WO2003060316A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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Werner Berger
Martin Buehner
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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 the main claim.
  • an electromagnetic fuel injection valve and a suitable fastening structure are known with which the requirements for the sealing effect, the thermal resistance and the pressure resistance are met for an internal combustion engine with a cylinder injection system. Particular care is taken to seal the area in the immediate vicinity of the cylinder in which the electromagnetic fuel injector is attached, as well as to an area further away.
  • a first sealing section with a first sealing ring which is designed as a corrugated washer, lies at a point close to the cylinder and between the fuel injection valve and the cylinder head.
  • a second sealing section with a second sealing ring which is also designed as a corrugated washer, is positioned at a location which is further away from the cylinder than the first sealing section.
  • Fuel injector is particularly high
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a coating placed on the tip of the fuel injector and filling the annular gap between the fuel injector and the cylinder wall prevents the penetration and subsequent burning of fuel in the annular gap. As a result, deposits of coking residues in the annular gap can be avoided on the one hand, and the thermal load on the sealing ring can be reduced on the other.
  • the coating can be solid or pasty or liquid, depending on the requirements placed on it.
  • the entire space must not be filled, as otherwise installation tolerances cannot be compensated for (e.g. tilting of the injection valve).
  • the coating fills the entire downstream part of the annular gap, so that any penetration of the mixture is prevented.
  • the coating can be in the form of a thin Teflon layer, which can be formed in one piece with the sealing ring, which is also made of Teflon.
  • Fig. 1 shows a schematic section through an embodiment of a fuel injector according to the invention.
  • a fuel injection valve 1 is in the form of a fuel injection valve for fuel injection systems ⁇ n mixture-compressing, spark-ignited
  • Fuel injection valve 1 is suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber 18 of an internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 comprises a nozzle body 2 and a valve housing 3. On the inflow side, an inlet connection 4 is formed, in which an intermediate sleeve 5 for connecting the fuel injector 1 to a fuel distributor line 6 is arranged.
  • the seal between the fuel injection valve 1 and the intermediate sleeve 5 and between the intermediate sleeve 5 and the fuel distributor line 6 is carried out by means of sealing rings 7 and 8.
  • Support components 9 and 10 ensure a correct mounting position of the above-mentioned components with respect to one another.
  • the fuel injector 1 is inserted into a cylinder head 11 of the internal combustion engine and is fixed there in a stationary and non-rotatable manner by means of a hold-down device 12, which is only indicated by 1 , which can be designed, for example, as a clamping claw or spring sleeve.
  • annular gap 14 is formed, which must have a certain width, so that on the one hand the fuel injector 1 without too much effort, which u. U.. could lead to damage to the fuel injector 1, is mountable, and which, on the other hand, allows thermal expansion of the components when heated by the operation of the internal combustion engine.
  • a sealing ring 15 is provided, which is arranged in a recess 16 of the nozzle body 2 of the fuel injection valve 1.
  • the sealing ring 15 preferably consists of
  • the annular gap 14 is filled according to the invention by a coating 17 which prevents the fuel-air mixture from penetrating into the annular gap 14 and burning off after the ignition of the mixture cloud in the combustion chamber 18 with deposits of coking residues.
  • a coating 17 which prevents the fuel-air mixture from penetrating into the annular gap 14 and burning off after the ignition of the mixture cloud in the combustion chamber 18 with deposits of coking residues.
  • the entire space must not be filled, as otherwise installation tolerances cannot be compensated for (e.g. tilting of the injection valve).
  • the inventive coating 17 made considerably more difficult by the caked carbon residues, making it the Zylinderkop cause damage to the fuel injector 1 'to the point of complete destruction and damage to the wall 13 it 11 can.
  • the coating 17 reduces an excessive thermal load on the sealing ring 15, which occurs when the internal combustion engine is started up.
  • the coating 17 must therefore preferably be temperature-resistant up to 200 ° C. and be resistant to the combustion chamber atmosphere, so that possible contact between the mixtures present in the combustion chamber 18 and the material of the coating 17 does not have a destructive effect.
  • the coating 17 can either be applied to the nozzle body 2 of the fuel injector 1 or to the wall 13 of the cylinder head 11 before assembly, or it is introduced into the annular gap 14 after the assembly of the fuel injector 1.
  • the coating 17 can thus be either solid or pasty and spreadable or liquid. For example, it can be injected into the annular gap 14 from a tube or a similar device.
  • the coating can consist of a thin Teflon layer.
  • Teflon layer a thin Teflon layer.
  • the coating 17 is attached to the downstream end of the nozzle body 2 of the fuel injector 1 so that it completely occupies the part of the annular gap 14 extending downstream of the sealing ring 15 over the entire axial length between the sealing ring 15 and the combustion chamber 18. This prevents any penetration of mixture into the annular gap 14.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown and can be used for any construction of fuel injection valves 1, for example for fuel injection valves 1 with a connection to a Coramon rail system.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil 1 zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum 18 einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine umfaßt einen Düsenkörper 2 sowie einen Dichtring 15, der das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen einen Zylinderkopf 11 der Brennkraftmaschine abdichtet. In einem zwichen einer Wandung 13 des Zylinderkopfes 11 und dem Düsenkörper 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 ausgebildeten Ringspalt 14 ist eine haftvermindernde Beschichtung 17 vorgesehen.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Aus der DE 196 00 403 AI ist beispielsweise ein elektromagnetisches Brennstoffeinspritzventil und eine dafür geeignete Befestigungsstruktur bekannt, mit denen für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder-Einspritzsystem die Anforderungen an die Abdichtwirkung, die thermische Resistenz und die Druckresistenz erfüllt werden. Besondere Sorgfalt wird dabei auf die Abdichtung des Bereichs in unmittelbarer Nachbarschaft zum Zylinder gerichtet, in dem das elektromagnetische Brennstoffeinspritzventil befestigt ist, wie auch auf einen davon weiter entfernten Bereich. Daraus resultiert, daß erfindungsgemäß ein erster Dichtabschnitt mit einem ersten Dichtungsring, der als gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an einer Stelle nahe am Zylinder und zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und dem Zylinderkopf liegt. Ferner ist ein zweiter Dichtabschnitt mit einem zweiten Dichtungsring, der ebenfalls als gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an einer Stelle positioniert, die weiter vom Zylinder entfernt ist als der erste Dichtabschnitt. Nachteilig _ an dem aus der DE 196 00 403 AI bekannten
Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die hohe
Verkokungsneigung des zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und der Wandung des Zylinderkopfes ausgebildeten Spalts abströ seitig des Dichtrings, was zu einem erheblichen
Kraftaufwand und möglichen Beschädigungen bei der Demontage des Brennstoffeinspritzventils aus dem Zylinderkopf führt.
Andererseits ist die thermische Belastung auf den Dichtring über den Ringspalt bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine erheblich und kann zur Zerstörung des Dichtrings und nachfolgenden Fehlfunktionen führen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine auf die Spitze des Brennstoffeinspritzventils aufgesetzte und den Ringspalt zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und der Zylinderwandung ausfüllende Beschichtung das Eindringen und nachfolgende Abbrennen von Brennstoff in dem Ringspalt verhindert. Dadurch kann einerseits die Ablagerung von Verkokungsrückständen in dem Ringspalt vermieden und andererseits die thermische Belastung des Dichtrings reduziert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, daß die Beschichtung je nach den an sie gestellten Anforderungen fest oder auch pastenartig oder flüssig sein kann.
Bei festen Beschichtungen darf nicht der gesamte Raum ausgefüllt werden, da sonst Einbautoleranzen nicht ausgleichbar sind (z. B. Kippen des Einspritzventiles) . Vorteilhaf erweise füllt die Beschichtung den gesamten abströmseitigen Teil des Ringspalts aus, so daß jegliches Eindringen von Gemisch unterbunden wird.
Von Vorteil ist weiterhin, daß die Beschichtung in Form einer dünnen Teflon -Schicht ausgeführt sein kann, welche einstückig mit dem ebenfalls aus Teflon bestehenden Dichtring ausgebildet sein kann.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen λ n gemischverdichtenden, fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen ausgeführt . Das
Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum 18 einer Brennkraftmaschine .
Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt einen Düsenkörper 2 und ein Ventilgehäuse 3. Zuströmseitig ist ein Zulaufstutzen 4 ausgebildet, in welchem eine Zwischenhülse 5 zur Verbindung des Brennstoffeinspritzventils 1 mit einer Brennstoffverteilerleitung 6 angeordnet ist. Die Abdichtung zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 1 und der Zwischenhülse 5 sowie zwischen der Zwischenhülse 5 und der Brennstoffverteilerleitung 6 erfolgt mittels Dichtringen 7 und 8. Stützbauteile 9 und 10 sorgen für eine korrekte Montageposition der oben genannten Bauteile zueinander. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in einen Zylinderkopf 11 der Brennkraftmaschine eingesetzt und wird dort mittels eines nur andeutungsweise1 dargestellten Niederhalters 12, welcher beispielsweise als Spannpratze oder Federhülse ausgebildet sein kann, ortsfest und verdrehsicher fixiert.
Zwischen einer Wandung 13 des Zylinderkopfes 11 ist ein Ringspalt 14 ausgebildet, welcher eine gewisse Weite aufweisen muß, damit einerseits das Brennstoffeinspritzventil 1 ohne zu großen Kraftaufwand, welcher u. U. . zu Beschädigungen des Brennstoffeinspritzventils 1 führen könnte, montierbar ist, und welcher andererseits eine thermische Ausdehnung der Bauteile bei der Erwärmung durch den Betrieb der Brennkraftmaschine erlaubt.
Zur Abdichtung des Zylinderkopfes 11 gegen den Brennraum ist ein Dichtring 15 vorgesehen, welcher in einer Ausnehmung 16 des Düsenkörpers 2 des Brennsto feinspritzventils 1 angeordnet ist . Der Dichtring 15 besteht vorzugsweise aus
® Teflon , um eine zuverlässige Dichtwirkung bei hoher
Stabilität zu erzielen.
Abströmseitig des Dichtrings 15 ist der Ringspalt 14 erfindungsgemäß durch eine Beschichtung 17 ausgefüllt, welche verhindert, daß Brennstoff-Luft-Gemisch in den Ringspalt 14 eindringt und nach der Zündung der im Brennraum 18 befindlichen Gemischwolke unter Ablagerung von Verkokungsrückständen abbrennt. Bei festen Beschichtungen darf nicht der gesamte Raum ausgefüllt werden, da sonst Einbautoleranzen nicht ausgleichbar sind (z. B. Kippen des Einspritzventiles) . Muß das Brennstoffeinspritzventil 1 aus dem Zylinderkopf n ausgebaut werden, wird dies ohne die erfindungsgemäße Beschichtung 17 durch die festgebackenen Verkokungsrückstände erheblich erschwert, wodurch es zu Beschädigungen des Brennstoffeinspritzventils' 1 bis hin zur völligen Zerstörung und zu Schäden an der Wandung 13 des Zylinderkop es 11 kommen kann. Weiterhin vermindert die Beschichtung 17 eine zu hohe thermische Belastung des Dichtrings 15, welche bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine auftritt. Die Beschichtung 17 muß somit vorzugsweise bis 200°C temperaturbeständig sein und resistent gegen die Brennraumatmosphäre sein, damit ein möglicher Kontakt zwischen den im Brennraum 18 vorhandenen Gemischen und dem Material der Beschichtung 17 nicht zerstörerisch wirkt .
Die Beschichtung 17 kann dabei entweder vor der Montage auf den Düsenkörper 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 oder auf die Wandung 13 des Zylinderkopfes 11 aufgebracht werden, oder aber sie wird nach der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 in den Ringspalt 14 eingebracht. Die Beschichtung 17 kann somit entweder fest oder pastenförmig und streichfähig oder flüssig sein. Sie kann beispielsweise aus einer Tube oder einer ähnlichen Vorrichtung in den Ringspalt 14 eingespritzt werden.
Beispielsweise kann die Beschichtung aus einer dünnenTeflon -Schicht bestehen. Weiterhin ist es auch denkbar,
® diese einstückig mit dem ebenfalls aus Teflon bestehenden
Dichtring 15 auszubilden.
Die Beschichtung 17 ist dabei an dem abströmseitigen Ende des Düsenkörpers 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 so angebracht, daß sie den sich abströmseitig des Dichtrings 15 erstreckenden Teil des Ringspalts 14 vollständig auf der gesamten axialen Länge zwischen dem Dichtring 15 und dem Brennraum 18 einnimmt. Dadurch wird jegliches Eindringen von Gemisch in den Ringspalt 14 unterbunden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1, beispielsweise für Brennstoffeinspritzventile 1 mit Anbindung an ein Coramon- Rail-System, anwendbar.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum (18) einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (2) und einem Dichtring (15) , der den Düsenkörper (2) gegen einen Zylinderkopf (11) der Brennkraftmaschine abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen einer Wandung (13) des Zylinderkopfes (11) und dem Düsenkörper (2) des Brennstoffeinspritzventils (1) ausgebildeten Ringspalt (14) zumindest auf der dem
Brennraum (18) zugewandten Seite des Dichtrings (15) eine haftvermindernde Beschichtung (17) vorgesehen ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (17) nur abströmseitig des Dichtrings (15) angeordnet ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beschichtung (17) auf die gesamte axiale Länge des Ringspalts (14) zwischen dem Dichtring (15) und dem Brennraum (18)' erstreckt.
4 . Brennstof feinsprit zventi l nach einem der Ansprüche 1 bis
3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (17) eine feste Konsistenz aufweist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
® daß die Beschichtung (17) aus einer dünnen Teflon -Schicht besteht .
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung einstückig mit dem Dichtring (15) ausgebildet ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (17) eine pastenförmige oder flüssige
Konsistenz aufweist .
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (17) bis mindestens 200°C temperaturbeständig ist.
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