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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung eines Kraftstoffinjektors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Kraftstoffinjektoren für Common-Rail-Einspritzanlagen verfügen zur Darstellung hoher Systemdrücke bevorzugt über einen das erforderliche Speichervolumen zum Vorhalten des einzuspritzenden Kraftstoffs unter hohem Druck bildenden Einzelspeicher. Dieser kann besonders effizient direkt im Gehäuse des Kraftstoffinjektors angeordnet sein.
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Bei Zylinderköpfen mit eng stehenden Ventilen liegt der Speicher am rückwärtigen Ende eines relativ lang ausgebildeten Injektorgehäuses über den Teilen der Ventilsteuerung. In einem vorderen, näher zu der Einspritzdüse des Injektors hin liegenden Bereich ist der Injektor am Zylinderkopf befestigt, häufig durch eine Bridenverschraubung. Ohne zusätzliche Maßnahmen neigt die exponierte Masse des Einzelspeichers am rückwärtigen Ende des Injektorgehäuses zum Schwingen in eine Richtung quer zur Längsachse des Kraftstoffinjektors.
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Aus der
JP 10339241 A ist ein Kraftstoffinjektor bekannt, der zum Zwecke der Unterdrückung von Schwingungen in axialer Richtung eine Dämpfungseinrichtung aufweist, welche in Form eines in einer Ausnehmung eines Flansches angeordneten Dämpfungselements am hinteren Teil des Injektors ausgebildet ist. Zum Fixieren des Injektors ist koaxial zur Injektorachse in einer Zylinderkopfhaube ein kreisförmiges Loch vorgesehen, durch welches sich das rückwärtige Ende des Kraftstoffinjektors erstreckt, das in diesem Bereich den rotationssymmetrischen Flansch aufweist. Zwischen dem Rand des in der Zylinderkopfhaube vorgesehenen kreisförmigen Lochs und dem an dem Injektorgehäuse vorgesehenen Flansch ist eine Gummidichtung eingefügt.
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Aus der
DE 102 13 785 A1 und aus der
US 6 116 219 sind jeweils Kraftstoffinjektoren bekannt, bei denen zur Befestigung am Zylinderkopf ein in einer am äußeren Umfang des Injektorgehäuses vorgesehenen Umfangsnut aufgenommener Stützring mit einer an einem Befestigungsflansch ausgebildeten Schulter im Sinne eines Verspannens des Injektorgehäuses gegen den Zylinderkopf zusammenwirkt, wobei der Befestigungsflansch durch in den Zylinderkopf eingeschraubte Schraubbolzen unter Spannung gesetzt wird.
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Aus
DE 26 49 357 A ,
JP 09144618 A ,
US 4 203 402 und
US 2002/0007819 A1 sind jeweils Kraftstoffinjektoren bekannt, bei denen eine am Injektorgehäuse ausgebildete Schulter oder Anfräsung mittels einer Gabelbride unter Spannung gesetzt und damit der Kraftstoffinjektor in einer Bohrung des Zylinderkopfs gehalten wird. Die Gabelbride ist mittels Spannschrauben am Zylinderkopf gehalten.
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In der
DE 199 28 906 A1 ist ein Comman-Rail-Injektor dargestellt, der einen integrierten Druckspeicher aufweist.
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Die
DE 199 13 803 A1 zeigt unterschiedliche, an einem Common-Rail-Injektor angebrachte Dichtungs- und Befestigungselemente.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Befestigungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor mit einem Kraftstoffeinzelspeicher zu schaffen, die den Injektor mit einfachen Maßnahmen zuverlässig gegen schädliche Schwingungen in Querrichtung schützt. Insbesondere soll die Montage von Kraftstoffinjektor und/oder Zylinderkopfhaube möglichst einfach bleiben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch die Erfindung wird eine Befestigungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse, an dessen vorderem Ende eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, geschaffen, wobei an einem vorderen, der Einspritzdüse näheren Bereich des Injektors eine erste Befestigungsvorrichtung zum Einspannen des vorderen Teils des Injektorgehäuses am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und an einem hinteren, von der Einspritzdüse ferneren Bereich des Injektors eine zweite Befestigungsvorrichtung zum Abstützen des hinteren Teils des Injektorgehäuses an der Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die zweite Befestigungseinrichtung ist durch einen in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors vorspringenden Ansatz gebildet. Erfindungsgemäß verfügt der Kraftstoffinjektor auf seiner von der Einspritzdüse abgewandten rückwärtigen Seite über einen mit dem Injektorgehäuse eine Einheit bildenden Kraftstoffspeicher zum Vorhalten des einzuspritzenden Kraftstoffs, und die zweite Befestigungsvorrichtung ist am rückwärtigen Ende des Injektorgehäuses vorgesehen, wobei die Zylinderkopfhaube das rückwärtige Ende des Injektorgehäuses und die zweite Befestigungsvorrichtung einschließt, wobei die zweite Befestigungseinrichtung eine an der Innenseite der Zylinderkopfhaube vorgesehene Mulde enthält, die eine Abstützung für den Kraftstoffinjektor bildet. Ein wesentlicher Vorteil hiervon ist es, dass die Montage/Demontage von Kraftstoffinjektor und/oder Zylinderkopfhaube einfach bleiben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Befestigungsvorrichtung einen in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors vorspringenden Ansatz und einen mit dem vorspringenden Ansatz zusammenpassenden, in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors zurückspringenden Einpass zur Aufnahme des vorspringenden Ansatzes aufweist, wobei Ansatz und Einpass im Sinne einer Abstützung des rückwärtigen Endes des Injektorgehäuses quer zu seiner Axialrichtung zusammenwirken.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der vorspringende Ansatz am Injektorgehäuse vorgesehen und der rückspringende Einpass ist an der Zylinderkopfhaube vorgesehen.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der vorspringende Ansatz an der Zylinderkopfhaube (9) vorgesehen und der rückspringende Einpass ist am Injektorgehäuse vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors bzw. dem Ansatz und dem Einpass ein Dämpfungselement vorgesehen.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das rückwärtige Ende des Kraftstoffinjektors bzw. der Ansatz und der Einpass rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Vorzugsweise ist das Dämpfungselement rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das rückwärtige Ende des Kraftstoffinjektors bzw. der Ansatz und der Einpass jeweils zylindrisch.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Dämpfungselement einen rechteckigen Querschnitt.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das rückwärtige Ende des Kraftstoffinjektors bzw. der Ansatz zylindrisch und der Einpass innen konisch.
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Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement einen einseitig trapezförmigen Querschnitt mit einer konischen Außenfläche zur Anlage an dem konischen Einpass hat.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass das rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors bzw. der Ansatz außen konisch ist und dass der Einpass innen zylindrisch ist.
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Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement einen einseitig trapezförmigen Querschnitt mit einer konischen Innenfläche zur Anlage an dem rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors bzw. dem konischen Ansatz hat.
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Vorzugsweise ist das Dämpfungselement aus einem Elastomer hergestellt.
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Alternativ kann das Dämpfungselement aus einem metallischen Drahtgestrick hergestellt sein.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Dämpfungselement durch ein Tellerfederpaket mit abwechselnd angeordneten Tellerfedern, bestehend aus Tellerfedern mit kleinem Innendurchmesser und kleinem Außendurchmesser, die innenzentriert an dem rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors bzw. dem vorspringenden Ansatz anliegen, und aus Tellerfedern mit großem Innendurchmesser und großem Außendurchmesser, die außenzentriert an dem Einpass anliegen, gebildet ist, wobei das Federpaket bei Montage der Haube vorgespannt wird und bei Radialauslenkung des Injektors infolge Schwingung eine Dämpfung durch metallische Reibung bewirkt.
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Gemäß wieder einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die zweite Befestigungseinrichtung eine starre Verbindung zwischen dem rückwärtigen Ende des Injektors und der Zylinderkopfhaube bildet.
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Dazu kann es vorgesehen sein, dass die Zylinderkopfhaube zumindest im Bereich der zweiten Befestigung schwingungsdämpfend ausgebildet ist.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Zylinderkopfhaube mittels elastischer Elemente schwingungsdämpfend am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt ist.
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Dabei können die elastischen Elemente durch elastomere Elemente zwischen der Zylinderkopfhaube und zu deren Befestigung vorgesehenen Schrauben und durch eine elastomere Dichtung zwischen Zylinderkopfhaube und Zylinderkopf gebildet sein.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffinjektor, der an seinem rückwärtigen Ende einen Einzelspeicher zum Vorhalten des einzuspritzenden Kraftstoffs aufweist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 und 3 vergrößerte Schnittdarstellungen des rückwärtigen Endes von Kraftstoffinjektoren mit Einzelspeicher zum Vorhalten des einzuspritzenden Kraftstoffs gemäß einem zweiten bzw. einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In 1 ist ein Kraftstoffinjektor 10, 20, 30 gezeigt, der ein Injektorgehäuse 1 aufweist, an dessen vorderem Ende eine Einspritzdüse 2a zum Einspritzen von Kraftstoff in den in der Figur nur angedeuteten Brennraum 6 einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Von der Einspritzdüse 2a nach rückwärts versetzt ist ein Kraftstoffeinzelspeicher 4 vorgesehen, der zum Vorhalten des einzuspritzenden Kraftstoffs unter hohem Druck dient und der mit dem Injektorgehäuse 1 eine integrierte Einheit bildet. Der Kraftstoffspeicher kann im Injektorgehäuse integriert sein oder ein separates Teil sein, das mit dem Injektorgehäuse eine integrierte Einheit bildet. Der einzuspritzende Kraftstoff wird über eine Hochdruckkraftstoffzuleitung 3 von einer in der Figur nicht gezeigten Kraftstoffhochdruckpumpe in den Einzelspeicher 4 gefördert. Ein in dem Injektorgehäuse 1 ausgebildeter Kraftstoffkanal 5a bildet eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinzelspeicher 4 und der Einspritzdüse 2a am vorderen Ende des Injektors 1.
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Die Einspritzdüse 2a mündet in den Brennraum 6 der Brennkraftmaschine in einem Bereich zwischen zwei oder mehr Gaswechselventilen 7a, 7b. Die Steuerungsteile der Ventilsteuerung sind axial nach rückwärts versetzt im oberen Teil des Zylinderkopfs 8 vorgesehen. Der Raum zwischen diesen Steuerungsteilen, welcher für das Injektorgehäuse 1 zu dessen Durchtritt zur Verfügung steht, ist somit relativ knapp bemessen. Der für den Kraftstoffeinzelspeicher 4 erforderliche Raum steht somit erst außerhalb des Bereichs dieser Steuerungsteile, also nach rückwärts versetzt, zur Verfügung, wie aus der Figur ersichtlich ist.
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Am vorderen, der Einspritzdüse 2a näheren Bereich des Kraftstoffinjektors 10, 20, 30 ist eine erste Befestigungsvorrichtung 18, 19 zum Einspannen des vorderen Teils des Injektorgehäuses 1 am Zylinderkopf 8 der Brennkraftmaschine vorgesehen. Diese besteht in üblicher Weise beispielsweise aus einer Spannbride, welche auf eine radiale Fläche am Injektor wirkt und durch eine oder mehrere Spannschrauben gegen den Zylinderkopf 8 festgelegt ist.
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Am hinteren, von der Einspritzdüse 2a ferneren Bereich des Kraftstoffinjektors 10, 20, 30 ist eine zweite Befestigungseinrichtung 11, 12 vorgesehen, die zum Abstützen des hinteren Teils des Injektorgehäuses an der Zylinderkopfhaube 9 dient. Diese zweite Befestigungseinrichtung 11, 12; 21, 22; 31, 32 ist am äußersten, rückwärtigen Ende des Injektorgehäuses 1, d. h. an der Rückseite des Kraftstoffeinzelspeichers 4 vorgesehen. Dabei sind die zweite Befestigungseinrichtung 11, 12; 21, 22; 31, 32 und die Zylinderkopfhaube 9 so ausgebildet, dass die Zylinderkopfhaube 9 das rückwärtige Ende des Injektorgehäuses 1 und die zweite Befestigungseinrichtung 11, 12; 21, 22; 31, 32 einschließt. Damit ist gemeint, dass keine Teile des Injektorgehäuses 1 die Zylinderkopfhaube 9 nach rückwärts durchsetzen sollen, d. h. dass es in der Zylinderkopfhaube 9 keine Bohrung gibt, durch welche der rückwärtige Teil des Injektorgehäuses 1 oder mit diesem verbundene Leitungen oder ähnliches nach außen durchtreten.
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Bei den in 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die zweite Befestigungseinrichtung 11, 12; 21, 22; 31, 32 durch einen in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors 10; 20; 30 vorspringenden Ansatz 11; 21; 31, der vom rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors 10; 20; 30 gebildet ist, und eine mit diesem zusammenpassenden, in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors 10; 20; 30 zurückspringende Mulde oder Vertiefung 12; 22; 32, im folgenden allgemein als Einpass bezeichnet, zur Aufnahme des vorspringenden Ansatzes 11; 21; 31 gebildet. Dabei wirken Ansatz 11; 21; 31 und Einpass 12; 22; 32 im Sinne einer Abstützung des rückwärtigen Endes des Injektorgehäuses 1 quer zur Axialrichtung zusammen, Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der vorspringende Ansatz 11; 21; 31 am Injektorgehäuse 1 vorgesehen und der rückspringende Einpass 12; 22; 32 ist an der Zylinderkopfhaube 9 an deren Innenseite an einer entsprechenden Stelle vorgesehen. Bei anderen, in der Figur nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann umgekehrt der vorspringende Ansatz an der Zylinderkopfhaube 9 vorgesehen sein und der rückspringende Einpass ist dann dementsprechend am Injektorgehäuse 1 vorgesehen.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist zwischen dem Ansatz 11; 21; 31 und dem Einpass 12; 22; 32 ein Dämpfungselement 13; 23; 33 vorgesehen. Der Ansatz 11; 21; 31 und der Einpass 12; 22; 32 sind jeweils rotationssymmetrisch ausgebildet, ebenso ist das Dämpfungselement 13; 23; 33 im wesentlichen rotationssymmetrisch mit zylindrischer Außenfläche 25 oder konischer Außenfläche 35 ausgebildet. Bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Ansatz 11; 21 und der Einpass 12; 22 jeweils zylindrisch.
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Bei dem Ausführungsbeispiel von 2 hat das Dämpfungselement 23 einen rechteckigen Querschnitt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel von 3 ist der am rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors 30 vorgesehene Ansatz 31 zylindrisch und der an der Innenseite der Zylinderkopfhaube 9 vorgesehene Einpass 32 ist innen konisch. Das Dämpfungselement 33 hat in diesem Fall einen einseitig trapezförmigen Querschnitt mit der konischen Außenfläche 35 zur Anlage an der Innenfläche von dem konischen Einpass 32.
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In 2 und 3 sind die Dämpfungselemente 23; 33 jeweils in vollständiger, nicht verspannter Konfiguration dargestellt, im eingebauten Zustand sind sie selbstverständlich dementsprechend auf den zwischen der äußeren Oberfläche des Ansatzes 21 bzw. 31 und der inneren Oberfläche von dem Einpass 22 bzw. 32 verfügbaren Raum verformt.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen, die in der Figur nicht gezeigt sind, kann der Ansatz außen konisch sein und der Einpass innen zylindrisch. Das Dämpfungselement hätte dann dementsprechend beispielsweise einen einseitig trapezförmigen Querschnitt mit einer konischen Innenfläche zur Anlage an dem konischen Ansatz.
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Bei den in 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Dämpfungselement 23; 33 aus einem Elastomer hergestellt. Alternativ kann das Dämpfungselement 23; 33 auch aus einem metallischen Drahtgestrick hergestellt sein, welches ebenfalls elastische und dämpfende Eigenschaften hat.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 13 durch ein Tellerfederpaket mit abwechselnd angeordneten Tellerfedern 16, 17 gebildet. Das Tellerfederpaket besteht aus Tellerfedern 16, die einen kleinen Innendurchmesser und einen kleinen Außendurchmesser aufweisen und die innenzentriert an dem vorspringenden Ansatz 11 anliegen, und aus Tellerfedern 17, die einen großen Innendurchmesser und einen großen Außendurchmesser aufweisen und die außen-zentriert an der inneren Oberfläche von dem Einpass 12 anliegen. Das Federpaket wird bei Montage vorgespannt und bewirkt bei Radialauslenkung des Injektors 10 infolge Schwingung eine Dämpfung durch metallische Reibung zwischen den Tellerfedern 16, 17 des Pakets.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in der Figur nicht gezeigt ist, kann die zweite Befestigungseinrichtung zwischen dem rückwärtigen Ende des Kraftstoffinjektors 10 und der Zylinderkopfhaube 9 auch durch eine starre Verbindung gebildet sein. Dabei kann die Zylinderkopfhaube 9 zumindest im Bereich der zweiten Befestigung schwingungsdämpfend ausgebildet sein, was durch die Wahl von Formgebung und/oder Material der Zylinderkopfhaube 9 bewerkstelligt werden kann.
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Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann die zweite Befestigungseinrichtung wiederum durch eine starre Verbindung zwischen dem rückwärtigen Ende des Injektors 10 und der Zylinderkopfhaube 9 gebildet sein, wobei die Zylinderkopfhaube 9 ihrerseits aber mittels elastischer Elemente schwingungsdämpfend am Zylinderkopf 8 der Brennkraftmaschine befestigt ist. Dabei können die elastischen Elemente insbesondere durch elastomere Elemente zwischen der Zylinderkopfhaube 9 und zu deren Befestigung am Zylinderkopf 8 vorgesehenen Schrauben und durch eine elastomere Dichtung 9a zwischen der Zylinderkopfhaube 9 und der rückwärtigen Oberfläche des Zylinderkopf 8 gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Injektorgehäuse
- 2a
- Einspritzdüse
- 3
- Hochdruckkraftstoffzuleitung
- 4
- Einzelspeicher
- 5a
- Kraftstoffkanal
- 6
- Brennraum
- 7a, 7b
- Gaswechselventil
- 8
- Zylinderkopf
- 9
- Zylinderkopfhaube
- 9a
- Dichtung
- 10; 20; 30
- Kraftstoffinjektor
- 11; 21; 31
- Ansatz
- 12; 22; 32
- Einpass
- 13; 23; 33
- Dämpfungselement
- 24; 34
- Innenfläche
- 25; 35
- Außenfläche
- 16
- Tellerfeder
- 17
- Tellerfeder
- 18
- Spannschraube
- 19
- Spannbride
