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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere einen Kraftstoffinjektor, mit einem verbesserten Korrosionsschutz. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Injektor.
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Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, sind üblicherweise in einem Zylinderkopf Injektorschächte vorgesehen, welche die Kraftstoffinjektoren aufnehmen. Um zu vermeiden, dass Flüssigkeiten, Dreck usw., von außen in den Injektorschacht gelangen, sind so genannte Schachtabdichtungen vorgesehen, welche den Injektorschacht gegen die Umgebung abdichten. Es wurde nun jedoch festgestellt, dass Beispielsweise bei einer Motorreinigung mit einem Hochdruckreiniger Flüssigkeit durch die Schachtabdichtung in den Injektorschacht gelangen kann. Diese Flüssigkeit kann auch bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn hohe Temperaturen herrschen, nicht durch die abdichtende Schachtabdichtung zur Umgebung zurückkehren, sondern verursacht Korrosion an Bauteilen des Injektors sowie ggf. im Extremfall einen elektrischen Kurzschluss. Es wäre daher wünschenswert, eine verbesserte Schachtabdichtung zu haben.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Injektor zum Einspritzen eines Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Korrosion und auch elektrische Probleme, welche durch eine im montierten Zustand des Injektors am Injektor stehende Flüssigkeit verursacht werden könnten, vermieden werden können. Der Injektor ist im montierten Zustand in einem Injektorschacht angeordnet, wobei der Injektorschacht mit einer Schachtabdichtung gegen die Umgebung abgedichtet ist. Im Betrieb des Injektors kann sich nun Flüssigkeit, wie Wasser, im Bereich des Injektorschachts ansammeln, welche durch die erfindungsgemäße Lösung zur Umgebung abgegeben werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor ein Gehäuse und eine am Gehäuse umlaufend angeordnete Aufnahme umfasst. Die Aufnahme ist eingerichtet, um eine Schachtabdichtung aufzunehmen. Die Aufnahme unterteilt dabei eine Außenseite des Injektors in Axialrichtung in einen ersten Außenbereich und einen zweiten Außenbereich, wobei erfindungsgemäß eine überbrückende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Außenbereich vorhanden ist. Die überbrückende Verbindung stellt für das Fluid einen Durchgangspfad bereit, welcher die Schachtabdeckung überbrückt. Dadurch kann ein Fluid, welches sich im Injektorschacht angesammelt hat, zur Umgebung abgegeben werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise umfasst die überbrückende Verbindung eine im Gehäuse ausgebildete Nut, welche den ersten Außenbereich mit dem zweiten Außenbereich des Gehäuses verbindet. Die Nut ist dabei im montierten Zustand des Injektors mit einer Schachtabdichtung radial innerhalb der Schachtabdichtung ausgebildet und ermöglicht einen Fluidaustausch. Besonders bevorzugt ist die Nut geradlinig vorgesehen. Die Nut kann parallel zu einer Mittelachse des Injektors ausgerichtet sein oder auch schräg zur Mittelachse des Injektors ausgerichtet sein. Ferner können eine Vielzahl von Nuten entlang des Umfangs des Gehäuses zur Überbrückung der Aufnahme für die Schachtabdeckung vorhanden sein.
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Weiter bevorzugt umfasst die Aufnahme einen ersten nach außen vorstehenden Bund und einen zweiten nach außen vorstehenden Bund, wobei der erste und zweite Bund umlaufend ausgebildet sind und eingerichtet sind, zwischen sich die Schachtabdichtung aufzunehmen. Dabei weist die überbrückende Verbindung am ersten und zweiten Bund vorzugsweise jeweils eine Unterbrechung auf, um einen Durchgangspfad für das Fluid bereitzustellen.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die überbrückende Verbindung am Gehäuse im Bereich der Aufnahme für die Schachtabdeckung wenigstens einen vorstehenden Bereich auf, welcher eingerichtet ist, ein vollständiges Anliegen einer montierten Schachtabdichtung zu vermeiden, um einen Durchgangspfad für das Fluid zu definieren, der den ersten mit dem zweiten Außenbereich des Gehäuses verbindet. Durch den vorstehenden Bereich liegt im montierten Zustand die Schachtabdichtung nicht direkt an der Außenseite des Gehäuses an, so dass sich wenigstens ein Durchgangspfad für das Fluid vom ersten zum zweiten Außenbereich ergibt. Vorzugsweise sind eine Vielzahl von vorstehenden Bereichen entlang des Umfangs des Gehäuses vorgesehen, so dass sich entsprechend eine Vielzahl von Durchgangspfaden für das Fluid ergibt.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die überbrückende Verbindung wenigstens eine Durchgangsöffnung im Gehäuse, welche den ersten Außenbereich mit dem zweiten Außenbereich des Gehäuses verbindet. Die Durchgangsöffnung verläuft dabei durch das Gehäuse und ist derart angeordnet, dass die Aufnahme für die Schachtabdichtung überbrückt wird. Die Durchgangsöffnung kann dabei vollständig im Gehäuse vorgesehen werden und die Schachtabdichtung im montierten Zustand vollständig überbrücken oder es ist auch eine Ausgestaltung denkbar, in der die Durchgangsöffnung nur einen Teil der Aufnahme der Schachtabdichtung überbrückt und der restliche Teil an der Schachtabdichtung dann durch eine Nut und/oder durch vorstehende Bereiche überbrückt wird.
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Um möglichst ein Eindringen von Fluid von der Außenseite in den Injektorschacht zu verhindern, ist die überbrückende Verbindung vorzugsweise als Labyrinth ausgebildet. Hierbei ist die überbrückende Verbindung dann nicht als lineare Nut oder dgl. vorgesehen, sondern der Durchgangspfad wird einmal oder mehrmals umgeleitet, um keine lineare Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Außenbereich des Gehäuses bereitzustellen.
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Weiter bevorzugt umfasst der Injektor eine Schachtabdichtung, insbesondere aus einem elastischen Material, wobei die Schachtabdichtung in der Aufnahme des Gehäuses angeordnet ist. Die Schachtabdichtung kann beispielsweise ein O-Ring oder ein anderer umlaufend geschlossener Ring sein.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Spritzgussgehäuse, welches an einen Grundkörper des Injektors angespritzt wird. Dadurch kann die überbrückende Verbindung einfach in das zu umspritzende Gehäuse integriert werden, so dass keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte zur Herstellung der überbrückenden Verbindung notwendig sind. Dadurch kann der Injektor mit verbessertem Korrosionsschutz sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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Weiter bevorzugt ist der Injektor ein Teil einer Zylinderkopfanordnung, welche einen Zylinderkopf und einen erfindungsgemäßen Injektor umfasst.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Injektor, insbesondere einem Kraftstoffinjektor. Der Kraftstoffinjektor ist dabei bevorzugt in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet und spritzt Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine ein.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Ansicht eines Injektors in einem montierten Zustand in einem Injektorschacht eines Zylinderkopfes,
- 2 eine schematische vergrößerte Darstellung des Gehäuses des Injektors von 1 mit einer überbrückenden Verbindung,
- 3 eine schematische Schnittansicht eines Injektors mit überbrückender Verbindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 eine schematische, perspektivische Teil-Ansicht des Injektors von 3,
- 5 eine schematische, perspektivische Teil-Ansicht eines Injektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 6 eine schematische, perspektivische Teil-Ansicht des Injektors von 5 mit montierter Schachtabdichtung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Injektor 3 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt den montierten Zustand des Injektors 3, welcher in einem Injektorschacht 21 montiert ist. Der Injektorschacht 21 ist in einem Zylinderkopf 2 einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Wie aus 1 deutlich wird, spritzt der Injektor 3 Kraftstoff direkt in einen Brennraum 20 der Brennkraftmaschine ein.
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An einem Gehäuse 32 des Injektors 3 ist eine Schachtabdichtung 4 vorgesehen, welche den Injektorschacht 21 gegen eine Umgebung 23 abdichtet. Dabei ergibt sich, wie aus 1 ersichtlich ist, im Injektorschacht 21 ein Zwischenraum 22 zwischen dem Injektor 3 und dem Zylinderkopf 2.
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Am Injektor 3 ist ferner noch ein Kraftstoffanschluss 30 sowie ein elektrischer Anschluss 31 dargestellt.
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Um eine Flüssigkeit, welche sich beispielsweise bei einer Motorwäsche mit einem Hochdruckreiniger im Zwischenraum 22 im Injektorschacht 21 angesammelt hat, eine Möglichkeit zum Entweichen zur Umgebung 23 zu geben, ist erfindungsgemäß eine überbrückende Verbindung 5 vorgesehen, welche im Detail aus 2 ersichtlich ist. Die überbrückende Verbindung 5 stellt dabei einen Fluid-Durchgangspfad von einem ersten Außenbereich 33 des Gehäuses zu einem zweiten Außenbereich 34 des Gehäuses bereit. Die Unterteilung des Gehäuses in den ersten und zweiten Außenbereich 33, 34 wird dabei durch eine Aufnahme 6 am Gehäuse definiert, wobei die Aufnahme 6 eingerichtet ist, um die Schachtabdichtung 4 aufzunehmen.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Aufnahme 6 einen ersten, nach außen vorstehenden Bund 7 und einen zweiten, nach außen vorstehenden Bund 8, welche beide umlaufend an einer Außenseite des Gehäuses vorgesehen sind.
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Der erste und zweite Bund 7, 8 sind dabei parallel zueinander und liegen jeweils in einer Ebene, welche senkrecht zu einer Axialrichtung X-X des Injektors 3 ist. Zwischen dem ersten und zweiten Bund 7, 8 ist ein Aufnahmeboden 9 vorgesehen, an welchem die in 2 nicht dargestellte Schachtabdichtung abdichtet.
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Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, ist hierbei am ersten und zweiten Bund 7, 8 jeweils eine Unterbrechung 7a, 8a vorgesehen, durch welche eine Nut 50 der überbrückenden Verbindung verläuft. Dadurch ist das Gehäuse im Bereich der Unterbrechungen 7a, 8a und des Aufnahmebodens 9 tiefer, so dass ein Durchgangspfad vom ersten Außenbereich 33 zum zweiten Außenbereich 34 vorhanden ist, über welchen eine Flüssigkeit bzw. verdampfte Flüssigkeit im Injektorschacht zur Umgebung 23 entweichen kann.
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Die Nut 50 ist in diesem Ausführungsbeispiel linear und parallel zur Mittelachse X-X des Injektors angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Nut 50 schräg zur Mittelachse des Injektors angeordnet ist. Ferner ist es auch möglich, dass entlang des Umfangs des Gehäuses 32 eine Vielzahl von Nuten und entsprechend eine Vielzahl von Unterbrechungen an der Aufnahme 6 vorgesehen sind.
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Somit kann durch Vorsehen der die Schachtabdichtung 4 überbrückenden Verbindung 5 eine Korrosion des Injektors im Injektorschacht im Vergleich mit Stand der Technik signifikant reduziert werden. Eine im Injektorschacht vorhandene Flüssigkeit kann über den Durchgangspfad an der überbrückenden Verbindung 5 zur Umgebung 23 entweichen. Auch können erfindungsgemäß elektrische Probleme, welche durch eine stehende Flüssigkeit im Injektorschacht 21 ausgelöst werden könnten, vermieden werden.
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Die 3 und 4 zeigen einen Injektor 3 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wir im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die überbrückende Verbindung 5 ein Labyrinth 53, welches an der Außenseite des Gehäuses 32 des Injektors 3 vorgesehen ist. In 3 ist schematisch auch die montierte Schachtabdichtung 4 dargestellt, welche in diesem Ausführungsbeispiel ein umlaufend geschlossener Ring mit viereckigem Querschnitt und einer daran integral gebildeten Dichtlippe 40 ist. Das Labyrinth 53 ist als Nut bzw. längliche Vertiefung sowohl im ersten umlaufenden Bund 7, in zweiten umlaufenden Bund 8 als auch im Aufnahmeboden 9 ausgebildet. Dadurch muss keine Unterbrechung des ersten und zweiten Bundes 7 für die überbrückende Verbindung vorgesehen werden. Diese Ausgestaltung mit Labyrinth 53 hat den Vorteil, dass insbesondere ein Eindringen von Flüssigkeit von außen in Richtung in den Injektorschacht 21 durch das Labyrinth 53 erschwert ist. Es sei angemerkt, dass vorzugsweise entlang des Umfangs des Gehäuses eine Vielzahl von derartigen Labyrinthen 53 vorgesehen ist, um eine Vielzahl von Durchgangspfaden für das Entweichen der Flüssigkeit aus dem Injektorschacht 21 zur Umgebung 23 bereitzustellen. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Die 5 und 6 zeigen einen Injektor 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
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Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, weist der Injektor 3 im ersten Ausführungsbeispiel eine Aufnahme 6 zur Aufnahme der Schachtabdichtung 4 auf, welche einen ersten umlaufenden Bund 7 und einen zweiten umlaufenden Bund 8 umfasst. Zwischen dem ersten und zweiten Bund 7, 8 ist ein Aufnahmeboden 9 vorgesehen, so dass die Schachtabdichtung 4 sicher montiert werden kann. Hierbei ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel beim dritten Ausführungsbeispiel keine Nut als überbrückende Verbindung 5 vorgesehen, sondern am Aufnahmeboden 9 ist ein erster vorstehender Bereich 51 und ein zweiter vorstehender Bereich 52 ausgebildet. Wie aus 5 ersichtlich ist, steht der erste und zweite vorstehende Bereich 51, 52 vom Aufnahmeboden 9 vor. Ferner verbindet der erste und zweite vorstehende Bereich 51, 52 den ersten Bund 7 mit dem zweiten Bund 8. Durch diese Ausgestaltung ist bei montierter Schachtabdichtung 4 in der Aufnahme 6 sichergestellt, dass die Schachtabdichtung 4 nicht am gesamten Umfang entlang des Aufnahmebodens am Aufnahmeboden anliegt, sondern im Bereich des ersten und zweiten vorstehenden Bereichs 51, 52 etwas vom Aufnahmeboden 9 beabstandet ist. Dadurch werden Durchgangspfade, insbesondere benachbart zum ersten und zweiten vorstehenden Bereich 51, 52, bereitgestellt, so dass eine Überbrückung der Aufnahme 6 für die Schachtabdichtung 4 vorhanden ist. Somit kann Fluid über die so geschaffenen Durchgangspfade aus dem Injektorschacht 21 zur Umgebung 23 gelangen. Eine Höhe des ersten und zweiten vorstehenden Bereichs 51, 52 muss dabei nicht sehr groß sein, um eine Unterbrechung des Anliegens der Schachtabdichtung 4 am Aufnahmeboden 9 sicherzustellen. Somit ist trotz des Vorsehens der ersten und zweiten vorstehenden Bereiche 51, 52 ein sicheres Halten der Schachtabdichtung 4 am Injektor 3 mittels der Aufnahme 6 sichergestellt.
