EP2912301B1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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Publication number
EP2912301B1
EP2912301B1 EP13766372.0A EP13766372A EP2912301B1 EP 2912301 B1 EP2912301 B1 EP 2912301B1 EP 13766372 A EP13766372 A EP 13766372A EP 2912301 B1 EP2912301 B1 EP 2912301B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve housing
sleeve
sealing element
fuel injector
housing portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP13766372.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2912301A1 (de
Inventor
Frank Stadler
Bernd Siewert
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2912301A1 publication Critical patent/EP2912301A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2912301B1 publication Critical patent/EP2912301B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • F02M61/16—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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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 fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • Such, known from practice fuel injector is used for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine in the region of a cylinder head defining the combustion chamber has a receptacle in the form of a stepped bore into which the fuel injector with its valve housing is inserted.
  • the fuel injector protrudes into the combustion chamber of the internal combustion engine with at least one nozzle opening.
  • the injector of the fuel injector is usually added with the interposition of a nozzle disc and with axial bias in the receiving bore of the cylinder head.
  • the highest temperature prevails in the combustion chamber, which gradually decreases in the cylinder head or in the receiving bore on the side facing away from the combustion chamber, as a function of the distance to the combustion chamber.
  • the temperature of the fuel injector or its valve housing also decreases with increasing distance to the combustion chamber.
  • it may favor condensate formation on the valve housing of the fuel injector, inter alia favored by, for example, sulfur-containing fuel or resulting from the combustion of the fuel water.
  • valve housing in the cylinder head is sealed to the outside via the nozzle sealing disk, the area axially below the nozzle sealing disk in the region of a first receiving bore section of the cylinder head is particularly affected, because there, in relative terms, the lowest temperatures prevail.
  • the formation of condensation can lead to corrosion of the valve housing in the area mentioned considered that over the life of the fuel injector considered can lead to a deterioration of the functionality of the fuel injector.
  • valve housing would have to have a greater wall thickness, which is neither desirable nor possible in practice for various reasons, since, for example, the diameter of the receiving bore for the fuel injector in the region of the valve housing is predetermined.
  • a sealing device for sealing a fuel injection valve is known.
  • the invention has the object, a fuel injector, in particular a common rail injector for use in self-igniting internal combustion engines, according to the preamble of claim 1 such that using a sealing element, such as this is known in spark-ignited internal combustion engines, a constructive at least substantially unchanged, ie Conventional valve body can be used.
  • This object is achieved in a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that the sealing element is positioned by means of a separate component formed as an additional element in the axial direction of the first valve housing portion.
  • the valve housing by means of an annular groove o. to be provided with a concomitant weakening of the valve housing or an increased wall thickness.
  • the additional element is in the form of a sleeve which surrounds the first valve housing portion radially, preferably with a small gap.
  • a sleeve which surrounds the first valve housing portion radially, preferably with a small gap.
  • the sleeve can act in the manner of a protective element in which in the presence of condensate initially the sleeve as a kind "sacrificial element" is used before the condensate can attack the actual valve body, if there is a failure of the sealing element should come.
  • the sleeve extends according to claim 1 on the side facing the combustion chamber in the first receiving bore portion almost to the combustion chamber and on the combustion chamber facing away Side up to a subsequent to the first valve housing portion, in comparison to the first valve housing portion having a larger diameter second valve housing portion.
  • the sleeve according to claim 1 on the side facing away from the sealing element on a flange peripheral edge region, on the in the installed position the end face the second valve housing portion rests, and when the edge region rests on a step of the receiving opening from which the first receiving bore portion extends.
  • the nozzle disc commonly used in the prior art
  • the formation of the flange peripheral edge is a particularly secure investment or edition of the fuel injector in the receiving bore of the cylinder head and the possibility of a particularly simple assembly and disassembly allows the sleeve in the receiving opening.
  • the sleeve In the event that the sleeve is exposed to the condensate, it is appropriate that this is as resistant to the condensate as possible, i. is not mechanically or chemically damaged by the action of the condensate. Therefore, it is provided in a further embodiment of the invention that the sleeve consists of an inert material, in particular stainless steel or plastic.
  • the sealing element consists of plastic, in particular based on Viton, silicone or Teflon.
  • the sealing element is arranged on the combustion chamber facing the end face of the sleeve. This ensures that the sealing element is that element which first comes into operative connection with the condensate when condensate occurs.
  • connection between the plastic of the sealing element and the sleeve according to the invention is preferably prepared in that the plastic of the sealing element is connected by injection molding on the end face of the sleeve or by immersion of the sleeve in the liquefied plastic of the sealing element with the sleeve.
  • the sealing element seals the sleeve radially towards the first valve housing section. This ensures in particular that when condensate occurs, the condensate does not come into operative connection with the valve housing section, as is sealed by the sealing element of the radial gap between the valve housing and the receiving opening of the sleeve.
  • the sealing element sealingly rests radially on the first receiving bore portion and thereby seals the radial region between the sleeve and the first receiving bore portion. This ensures that no condensate can pass into the radially circumferential gap between the receiving bore portion and the sleeve, so that the sleeve itself is optimally protected against the action of the condensate.
  • FIG. 1 is fragmentary the upper portion of a self-igniting internal combustion engine with the cylinder head 100 shown.
  • the cylinder head 100 defines a combustion chamber 101 of the internal combustion engine, in which a piston 102 is arranged in the usual way up and down movable in the direction of a longitudinal axis 105.
  • the cylinder head 100 has a receiving opening 106 in the form of a stepped bore.
  • the receiving opening 106 comprises, on the side facing the combustion chamber 101, a first receiving bore section 107, to which a second receiving bore section 108 adjoins on the side facing away from the combustion chamber 101.
  • the two receiving bore portions 107, 108 are connected to each other via a radially encircling step 109, wherein the first receiving bore portion 107 has a smaller diameter than the second receiving bore portion 108, and wherein the two receiving bore portions 107, 108 are preferably each cylindrical.
  • Fuel injector 10 shown in simplified form comprises a valve housing 11 made of metal with two valve housing sections 12, 13.
  • the first valve housing section 12 has a smaller diameter than the second valve housing section 13, wherein the two valve housing sections 12, 13 are preferably cylindrical.
  • the first valve housing portion 12 is disposed substantially within the first receiving bore portion 107, and the second valve housing portion 13 within the second receiving bore portion 108.
  • the first valve housing portion 12 merges on the side facing the combustion chamber 101 in a dome-like end portion 14, in whose wall at least one nozzle opening 15 is formed, can be injected via the fuel into the combustion chamber 101 of the internal combustion engine.
  • the injection of the fuel takes place in a known per se and therefore not explained in more detail because not essential to the invention in particular by a nozzle needle arranged in the fuel injector 10, which can be actuated by an actuator.
  • first valve housing portion 12 While the first valve housing portion 12 is disposed within the first receiving bore portion 107, the end portion 14 of the valve housing 11 projects into the combustion chamber 101.
  • the arrangement of the Fuel injector 10 to the combustion chamber 101 and to the longitudinal axis 105 is, for example, parallel to the longitudinal axis 105, but it may also be provided obliquely to the longitudinal axis 105.
  • the sealing element 20 protrudes in relation to the longitudinal axis 105 almost to the lower end face 111 of the cylinder head 100 facing the end of the first receiving bore portion 107 zoom.
  • the sealing element 20 does not project into the combustion chamber 101 in any way.
  • the preferably made of (heat-resistant) plastic, preferably based on Viton, silicone or Teflon sealing element 20 is arranged or attached to an additional element 21.
  • the additional element 21 is designed in the form of a sleeve 22 and consists of an inert material, in particular stainless steel or plastic.
  • the sealing element 20 is arranged or attached to the combustion chamber 101 facing end face 23 of the sleeve 22.
  • the attachment of the sealing element 20 is carried out either by the fact that the sealing element 20 is molded onto the end face 23 of the additional element 21, for example by means of surface elements arranged in the immediate area of the end face 23, or by the additional element 21 with its end face 23 in the initially liquefied material of the sealing element 20 is immersed and adheres to the solidification of the end face 23.
  • the sealing element 20 is formed preferably convex both on its outer circumference 24 and on its inner circumference 25, such that the outer circumference 24 of the sealing element 20 bears sealingly against the first receiving bore section 107, while the inner circumference 25 of the sealing element 20 is in sealing abutting contact with the first valve housing section 12.
  • the additional element 21 is used in particular for the axial positioning of the sealing element 20 on the outside of the first valve housing section 12.
  • edge region 26 material, shape
  • a customary in the prior art nozzle disc wherein for forming the seal of the combustion chamber 101 it is provided in a conventional manner that the fuel injector 10 in the axial direction in Direction to the combustion chamber 101 is subjected to force, for example by means of a clamping claw, not shown, or the like.
  • the additional element 21 or the sleeve 22 surrounds the first valve housing section 12 preferably forming only a small radial gap 27. This ensures that a simple assembly and disassembly of the fuel injector 10 is made possible on or by the sealing element 20, as between the sealing element 20 and the first valve housing portion 12, a sliding friction is formed, the valve housing 11 itself, however, can be easily inserted into the sleeve 22 and pulled out of this.
  • the edge region 26 allows easy mounting or dismounting of the sleeve 22.
  • the function of the sealing element 20 is in particular to avoid that condensate can get into the annular gap 27 between the sleeve 22 and the first valve housing portion 12. This is the purpose of the aforementioned sealing effect of the sealing element 20 between his Inner circumference 25 to the first valve housing portion 12 out.
  • the dense contact of the outer periphery 24 of the sealing member 20 at the first receiving bore portion 107 and a penetration of condensate in the annular portion 28 between the first receiving bore portion 107 and the outer circumference of the sleeve 22 is prevented.
  • the fuel injector 10 described so far or its sealing element 20 and the additional element 21 can be turned away or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.
  • the additional element 21 merely serves as a positioning element for axially positioning the sealing element 20 on the first valve housing section 12.
  • fit the sleeve 22 by means of an interference fit or the like, e.g. by means of an adhesive connection to connect to the first valve housing portion 12.
  • the sealing element 20 can also be arranged in the manner of two round seals radially on the outside and inside of the sleeve 22 in the region of the end face 23.

Landscapes

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiger, aus der Praxis bekannter Kraftstoffinjektor dient dem Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Hierzu weist die Brennkraftmaschine im Bereich eines den Brennraum begrenzenden Zylinderkopfs eine Aufnahme in Form einer Stufenbohrung auf, in die der Kraftstoffinjektor mit seinem Ventilgehäuse eingesetzt ist. Dabei ragt der Kraftstoffinjektor mit wenigstens einer Düsenöffnung in den Brennraum der Brennkraftmaschine hinein. Um den Brennraum bzw. den Zylinderkopf nach außen hin abzudichten, ist das Injektorgehäuse des Kraftstoffinjektors üblicherweise unter Zwischenlage einer Düsendichtscheibe und mit axialer Vorspannung in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes aufgenommen. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine herrscht im Brennraum die höchste Temperatur, die im Zylinderkopf bzw. in der Aufnahmebohrung auf der dem Brennraum abgewandten Seite, in Abhängigkeit vom Abstand zum Brennraum, nach und nach abnimmt. In analoger Weise nimmt die Temperatur des Kraftstoffinjektors bzw. dessen Ventilgehäuses ebenfalls mit zunehmendem Abstand zum Brennraum ab. Insbesondere bei relativ geringen Brennraumtemperaturen oder bei relativ großem Abstand zum Brennraum kann es, unter anderem begünstigt zum Beispiel durch schwefelhaltigen Kraftstoff oder durch bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehendes Wasser, zur Kondensatbildung am Ventilgehäuse des Kraftstoffinjektors kommen. Da das Ventilgehäuse im Zylinderkopf über die Düsendichtscheibe nach außen hin abgedichtet ist, ist davon vor allem der Bereich axial knapp unterhalb der Düsendichtscheibe im Bereich eines ersten Aufnahmebohrungsabschnitts des Zylinderkopfs betroffen, da dort, relativ gesehen, die geringsten Temperaturen herrschen. Durch die Kondensatbildung kann es zu einer Korrosion des Ventilgehäuses in dem angesprochenen Bereich kommen, die über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors betrachtet zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Kraftstoffinjektors führen kann.
  • Bei dem aus der Praxis bekannten Kraftstoffinjektor, der bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (Benzinmotoren) eingesetzt wird, ist es daher bekannt, ein aus Kunststoff bestehendes Dichtelement vorzusehen, dass das Ventilgehäuse auf der dem Brennraum zugewandten Seite nahe dem Brennraum radial umgibt, sodass das Vordringen des Kondensats in Richtung zu der dem Brennraum abgewandten Seite des Kraftstoffinjektors zumindest erschwert ist. Das bekannte Dichtelement ist in einer radial umlaufenden Ringnut des Ventilgehäuses eingesetzt. Eine derartige Lösung ist bei der Übertragung auf eine selbstzündende Brennkraftmaschine (Dieselmotor) nicht sinnvoll möglich, da durch die im Kraftstoffinjektor herrschenden höheren Drücke (im Vergleich zu den Drücken bei einem Injektor für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine) eine Schwächung des Ventilgehäuses durch die Ringnut erfolgt, die zu einer Funktionsbeeinträchtigung führen würde. Alternativ hierzu müsste das Ventilgehäuse eine größere Wanddicke aufweisen, was in der Praxis aus verschiedensten Gründen weder erwünscht, noch möglich ist, da beispielsweise der Durchmesser der Aufnahmebohrung für den Kraftstoffinjektor im Bereich des Ventilgehäuses vorgegeben ist.
  • Aus der DE 101 25 943 A1 ist darüber hinaus ein Kraftstoffventil für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem der dem Brennraum zugewandte Ventilgehäuseabschnitt von einer Hülse umgeben ist. Die aus der genannten Schrift bekannte Hülse dient jedoch einzig und allein der Festigkeitssteigerung des Ventilgehäuses.
  • Aus der DE 101 08 194 ist eine Dichtvorrichtung zum Abdichten eines Brennstoffeinspritzventils bekannt. Z Offenbarung der Erfindung Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor zum Einsatz in selbstzündenden Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass unter Verwendung eines Dichtelements, wie dies bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen bekannt ist, ein konstruktiv zumindest im Wesentlichen unverändertes, d.h. konventionelles Ventilgehäuse verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Dichtelement mittels eines als separates Bauteil ausgebildeten Zusatzelements in axialer Richtung an dem ersten Ventilgehäuseabschnitt positioniert ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit nicht erforderlich, das Ventilgehäuse mittels einer Ringnut o.ä. mit einer damit einhergehenden Schwächung des Ventilgehäuses bzw. einer vergrößerten Wanddicke zu versehen.
  • Im Einklang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bei herstellungstechnisch besonders einfach realisierbarer Ausführung des Zusatzelements ist das Zusatzelement in Form einer Hülse ausgebildet, die den ersten Ventilgehäuseabschnitt radial, vorzugsweise mit geringem Spalt, umgibt. Eine derartige Ausbildung hat darüber hinaus den besonderen Vorteil, dass die Hülse in Art eines Schutzelements wirken kann bei der bei dem Vorhandensein von Kondensat zunächst die Hülse als Art "Opferelement" dient, bevor das Kondensat das eigentliche Ventilgehäuse angreifen kann, falls es zu einem Versagen des Dichtelements kommen sollte.
  • Um die erwähnte Schutzfunktion der Hülse zu maximieren bzw. das Ventilgehäuse möglichst auf seiner gesamten Länge vor dem Kondensat zu schützen, reicht die Hülse gemäß Anspruch 1 auf der dem Brennraum zugewandten Seite in dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt nahezu bis an den Brennraum und auf der dem Brennraum abgewandten Seite bis an einen sich an den ersten Ventilgehäuseabschnitt anschließenden, im Vergleich zum ersten Ventilgehäuseabschnitt einen größeren Durchmesser aufweisenden zweiten Ventilgehäuseabschnitt.
  • Darüber hinaus weist die Hülse nach Anspruch 1 auf der dem Dichtelement abgewandten Seite einen flanschförmig umlaufenden Randbereich auf, auf den in der Einbauposition die Stirnseite des zweiten Ventilgehäuseabschnitts aufliegt, und wenn der Randbereich auf einer Stufe der Aufnahmeöffnung aufliegt, von dem der erste Aufnahmebohrungsabschnitt ausgeht. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann gegebenenfalls auf die beim Stand der Technik üblicherweise verwendete Düsendichtscheibe verzichtet werden, und durch die Ausbildung des flanschförmig umlaufenden Rands wird eine besonders sichere Anlage bzw. Auflage des Kraftstoffinjektors in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfs sowie die Möglichkeit einer besonders einfachen Montage sowie Demontage der Hülse in der Aufnahmeöffnung ermöglicht.
    Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Für den Fall, dass die Hülse dem Kondensat ausgesetzt ist, ist es zweckmäßig, dass diese gegenüber dem Kondensat möglichst resistent ist, d.h. durch die Einwirkung des Kondensats mechanisch bzw. chemisch nicht beschädigt wird. Daher ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Hülse aus einem inerten Material, insbesondere rostfreiem Stahl oder Kunststoff besteht.
  • Um einerseits eine möglichst gute Dichtwirkung des Dichtelements zu erzielen, und andererseits eine Beschädigung des Dichtelements über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors zu vermeiden, obwohl das Dichtelement insbesondere auch relativ hohen Brennraumtemperaturen ausgesetzt ist, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Dichtelement aus Kunststoff besteht, insbesondere basierend auf Viton, Silikon oder Teflon.
  • Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Dichtelement an der dem Brennraum zugewandten Stirnseite der Hülse angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Dichtelement dasjenige Element ist, das beim Auftreten von Kondensat zuerst mit dem Kondensat in Wirkverbindung gelangt.
  • Die Verbindung zwischen dem Kunststoff des Dichtelements und der Hülse wird erfindungsgemäß bevorzugt dadurch hergestellt, dass der Kunststoff des Dichtelements durch Anspritzen an die Stirnseite der Hülse oder durch Eintauchen der Hülse in den verflüssigten Kunststoff des Dichtelements mit der Hülse verbunden ist.
  • Für die Wirkung des Dichtelements ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn das Dichtelement die Hülse radial zum ersten Ventilgehäuseabschnitt hin abdichtet. Dadurch wird insbesondere sichergestellt, dass beim Auftreten von Kondensat das Kondensat nicht in Wirkverbindung mit dem Ventilgehäuseabschnitt gelangt, da durch das Dichtelement der Radialspalt zwischen dem Ventilgehäuse und der Aufnahmeöffnung der Hülse abgedichtet wird.
  • Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Dichtelement radial an dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt dichtend anliegt und dadurch den radialen Bereich zwischen der Hülse und dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt abdichtet. Dadurch wird sichergestellt, dass auch kein Kondensat in den radial umlaufenden Spalt zwischen dem Aufnahmebohrungsabschnitt und der Hülse gelangen kann, so dass die Hülse selbst auch vor der Einwirkung des Kondensats optimal geschützt ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigt in:
    • Fig. 1
    eine Darstellung eines unteren Teils eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, bei dem dieser in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und
    Fig. 2
    eine zur Verwendung bei dem Kraftstoffinjektor gemäß Fig. 1 verwendete Hülse mit damit verbundenem Dichtelement, in Seitenansicht.
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In der Fig. 1 ist ausschnittsweise der obere Bereich einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit dessen Zylinderkopf 100 dargestellt. Der Zylinderkopf 100 begrenzt einen Brennraum 101 der Brennkraftmaschine, in dem ein Kolben 102 in üblicher Weise auf- und abbeweglich in Richtung einer Längsachse 105 angeordnet ist.
  • Zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 10, der insbesondere als Common-Rail-Injektor ausgebildet ist, weist der Zylinderkopf 100 eine Aufnahmeöffnung 106 in Form einer Stufenbohrung auf. Die Aufnahmeöffnung 106 umfasst auf der dem Brennraum 101 zugewandten Seite einen ersten Aufnahmebohrungsabschnitt 107, an den sich auf der dem Brennraum 101 abgewandten Seite ein zweiter Aufnahmebohrungsabschnitt 108 anschließt. Die beiden Aufnahmebohrungsabschnitte 107, 108 sind über eine radial umlaufende Stufe 109 miteinander verbunden, wobei der erste Aufnahmebohrungsabschnitt 107 einen geringeren Durchmesser aufweist als der zweite Aufnahmebohrungsabschnitt 108, und wobei die beiden Aufnahmebohrungsabschnitte 107, 108 vorzugsweise jeweils zylindrisch ausgebildet sind.
  • Der in der Fig. 1 vereinfacht dargestellte Kraftstoffinjektor 10 umfasst ein aus Metall bestehendes Ventilgehäuse 11 mit zwei einstückig miteinander verbundenen Ventilgehäuseabschnitten 12, 13. Der erste Ventilgehäuseabschnitt 12 weist einen geringeren Durchmesser auf als der zweite Ventilgehäuseabschnitt 13, wobei die beiden Ventilgehäuseabschnitte 12, 13 vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind. Der erste Ventilgehäuseabschnitt 12 ist im Wesentlichen innerhalb des ersten Aufnahmebohrungsabschnitts 107 angeordnet, und der zweite Ventilgehäuseabschnitt 13 innerhalb des zweiten Aufnahmebohrungsabschnitts 108. Der erste Ventilgehäuseabschnitt 12 geht auf der dem Brennraum 101 zugewandten Seite in einen kuppelartigen Endbereich 14 über, in dessen Wand wenigstens eine Düsenöffnung 15 ausgebildet ist, über die Kraftstoff in den Brennraum 101 der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Das Einspritzen des Kraftstoffes erfolgt in an sich bekannter und daher nicht näher erläuterter, weil nicht erfindungswesentlicher Art und Weise insbesondere durch eine im Kraftstoffinjektor 10 angeordnete Düsennadel, die durch einen Aktuator betätigbar ist.
  • Während der erste Ventilgehäuseabschnitt 12 innerhalb des ersten Aufnahmebohrungsabschnitts 107 angeordnet ist, ragt der Endbereich 14 des Ventilgehäuses 11 in den Brennraum 101 hinein. Die Anordnung des Kraftstoffinjektors 10 zum Brennraum 101 bzw. zur Längsachse 105 ist dabei beispielhaft parallel zur Längsachse 105, sie kann jedoch auch schräg zur Längsachse 105 vorgesehen sein.
  • Beim Betrieb der Brennkraftmaschine herrscht innerhalb des Brennraums 101 eine relativ hohe Temperatur von beispielsweise einigen 100°C, die sich auf den Zylinderkopf 100 und auf den Kraftstoffinjektor 10 überträgt, wobei die Temperatur in der Aufnahmeöffnung 106 von dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt 107 in Richtung zum zweiten Aufnahmebohrungsabschnitt 108 hin abnimmt. Um zu vermeiden, dass das Ventilgehäuse 11 im Bereich des ersten Ventilgehäuseabschnitts 12, insbesondere im Übergangsbereich zum zweiten Ventilgehäuseabschnitt 13, in dem relativ gesehen die niedrigsten Temperaturen herrschen, durch Korrosion über die Betriebsdauer des Kraftstoffinjektors 10 betrachtet beschädigt wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Ventilgehäuseabschnitt 12 innerhalb des ersten Aufnahmebohrungsabschnitts 107 radial von einem Dichtelement 20 umgeben ist.
  • Wie insbesondere anhand der Fig.1 erkennbar ist, ragt das Dichtelement 20 in Bezug zur Längsachse 105 nahezu bis an das der unteren Stirnfläche 111 des Zylinderkopfs 100 zugewandte Ende des ersten Aufnahmebohrungsabschnitts 107 heran. Das Dichtelement 20 ragt jedoch keinesfalls in den Brennraum 101 hinein. Das vorzugsweise aus (hitzebeständigem) Kunststoff, vorzugsweise basierend auf Viton, Silikon oder Teflon bestehende Dichtelement 20 ist an einem Zusatzelement 21 angeordnet bzw. befestigt. Das Zusatzelement 21 ist in Form einer Hülse 22 ausgebildet und besteht aus einem inerten Material, insbesondere rostfreiem Stahl oder Kunststoff. Das Dichtelement 20 ist an der dem Brennraum 101 zugewandten Stirnseite 23 der Hülse 22 angeordnet bzw. befestigt. Die Befestigung des Dichtelements 20 erfolgt entweder dadurch, dass das Dichtelement 20 an die Stirnseite 23 des Zusatzelements 21 angespritzt wird, beispielsweise mittels von im unmittelbaren Bereich der Stirnseite 23 angeordneten Flächenelementen, oder dadurch dass das Zusatzelement 21 mit seiner Stirnseite 23 in das zunächst verflüssigte Material des Dichtelements 20 eingetaucht wird und nach dessen Erstarrung an der Stirnseite 23 anhaftet.
  • Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass das Dichtelement 20 sowohl an seinem Außenumfang 24, als auch an seinem Innenumfang 25 vorzugsweise ballig ausgebildet ist, derart, dass der Außenumfang 24 des Dichtelements 20 dichtend an dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt 107 anliegt, während der Innenumfang 25 des Dichtelements 20 sich in dichtendem Anlagekontakt mit dem ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 befindet.
  • Das Zusatzelement 21 dient insbesondere der axialen Positionierung des Dichtelements 20 an der Außenseite des ersten Ventilgehäuseabschnitts 12. Hierzu weist das Zusatzelement 21 auf der dem Dichtelement 20 gegenüberliegenden Stirnseite einen flanschförmig umlaufenden Randbereich 26 auf, dessen Außendurchmesser derart bemessen ist, dass der Randbereich 26 axial auf der Stufe 109 der Aufnahmeöffnung 106 aufliegt und somit gleichzeitig eine Auflagefläche für den zweiten Ventilgehäuseabschnitt 13 des Ventilgehäuses 11 bildet. Durch eine entsprechende Ausbildung des Randbereichs 26 (Material, Form) kann gegebenenfalls auf eine beim Stand der Technik übliche Düsendichtscheibe verzichtet werden, wobei zum Ausbilden der Abdichtung des Brennraums 101 es in üblicher Art und Weise vorgesehen ist, dass der Kraftstoffinjektor 10 in axialer Richtung in Richtung zum Brennraum 101 hin kraftbeaufschlagt ist, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Spannpratze oder ähnlichem.
  • Das Zusatzelement 21 bzw. die Hülse 22 umgibt den ersten Ventilgehäusabschnitt 12 vorzugsweise unter Ausbildung lediglich eines geringen radialen Spalts 27. Dadurch ist sichergestellt, dass eine einfache Montage bzw. Demontage des Kraftstoffinjektors 10 am bzw. vom Dichtelement 20 ermöglicht wird, da zwischen dem Dichtelement 20 und dem ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 eine Gleitreibung ausgebildet ist, das Ventilgehäuse 11 selbst jedoch einfach in die Hülse 22 eingeführt bzw. aus dieser herausgezogen werden kann. Darüber hinaus ermöglicht der Randbereich 26 eine einfache Montage bzw. Demontage der Hülse 22.
  • Die Funktion des Dichtelements 20 besteht darin insbesondere zu vermeiden, dass Kondensat in den ringförmigen Spalt 27 zwischen der Hülse 22 und dem ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 gelangen kann. Hierzu dient die angesprochene Dichtwirkung des Dichtelements 20 zwischen seinem Innenumfang 25 zum ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 hin. Darüber hinaus wird durch die dichte Anlage des Außenumfangs 24 des Dichtelements 20 an dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt 107 auch ein Vordringen von Kondensat in den ringförmigen Bereich 28 zwischen den ersten Aufnahmebohrungsabschnitt 107 und dem Außenumfang der Hülse 22 verhindert. Sollte dies trotzdem vorkommen, so wird durch die Materialwahl des Zusatzelements 21 sowie das Vorsehen des flanschförmig umlaufenden Randbereichs 26 ein Schutz des ersten Ventilgehäuseabschnitts 12 dadurch bewirkt, dass das Kondensat zunächst das Material des Zusatzelements 21 durchdringen muss, bevor es in Kontakt mit dem ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 gelangt.
  • Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 bzw. dessen Dichtelement 20 und das Zusatzelement 21 können in vielfältiger Art und Weise abgewandet bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, die Hülse 22 mit Öffnungen oder ähnlichem auszustatten, wenn auf die Schutzwirkung des Zusatzelements 21 mit Blick auf den ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 verzichtet werden soll. In diesem Fall dient das Zusatzelement 21 lediglich als Positionierelement zum axialen Positionieren des Dichtelements 20 am ersten Ventilgehäuseabschnitt 12. Auch ist es denkbar, die Hülse 22 mittels einer Presspassung oder ähnlichem, z.B. mittels einer Klebeverbindung, mit dem ersten Ventilgehäuseabschnitt 12 zu verbinden. In diesem Fall kann beispielsweise auf den Randbereich 26 des Zusatzelements 21 verzichtet werden, wenn in üblicher Art und Weise eine Düsendichtscheibe verwendet wird. Zuletzt kann das Dichtelement 20 auch in Art zweier Runddichtungen radial außen und innen an der Hülse 22 im Bereich der Stirnseite 23 angeordnet sein.

Claims (7)

  1. Kraftstoffinjektor (10), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Ventilgehäuse (11), das in eine Aufnahmeöffnung (106) eines Zylinderkopfs (100) einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und in der Einbauposition einen einem Brennraum (101) der Brennkraftmaschine zugewandten ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) aufweist, wobei der erste Ventilgehäuseabschnitt (12) aus Metall besteht und auf der dem Brennraum (101) zugewandten Seite radial von einem Dichtelement (20) umgeben ist, das in den ringförmigen Raum zwischen dem ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) und der Aufnahmeöffnung (106) im Bereich eines ersten Aufnahmebohrungsabschnitt (107) einsetzbar ist und welches Dichtelement (20) mittels eines als separates Bauteil in Form einer Hülse (22) ausgebildeten Zusatzelements (21) in axialer Richtung an dem ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) radial, vorzugsweise mit geringem Spalt (27) zum ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) positioniert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Hülse (22) auf der dem Brennraum (101) zugewandten Seite in dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt (107) nahezu bis an den Brennraum (101) und auf der dem Brennraum (101) abgewandten Seite bis an einen sich an den ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) anschließenden, im Vergleich zum ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) einen größeren Durchmesser aufweisenden zweiten Ventilgehäuseabschnitt (13) reicht und welche Hülse (22) auf der dem Dichtelement (20) abgewandten Seite einen flanschförmig umlaufenden Randbereich (26) aufweist, auf den in der Einbauposition die Stirnseite des zweiten Ventilgehäuseabschnitts (13) aufliegt, und dass der Randbereich (26) auf einer Stufe (109) der Aufnahmeöffnung (106) aufliegt, von dem der erste Aufnahmebohrungsabschnitt (107) ausgeht.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Hülse (22) aus einem inerten Material, insbesondere rostfreiem Stahl oder Kunststoff besteht.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dichtelement (20) aus Kunststoff, vorzugsweise basierend auf Viton, Silikon oder Teflon, besteht.
  4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dichtelement (20) im Bereich der dem Brennraum (101) zugewandten Stirnseite (23) der Hülse (22) angeordnet ist.
  5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kunststoff des Dichtelements (20) durch Anspritzen an die Stirnseite (23) der Hülse (22), beispielsweise mittels im Bereich der Stirnseite (23) angeordneter Flächenelemente, oder durch Eintauchen der Hülse (22) in den verflüssigten Kunststoff des Dichtelements (20) mit der Hülse (22) verbunden ist.
  6. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dichtelement (20) die Hülse (22) radial zum ersten Ventilgehäuseabschnitt (12) hin abdichtet.
  7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dichtelement (20) radial an dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt (107) dichtend anliegt und dadurch den radialen Bereich (28) zwischen der Hülse (22) und dem ersten Aufnahmebohrungsabschnitt (107) abdichtet.
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