EP1366284A1 - Dichtvorrichtung für ein brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Dichtvorrichtung für ein brennstoffeinspritzventil

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EP1366284A1
EP1366284A1 EP02712799A EP02712799A EP1366284A1 EP 1366284 A1 EP1366284 A1 EP 1366284A1 EP 02712799 A EP02712799 A EP 02712799A EP 02712799 A EP02712799 A EP 02712799A EP 1366284 A1 EP1366284 A1 EP 1366284A1
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EP
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sealing
sleeve
fuel injection
sealing device
injection valve
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Jens Pohlmann
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Robert Bosch GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/85—Mounting of fuel injection apparatus
    • F02M2200/858—Mounting of fuel injection apparatus sealing arrangements between injector and engine

Definitions

  • the invention relates to a sealing device according to the type of the main claim.
  • a fuel injection system which has a compensating element which consists of a support body which has a spherical support surface.
  • a fuel injector is supported via this compensating element in a receiving bore in a cylinder head.
  • In the annular gap between the receiving bore and the fuel injection valve there is a sealing ring in a groove of the fuel injection valve, which seals the annular gap from the combustion chamber. Since the fuel injection valve rests on the spherically shaped spherical cap surface with a support surface, the fuel injection valve can be mounted up to a certain angular deviation from the axis of the receiving bore and can be pressed firmly into the receiving bore by suitable means, for example a clamping claw.
  • a disadvantage of the fuel injection system known from DE 197 35 665 AI is that the geometry of the fuel injection valve must be changed to adapt to changed installation geometries in the cylinder head.
  • the seal acting in the radial direction requires a high degree of positional accuracy of the receiving bore and the outer geometry of the fuel injector relative to one another.
  • the sealing device according to the invention with the characterizing feature of the main claim has the advantage that an adaptation to different geometries is simple and the interface of the fuel injector to the adjacent component remains unchanged.
  • the sealing surface formed on the sealing sleeve in the axial direction enables simple machining of the corresponding surface of the cylinder head.
  • the possibility of influencing the surface pressure on the axial sealing surface is also advantageous, as a result of which component tolerances have a smaller effect.
  • the elastic sealing sleeve is also suitable for compensating position and angular tolerances.
  • the intermediate sleeve for generating the axial force on the sealing sleeve is also advantageous, as a result of which the external geometry of the fuel injector can be changed within a wide range using an inexpensive component.
  • Fig. 1 shows a schematic partial section through a first embodiment of an inventive
  • Fig. 2 shows a schematic section through a second embodiment of a sealing device according to the invention.
  • FIG. 1 A first embodiment is shown in FIG. 1.
  • the fuel injector 1 is sealed with a radially sealing sealing element 3 against a sealing sleeve 4.
  • the sealing sleeve 4 is acted upon by an intermediate sleeve 13 in the axial direction with a force which leads to the formation of a sealing surface pressure between the sealing sleeve 4 and the cylinder head 2.
  • the cylinder head 2 For receiving the fuel injection valve 1, the cylinder head 2 has a receiving opening 6, which has a shoulder in the direction of the combustion chamber of the internal combustion engine, which shoulder is designed as a contact surface 7 for the sealing sleeve 4.
  • the fuel injection valve 1 has at its downstream end a cylindrical nozzle body 8, into which a circumferential groove for receiving the sealing element 3 is made.
  • the sealing sleeve 4 has a hollow cylindrical section 9, the inner radial extent of which corresponds to the radial extent of the sealing element 3, so that the sealing sleeve 4 produces a sealing press connection with the sealing element 3.
  • On the upstream side of the sealing sleeve 4 is one arranged collar-shaped extension 10, the outer radial extension of which is greater than the inner radial extension of the shoulder in the receiving opening 6 of the cylinder head 2.
  • the collar-shaped extension 10 has a curvature 11 formed in the upstream direction. Towards the outer circumference, the arch 11 merges into an oppositely directed second arch, on the downstream side of which an axial sealing surface 12 is arranged. The axial sealing surface 12 forms a sealing seat with the contact surface 7 of the receiving opening 6.
  • the sealing sleeve 4 is pressed onto the contact surface 7 by an intermediate sleeve 13, which can also be pushed onto the nozzle body 8 of the fuel injection valve 1.
  • a pressing surface 14 is formed at the downstream end of the intermediate sleeve 13. It arises by folding the downstream end of the intermediate sleeve 13 between the outer radial extent of the
  • Sealing element 3 corresponds.
  • the intermediate sleeve 13 is supported on a circumferential oblique shoulder 15 of the fuel injector 1.
  • the intermediate sleeve 13 is via a housing part 16 of the
  • Fuel injector 1 pushed.
  • the axial and radial expansion of the circumferential curvature 11 of the sealing sleeve 4 are so large that the curvature 11 is supported on the pressing surface 14 formed by the intermediate sleeve 13.
  • the curvature 11 of the sealing sleeve 4 is shaped such that the axial sealing surface 12 is the only contact surface of the sealing sleeve 4 with the contact surface 7 of the receiving opening 6.
  • the intermediate sleeve 13 transmits at least part of the axial force, which is exerted on the fuel injection valve 1 by a fastening means, not shown, to the curvature 11 of the sealing sleeve 4 and thus to the axial sealing surface 12 Intermediate sleeve 13 and the cylinder head 2 clamped sealing sleeve 4 elastically deformed.
  • the tension thus built up in the sealing sleeve 4 makes it possible to compensate for component tolerances without reducing the sealing effect.
  • a clamping claw can be used as a fastening element, for example, which presses the fuel injection valve 1 against the cylinder head 2 with a flange 5 provided for this purpose.
  • the axial distance between the downstream side of the flange 5 and the sealing surface of the sealing sleeve 4 in the unloaded state is greater than the distance between the corresponding contact surface, so that a tension is always built up in the sealing sleeve 4 when the fuel injector 1 is installed in the cylinder head 2, which generates the sealing surface pressure of the sealing surface 12 on the contact surface 7.
  • the intermediate sleeve 13 is first pushed onto the fuel injection valve 1. Subsequently, the sealing sleeve 4 is pushed onto the fuel injector 1, whereby the intermediate sleeve 13 is held on the fuel injector 1.
  • the forces designed to build up a sufficient sealing effect between the sealing element 3 and the sealing sleeve 4 are large enough to be able to use the sealing sleeve 4 as an assembly aid when inserting the fuel injection valve 1.
  • FIG. 2 A second exemplary embodiment with a modified form of the intermediate sleeve 13 is shown in FIG. 2.
  • the intermediate sleeve 13 is shortened and does not include the housing part 16 of the fuel injector 1, but is supported on its downstream side.
  • the shortened design of the intermediate sleeve 13 enables improved dissipation of the heat introduced.
  • the direct connection of the sealing sleeve 4 to the nozzle body 8 and the cylinder head 2 ensures good heat dissipation into the cylinder head 2 during operation of the internal combustion engine.
  • the sealing sleeve 4 is preferably made of spring-elastic, low-alloy stainless steel, spring-hard CuSn6 or CuBe2. With the choice of the material used, an adaptation of the sealing sleeve 4 with regard to the mechanical properties as well as the corrosion resistance and the heat dissipation to the corresponding application can be achieved.

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Abstract

Eine Dichtvorrichtung zum Abdichten eines Brennstoffeinspritzventils (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen gegen einen Zylinderkopf (2), wobei das Brennstoffeinspritzventil (1) einen Düsenkörper (8) aufweist, an dem ein Dichtelement (3) angeordnet ist, das eine radial nach aussen orientierte Dichtfläche aufweist, umfasst eine Dichthülse (4), die auf das Dichtelement (3) aufschiebbar ist und die eine kragenförmige Erweiterung (10) mit einer in axialer Richtung orientierten Dichtfläche (12) aufweist, die mit einer Anlagefläche (7) in dem Zylinderkopf (2) in dichtender Anlage steht.

Description

Dichtvorrichtung für ein Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Dichtvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Aus der DE 197 35 665 AI ist eine Brennstoffeinspritzanlage bekannt, die ein Ausgleichselement aufweist, das aus einem Stützkörper besteht, der eine kalottenförmige Stützfläche hat .' Ein Brennstoffeinspritzventil stützt sich über dieses Ausgleichselement in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes ab. In dem Ringspalt zwischen Aufnahmebohrung und Brennstoffeinspritzventil befindet sich ein Dichtring in einer Nut des Brennstoffeinspritzventils , der den Ringspalt gegenüber dem Brennraum abdichtet . Da das Brennstoffeinspritzventil auf der kugelförmig ausgeformten Kalottenfläche mit einer Stützfläche aufliegt, kann das Brennstoffeinspritzventil bis zu einer gewissen Winkelabweichung zur Achse der Aufnahmebohrung montiert werden und fest in die Aufnahmebohrung durch geeignete Mittel, beispielsweise eine Spannpratze gedrückt werden. Somit wird eine einfache Anpassung an die BrennstoffZuleitungen ermöglicht. Toleranzen bei der Fertigung und bei der Montage der Brennstoffeinspritzventile können somit ausgeglichen werden. Nachteilig an der aus der DE 197 35 665 AI bekannten Brennstoffeinspritzanlage ist, daß zur Anpassung an veränderte Einbaugeometrien in dem Zylinderkopf die Geometrie des Brennstoffeinspritzventils geändert werden muß. Die in radialer Richtung wirkende Dichtung erfordert ein hohes Maß an Lagegenauigkeit der Aufnahmebohrung und der Außengeometrie des Brennstoffeinspritzventils zueinander.
Vorteile der Erfindung
Demgegenüber hat die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs den Vorteil, daß eine Anpassung an verschiedene Geometrien einfach ist und die Schnittstelle des Brennstoffeinspritzventils zu dem angrenzenden Bauteil unverändert bleibt.
Gemäß den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Dichtvorrichtung möglich.
Durch die in axialer Richtung ausgebildete Dichtfläche an der Dichthülse ist eine einfache Bearbeitung der korrespondierenden Fläche des Zylinderkopfs möglich. Ebenso vorteilhaft ist die Möglichkeit, die Flächenpressung auf die axiale Dichtfläche zu beeinflussen, wodurch sich Bauteiltoleranzen in geringerem Umfang auswirken. Die elastische Dichthülse ist ebenfalls geeignet, Lage und Winkeltoleranzen auszugleichen.
Weiterhin vorteilhaft ist die Zwischenhülse zum Erzeugen der axialen Kraft auf die Dichthülse, wodurch mit einem preiswerten Bauteil die Außengeometrie des Brennstoffeinspritzventils in einem weiten Rahmen verändert werden kann.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Dichtvorrichtung; und
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 dargestellt. Zur Abdichtung eines Brennstoffeinspritzventils 1 gegen einen Zylinderkopf 2 einer direkteinspritzenden Brennkraf maschine ist das Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem radial dichtenden Dichtelement 3 gegen eine Dichthülse 4 abgedichtet. Die Dichthülse 4 wird von einer Zwischenhülse 13 in axialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt, die zur Ausbildung einer dichtenden Flächenpressung zwischen der Dichthülse 4 und dem Zylinderkopf 2 führt.
Zur Aufnahme des Brennstoffeinspritzventils 1 weist der Zylinderkopf 2 eine Aufnahmeöffnung 6 auf, die in Richtung des Brennraums der Brennkraftmaschine eine Schulter aufweist, die als Anlagefläche 7 für die Dichthülse 4 ausgebildet ist.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist an seinem stromabwärtigen Ende einen zylinderförmigen Düsenkörper 8 auf, in den eine umlaufende Nut zur Aufnahme des Dichtelements 3 eingebracht ist. Die Dichthülse 4 weist einen hohl zylindrischen Abschnitt 9 auf, dessen innere radiale Ausdehnung mit der radialen Ausdehnung des Dichtelements 3 korrespondiert, so daß die Dichthülse 4 mit dem Dichtelement 3 eine dichtende Preßverbindung erzeugt. Auf der stromaufwärtigen Seite der Dichthülse 4 ist eine kragenförmige Erweiterung 10 angeordnet, deren äußere radiale Ausdehnung größer ist, als die innere radiale Ausdehnung der Schulter in der Aufnahmeöffnung 6 des Zylinderkopfs 2.
Die kragenförmige Erweiterung 10 weist eine in stromaufwärtiger Richtung ausgebildete Wölbung 11 auf. Zu dem äußeren Umfang hin geht die Wölbung 11 in eine entgegengesetzt gerichtete zweite Wölbung über, an deren stromabwärts orientierter Seite eine axiale Dichtfläche 12 angeordnet ist. Die axiale Dichtfläche 12 bildet mit der Anlagefläche 7 der Aufnahmeöffnung 6 einen Dichtsitz aus.
Die Dichthülse 4 wird von einer ebenfalls auf den Düsenkörper 8 des Brennstoffeinspritzventils 1 aufschiebbaren Zwischenhülse 13 auf die Anlagefläche 7 gedrückt. An dem stromabwärtigen Ende der Zwischenhülse 13 ist eine Andrückfläche 14 ausgebildet. Sie entsteht durch das Umlegen des stromabwärtigen Endes der Zwischenhülse 13 zwischen der äußeren radialen Ausdehnung der
Zwischenhülse 13 und der inneren radialen Ausdehnung, die näherungsweise der maximalen radialen Ausdehnung des
Dichtelements 3 entspricht . An dem stromaufwärtigen Ende stützt sich die Zwischenhülse 13 an einer umlaufenden Schrägschulter 15 des Brennstoffeinspritzventils 1 ab. Dabei wird die Zwischenhülse 13 über einen Gehäuseteil 16 des
Brennstoffeinspritzventils 1 geschoben.
Die axiale und radiale Ausdehnung der umlaufenden Wölbung 11 der Dichthülse 4 sind so groß, daß sich die Wölbung 11 an der von der Zwischenhülse 13 ausgebildeten Andrückfläche 14 abstützt. Die Wölbung 11 der Dichthülse 4 ist so ausgeformt, daß die axiale Dichtfläche 12 die einzige Berührfläche der Dichthülse 4 mit der Anlagefläche 7 der Aufnahmeöffnung 6 ist. Die Zwischenhülse 13 überträgt zumindest einen Teil der axialen Kraft, die durch ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel auf das Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeübt wird, auf die Wölbung 11 der Dichthülse 4 und somit auf die axiale Dichtfläche 12. Dadurch wird die zwischen der Zwischenhülse 13 und dem Zylinderkopf 2 eingespannte Dichthülse 4 elastisch verformt. Die so in der Dichthülse 4 aufgebaute Spannung erlaubt es, ohne eine Verringerung der Dichtwirkung Bauteiltoleranzen auszugleichen. Als Befestigungselement kann beispielsweise eine Spannpratze dienen, die das Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem dafür vorgesehenen Flansch 5 gegen den Zylinderkopf 2 preßt. Der axiale Abstand zwischen der stromabwärtigen Seite des Flansches 5 und der Dichtfläche der Dichthülse 4 in unbelastetem Zustand ist größer als der Abstand der jeweils korrespondierenden Anlagefläche, so daß bei Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 in dem Zylinderkopf 2 immer eine Spannung in der Dichthülse 4 aufgebaut wird, die die dichtende Flächenpressung der Dichtfläche 12 auf der Anlagefläche 7 erzeugt.
Bei der Montage wird zunächst die Zwischenhülse 13 auf das Brennstoffeinspritzventil 1 aufgeschoben. Im Anschluß wird die Dichthülse 4 auf das Brennstoffeinspritzventil 1 aufgeschoben, wodurch die Zwischenhülse 13 auf dem Brennstoffeinspritzventil 1 festgehalten wird. Die zum Aufbau einer ausreichenden Dichtwirkung zwischen dem Dichtelement 3 und der Dichthülse 4 ausgebildeten Kräfte sind groß genug, um die Dichthülse 4 als Montagehilfe beim Einsetzen des Brennstoffeinspritzventils 1 verwenden zu können .
Ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer abgewandelten Form der Zwischenhülse 13 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Zwischenhülse 13 ist verkürzt ausgeführt und umfaßt den Gehäuseteil 16 des Brennstoffeinspritzventils 1 nicht, sondern stützt sich an dessen stromabwärtiger Seite ab. Durch die verkürzte Ausführung der Zwischenhülse 13 ist eine verbesserte Abfuhr der eingebrachten Wärme möglich.
Die direkte Anbindung der Dichthülse 4 an den Düsenkörper 8 sowie den Zylinderkopf 2 sorgt bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine für eine gute Ableitung der Wärme in den Zylinderkopf 2. Die Dichthülse 4 ist vorzugsweise aus federelastischem, niedrig legiertem Edelstahl, federhartem CuSn6 oder CuBe2 gefertigt. Mit der Wahl des verwendeten Materials läßt sich eine Anpassung der Dichthülse 4 hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften sowie der Korrosionsbeständigkeit und der Wärmeabfuhr an den entsprechenden Anwendungsfall erreichen.

Claims

Ansprüche
1. Dichtvorrichtung zum Abdichten eines Brennstoffeinspritzventils (1) für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen gegen einen Zylinderkopf (2), wobei das
Brennstoffeinspritzventil (1) einen Düsenkörper (8) aufweist, an dem ein Dichtelement (3) angeordnet ist, das eine radial nach außen orientierte Dichtfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichthülse (4) auf das Dichtelement (3) aufschiebbar ist und eine kragenförmige Erweiterung (10) mit einer in axialer Richtung orientierten Dichtfläche (12) aufweist, die mit einer Anlagefläche (7) in dem Zylinderkopf (2) in dichtender Anlage steht.
2. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial ausgebildete Dichtfläche (12) an dem äußeren Umfang der kragenförmigen Erweiterung (10) angeordnet ist.
3. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kragenförmige Erweiterung (10) eine umlaufende Wölbung (11) aufweist, die entgegengesetzt zu der der axial ausgebildeten Dichtfläche (12) abgewandten Seite orientiert ist .
4. Dichtvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Beaufschlagen der umlaufenden Wölbung (11) der Dichthülse (4) mit Kraft in axialer Richtung die Dichthülse (4) elastisch verformbar ist und die Spannung die dichtende Flächenpressung der Dichtfläche (12) erzeugt.
5. Dichtvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenhülse (13) auf das Brennstoffeinspritzventil (1) aufgeschoben ist, und in axialer Richtung eine zu der Dichthülse (4) orientierte Andrückfläche (14) aufweist, deren radiale Ausdehnung mit der radialen Ausdehnung der Wölbung (11) der Dichthülse (4) korrespondiert .
6. Dichtvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichthülse (4) mit der umlaufenden Wölbung (11) in Anlage zu der Andrückfläche (14) der Zwischenhülse (13) steht .
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