EP3867519A1 - Injektoranordnung - Google Patents

Injektoranordnung

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EP3867519A1
EP3867519A1 EP19786771.6A EP19786771A EP3867519A1 EP 3867519 A1 EP3867519 A1 EP 3867519A1 EP 19786771 A EP19786771 A EP 19786771A EP 3867519 A1 EP3867519 A1 EP 3867519A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protection sleeve
heat protection
combustion chamber
sealing ring
injection nozzle
Prior art date
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Granted
Application number
EP19786771.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3867519B1 (de
Inventor
Heinrich Werger
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 EP3867519A1 publication Critical patent/EP3867519A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3867519B1 publication Critical patent/EP3867519B1/de
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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
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • 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
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • 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
    • 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
    • F02M2700/00—Supplying, feeding or preparing air, fuel, fuel air mixtures or auxiliary fluids for a combustion engine; Use of exhaust gas; Compressors for piston engines
    • F02M2700/07—Nozzles and injectors with controllable fuel supply
    • F02M2700/077—Injectors having cooling or heating means

Definitions

  • the invention relates to an injector arrangement with an injection nozzle for
  • Injecting medium into a combustion chamber in particular for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and with a sealing ring that is biased for sealing against a sealing surface of a cylinder head, which comprises a through hole through which the injection nozzle enters the
  • Combustion chamber protrudes and in which a heat protection sleeve is arranged in the radial direction between the injection nozzle and the cylinder head, which is connected non-positively to the injection nozzle by radial pressure at one end facing the combustion chamber.
  • Fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine comprising a
  • Nozzle body the nozzle tip having the spray holes in the
  • Injection nozzle in a receiving bore of a holding part in particular
  • Cylinder head is used, the combustion chamber end region of the nozzle body with the interposition of the heat protection sleeve with the
  • the heat protection sleeve has a first and a second region, which are axially spaced from each other, the second region being arranged closer to the nozzle tip than the first region, with a first outer on the outer jacket in the first region
  • Inner jacket are formed a second inner circumferential sealing surface, the second sealing surfaces having a smaller diameter than the first sealing surfaces, the first outer and the second outer sealing surface each sealingly with an annular seat surface running in a radial plane or with a conical seat surface of the receiving bore Cooperate and the first inner and the second inner sealing surface each sealingly cooperate with an annular seat surface running in a radial plane or with a conical seat surface of the nozzle body.
  • EP 3 014 105 Bl is a fuel injector, in particular a
  • Receiving opening of a cylinder head of an internal combustion engine can be used and, in the installed position, has a first region facing a combustion chamber of the internal combustion engine, to which at least a second region of enlarged diameter is connected on the side facing away from the combustion chamber, the first region being made of metal and on which
  • Combustion chamber-facing side is radially surrounded by a first sealing element, which in the annular space between the first region of the
  • Bore section of the receiving bore can be used, and with a second sealing element, which on the side facing away from the combustion chamber between the injector housing and a contact surface of the receiving opening for the
  • Injector housing is axially clampable, the first sealing element being axially between the injector housing and a second contact surface
  • Receiving opening can be tensioned and is designed to seal the annular area between the injector housing and the receiving bore on the side of the first sealing element facing away from the first area, the two sealing elements on a component in the form of a metal
  • the injector seal arrangement which is positioned between the fuel injector body and the engine cylinder head, wherein the injector seal arrangement is a sealing component formed from a first material, which in a longitudinal between the fuel injector body and the
  • Engine cylinder head sealing surface is positioned to receive a fuel injector clamping force, and has a thermally conductive component, which is formed from a second material that is different from the first material, wherein the second material has a higher thermal conductivity than the first material and wherein the thermally conductive component is positioned radially between the nozzle element housing and the sealing component to transfer heat from the nozzle element housing to the sealing component.
  • the object of the invention is to provide an injector arrangement with an injection nozzle, for injecting medium into a combustion chamber, in particular for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and with a sealing ring which is biased for sealing against a sealing surface of a cylinder head and which has a through hole by which the
  • Injection nozzle protrudes into the combustion chamber and in which a heat protection sleeve is arranged in the radial direction between the injection nozzle and the cylinder head, which sleeve is connected to the injection nozzle in a force-locking manner with an end facing the combustion chamber by radial pressure.
  • the task is for an injector arrangement with an injection nozzle for
  • Injecting medium into a combustion chamber in particular for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and with a sealing ring which is prestressed for sealing against a sealing surface of a cylinder head, which comprises a through hole, through which the injection nozzle protrudes into the combustion chamber and in which a heat protection sleeve is arranged in the radial direction between the injection nozzle and the cylinder head, which is connected non-positively to the injection nozzle with an end facing the combustion chamber by radial pressure that the heat protection sleeve is non-positively connected to the sealing ring with an end facing away from the combustion chamber by an axial pressure.
  • the injection nozzle is also referred to as an injector and comprises a nozzle body in which one
  • Nozzle needle can be moved back and forth in the direction of a longitudinal axis of the injection nozzle in order to open or close injection openings or injection holes through which a medium under high pressure, such as fuel, can be injected into the combustion chamber.
  • the terms axial and radial refer to the longitudinal axis of the injection nozzle.
  • Axial means in the direction or parallel to the longitudinal axis of the injection nozzle.
  • Radial means transverse to the longitudinal axis of the injection nozzle.
  • the injector arrangement is advantageously used in the operation of modern internal combustion engines for injecting high-pressure fuel, in particular diesel fuel and / or gas, into the combustion chamber.
  • high-pressure fuel in particular diesel fuel and / or gas
  • a preferred embodiment of the injector arrangement is characterized in that the heat protection sleeve is prestressed in the axial direction together with the sealing ring against the sealing surface of the cylinder head. So can An axial pressure between the sealing ring and the cylinder head can be represented via the heat protection sleeve. This further improves the seal against undesired passage of fuel gas from the fuel gas.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector arrangement is characterized in that the heat protection sleeve has at its end facing away from the combustion chamber a radially outwardly projecting collar, by means of which the heat protection sleeve is non-positively connected to the sealing ring.
  • Radially outwards means that the collar of the heat protection sleeve is directed away from the longitudinal axis of the injection nozzle. In this way, an axial interference fit between the heat protection sleeve and the sealing ring is created in a simple manner.
  • annular space which is formed in the radial direction between the heat protection sleeve and the cylinder head, is delimited in the axial direction at its end facing away from the combustion chamber by the radially outwardly projecting collar of the heat protection sleeve. This reliably prevents an undesired passage of fuel gas from the combustion chamber at the end of the annular space facing away from the combustion chamber.
  • the annular space is structurally open.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector arrangement is characterized in that the sealing ring has a radially inwardly projecting collar, which extends in the axial direction between the radially outwardly projecting collar of the heat protection sleeve and the sealing surface of the cylinder head
  • Radially inwards means that the collar of the sealing ring is directed towards the longitudinal axis of the injection nozzle.
  • the collar of the sealing ring preferably has an essentially rectangular ring cross section.
  • the collar of the heat protection sleeve advantageously also has an essentially rectangular ring cross section. The two collars make it possible to display an axial press fit with the sealing ring and the heat protection sleeve in a simple manner.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector arrangement is characterized in that a radial dimension of the inwardly projecting collar of the sealing ring is at least as large as the axial dimension of the radially outwardly projecting collar of the heat protection sleeve.
  • the axial dimension of the radially inwardly projecting collar of the sealing ring is advantageously somewhat larger than the radially outwardly projecting collar of the heat protection sleeve.
  • the axial dimension of the entire sealing ring is advantageously a little more than twice as large as the axial dimension of the heat protection sleeve.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector arrangement is characterized in that there is a radial play between the radially outwardly projecting collar of the heat protection sleeve and the sealing ring. As a result, the representation of a radial press fit between the
  • the heat protection sleeve and the injector simplified.
  • the heat protection sleeve is particularly advantageously surrounded radially on the outside by an annular space. This annular space is delimited radially on the outside by the through hole in the cylinder head and by the sealing ring.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector arrangement is characterized in that the heat protection sleeve comprises a sleeve body which has the shape of a straight hollow cylinder with an inner circumferential surface, with which the heat protection sleeve is pressed over its entire axial dimension against an outer circumferential surface of the injection nozzle.
  • the entire inner lateral surface of the heat protection sleeve can be used for the heat transfer between the injection nozzle and the heat protection sleeve.
  • Nozzle clamping nut are clamped.
  • the radially outward collar of the heat protection sleeve is together with the radially inward collar of the sealing ring between the sealing surface of the cylinder head and the Nozzle clamp nut clamped.
  • the nozzle clamping nut is used in a manner known per se to mount the injection nozzle in the cylinder head.
  • the invention further relates to a heat protection sleeve and / or a sealing ring for a previously described injector arrangement.
  • the heat protection sleeve and the sealing ring can be traded separately.
  • the invention also relates to a kit for a preliminary
  • the kit for the injector arrangement advantageously comprises different heat protection sleeves and sealing rings. In this way, the injector arrangement can be easily connected to different ones
  • Installation specifications and / or operating specifications can be adjusted.
  • FIG. 1 shows an injector arrangement with an injection nozzle and with a
  • Heat protection sleeve which is connected to an end facing a combustion chamber by a radial pressure with the injection nozzle, wherein the heat protection sleeve is non-positively connected to an end facing away from the combustion chamber by an axial pressure with a sealing ring, im
  • Figure 2 is a similar representation as in Figure 1 with an optimized
  • FIG. 3 shows a representation similar to that in FIGS. 1 and 2 with a further optimized heat protection sleeve. Description of the embodiments
  • FIG. 1 to 3 is an injector arrangement 1; 31; 41 in three similar versions each shown in longitudinal section.
  • the same reference numerals are used to designate the same or similar parts.
  • the injector arrangement 1; 31; 41 comprises an injection nozzle 2, which projects with a lower end in FIGS.
  • the internal combustion engine comprises a cylinder head 4 with a through hole 5, through which the injection nozzle 2 projects into the combustion chamber 3.
  • the cylinder head 4 has a sealing surface 6 facing away from the combustion chamber 3.
  • the sealing surface 6 extends in a plane perpendicular to a longitudinal axis 8 of the injection nozzle 2.
  • the injection nozzle 2 comprises a nozzle body 9, in which a (not visible or not shown) nozzle needle can be moved back and forth in the direction of the longitudinal axis 8 in order to (likewise through holes or not visible or not shown)
  • the structure and the function of the injection nozzle 2 can be similar to that of the fuel injector disclosed in the European patent specification EP 3 014 105 B1 or the injection nozzle described in the Austrian patent specification AT 512 667 B1.
  • a heat protection sleeve 10 is assigned to the nozzle body 9 of the injection nozzle 2 in a manner known per se.
  • the heat protection sleeve 10 is formed from a good heat-conducting material, for example from a copper alloy. Heat is dissipated from the nozzle tip of the injection nozzle 2 via the heat protection sleeve 10.
  • the heat protection sleeve 10 is non-positively connected to the nozzle body 9 of the injection nozzle 2 at one end 11 facing the combustion chamber 3 by radial pressure 12.
  • the heat protection sleeve 10 is at one
  • the nozzle clamping nut 15 serves, in a manner known per se, to mount the injection nozzle 2 in the cylinder head 4.
  • the heat protection sleeve 10 has a collar 16 at its end 13 facing away from the combustion chamber 3.
  • the collar 16 extends radially outward from a base body 17 of the heat protection sleeve 10.
  • Heat protection sleeve 10 has essentially the shape of a straight
  • the collar 16 has a rectangular ring cross section.
  • the heat protection sleeve 10 has an end section 18 with a reduced diameter.
  • the reduced diameter end section 18 serves to represent the radial pressure 12 between the heat protection sleeve 10 and the injection nozzle 2.
  • the collar 16 of the heat protection sleeve 10 serves to represent the axial pressure between the heat protection sleeve 10 and the sealing ring 20th
  • the annular space 19 is open towards the combustion chamber 3. At its end facing away from the combustion chamber 3, the annular space 19 is delimited by the collar 16 of the heat protection sleeve 10.
  • the sealing ring 20 comprises a base body 21 with a rectangular
  • a collar 22 extends radially inward from the base body 21 of the sealing ring 20.
  • the collar 22 of the sealing ring 20 is clamped non-positively in the axial direction between the collar 16 of the heat protection sleeve 10 and the sealing surface 6 of the cylinder head 4. Due to the axial pressure 14, the heat protection sleeve 10 is non-positively connected to the sealing ring 20, which in turn is non-positively connected to the cylinder head 4.
  • an axial press fit is created which reliably prevents fuel gas from the combustion chamber 3 from reaching the annular space 19 into an annular space 23 which is due to its construction.
  • the annular space 23 is delimited axially at the bottom by the collar 22 of the sealing ring 20 in FIGS. 1 to 3.
  • the annular space 23 is axially above
  • Nozzle clamping nut 15 limited.
  • the annular space 23 results from a structurally required radial play between the collar 16
  • Heat protection sleeve 10 and the base body 21 of the sealing ring 20 are identical to Heat protection sleeve 10 and the base body 21 of the sealing ring 20.
  • Heat protection sleeve 10 a sleeve body 32, which has the shape of a straight hollow cylinder.
  • the sleeve body 32 lies over its entire axial
  • the sleeve body 32 has an im
  • the sleeve body 32 is designed without the end section 18 with reduced diameter. Otherwise, the heat protection sleeve 10 in FIG. 3 is designed in exactly the same way as in FIG. 2.

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Injektoranordnung (1) mit einer Einspritzdüse (2), zum Einspritzen von Medium in einen Brennraum (3), insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring (20), der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche (6) eines Zylinderkopfes (4) vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch (5) umfasst, durch welches die Einspritzdüse (2) in den Brennraum (3) ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse (2) und dem Zylinderkopf (4) eine Wärmeschutzhülse (10) angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum (3) zugewandten Ende (11) durch eine radiale Pressung (12) kraftschlüssig mit der Einspritzdüse (2) verbunden ist. Um die Injektoranordnung (1) funktionell zu verbessern, ist die Wärmschutzhülse (10) mit einem dem Brennraum (3) abgewandten Ende (13) durch eine axiale Pressung (14) kraftschlüssig mit dem Dichtring (20) verbunden.

Description

Beschreibung
Titel
Injektoranordnung
Die Erfindung betrifft eine Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse, zum
Einspritzen von Medium in einen Brennraum, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring, der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfes vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch umfasst, durch welches die Einspritzdüse in den
Brennraum ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinderkopf eine Wärmeschutzhülse angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist.
Stand der Technik
Aus der österreichischen Patentschrift AT 512 667 Bl ist eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Medium in einen Brennraum bekannt, insbesondere von
Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend einen
Düsenkörper, dessen die Spritzlöcher aufweisende Düsenspitze in den
Brennraum hineinragt, eine im brennraumseitigen Endbereich des Düsenkörpers angeordnete Wärmeschutzhülse, die den Düsenkörper umgibt, wobei die
Einspritzdüse in eine Aufnahmebohrung eines Halteteils, insbesondere
Zylinderkopfes, eingesetzt ist, wobei der brennraumseitige Endbereich des Düsenkörpers unter Zwischenschaltung der Wärmeschutzhülse mit der
Aufnahmebohrung zusammenwirkt, wobei die Wärmeschutzhülse einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, die voneinander axial beabstandet sind, wobei der zweite Bereich näher zur Düsenspitze angeordnet ist als der erste Bereich, wobei im ersten Bereich am Außenmantel eine erste äußere
umfangsmäßige Dichtfläche und am Innenmantel eine erste innere umfangsmäßige Dichtfläche ausgebildet sind und im zweiten Bereich am
Außenmantel eine zweite äußere umfangsmäßige Dichtfläche und am
Innenmantel eine zweite innere umfangsmäßige Dichtfläche ausgebildet sind, wobei die zweiten Dichtflächen auf kleinerem Durchmesser liegen als die ersten Dichtflächen, wobei die erste äußere und die zweite äußere Dichtfläche jeweils dichtend mit einer in einer radialen Ebene verlaufenden, ringförmigen Sitzfläche oder mit einer kegeligen Sitzfläche der Aufnahmebohrung Zusammenwirken und die erste innere und die zweite innere Dichtfläche jeweils dichtend mit einer in einer radialen Ebene verlaufenden, ringförmigen Sitzfläche oder mit einer kegeligen Sitzfläche des Düsenkörpers Zusammenwirken. Aus der europäischen Patentschrift EP 3 014 105 Bl ist ein Kraftstoffinjektor, insbesondere ein
Common-Rail-Injektor, bekannt, mit einem Injektorgehäuse, das in eine
Aufnahmeöffnung eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und in der Einbauposition einen einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten ersten Bereich aufweist, an den sich auf der dem Brennraum abgewandten Seite wenigstens ein im Durchmesser vergrößerter zweiter Bereich anschließt, wobei der erste Bereich aus Metall besteht und auf der dem
Brennraum zugewandten Seite radial von einem ersten Dichtelement umgeben ist, das in den ringförmigen Raum zwischen dem ersten Bereich des
Injektorgehäuses und der Aufnahmeöffnung im Bereich eines ersten
Bohrungsabschnitts der Aufnahmebohrung einsetzbar ist, und mit einem zweiten Dichtelement, das an der dem Brennraum abgewandten Seite zwischen dem Injektorgehäuse und einer Anlagefläche der Aufnahmeöffnung für das
Injektorgehäuse axial verspannbar ist, wobei das erste Dichtelement axial zwischen dem Injektorgehäuse und einer zweiten Anlagefläche der
Aufnahmeöffnung spannbar ist und dazu ausgebildet ist, den ringförmigen Bereich zwischen dem Injektorgehäuse und der Aufnahmebohrung auf der dem ersten Bereich abgewandten Seite des ersten Dichtelements abzudichten, wobei die beiden Dichtelemente an einem Bauteil in Form einer aus Metall
bestehenden Dichthülse ausgebildet sind, so dass die Dichthülse auf der dem Brennraum zugewandten Stirnseite einen konisch ausgebildeten ersten
Dichtbereich als erstes Dichtelement aufweist, während der flanschförmig umlaufende Rand an der anderen Stirnseite der Dichthülse einen zweiten Dichtbereich beziehungsweise ein zweites Dichtelement ausbildet. Aus der Veröffentlichung der deutschen Übersetzung DE 11 2014 003 643 T5 der internationalen Veröffentlichung WO 2015/020790 ist ein Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffinjektoranordnung zur Montage in einem Motorzylinderkopf bekannt, umfassend: eine Motorzylinderkopfabdichtungsoberfläche, einen Kraftstoffinjektorkörper, welcher eine longitudinale Achse, ein
Düsenelementgehäuse und einen Düsenhalter aufweist; und eine
Injektordichtungsanordnung, welche zwischen dem Kraftstoffinjektorkörper und dem Motorzylinderkopf positioniert ist, wobei die Injektordichtungsanordnung eine aus einen ersten Material gebildete Dichtungskomponente, welche in einem longitudinal zwischen dem Kraftstoffinjektorkörper und der
Motorzylinderkopfabdichtungsoberfläche gebildeten Raum positioniert ist, um eine Kraftstoffinjektorklemmkraft aufzunehmen, und eine thermisch leitfähige Komponente aufweist, welche aus einem zweiten Material gebildet ist, das anders ist als das erste Material, wobei das zweite Material eine höhere thermische Leitfähigkeit hat als das erste Material und wobei die thermisch leitfähige Komponente radial zwischen dem Düsenelementgehäuse und der Dichtungskomponente positioniert ist, um Hitze von dem Düsenelementgehäuse zu der Dichtungskomponente zu übertragen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse, zum Einspritzen von Medium in einen Brennraum, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring, der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfes vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch umfasst, durch welches die
Einspritzdüse in den Brennraum ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinderkopf eine Wärmeschutzhülse angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist, funktionell zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse, zum
Einspritzen von Medium in einen Brennraum, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring, der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfes vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch umfasst, durch welches die Einspritzdüse in den Brennraum ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinderkopf eine Wärmeschutzhülse angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist, dadurch gelöst, dass die Wärmschutzhülse mit einem dem Brennraum abgewandten Ende durch eine axiale Pressung kraftschlüssig mit dem Dichtring verbunden ist. Die Einspritzdüse wird auch als Injektor bezeichnet und umfasst einen Düsenkörper, in welchem eine
Düsennadel in Richtung einer Längsachse der Einspritzdüse hin und her bewegbar ist, um Einspritzöffnungen oder Einspritzlöcher, über die ein mit Hochdruck beaufschlagtes Medium, wie Kraftstoff, in den Brennraum eingespritzt werden kann, freizugeben oder zu verschließen. Die Begriffe axial und radial beziehen sich auf die Längsachse der Einspritzdüse. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse der Einspritzdüse. Radial bedeutet quer zur Längsachse der Einspritzdüse. Die Injektoranordnung wird vorteilhaft im Betrieb von modernen Brennkraftmaschinen zum Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff und/oder Gas, in den Brennraum verwendet. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung
durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde herausgefunden, dass bei einer herkömmlichen Injektoranordnung Brenngas aus dem Brennraum entlang eines Ringspalts zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring in einen Ringraum auf einer den Brennraum abgewandten Seite der
Wärmeschutzhülse lecken kann. Wenn das in dem Ringraum befindliche Gas abkühlt, dann kann es passieren, dass sich aus dem Brenngas aggressive Medien abscheiden, die an den den Brennraum begrenzenden Teilen Korrosion verursachen können, was unerwünscht ist. Durch die axiale Pressung wird eine dichte Verbindung zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring geschaffen. So kann ein unerwünschter Durchtritt von Brenngas zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring sicher verhindert werden. So kann mit der Wärmeschutzhülse zusätzlich zu der bekannten Wärmeabführfunktion eine Dichtfunktion realisiert werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse in axialer Richtung zusammen mit dem Dichtring gegen die Dichtfläche des Zylinderkopfes vorgespannt ist. So kann über die Wärmeschutzhülse eine axiale Pressung zwischen dem Dichtring und dem Zylinderkopf dargestellt werden. Dadurch wird die Abdichtung gegenüber einem unerwünschten Durchtritt von Brenngas aus dem Brenngas weiter verbessert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse an ihrem dem Brennraum abgewandten Ende einen radial nach außen abstehenden Bund aufweist, durch den die Wärmeschutzhülse kraftschlüssig mit dem Dichtring verbunden ist.
Radial nach außen bedeutet, dass der Bund der Wärmeschutzhülse von der Längsachse der Einspritzdüse weg gerichtet ist. So wird auf einfache Art und Weise ein axialer Pressverband zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringraum, der in radialer Richtung zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Zylinderkopf ausgebildet ist, an seinem dem Brennraum abgewandten Ende in axialer Richtung von dem radial nach außen abstehenden Bund der Wärmeschutzhülse begrenzt ist. Dadurch wird ein unerwünschter Durchtritt von Brenngas aus dem Brennraum an dem dem Brennraum abgewandten Ende des Ringraums sicher verhindert. An seinem dem Brennraum zugewandten Ende ist der Ringraum konstruktiv bedingt offen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring einen radial nach innen abstehenden Bund aufweist, der in axialer Richtung zwischen dem radial nach außen abstehenden Bund der Wärmeschutzhülse und der Dichtfläche des Zylinderkopfes
eingespannt ist. Radial nach innen bedeutet, dass der Bund des Dichtrings zur Längsachse der Einspritzdüse hin gerichtet ist. Der Bund des Dichtrings hat vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt. Der Bund der Wärmeschutzhülse hat vorteilhaft ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt. Über die beiden Bunde wird auf einfache Art und Weise die Darstellung eines axialen Pressverbands mit dem Dichtring und der Wärmeschutzhülse ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Abmessung des nach innen abstehenden Bundes des Dichtrings mindestens genauso groß wie die axiale Abmessung des radial nach außen abstehenden Bundes der Wärmeschutzhülse ist. Die axiale Abmessung des radial nach innen abstehenden Bundes des Dichtrings ist vorteilhaft etwas größer als der radial nach außen abstehende Bund der Wärmeschutzhülse. Die axiale Abmessung des gesamten Dichtrings ist vorteilhaft etwas mehr als doppelt so groß wie die axiale Abmessung der Wärmeschutzhülse.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radial nach außen abstehenden Bund der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring ein radiales Spiel vorhanden ist. Dadurch wird die Darstellung eines radialen Pressverbands zwischen der
Wärmeschutzhülse und der Einspritzdüse vereinfacht. Besonders vorteilhaft ist die Wärmeschutzhülse radial außen von einem Ringraum umgeben. Dieser Ringraum wird radial außen von dem Durchgangsloch in dem Zylinderkopf und von dem Dichtring begrenzt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse einen Hülsenkörper umfasst, der die Gestalt eines geraden Hohlzylinders mit einer inneren Mantelfläche aufweist, mit welcher die Wärmeschutzhülse über ihre gesamte axiale Abmessung gegen eine äußere Mantelfläche der Einspritzdüse gepresst ist. Dadurch wird ein äußerst stabiler radialer Pressverband zwischen der Einspritzdüse und der Wärmeschutzhülse sichergestellt. Darüber hinaus kann die gesamte innere Mantelfläche der Wärmeschutzhülse für den Wärmeübergang zwischen der Einspritzdüse und der Wärmeschutzhülse genutzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse und der Dichtring in axialer Richtung zwischen der Dichtfläche des Zylinderkopfes und einer
Düsenspannmutter eingespannt sind. Der radial nach außen stehende Bund der Wärmeschutzhülse ist zusammen mit dem radial nach innen abstehenden Bund des Dichtrings zwischen der Dichtfläche des Zylinderkopfes und der Düsenspannmuter eingespannt. Die Düsenspannmuter dient in an sich bekannter Art und Weise dazu, die Einspritzdüse in dem Zylinderkopf zu montieren.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Wärmeschutzhülse und/oder einen Dichtring für eine vorab beschriebene Injektoranordnung. Die Wärmeschutzhülse und der Dichtring sind separat handelbar.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Baukasten für eine vorab
beschriebene Injektoranordnung. Der Baukasten für die Injektoranordnung umfasst vorteilhaft unterschiedliche Wärmeschutzhülsen und Dichtringe. So kann die Injektoranordnung auf einfache Art und Weise an unterschiedliche
Einbauvorgaben und/oder Betriebsvorgaben angepasst werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse und mit einer
Wärmeschutzhülse, die mit einem einem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist, wobei die Wärmeschutzhülse mit einem dem Brennraum abgewandten Ende durch eine axiale Pressung kraftschlüssig mit einem Dichtring verbunden ist, im
Längsschnit;
Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 mit einer optimierten
Wärmeschutzhülse; und
Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie in den Figuren 1 und 2 mit einer weiter optimierten Wärmeschutzhülse. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 3 ist eine Injektoranordnung 1; 31; 41 in drei ähnlichen Ausführungen jeweils im Längsschnitt dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Zunächst werden die Gemeinsamkeiten der Ausführungsformen beschrieben. Danach wird auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen eingegangen.
Die Injektoranordnung 1; 31; 41 umfasst eine Einspritzdüse 2, die mit einem in den Figuren 1 bis 3 unteren Ende in einen Brennraum 3 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ragt. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Zylinderkopf 4 mit einem Durchgangsloch 5, durch das die Einspritzdüse 2 in den Brennraum 3 ragt.
Der Zylinderkopf 4 weist eine dem Brennraum 3 abgewandte Dichtfläche 6 auf. Die Dichtfläche 6 erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse 8 der Einspritzdüse 2. Die Einspritzdüse 2 umfasst einen Düsenkörper 9, in welchem eine (nicht sichtbare beziehungsweise nicht dargestellte) Düsennadel in Richtung der Längsachse 8 hin und her bewegbar ist, um (ebenfalls nicht sichtbare beziehungsweise nicht dargestellte) Durchtrittslöcher oder
Durchtrittsöffnungen für Kraftstoff in dem Düsenkörper 9 freizugeben oder zu verschließen.
Der Aufbau und die Funktion der Einspritzdüse 2 können so oder so ähnlich sein wie bei dem in der europäischen Patentschrift EP 3 014 105 Bl offenbarten Kraftstoffinjektor oder der in der österreichischen Patentschrift AT 512 667 Bl beschriebenen Einspritzdüse.
Dem Düsenkörper 9 der Einspritzdüse 2 ist an sich bekannter Art und Weise eine Wärmeschutzhülse 10 zugeordnet. Die Wärmeschutzhülse 10 ist aus einem gut wärmeleitenden Material gebildet, zum Beispiel aus einer Kupferlegierung. Über die Wärmeschutzhülse 10 wird Wärme von der Düsenspitze der Einspritzdüse 2 abgeleitet. Die Wärmeschutzhülse 10 ist an einem dem Brennraum 3 zugewandten Ende 11 durch eine radiale Pressung 12 kraftschlüssig mit dem Düsenkörper 9 der Einspritzdüse 2 verbunden. Die Wärmeschutzhülse 10 ist an einem dem
Brennraum 3 abgewandten Ende 13 durch eine axiale Pressung 14
kraftschlüssig mit einer Düsenspannmutter 15 und einem Dichtring 20 verbunden. Der Dichtring 20 wiederum ist kraftschlüssig mit dem Zylinderkopf 4 verbunden. Die Düsenspannmutter 15 dient in an sich bekannter Art und Weise dazu, die Einspritzdüse 2 in dem Zylinderkopf 4 zu montieren.
Die Wärmeschutzhülse 10 weist an ihrem dem Brennraum 3 abgewandten Ende 13 einen Bund 16 auf. Der Bund 16 erstreckt sich von einem Grundkörper 17 der Wärmeschutzhülse 10 radial nach außen. Der Grundkörper 17 der
Wärmeschutzhülse 10 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden
Hohlzylinders. Der Bund 16 hat einen rechteckigen Ringquerschnitt. An ihrem dem Brennraum 3 zugewandten Ende 11 weist die Wärmeschutzhülse 10 einen im Durchmesser verringerten Endabschnitt 18 auf.
Der im Durchmesser verringerte Endabschnitt 18 dient zur Darstellung der radialen Pressung 12 zwischen der Wärmschutzhülse 10 und der Einspritzdüse 2. Der Bund 16 der Wärmeschutzhülse 10 dient zur Darstellung der axialen Pressung zwischen der Wärmeschutzhülse 10 und dem Dichtring 20.
Das Durchgangsloch 5 im Zylinderkopf 4 begrenzt zusammen mit dem Dichtring 20 radial außen einen Ringraum 19, der radial innen von der Wärmeschutzhülse 10 begrenzt wird. Zum Brennraum 3 hin ist der Ringraum 19 hin offen. An seinem dem Brennraum 3 abgewandten Ende wird der Ringraum 19 von dem Bund 16 der Wärmeschutzhülse 10 begrenzt.
Der Dichtring 20 umfasst einen Grundkörper 21 mit einem rechteckigen
Ringquerschnitt. Von dem Grundkörper 21 des Dichtrings 20 erstreckt sich ein Bund 22 radial nach innen. Der Bund 22 des Dichtrings 20 ist in axialer Richtung kraftschlüssig zwischen dem Bund 16 der Wärmeschutzhülse 10 und der Dichtfläche 6 des Zylinderkopfs 4 eingespannt. Durch die axiale Pressung 14 wird die Wärmeschutzhülse 10 kraftschlüssig mit dem Dichtring 20 verbunden, der wiederum kraftschlüssig mit dem Zylinderkopf 4 verbunden ist. Dadurch wird ein axialer Pressverband geschaffen, der sicher verhindert, dass Brenngas aus dem Brennraum 3 durch den Ringraum 19 in einen konstruktiv bedingten Ringraum 23 gelangt.
Der Ringraum 23 wird in den Figuren 1 bis 3 axial unten von dem Bund 22 des Dichtrings 20 begrenzt. Axial oben wird der Ringraum 23 von der
Düsenspannmutter 15 begrenzt. Der Ringraum 23 ergibt sich durch ein konstruktiv benötigtes radiales Spiel zwischen dem Bund 16 der
Wärmeschutzhülse 10 und dem Grundkörper 21 des Dichtrings 20.
Bei den Injektoranordnungen 31; 41 der Figuren 2 und 3 umfasst die
Wärmeschutzhülse 10 einen Hülsenkörper 32, der die Gestalt eines geraden Hohlzylinders hat. Der Hülsenkörper 32 liegt über seine gesamte axiale
Abmessung, die auch als Länge bezeichnet wird, mit einer inneren Mantelfläche 33 an einer äußeren Mantelfläche 34 des Düsenkörpers 9 der Einspritzdüse 2 kraftschlüssig an, um die radiale Pressung 12 darzustellen. An seinem dem Brennraum 3 zugewandten Ende 11 weist der Hülsenkörper 32 einen im
Durchmesser verringerten Endabschnitt 18 auf.
Bei der Injektoranordnung 41 in Figur 3 ist der Hülsenkörper 32 im Unterschied zu Figur 2 ohne den im Durchmesser verringerten Endabschnitt 18 ausgeführt. Ansonsten ist die Wärmeschutzhülse 10 in Figur 3 genauso ausgeführt wie in Figur 2.

Claims

Ansprüche
1. Injektoranordnung (1;31;41) mit einer Einspritzdüse (2), zum Einspritzen von Medium in einen Brennraum (3), insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring (20), der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche (6) eines Zylinderkopfes (4) vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch (5) umfasst, durch welches die Einspritzdüse (2) in den Brennraum (3) ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse (2) und dem Zylinderkopf (4) eine Wärmeschutzhülse (10) angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum (3) zugewandten Ende (11) durch eine radiale Pressung (12) kraftschlüssig mit der Einspritzdüse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmschutzhülse (10) mit einem dem Brennraum (3) abgewandten Ende (13) durch eine axiale Pressung (14) kraftschlüssig mit dem Dichtring (20) verbunden ist.
2. Injektoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse (10) in axialer Richtung zusammen mit dem Dichtring (20) gegen die Dichtfläche (6) des Zylinderkopfes (4) vorgespannt ist.
3. Injektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse (10) an ihrem dem Brennraum (3) abgewandten Ende (13) einen radial nach außen abstehenden Bund (16) aufweist, durch den die Wärmeschutzhülse (10) kraftschlüssig mit dem Dichtring (20) verbunden ist.
4. Injektoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringraum (19), der in radialer Richtung zwischen der Wärmeschutzhülse (10) und dem Zylinderkopf (4) ausgebildet ist, an seinem dem Brennraum (3) abgewandten Ende (13) in axialer Richtung von dem radial nach außen abstehenden Bund (16) der Wärmeschutzhülse (10) begrenzt ist.
5. Injektoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (20) einen radial nach innen abstehenden Bund (22) aufweist, der in axialer Richtung zwischen dem radial nach außen abstehenden Bund (16) der Wärmeschutzhülse (10) und der Dichtfläche (6) des Zylinderkopfes (4) eingespannt ist.
6. Injektoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Abmessung des radial nach innen abstehenden Bundes (12) des Dichtrings (20) mindestens genauso große wie die axiale Abmessung des radial nach außen abstehenden Bundes (16) der Wärmeschutzhülse (10) ist.
7. Injektoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem radial nach außen abstehenden Bund (16) der Wärmeschutzhülse (10) und dem Dichtring (20) ein radiales Spiel vorhanden ist.
8. Injektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse (10) einen Hülsenkörper (32) umfasst, der die Gestalt eines geraden Hohlzylinders mit einer inneren Mantelfläche (33) aufweist, mit welcher die Wärmeschutzhülse (10) über ihre gesamte axiale Abmessung gegen eine äußere Mantelfläche (34) der Einspritzdüse (2) gepresst ist.
9. Injektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse (10) und der Dichtring (20) in axialer Richtung zwischen der Dichtfläche (6) des Zylinderkopfes (4) und einer Düsenspannmutter (15) eingespannt sind.
10. Wärmeschutzhülse (10) und/oder Dichtring (20) für eine I
njektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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