EP2387662A2 - Kraftstoff-injektor sowie brennkraftmaschine mit kraftstoff-injektor - Google Patents

Kraftstoff-injektor sowie brennkraftmaschine mit kraftstoff-injektor

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EP2387662A2
EP2387662A2 EP09755907A EP09755907A EP2387662A2 EP 2387662 A2 EP2387662 A2 EP 2387662A2 EP 09755907 A EP09755907 A EP 09755907A EP 09755907 A EP09755907 A EP 09755907A EP 2387662 A2 EP2387662 A2 EP 2387662A2
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EP
European Patent Office
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fuel injector
nozzle
nozzle body
seal
injector according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09755907A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Predrag Nunic
Andreas Koeninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2387662A2 publication Critical patent/EP2387662A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/12—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
    • F16J15/121—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering with metal reinforcement
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    • F02M2200/8053—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving mechanical deformation of the apparatus or parts thereof
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    • 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 fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to claim 1. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with at least one fuel injector.
  • DE 10 2005 053 1 12 A1 describes a fuel injector to which a sealing element is assigned, with which the combustion chamber of an internal combustion engine is sealed from the environment.
  • the sealing element is secured with a securing element.
  • the outer geometry of known fuel injectors and in particular the outer geometry of projecting into the combustion chamber of an internal combustion engine nozzle body is almost identical in almost all types and designs of fuel injectors and is characterized by a long shaft, which in a corresponding receiving bore in the cylinder head of the engine is installed.
  • the nozzle shaft has direct contact with the combustion chamber, ie it is acted upon by the combustion gases and their chemical, reactive intermediate and secondary products, such as atomic hydrogen, in the annular space to the cylinder head.
  • the nozzle body known fuel injectors is clamped by means of a nozzle lock nut by force on a nozzle body shoulder with a holding body (housing part) of the fuel injector to produce internal sealing forces against hydraulic leakage.
  • the entire fuel injector is clamped with an axial Pratzkraft in the cylinder head to seal the combustion chamber from the environment.
  • an axial Pratzkraft in the cylinder head to seal the combustion chamber from the environment.
  • the invention has for its object to propose a fuel injector whose nozzle body is better protected against chemical reactive intermediate and secondary products of the combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine. Furthermore, the object is to provide an internal combustion engine with such a fuel injector.
  • the protection of the nozzle body of the fuel injector in front of the combustion products should be independent of a coaxial offset between the clamping nut and the nozzle body.
  • the invention is based on the idea to protect strength-critical points of the nozzle body, in particular a transition region between a nozzle shaft and a nozzle collar from condensate or chemical, reactive intermediate and secondary combustion products by providing at least one seal.
  • a seal designed and arranged for protecting at least one region of the nozzle body which is critical for strength, in particular according to the following illustrated variants, corrosion scars and the so-called hydrogen-induced stress corrosion cracking on the nozzle body, in particular on the nozzle shaft, can be avoided. These effects could eventually lead to failure of the nozzle body by breakage without such a seal.
  • the one- or multi-part seal at least partially axially between the nozzle body, preferably between the collar of the nozzle body and the clamping nut is arranged. Additionally or alternatively, the seal can be at least partially axially between the
  • Clamping nut and the internal combustion engine are arranged.
  • the seal comprises an elastomer compound (elastic, preferably rubber-elastic sealing compound). Due to the elastic deformation during assembly of the fuel
  • Injector and / or when installing the fuel injector in the internal combustion engine can be achieved by the elastic deformation of the sealant optimal, tolerance-insensitive sealing effect.
  • Another advantage of the provision of elastomeric sealant is that at the same time a Verliertechnischsfunktion is achieved during assembly by the high elastic radial forces with which the sealant preferably supported on the nozzle shaft of the nozzle body.
  • the elastic sealing compound is vulcanized onto a metal disk, in particular a copper disk, that is to say firmly and immovably connected to the metal disk. It is further preferred if the elastic sealing compound rests radially on the nozzle shaft of the nozzle body. It is further preferred if the sealing compound additionally lies in the axial direction on the cylinder head or the nozzle body.
  • the provided with elastic sealant metal disc then has not only the task of sealing the combustion chamber from the environment, but also to produce a gas tightness between shaft paragraph (transition region between nozzle shaft and nozzle collar) and the combustion chamber. As already indicated, it is preferable to arrange the elastomeric sealant on the inner diameter of the metal disc.
  • the inner geometry of the metal disk is preferably formed accordingly, for example, provided with a tooth profile, in order to achieve an improved connection between sealant and metal disc.
  • the metal disk provided with the elastic sealing compound is preferably mounted on a conical nozzle shaft section in a self-centering manner and is thus completely insensitive to tolerances with respect to coaxial displacement between the clamping nut and nozzle body.
  • the sealing compound can be arranged radially and / or axially sealing.
  • the sealing compound in which the sealing compound preferably rests directly on the internal combustion engine, in particular on the cylinder head, the sealing compound preferably comprises an (axial) sealing lip, which ensures that the combustion chamber is sealed against the environment in a gastight manner.
  • the sealing compound is not vulcanized onto a metal disc, but formed as an independent component, which is held in a form-fitting manner on the single or multi-part metal disc, in particular copper disc.
  • the (total) metal disc is preferably formed by a plurality of axially adjacent metal discs.
  • the metal disc it will be sufficient to form the metal disc of two axially adjacent metal discs, wherein the metal discs form a groove on the inner circumference, in which the elastomeric ring member is received.
  • at least one further disc can be provided which preferably simultaneously serves as a supporting disc for the elastomer ring (ring element).
  • the elastic sealing compound in which the elastic sealing compound is formed as an independent ring element, it can be accommodated in an axial undercut of the nozzle collar of the nozzle body.
  • a groove for receiving an elastic ring element is provided on the front side in the nozzle collar.
  • O-ring trained ring element is covered by condensate and condensate products.
  • the required surface pressures in the undercut groove can be adjusted by the high accuracy of the ring element diameter (preferably O-ring diameter) and the undercut dimensions. So it is possible the nozzle body shoulder (nozzle collar) and the frontal
  • the coaxial offset of the Nozzle clamping nut to the nozzle body can be compensated by an additional, designed as a support disk metal disc, whereby the force is homogeneous in the ring member.
  • additional metal disk functioning as a support disk can have a friction-reducing effect on the interface between the nozzle shoulder and the clamping nut.
  • the seal is formed as, preferably Elastomermassenfill, collar sleeve, but also an embodiment is conceivable in which the collar sleeve is provided with elastomeric material or cooperates with an elastomeric element.
  • a metallic, preferably corrosion-resistant collar sleeve is preferably mounted during production over the strength and corrosion-critical nozzle shank area.
  • the collar sleeve is preferably a shrink sleeve which is shrunk onto the nozzle shaft.
  • the collar sleeve can be formed, for example, as a low-cost deep-drawn part in stainless steel design. Due to the high nozzle stem diameter accuracy, a robust oversized design is possible. Another advantage of this variant is that the collar sleeve can reduce the friction torque at the interface between the nozzle body shoulder and the clamping nut.
  • the invention leads to an internal combustion engine having a fuel injector described above, wherein the fuel injector is associated with a seal as described above, the vulnerable portions of the nozzle body of the fuel injector from combustion products from the
  • This endangered region is preferably a transition region between a nozzle shaft and a nozzle collar of the nozzle body.
  • FIG. 1 a is a plan view of the fuel injector according to FIG. 1 b in the viewing direction A, FIG.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a fuel injector with a seal designed as a collar
  • FIG. 3 shows a further alternative embodiment of a fuel injector, in which the seal consists of an annular, elastic sealing element and a metal disc, wherein the two components of the seal are arranged axially between a nozzle collar of a nozzle body and a nozzle clamping nut,
  • FIG. 4 shows a further alternative embodiment of a fuel injector with a two-part seal, comprising an O-ring sealing element and a metal disc with inner circumferential groove for positive reception or for the positive retention of the elastomer seal and
  • Fig. 5 shows a further alternative embodiment of a fuel injector, in which the metal disc is designed in two parts, in contrast to the embodiment of FIG.
  • a fuel injector 1 is shown. This comprises axially between a lower, annular end face 2 of a nozzle retaining nut 3 and a cylinder head 4 of an internal combustion engine 5, a seal 6.
  • the seal 6 protects an upper portion 7 of the nozzle retaining nut 3 against a holding body, not shown, of the fuel injector 1 strained nozzle Body 8 before combustion products from a combustion chamber 9 of the internal combustion engine 5, in which the nozzle body 8 with a lower nozzle shaft 10 axially protrudes.
  • the seal 6 protects a transition region 1 1 between the axial nozzle shaft 10 and a nozzle collar 12 (annular shoulder) of the nozzle body 8 before the aforementioned combustion products, the nozzle clamping nut 3 in the axial direction of this nozzle collar 12 and thus the nozzle body 8 in the axial direction with force.
  • the fuel injector 1 is acted upon by a claw, not shown, with a clawing force in the axial direction of the plane of the drawing down against the cylinder head 4.
  • the seal 6 comprises a metal disk 13 in the form of a copper disk, onto which an elastomeric, annular sealant 14 is vulcanized.
  • the elastomeric sealant 14 is supported with a radial sealing force in the radial direction inwardly on the nozzle shaft 10.
  • the elastomeric sealant 14 with an axial sealing lip 15 directly on the cylinder head 4, and thus prevents not only a gas passage in the direction of transition region 1 1 of the nozzle body 8, but also in the environment.
  • FIG. 1 a shows a plan view of the seal 6 of the fuel injector 1 from below, that is to say in the viewing direction A shown. It can be seen that an inner circumference 16 of the metal disk 13 is provided with a toothing 17 in order to ensure optimal retention of the elastomeric components To ensure sealant 14.
  • FIG. 2b shows an alternative embodiment of a fuel injector 1.
  • a seal 6 for protecting the transition region 1 1 between the nozzle shaft 10 of the nozzle body 8 and the nozzle collar 12 of the nozzle body 8 is provided.
  • the seal 6 according to FIG. 2 does not comprise an elastomer material - it is rather a collar sleeve 19 made of metal, which is shrunk onto the nozzle body 8.
  • the collar sleeve 19 designed as a shrink sleeve comprises a collar extending in the radial direction. portion 20 which is clamped axially between the nozzle collar 12 and the nozzle lock nut 3.
  • the collar portion 20 extends in the radial direction inwardly as far as the nozzle shaft 10, where it merges into an axial sleeve portion 21, which is penetrated by the nozzle shaft 10 in the axial direction downwards.
  • the axial sleeve section 21 bears sealingly against the nozzle shaft 10, so that gas entry into a region radially between the axial sleeve section 21 and the nozzle shaft 10 is reliably prevented, as a result of which the transitional region 11 is reliably protected.
  • Fig. 3 shows a further alternative embodiment.
  • a seal 6 which is received axially between the nozzle body 8 and the nozzle lock nut 3, more precisely between the nozzle collar 12 and an inner annular shoulder 22 of the nozzle lock nut 3.
  • the seal 6 is designed in two parts and comprises elastic sealing compound 14, which is formed as a ring member 23, here as an O-ring seal, which is clamped in the axial direction between the nozzle body 8 and a metal disk 13 acting as a support disk 23, an annular groove 25 (undercut) is provided in a lower end face of the nozzle collar 12.
  • the largest mechanical stresses occur as a result of the curved, in particular semicircular curved,
  • Fig. 4 shows a further embodiment in which a seal 6 is provided, which is arranged axially between the nozzle lock nut 3 and the cylinder head 4 of the internal combustion engine 5 in the variant according to FIG.
  • the seal 6 comprises a metal disc 13, which has an inner peripheral groove 24 on its inner circumference, in which the elastic sealing mass 14 designed as a ring element 23 is accommodated.
  • the elastic sealant 14 presses radially inwardly against the nozzle shaft 10 of the nozzle body 8 with a radial force.
  • Fig. 5 differs from the embodiment of FIG. 4, characterized in that the metal disc 13 is not formed in one piece, but in two parts and consists of two partial discs 26, 27 which abut each other in the axial direction and the inner circumference of an inner circumferential groove 24 for On- the sealing mass 14 designed as a ring element 23 serves, which is a component independent of the metal disk 13. If necessary, at least one, preferably only one, further dividing disk, preferably between the dividing disk 26 and the nozzle retaining nut 3 are provided in order to thereby be able to easily adapt the fuel injector 1 to different installation conditions on different internal combustion engines 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor (1), insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (9) einer Brennkraftmaschine (5), mit einem zum Hineinragen in den Brennraum (9) ausgebildeten Düsenkörper (8), der mittels einer Düsenspannmutter (3) mit einem Haltekörper verspannt ist und mit einer Dichtung (6) zum Abdichten des Brennraums (9) gegenüber einem Düsenkörperbereich.

Description

Beschreibung
Kraftstoff-Injektor sowie Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Injektor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff- Injektor, insbesondere einen Common-Rail- Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Kraftstoff- Injektor.
Die DE 10 2005 053 1 12 A1 beschreibt einen Kraftstoff- Injektor dem ein Dichtelement zugeordnet ist, mit dem der Brennraum einer Brennkraftmaschine gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Das Dichtelement ist mit einem Sicherungselement gesichert.
Die Außengeometrie bekannter Kraftstoff-Injektoren und insbesondere die Außengeometrie des in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragenden Düsenkörpers ist bei nahezu allen Bauarten und -formen von Kraftstoff- Injektoren weitgehend identisch und zeichnet sich durch einen langen Schaft aus, welcher in eine entsprechende Aufnahmebohrung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut ist. Der Düsenschaft hat unmittelbaren Kontakt zum Brennraum, d.h. er wird durch die Verbrennungsgase und deren chemischen, reaktiven Zwischen- und Folgeprodukte, wie beispielsweise atomarer Wasserstoff, im Ringraum zum Zylinderkopf beaufschlagt. Der Düsenkörper bekannter Kraftstoff-Injektoren ist mittels einer Düsenspannmutter durch Krafteinleitung an einer Düsenkörperschulter mit einem Haltekörper (Gehäuseteil) des Kraftstoff-Injektors verspannt, um innere Dichtkräfte gegen Hydraulikleckage zu erzeugen. Der gesamte Kraftstoff-Injektor wird mit einer axialen Pratzkraft in den Zylinderkopf eingespannt, um den Brennraum gegen die Umgebung abzudichten. Hierzu ist es bekannt Kupferdichtscheiben mit Innennasen zur Zentrierung einzusetzen. Steigende Einspritz- und Verbrennungsdrücke bei künftigen Entwicklungsgenerationen, insbesondere bei Common-Rail-Injektoren, welche unter permanentem hydraulischen Innendruck stehen, erfordern eine Steigerung der Dichtkräfte, was in einem oberen Bereich des Düsenschaftes, insbesondere am Übergang zum Düsenbund des Düsenkörpers zu hohen mechanischen Spannungen führt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff- Injektor vorzuschlagen, dessen Düsenkörper besser vor chemischen reaktiven Zwischen- und Folgeprodukten der Verbrennung im Brennraum der Brennkraftmaschine geschützt ist. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Kraftstoff-Injektor anzugeben. Insbesondere soll der Schutz des Düsenkör- pers des Kraftstoff-Injektors vor den Verbrennungsprodukten unabhängig von einem Koaxialitätsversatz zwischen Spannmutter und Düsenkörper gegeben sein.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kraftstoff-Injektors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, festigkeitskritische Stellen des Düsenkörpers, insbesondere einen Übergangsbereich zwischen einem Düsenschaft und einem Düsenbund vor Kondensat bzw. chemischen, reaktiven Zwischen- und Folgeprodukten der Verbrennung durch das Vorsehen mindestens einer Dichtung zu schützen. Durch das Vorsehen einer derartigen, zum Schützen min- destens eines festigkeitskritischen Bereichs des Düsenkörpers ausgebildeten und angeordneten Dichtung, insbesondere gemäß den folgenden erläuterten Ausführungsvarianten, können Korrosionsnarben als auch die sogenannte wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion am Düsenkörper, insbesondere am Düsenschaft, vermieden werden. Diese Effekte könnten ohne eine derartige Dichtung schließlich zum Versagen des Düsenkörpers durch Bruch führen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors bzw. der Brennkraftmaschine, bei der die ein- oder mehrteilige Dichtung, zumindest abschnittsweise axial zwischen dem Düsenkörper, vorzugsweise zwischen dem Bund des Düsenkörpers und der Spannmutter angeordnet ist. Zusätzlich oder al- ternativ kann die Dichtung zumindest abschnittsweise axial zwischen der
Spannmutter und der Brennkraftmaschine angeordnet werden.
Um eine optimale Dichtwirkung zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn die Dichtung eine Elastomermasse (elastische, vorzugsweise gummielastische Dichtmasse) umfasst. Durch die elastische Verformung beim Zusammenbau des Kraftstoff-
Injektors und/oder beim Einbau des Kraftstoff- Injektors in die Brennkraftmaschine kann durch die elastische Verformung der Dichtmasse eine optimale, toleranzunempfindliche Dichtwirkung erzielt werden. Ein weiterer Vorteil des Vorsehens von elastomerer Dichtmasse besteht darin, dass durch die hohen elastischen Radialkräfte, mit denen sich die Dichtmasse bevorzugt am Düsenschaft des Düsenkörpers abstützt gleichzeitig eine Verliersicherungsfunktion bei der Montage erreicht wird.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die elastische Dichtmasse auf eine Metallscheibe, insbesondere eine Kupferscheibe aufvulkanisiert ist, also fest und unverrückbar mit der Metallscheibe verbunden ist. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die elastische Dichtmasse radial an dem Düsenschaft des Düsenkörpers anliegt. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Dichtmasse zusätzlich in axialer Richtung auf dem Zylinderkopf oder dem Düsenkörper an- liegt. Die mit elastischer Dichtmasse versehene Metallscheibe hat dann nicht nur die Aufgabe, den Brennraum gegenüber der Umgebung abzudichten, sondern zusätzlich eine Gasdichtheit zwischen Schaftabsatz (Übergangsbereich zwischen Düsenschaft und Düsenbund) und dem Brennraum herzustellen. Wie bereits angedeutet, ist es bevorzugt, die elastomere Dichtmasse am Innendurchmesser der Metallscheibe anzuordnen. Bevorzugt wird hierzu die Innengeometrie der Metallscheibe entsprechend ausgeformt, beispielsweise mit einem Zahnprofil versehen, um eine verbesserte Verbindung zwischen Dichtmasse und Metallscheibe zu erreichen. Bevorzugt wird bei der Montage die mit der elastischen Dichtmasse versehene Metallscheibe selbstzentrierend auf einen konischen Düsen- schaftabschnitt aufgezogen und ist hierdurch völlig toleranzunempfindlich gegenüber Koaxialversatz zwischen Spannmutter und Düsenkörper. - A -
Wie eingangs erwähnt, kann die Dichtmasse radial und/oder axial dichtend angeordnet werden. Bei einer axial dichtenden Anordnung, bei der Dichtmasse vorzugsweise unmittelbar an der Brennkraftmaschine, insbesondere am Zylinder- köpf anliegt, umfasst die Dichtmasse hierzu bevorzugt eine (axiale) Dichtlippe, die dafür sorgt, dass der Brennraum gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Dichtmasse nicht auf eine Metall- scheibe aufvulkanisiert, sondern als eigenständiges Bauteil ausgebildet, welches formschlüssig an der ein- oder mehrteiligen Metallscheibe, insbesondere Kupferscheibe gehalten ist.
Bevorzugt ist dabei eine mehrteilige Ausbildung der Metallscheibe, wobei die (Gesamt-)Metallscheibe vorzugsweise durch mehrere axial nebeneinander angeordnete Metallscheiben gebildet wird. Für die meisten Anwendungszwecke wird es ausreichend sein, die Metallscheibe aus zwei axial benachbarten Metallscheiben auszubilden, wobei die Metallscheiben zwischen sich am Innenumfang eine Nut ausbilden, in der das elastomere Ringelement aufgenommen ist. Für verschiedene zu applizierende Dichtscheibendicken kann mindestens eine weitere Scheibe vorgesehen werden, die bevorzugt gleichzeitig als Stützscheibe für den Elastomerring (Ringelement) dient.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform, bei der die elastische Dicht- masse als eigenständiges Ringelement ausgebildet ist, kann diese in einem axialen Hinterschnitt des Düsenbundes des Düsenkörpers aufgenommen sein. Anders ausgedrückt ist stirnseitig im Düsenbund eine Nut zur Aufnahme eines elastischen Ringelementes vorgesehen. Die maximal auftretenden mechanischen Spannungen treten bei dieser Variante in Folge einer geeigneten Geometrie des Hinterschnitts in einem oberen Bereich auf, welcher durch das insbesondere als
O-Ring ausgebildete Ringelement von Kondensat und Kondensatprodukten verdeckt wird. Die erforderlichen Flächenpressungen in der Hinterschnittnut können durch die hohe Genauigkeit des Ringelementdurchmessers (vorzugsweise O-Ringdurchmessers) und den Hinterschnittabmessungen gezielt eingestellt wer- den. So ist es möglich die Düsenkörperschulter (Düsenbund) und die stirnseitige
Nut in einer Operation gemeinsam in Form zu schleifen. Der Koaxialversatz der Düsenspannmutter zum Düsenkörper kann durch eine zusätzliche, als Stützscheibe ausgebildete Metallscheibe kompensiert werden, wodurch die Krafteinleitung in das Ringelement homogen wird. Ein weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Variante besteht darin, dass die zusätzliche, als Stützscheibe fun- gierende Metallscheibe reibmomentmindernd an der Schnittstelle zwischen Düsenschulter und Spannmutter wirken kann.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Dichtung als, vorzugsweise elastomermassenfreie, Bundhülse ausgebildet, wobei jedoch auch eine Ausführungsform denkbar ist, bei der die Bundhülse mit Elastomermaterial versehen ist oder mit einem elastomeren Element zusammenwirkt. Eine metallische, vorzugsweise korrosionsbeständige Bundhülse wird bei der Fertigung bevorzugt über den festigkeits- und korrosionskritischen Düsenschaftbereich aufgezogen. Bevorzugt handelt es sich bei der Bundhülse um eine Schrumpfhülse, die auf den Düsenschaft aufgeschrumpft wird. Die Bundhülse kann beispielsweise als kostengünstiges Tiefziehteil in Edelstahl-Ausführung ausgebildet werden. In Folge der hohen Düsenschaftdurchmessergenauigkeit ist eine robuste Übermaßauslegung möglich. Ein weiterer Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die Bundhülse reibmomentmindernd an der Schnittstelle zwischen Düsenkörper- schulter und Spannmutter wirken kann.
Ferner führt die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit einem zuvor beschriebenen Kraftstoff- Injektor, wobei dem Kraftstoff-Injektor eine wie zuvor beschrieben ausgebildete Dichtung zugeordnet ist, die gefährdete Bereiche des Düsenkörpers des Kraftstoff-Injektors vor Verbrennungsprodukten aus der
Brennkraftmaschine schützt. Bevorzugt handelt es sich bei diesem gefährdeten Bereich um einen Übergangsbereich zwischen einem Düsenschaft und einem Düsenbund des Düsenkörpers.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in: Fig. 1 a eine Draufsicht auf den Kraftstoff-Injektor gemäß Fig. 1 b in Betrachtungsrichtung A,
Fig. 1 b eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff- Injektor, wobei dem Kraftstoff- Injektor eine Dichtung zugeordnet ist, die axial zwischen einer Düsen- spannmutter und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist,
Fig. 2 eine alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors mit einer als Bundhülse ausgebildeten Dichtung,
Fig. 3 eine weitere alternative Ausführungsform eines Kraftstoff- Injektors, bei der die Dichtung aus einem ringförmigen, elastischen Dichtelement und einer Metallscheibe besteht, wobei die zwei Komponenten der Dichtung axial zwischen einem Düsenbund eines Düsenkörpers und einer Düsen- spannmutter angeordnet sind,
Fig. 4 eine weitere alternative Ausführungsform eines Kraftstoff- Injektors mit einer zweiteiligen Dichtung, umfassend ein O-Ring-Dichtelement sowie eine Metallscheibe mit Innenumfangsnut zur formschlüssigen Aufnahme bzw. zum formschlüssigen Halten der Elastomerdichtung und
Fig. 5 eine weitere alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors, bei der die Metallscheibe im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zweiteilig ausgeführt ist.
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In den Fig. 1 a und 1 b ist ein Kraftstoff-Injektor 1 gezeigt. Dieser umfasst axial zwischen einer unteren, ringförmigen Stirnseite 2 einer Düsenspannmutter 3 und einem Zylinderkopf 4 einer Brennkraftmaschine 5 eine Dichtung 6. Die Dichtung 6 schützt einen oberen Bereich 7 eines von der Düsenspannmutter 3 gegen einen nicht gezeigten Haltekörper des Kraftstoff- Injektors 1 verspannten Düsen- körpers 8 vor Verbrennungsprodukten aus einem Brennraum 9 der Brennkraftmaschine 5, in den der Düsenkörper 8 mit einem unteren Düsenschaft 10 axial hineinragt. Insbesondere schützt die Dichtung 6 einen Übergangsbereich 1 1 zwischen axialem Düsenschaft 10 und einem Düsenbund 12 (Ringschulter) des Düsenkörpers 8 vor den vorgenannten Verbrennungsprodukten, wobei die Düsen- spannmutter 3 in axialer Richtung an diesem Düsenbund 12 anliegt und so den Düsenkörper 8 in axialer Richtung kraftbeaufschlagt.
Der Kraftstoff- Injektor 1 wird mittels einer nicht dargestellten Pratze mit einer Pratzkraft in axialer Richtung der Zeichnungsebene nach unten gegen den Zylinderkopf 4 beaufschlagt.
Die Dichtung 6 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine als Kupferscheibe ausgebildete Metallscheibe 13, auf die eine elastomere, ringförmige Dichtmasse 14 aufvulkanisiert ist. Die elastomere Dichtmasse 14 stützt sich mit einer radialen Dichtkraft in radialer Richtung nach innen am Düsenschaft 10 ab. Gleichzeitig liegt die elastomere Dichtmasse 14 mit einer axialen Dichtlippe 15 unmittelbar auf dem Zylinderkopf 4 auf, und verhindert somit nicht nur einen Gasdurchtritt in Richtung Übergangsbereich 1 1 des Düsenkörpers 8, sondern auch in die Umgebung.
Fig. 1 a zeigt eine Draufsicht auf die Dichtung 6 des Kraftstoff- Injektors 1 von unten, also in der eingezeichneten Betrachtungsrichtung A. Zu erkennen ist, dass ein Innenumfang 16 der Metallscheibe 13 mit einer Verzahnung 17 versehen ist, um einen optimalen Halt der elastomeren Dichtmasse 14 zu gewährleisten.
Aus Fig. 1 b ergibt sich, dass die Dichtung 6 an einem zwischen axialer Richtung nach oben konisch erweiternden Abschnitt 18 des Düsenkörpers 8 anliegt, wodurch eine Selbstzentrierung der Dichtung 6 erzielt wird.
Fig. 2b zeigt eine alternative Ausführungsvariante eines Kraftstoff-Injektors 1. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist eine Dichtung 6 zum Schutz des Übergangsbereichs 1 1 zwischen Düsenschaft 10 des Düsenkörpers 8 und dem Düsenbund 12 des Düsenkörpers 8 vorgesehen. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Dichtung 6 gemäß Fig. 2 kein Elastomermaterial - es handelt sich vielmehr um eine Bundhülse 19 aus Metall, die auf den Düsenkörper 8 aufgeschrumpft ist. Die als Schrumpfhülse ausgebildete Bundhülse 19 umfasst einen sich in radialer Richtung erstreckenden Bund- abschnitt 20, der axial zwischen dem Düsenbund 12 und der Düsenspannmutter 3 geklemmt ist. Der Bundabschnitt 20 ragt in radialer Richtung nach innen bis an den Düsenschaft 10 und geht dort über in einen Axialhülsenabschnitt 21 , der von dem Düsenschaft 10 in axialer Richtung nach unten durchsetzt ist. Der Axialhül- senabschnitt 21 liegt dichtend an dem Düsenschaft 10 an, so dass ein Gaseintritt in einen Bereich radial zwischen dem Axialhülsenabschnitt 21 und dem Düsenschaft 10 sicher verhindert wird, wodurch der Übergangsbereich 1 1 sicher geschützt ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsvariante. Zu erkennen ist wiederum eine Dichtung 6, die axial zwischen dem Düsenkörper 8 und der Düsenspannmutter 3, genauer zwischen dem Düsenbund 12 und einer inneren Ringschulter 22 der Düsenspannmutter 3 aufgenommen ist. Die Dichtung 6 ist zweiteilig ausgeführt und umfasst elastische Dichtmasse 14, die als eingeständi- ges Ringelement 23, hier als O-Ringdichtung ausgebildet ist, die in axialer Richtung geklemmt ist zwischen dem Düsenkörper 8 und einer als Stützscheibe fungierenden Metallscheibe 13. Zur Aufnahme des Ringelementes 23 ist eine Ringnut 25 (Hinterschnitt) in einer unteren Stirnseite des Düsenbundes 12 vorgesehen. Bei der gezeigten Ausführungsvariante treten die größten mechanischen Spannungen in Folge der gebogenen, insbesondere halbkreisförmig gebogenen,
Innengeometrie der Ringnut 25 in einem oberen Bereich der Ringnut 25 auf, welcher durch das Ringelement 23 zuverlässig gegenüber Kondensat sowie Kondensatprodukten geschützt ist.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei der eine Dichtung 6 vorgesehen ist, die bei der Variante gemäß Fig. 4 axial zwischen der Düsenspannmutter 3 und dem Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine 5 angeordnet ist. Die Dichtung 6 umfasst eine Metallscheibe 13, die an ihrem Innenumfang eine Innenumfangs- nut 24 aufweist, in der die als Ringelement 23 ausgebildete elastische Dichtmas- se 14 aufgenommen ist. Die elastische Dichtmasse 14 drückt mit einer Radialkraft nach radial innen gegen den Düsenschaft 10 des Düsenkörpers 8.
Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 dadurch, dass die Metallscheibe 13 nicht einteilig, sondern zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei Teilscheiben 26, 27 besteht, die in axialer Richtung aneinander anliegen und die zwischen sich am Innenumfang eine Innenumfangsnut 24 zur Auf- nahme der als Ringelement 23 ausgebildeten Dichtmasse 14 dient, welche ein von der Metallscheibe 13 unabhängiges Bauteil ist. Bei Bedarf kann mindestens eine, vorzugsweise ausschließlich eine, weitere Teilscheibe, vorzugsweise zwischen der Teilscheibe 26 und der Düsenspannmutter 3 vorgesehen werden, um hierdurch den Kraftstoff-Injektor 1 an unterschiedliche Einbaubedingungen an unterschiedlichen Brennkraftmaschinen 5 auf einfache Weise anpassen zu können.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoff-Injektor, insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (9) einer Brennkraftmaschine (5), mit einem zum Hineinragen in den Brennraum (9) ausgebildeten Düsenkörper (8), der mittels einer Dü- senspannmutter (3) mit einem Haltekörper verspannt ist und mit einer Dichtung (6) zum Abdichten des Brennraums (9) gegenüber einem Düsenkörperbereich.
2. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6), zumindest abschnittsweise, axial zwischen dem, Düsenkörper (8) und der Spannmutter und/oder, zumindest näherungsweise axial, zwischen der Spannmutter und der Brennkraftmaschine (5) angeordnet ist.
3. Kraftstoff-Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6) elastische Dichtmasse (14) umfasst.
4. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse (14) radial und/oder axial dichtend angeordnet ist.
5. Kraftstoff-Injektor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dichtmasse (14) auf eine Metallscheibe (13), insbesondere ei- ne Kupferscheibe, aufvulkanisiert ist.
6. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innen an die Dichtmasse (14) angrenzende Innenumfangskontur der Metallscheibe (13) strukturiert ist, insbesondere durch das Vorsehen einer Verzahnungsstruktur.
7. Kraftstoff-Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dichtmasse (14) eine, vorzugsweise zum axialen Anliegen an der Brennkraftmaschine (5) ausgebildete, Dichtlippe (15) umfasst.
8. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse (14) als formschlüssig in einer Metallscheibe (13), insbesondere einer Kupferscheibe, gehaltenes Ringelement (23) ausgebildet ist.
9. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallscheibe (13) mehrteilig ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass das Ringelement (23) in einer Nut axial zwischen zwei Metallteilen aufgenommen ist.
10. Kraftstoff-Injektor nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse (14) als Ringelement (23) ausgebildet ist, welches in einer stirnseitigen Nut im Düsenkörper (8) angeordnet ist.
1 1 . Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6) eine, vorzugsweise als Schrumpfhülse, ausgebildete Bundhülse (19) umfasst oder als Bundhülse (19) ausgebildet ist.
12. Brennkraftmaschine mit einem Brennraum (9) und mit einem, mit einem Düsenkörper (8) in den Brennraum (9) ragenden Kraftstoff- Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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