10, in diesem Ausführungsbeispiel einem Zylinderkopf, in einer Bohrung 12 angeordnet. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.
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Wie weiterhin aus 1 ersichtlich ist, ist am äußeren Umfang des Gehäuses 2, genauer des Teilbereichs des Gehäuses 2, welches in der Bohrung 12 angeordnet ist, ein Dichtring 4 vorgesehen. Der Dichtring 4 dichtet den Spalt zwischen dem Zylinderkopf 10 und dem Gehäuse 2 des Injektors 1 ab. Hierdurch wird vermieden, dass Brennraumgase über den Spalt zur Atmosphärenseite gelangen.
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Am Gehäuse 2 ist eine umlaufende Nut 20 ausgebildet, in welcher der Dichtring 4 angeordnet ist.
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Der Dichtring 4 ist im Detail aus den 2 bis 4 ersichtlich. Wie in 2 dargestellt, weist der Dichtring 4 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Der Dichtring 4 ist ringförmig geschlossen ausgebildet und weist an einem äußeren Umfang einen ersten Schlitz 8 und einen zweiten Schlitz 9 auf. Die beiden Schlitze 8, 9 liegen jeweils in einer Ebene E, die in einem rechten Winkel zu einer Mittelachse Y-Y des Dichtrings 4 angeordnet ist. Die Schlitze 8, 9 verlaufen vollständig entlang des äußeren Umfangs des Dichtrings 4.
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Eine Tiefe T der Schlitze 8 im Material des Dichtrings 4 beträgt ca. 55% einer Dicke D des Dichtrings 4.
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Die beiden Schlitze 8, 9 werden beispielsweise durch Einschneiden des Dichtrings 4 am äußeren Umfang mittels eines Schneidwerkzeugs hergestellt.
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Durch das Vorsehen der beiden Schlitze 8, 9 im Dichtring 4 wird eine Steifigkeit des Dichtrings 4 in Axialrichtung X-X des Injektors reduziert. Somit kann erreicht werden, dass Schaltimpulse des Injektors, welche durch Betätigung des Aktors 7 entstehen, nicht mehr aufgrund einer hohen Steifigkeit des Dichtrings 4 direkt auf den Zylinderkopf 10 übertragen werden, sondern dass, wie in 3 durch den Pfeil A angedeutet, bei Auftreten eines Schaltimpulses in Richtung des Pfeils A, der Dichtring 4 eine elastische Verformung in Richtung des Pfeils B erfährt. Wie aus 3 ersichtlich ist, werden aufgrund der im Dichtring 4 auftretenden Scherkräfte auch der erste Schlitz 8 und der zweite Schlitz 9 verschoben. In 3 ist die Ausgangsposition des ersten Schlitzes 8 mit dem Bezugszeichen 8‘ und des zweiten Schlitzes 9 mit dem Bezugszeichen 9‘ bezeichnet.
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Wenn die Ventilnadel für einen Öffnungsvorgang in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, kann eine entsprechende um 180° umgekehrte Bewegung und Scherung am Dichtring 4 auftreten.
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Somit kann der in Axialrichtung weniger steife Dichtring 4 auch eine Oszillation der Schaltimpulse für den Öffnungs- und Schließvorgang des Injektors dämpfen, so dass die dabei entstehenden Geräusche nicht auf den Zylinderkopf 10 übertragen werden.
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4 zeigt einen Zustand des Dichtrings 4, in welchem ein Schallimpuls auf den Zylinderkopf 10 übertragen wurde. Durch die reduzierte axiale Steifigkeit des Dichtrings 4 kann verhindert werden, dass der Schall auf den Injektor 1 und von dort auf andere Bauteile, beispielsweise eines Kraftstoffzuleitungssystems und evtl. in einen Innenraum eines Fahrzeugs übertragen werden kann.
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5 zeigt einen Dichtring 4 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus 5 ersichtlich ist, weist der Dichtring 4 an einem einspritzseitigen Ende eine breite Fase 14 auf. Ferner ist nur genau ein umlaufender Schlitz 8 im Dichtring 4 vorgesehen. Der Schlitz 8 ist dabei in einem Winkel α zur Mittelachse Y-Y angeordnet, welcher ungleich 90° ist. Der Winkel α ist vorzugsweise ungefähr 60°.
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Der Dichtring 4 des zweiten Ausführungsbeispiels weist ferner einen zweiten Schlitz 18 auf, welcher ausgehend von einem Innenumfang des Dichtrings in den Dichtring eingeschnitten ist. Der zweite Dichtring 18 ist in einem zweiten Winkel β zu einer Mittelachse Y-Y des Dichtrings 4 angeordnet. Die Winkel α und β sind vorzugsweise gleich.
