WO2006087186A1 - Dichtungseinrichtung für einen kraftstoffinjektor sowie verfahren zum abdichten - Google Patents

Dichtungseinrichtung für einen kraftstoffinjektor sowie verfahren zum abdichten Download PDF

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sealing
concave
seat edge
fuel injector
edge
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PCT/EP2006/001381
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Maximilian Kronberger
Hartmut Stehr
Roman Brauneis
Dejan Jovovic
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Siemens Ag
Volkswagen Ag
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    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a sealing device for a fuel injector, in particular a sealing device for a nozzle retaining nut of the fuel injector, to ensure a fluid-tight connection between the fuel injector
  • Fuel injector and a cylinder head Furthermore, the invention relates to a method for fluid-sealing a component of a fuel injector with a cylinder head.
  • a nozzle retaining nut holds the two main components of a fuel injector - an injector and a valve body - firmly together.
  • the injection nozzle protrudes into a combustion chamber of an automobile engine, with the valve body arranged thereabove actuating the injection nozzle.
  • the seal assembly is exposed to high thermal loads (-40 0 C at cold start in winter, to over +150 0 C under operating conditions) and on the other hand, the sealing device is exposed to high mechanical, especially vibration loads.
  • the sealing arrangement must ensure a long-lasting load, permanent sealing state between fuel injector and cylinder head.
  • both sealing surfaces must be machined very precisely in order to achieve a permanent fluid-tight connection. Due to the side play to be provided between the fuel injector and the injector bore, no centering between the fuel injector and the injector bore is possible with this embodiment, so that this must be done by means of other inputs or devices.
  • a nozzle retaining nut has a frustoconical region at a free end, which can be inserted into a corresponding frustoconical injector bore section.
  • a circumferential angle difference of 2 ° to max.
  • the angle difference of 2 ° to 5 ° is too small to prevent jamming and to ensure self-centering.
  • Increasing the angular difference between the truncated cone on the nozzle retaining nut and the conical bore in the cylinder head to more than 5 ° would reduce the subsequent sealing quality, which could lead to leaks in the operation of the fuel injector.
  • the fuel injector should have a good self-centering during assembly of the fuel injector in the cylinder head and produce a permanently fluid-tight connection between the fuel injector and the cylinder head in cooperation with the cylinder head.
  • the object of the invention is achieved by means of a sealing device or a sealing arrangement for a cylinder head and a fuel injector, in particular for a nozzle retaining nut of the fuel injector and the cylinder head, wherein the one component has a radially preferably completely encircling, extending in a longitudinal direction, concave cross-sectional profile, which on / in a sealing surface or sealing edge of a second component fluid-sealing attachable / can be pressed.
  • the nozzle retaining nut of the fuel injector is configured with a radial and completely circumferential concave chamfer.
  • a sealing seat edge is designed to run horizontally or at an angle within a stepped injector bore.
  • the concave chamfer and the sealing edge of the sealing seat edge interact in a special way.
  • a pre-assembly or centering state of the fuel injector is used with its nozzle lock nut in the injector bore without artificial forces acting on the fuel injector.
  • the dimensions of the nozzle retaining nut and the injector bore are selected such that the concave region or the concave groove of the nozzle retaining nut is seated against the sealing edge of the sealing seat edge of the injector bore.
  • a kinematic reversal, so Injektorbohrung with Konkavfase and nozzle retaining nut with preferably frustoconical sealing seat edge are also possible.
  • the concave chamfer of the nozzle retaining nut sits only with a circle or a thin circular ring (centering state) on the edge of the sealing seat edge, as a result of which the nozzle clamping nut can not jam in the injector bore. Due to the low friction between the nozzle retaining nut and the cylinder head, the fuel injector aligns itself in the injector bore in a self-centering manner.
  • the concave chamfer preferably has the lowest possible coefficient of adhesion and / or sliding friction, as a result of which self-centering is still favored.
  • the sealing state between the fuel injector and the cylinder head can be assumed.
  • the fuel injector is pressed with a large static force into the injector bore or the sealing seat which is formed in the bore, whereby the preferably harder concave area relative to the cylinder head plastically deforms the sealing seat edge and thus presses it into the sealing seat edge is that a fluid-tight connection between the nozzle lock nut and cylinder head is made.
  • the angle in the centering between a tangent to a contact point between the seat edge and Konkavfase, with the radially outwardly extending sealing seat edge is about 10 °, resulting in a good self-centering of the fuel injector in the cylinder head.
  • a tangent angle of a radially outer contact point between Konkavfase and sealing seat edge changes to the usual in the prior art 2 ° to 5 °.
  • the cylinder head or the sealing seat edge here are usually made of aluminum or magnesium.
  • a connecting straight line which, in the centering state, passes through the contact point of the concave chamfer with the sealing seat edge and through a peripheral point on the outer diameter of the concave region (in this case the two points of the straight line and a longitudinal axis of the nozzle lock nut lie in one plane) with a corresponding diametrically opposite straight line an angle of preferably about 108 ° or about 110 °.
  • the radius of the preferably part-circular concave bevel is 55 mm ⁇ 20 mm, in particular 55 mm ⁇ 5 mm.
  • the invention relates to a motor vehicle, an engine or a cylinder head with a fuel injector according to the invention or a fuel injector with a nozzle retaining nut according to the invention.
  • the object of the invention by means of a method for centering and fluid sealing two components, in particular for centering and fluid sealing of a fuel injector or a nozzle lock nut relative to a cylinder head, solved.
  • the first component has a radial and preferably completely encircling concave region which, for a pre-assembly state, is attached to a sealing seat edge of the second component for centering the two components relative to one another.
  • the concave region moves under an elastic, but preferably plastic, deformation of the material of the sealing seat edge into the second component in such a way that between the concave region and the sealing seat edge 6 001381
  • Fig. Ia a seal assembly according to the invention in the preassembled state
  • FIG. Ib shows a nozzle retaining nut with a sealing device according to the invention
  • FIG. 3a shows the sealing device according to the invention from FIG. 2 in a centering state with a cylinder head in partial section
  • FIG. 3bb shows the sealing device according to the invention from FIG. 2 in the sealing state with the cylinder head
  • Fig. 4 shows the sealing region according to the invention of the nozzle retaining nut of FIG. 2 in an enlarged view, and an additional detail in section; 5a shows a second embodiment of the sealing device according to the invention in the centering state in partial section; and
  • FIG. 5b the second embodiment of the sealing device according to the invention of Fig. 5a in the sealing state.
  • FIGS. 1 a and 1 b show a seal arrangement according to the invention, in particular for the permanent and high-pressure-proof fluid-tight sealing of two components 10 and 40, e.g. B. a nozzle clamping nut 10 and a cylinder head 40th
  • FIG. 1a shows a preassembled state of the two components 10, 40, wherein the component 10 preferably centers itself relative to the component 40, therefore this pre-assembly state is also called a centering state.
  • this pre-assembly state is also called a centering state.
  • self-centering of the two components 10, 40 relative to one another is not absolutely necessary for the invention; It is sufficient if the first component 10 can be attached to the second component 40, without a mutual DiaZentr réelle. However, if a mutual centering is necessary, but self-centering is not possible, this should be done by external means.
  • the first component 10 has a concave region 122
  • the second component 40 has a sealing seat edge 422.
  • the concave portion 122 sits with a central portion on the edge 424 of the sealing seat edge 422.
  • the middle section of the concave area 122 can only be seen as one point or small area (contact point between concave area 122 and sealing seat edge 422), but for the preferably rotationally symmetrical component 10, this is ideally a circle or a thin circular ring , A seating of the smallest diameter of the concave portion 122 (lower edge on the component 10) on the sealing seat edge 422 (see also Fig. 5a and b) is also possible (further embodiment).
  • a portion of the concave portion 122 by at least elastic, preferably plastic deformation of the material of the second component 40 in the sealing seat edge 422 impressed or pressed.
  • the impressing of the first component 10 into the second component 40 occurs in a section from the edge 424 of the sealing seat edge 422 radially outward from a longitudinal axis L of the sealing arrangement. away.
  • the deformation of the second component 40 is indicated by a dashed line in Fig. Ib.
  • FIGS. 2 to 4 show a first preferred embodiment of the sealing arrangement according to the invention, wherein the inventive sealing arrangement is arranged on a nozzle retaining nut 10 and a cylinder head 40 associated therewith.
  • the sealing arrangement according to the invention serves to seal a fuel injector 1 preferably via its nozzle retaining nut 10 in an injector bore 42 of the cylinder head 40 with respect to a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a sealing device according to the invention is preferably located at the lower free end of the nozzle retaining nut 10, which tensions an injection nozzle 20 with a valve body 30 and combines it to form a fuel injector 1 (see FIG.
  • the sealing device according to the invention can also be provided on the fuel injector 1 itself, the nozzle retaining nut 10 then assumes no or only other sealing tasks for the fuel injector 1.
  • This first embodiment of the sealing device on the nozzle retaining nut 10 comes into abutment with a sealing seat in the injector bore 42 (FIGS. 3a and 3b), the sealing device and sealing seat cooperating together according to the principle of the invention according to FIGS.
  • a sealing or centering region 12 of the nozzle retaining nut 10 is preferably constructed in two parts.
  • a conical area 122 adjoins a concave area 122 from below.
  • the concave area 122 and the truncated cone area 126 serve to insert the nozzle retaining nut 10 or the fuel injector 1 into the injector bore 42 (FIGS. 3a and 3b), the concave area 122 being designed for this purpose is to center the nozzle retaining nut 10 at a sealing seat edge 422 of the injector bore 42 in the centering or pre-assembly state.
  • the nozzle retaining nut 10 is of radially symmetrical construction, the concave region 122 having a radially extending and completely encircling concave chamfer 124, which extends with its cross-sectional profile in the longitudinal direction. Axial direction L of the nozzle lock nut 10 extends upward.
  • the nozzle retaining nut 10 may also be constructed so that the truncated cone portion 126 is absent and only the concave portion 122 is present at the lower, substantially conical portion of the nozzle retaining nut 10.
  • a cylinder region 14 of the nozzle retaining nut 10 adjoins above, in which mainly the valve body 30 is received.
  • the concave chamfer 124 or the concave region 122 sits on an edge 424 of a sealing seat edge 422.
  • the edge 424 of the sealing seat rim 422 essentially describes a circle or a thin circular ring on the concave chamfer 124. The more circular (in one plane) this section on the concave chamfer 124, the more centered the nozzle chuck nut 10 sits in the injector bore 42 of the cylinder head 40 ,
  • the injector bore 42 is preferably a stepped circular cylinder bore, whose lower portion of smaller diameter receives a portion of the injection nozzle 20 and the upper diameter larger portion of the nozzle retaining nut 10 of the fuel injector 1. Both regions are preferably connected via a cone or a circular ring bevel (referred to below as truncated cone region 426); however, it is also possible to have a horizontal step which forms a right angle with the respective section of the injector bore 42.
  • the contact point M (sectional view of FIG. 3a) or the contact circle (ring) M (real) is located.
  • the sealing seat edge 422 of the injector bore 42 is preferably an inner section of the truncated cone region 426 of the injector bore 42, the truncated cone region 426 having the truncated cone region 126 of the nozzle retaining nut 10 having a circumferential opening angle of approximately 0.5 ° to 5 ° (ideal centering state) circle formed by all points M is perpendicular to L). Further angular relationships as shown in FIG. 3a are given in the context of the explanation of FIG. 4.
  • FIG. 3b shows a sealing state of nozzle retaining nut 10 and cylinder head 40, wherein the nozzle retaining nut 10 is pressed into the sealing seat edge 422 of the injector bore 42 with a preferably plastic deformation of the sealing seat edge 422.
  • a deformation of the inner sealing seat edge 422 preferably takes place inward (see description of FIG. 1b).
  • a circular surface pressure with a high, uniform circular ring thickness and the highest possible surface pressure out, which has no points of discontinuity in the pressing.
  • the outer diameter edge (A) of the concave chamfer 124 does not dive straight into the truncated cone region 426 or the sealing seat edge 422.
  • FIG. 4 shows the sealing region 12 of the nozzle retaining nut 10 which is divided into the truncated cone region 126 and the concave region 122 in detail.
  • the truncated cone region 126 and the concave region 122 have a common circle which can be seen, inter alia, in point A in FIG. 4. This is at the same time a circumferential circle point A of the largest outer diameter D a of the concave region 122.
  • the concave chamfer 124 is preferably formed part-circular, wherein the radius R can vary between 20mm and 100mm. In a preferred embodiment of the invention, the radius of the concave chamfer 124 is 55 55 ⁇ 5 mm. Correspondingly different radii arise when applying the inventive idea to other components; In principle, it is important that it is a concave contour. Not part-circular contours, which differ from a simple truncated cone, are also possible according to the invention.
  • such a straight line T M is the tangent to the point M in the centering state of the nozzle retaining nut 10, the opening angle ⁇ M of the cone in the centering state preferably being between 104 ° and 110 °, depending on the radius R of the concave chamfer 124.
  • a corresponding angle ⁇ A of the tangent T A to the point A is preferably between 107 ° and 113 °, again depending on the radius R of the concave chamfer 124.
  • An angle ⁇ of a connecting line MA of the points M and A is preferably 106 ° to 112 ° °. All of these details are related to a point M, which adjusts itself in the centering state of the nozzle retaining nut 10.
  • Point M begins when the nozzle retaining nut 10 is pressed into the cylinder head 40 along the concave chamfer 124 in the direction of the point A (and of course linearly along the sealing seat edge 422) (point Mn), with a straight line MnA of the tangent T A approaching more and more. This is illustrated in the sectional view in detail of FIG. 4.
  • Mn is a radially outermost point of contact between concave chamfer 124 and sealing seat edge 422
  • FIG. 5 a shows a second embodiment of the sealing device according to the invention for the fuel injector 1 or the nozzle retaining nut 10, wherein the concave chamfer 124 is not centered on the edge 424 of the sealing seat edge 422, but rather the lower edge on the sealing seat edge 422. that the injector bore 42 can be made smaller in diameter and closer to the injector 20 of the fuel injector 1 can approach.
  • the upper edge of the concave chamfer 124 may also be seated alone on the sealing seat edge 422 (circle (ring) A, largest diameter of the concave chamfer 124).
  • both circular edges I and A can rest on the sealing seat edge 422 in the centering state, which has the advantage that a centering position of the two components can be checked in such a way that the centering position is only assumed if both circular edges I and A completely against the sealing seat edge 422.
  • FIG. 5b The sealing state is shown in FIG. 5b, wherein the two circles or annular edges I and A are pressed into the sealing seat edge 422 of the cylinder head 40 and, in the illustrated case, two
  • the nozzle retaining nut 10 there is no cavity between the nozzle retaining nut 10 and the cylinder head 40.
  • this vent closes automatically by the Pressing the nozzle lock nut 10 in the cylinder head 40.
  • This can, for. Example, by a groove in the cylinder head 40 or in the nozzle lock nut 10, in which material of the nozzle lock nut 10 or material of the cylinder head 40 penetrates during pressing.
  • holes are suitable which can be closed in a similar way.

Abstract

Dichtungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor (1) sowie Verfahren zum Abdichten. Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor (1), insbesondere für eine Düsenspannmutter (10) des Kraftstoffinjektors (1), zum Fluiddichten gegenüber einem Dichtsitzrand (422), insbesondere einem Zylinderkopf (40), mit einem Dichtbereich (12), wobei der Dichtbereich (12) einen Konkavbereich (122) mit einer radial umlaufenden konkaven Außenkontur (124) aufweist, die am Dichtsitzrand (422) dichtend zur Anlage bringbar ist. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zum Zentrieren und dauerhaften, hochdrucksicheren Fluiddichten eines ersten Bauteils (10) eines Kraftstoffinjektors (1), mit einem Dichtbereich eines zweiten Bauteils (40), bevorzugt einem Zylinderkopf (40).

Description

Beschreibung
Dichtungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor sowie Ver- fahren zum Abdichten
Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor, insbesondere eine Dichtungseinrichtung für eine Düsenspannmutter des Kraftstoffinjektors, zur Si- cherstellung einer fluiddichten Verbindung zwischen dem
Kraftstoffinj ektor und einem Zylinderkopf. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fluiddichten eines Bauteils eines Kraftstoffinjektors mit einem Zylinderkopf.
Eine Düsenspannmutter hält die beiden Hauptkomponenten eines Kraftstoffinj ektors - eine Einspritzdüse und einen Ventilkörper - fest zusammen. Die Einspritzdüse ragt im montierten Zustand des Kraftstoffinjektors im Zylinderkopf in einen Brennraum eines Kraftfahrzeugmotors hinein, wobei der darüber an- geordnete Ventilkörper die Einspritzdüse betätigt. Hierbei ist es notwendig, den Kraftstoffinj ektor gegenüber dem Brennraum am Zylinderkopf abzudichten. Dies geschieht durch eine entsprechende Gestaltung der Düsenspannmutter, die mit einer entsprechenden Einrichtung, einem Dichtsitz, im Zylinderkopf zusammenwirkt.
An eine solche Dichtanordnung sind hohe Anforderungen gestellt. Einerseits ist die Dichtanordnung hohen thermischen Belastungen ausgesetzt (-400C bei Kaltstart im Winter, bis über +1500C bei Betriebsbedingungen) und andererseits ist die Dichteinrichtung hohen mechanischen, insbesondere Vibrationsbelastungen, ausgesetzt. Darüber hinaus muss die Dichtanordnung einen langanhaltenden Belastungen, dauerhaften Dichtzustand zwischen Kraftstoffinj ektor -und Zylinderkopf gewähr- leisten.
Hierfür wird im Stand der Technik z. B. an der Düsenspannmut¬ ter ein horizontaler Rand ausgebildet, welcher an einem in 81
der Injektorbohrung vorgesehenen, ebenfalls horizontalen Rand ansitzt, und die Düsenspannmutter bzw. der Kraftstoffinj ektor wird mit einer großen statischen Kraft gegen den Zylinderkopf gepresst. Durch das Vorsehen einer großen flächenmäßigen Ü- berdeckung der beiden Ränder soll eine dauerhaft fluiddichte Verbindung geschaffen werden.
Bei einer solchen Anordnung müssen beide Dichtflächen sehr genau bearbeitet werden, um die Verbindung überhaupt dau- erfluiddicht zu bekommen. Aufgrund des vorzusehenden seitlichen Spiels zwischen Kraftstoffinjektor und Injektorbohrung ist mit dieser Ausgestaltung keine Zentrierung zwischen Kraftstoffinj ektor und Injektorbohrung möglich, sodass diese mittels anderer Ein- oder Vorrichtungen geschehen muss.
In der DE 101 02 192 Al weist eine Düsenspannmutter an einem freien Ende einen kegelstumpfförmigen Bereich auf, welcher in einen entsprechenden kegelstumpfförmigen Injektorbohrungsabschnitt einsetzbar ist. Im vormontierten Zustand, also wenn der Kraftstoffinj ektor mit Düsenspannmutter in die kegelstumpfförmige Injektorbohrung eingesetzt ist, besteht zwischen Kegelstumpf an der Düsenspannmutter und der Kegelstumpfbohrung im Zylinderkopf eine umlaufende Winkeldifferenz von 2° bis max. 5°. Hierdurch ist eine Zentrierung des Kraftstoffinjektors in der Injektorbohrung sichergestellt, wobei anschließend der Kraftstoffinjektor mit einer großen statischen Kraft in die Bohrung gedrückt wird und sich zwischen dem Kegelstumpf an der Düsenspannmutter und der Kegelbohrung im Zylinderkopf eine gemeinsame Dichtfläche ausbil- det.
Dadurch, dass die Winkeldifferenz zwischen dem Kegelstumpf an der Düsenspannmutter und der Kegelstumpfbohrung im Zylinderkopf nur 2° bis 5° beträgt, existiert im vormontierten Zu- stand eine große flächenmäßige Überdeckung der beiden Dichtflächen, sodass sich aufgrund einer Klemmwirkung zwischen den beiden Dichtflächen eine Selbstzentrierung nur unzufrieden ausbildet. Diesem Problem wird im Stand der Technik dadurch begegnet, dass die entsprechenden Oberflächen, insbesondere die der Düsenspannmutter oberflächenbeschichtet wird, um den Gleitreibungskoeffizienten zwischen Düsenspannmutter und Injektorbohrung herabzusetzen.
Trotz Verbesserung der Gleitreibung zwischen Kraftstoffinj ek- tor und Injektorbohrung ist die Winkeldifferenz von 2° bis 5° zu gering, um ein Klemmen zu verhindern und ein Selbstzentrieren zu gewährleisten. Durch eine Erhöhung der Winkeldiffe- renz zwischen dem Kegelstumpf an der Düsenspannmutter und der Kegelbohrung im Zylinderkopf auf über 5° würden Abstriche an der späteren Dichtungsqualität gemacht werden, was zu Undichtigkeiten beim Betrieb des KraftstoffInjektors führen kann.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Kraftstoffinjektor zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollte der Kraftstoffinjektor bei der Montage des Kraftstoffinjektors im Zylinderkopf eine gute Eigenzentrierung aufweisen und im Zusammenwirken mit dem Zylinderkopf eine dauerhaft fluiddichte Verbindung zwischen Kraftstoffinjektor und Zylinderkopf herstellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer Dichtungseinrichtung bzw. Dichtungsanordnung für einen Zylinderkopf und einen Kraftstoffinjektor, insbesondere für eine Düsenspannmutter des Kraftstoffinjektors und den Zylinderkopf gelöst, wobei das eine Bauteil ein radial bevorzugt vollständig umlaufendes, sich in eine Längsrichtung erstreckendes, konkaves Querschnittprofil aufweist, welches an/in eine Dichtfläche bzw. Dichtkante eines zweiten Bauteils fluiddichtend ansetzbar/einpressbar ist. Bevorzugt ist hierbei die Düsenspannmutter des Kraftstoffinjektors mit einer radialen und vollständig umlaufenden Konkavfase ausgestaltet. Ein Dichtsitzrand ist innerhalb einer gestuften Injektorbohrung horizontal ver- laufend oder mit einem Winkel konisch ausgebildet.
Hierbei wirken die Konkavfase und die Dichtkante des Dicht- sitzrands in besonderer Weise zusammen. In einem Vormontage- bzw. Zentrierzustand wird der Kraftstoffinjektor mit seiner Düsenspannmutter in die Injektorbohrung eingesetzt, ohne dass künstliche Kräfte auf den Kraftstoffinjektor wirken. Hierbei sind die Abmessungen der Düsenspannmutter und der Injektor- bohrung derart gewählt, dass der Konkavbereich bzw. die Konkavfase der Düsenspannmutter an der Dichtkante des Dichtsitzrands der Injektorbohrung ansitzt. Eine kinematische Umkehr, also Injektorbohrung mit Konkavfase und Düsenspannmutter mit bevorzugt kegelstumpfförmigem Dichtsitzrand, sind natürlich ebenso möglich. Unter Umständen sind hierbei auch die Materialien, aus welchen die Bauteile hergestellt sind, gegenseitig zu vertauschen bzw. man muss sich Gedanken über deren Auswahl machen. Die Konkavfase der Düsenspannmutter sitzt nur mit einem Kreis bzw. einem dünnen Kreisring (Zentrierzustand) an der Kante des Dichtsitzrands auf, wodurch sich die Düsenspannmutter nicht in der Injektorbohrung verklemmen kann. Aufgrund einer geringen Reibung zwischen Düsenspannmutter und Zylinderkopf richtet sich der KraftstoffInjektor selbstzentrierend in der Injektorbohrung ein. Bevorzugt hat hierbei die Konkavfase einen möglichst geringen Haft- und/oder Gleitreibungskoeffizienten, wodurch eine Selbstzentrierung weiterhin begünstigt ist.
Darauffolgend kann der Dichtzustand zwischen Kraftstoffinj ek- tor und Zylinderkopf eingenommen werden. Hierbei wird der Kraftstoffinjektor mit einer großen statischen Kraft in die Injektorbohrung bzw. dem Dichtsitz, der in der Bohrung ausgebildet ist, gedrückt, wodurch der bevorzugt gegenüber dem Zylinderkopf härtere konkave Bereich den Dichtsitzrand bevor- zugt plastisch verformt und derart in den Dichtsitzrand ein- gepresst wird, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen Düsenspannmutter und Zylinderköpf hergestellt wird.
Aufgrund der Deformation des Dichtsitzrands der Injektorboh- rung wird ein flächiger Dichtungsabschnitt zwischen Düsenspannmutter und Zylinderköpf ausgebildet, wobei aufgrund der plastischen Verformung des Dichtsitzrands sich dieser an die Konkavfase anpasst und bei hoher Flächenpressung eine dauer- hafte Fluiddichtheit zwischen KraftstoffInjektor und Zylinderkopf herstellt. Ferner ist es dadurch möglich Unebenheiten bzw. kleine Ausnehmungen in den Oberflächen zu kompensieren. Solche Anordnungen sind gegenüber Druckunterwanderungen dau- erhaft widerstandsfähig, sodass eine thermisch und mechanisch hochbelastbare Dichtungsanordnung bei gleichzeitiger Dauerdichtheit realisiert ist.
Erfindungsgemäß ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Winkel im Zentrierzustand zwischen einer Tangente an einen Berührpunkt zwischen Dichtsitzrand und Konkavfase, mit dem sich radial nach außen erstreckenden Dichtsitzrand ca. 10°, wodurch sich eine gute Eigenzentrierung des Kraftstoffinjektors im Zylinderkopf ergibt. Während des Festsetzens des KraftstoffInjektors im Zylinderkopf, wobei eine Deformation des Dichtsitzrands geschieht, ändert sich ein Tangentenwinkel eines radial äußeren Berührpunkts zwischen Konkavfase und Dichtsitzrand zu den im Stand der Technik üblichen 2° bis 5°. Der Zylinderkopf bzw. der Dichtsitzrand sind hierbei meist aus Aluminium oder aus Magnesium hergestellt.
Durch eine zusätzliche Oberflächenbehandlung der Konkavfase ergeben sich in diesem Bereich verbesserte Gleiteigenschaften der Düsenspannmutter gegenüber des Dichtsitzrands bzw. dessen Kante, sodass sich der Kraftstoffinj ektor gegenüber dem Zylinderkopf in einfacher Weise schnell und richtig orientiert positioniert .
Aufgrund des Vorsehens der Konkavfase ergibt sich insbesonde- re im weiter innen liegenden Radialbereich des Dichtsitzrands eine erhöhte spezifische Flächenpressung, wodurch die Abdichtung zwischen Kraftstoffinjektor und Zylinderkopf gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Die höchste Flächenpressung tritt am inneren Bereich des Dichtsitzrands auf, an welchem auch der Innendruck des Brennraums anliegt; was besonders vorteilhaft ist, da einer Druckunterwanderung wirksam begegnet werden kann. Ferner ist beim Einprägen der Konkavfase in den Dichtsitzrand der Injektorbohrung gegenüber dem Stand der Technik der Spannungsverlauf im Zylinderkopf günstiger, wodurch weniger Risse im Zylinderkopf entstehen, was die Dauerhaltbarkeit des Zylinderkopfs erhöht. Ferner ist umgekehrt die Krafteinleitung in die Düsenspannmutter gegenüber dem Stand der Technik optimiert, was ebenfalls einen günstigeren Spannungsverlauf innerhalb der Düsenspannmutter zur Folge hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt eine .Verbindungsgerade, die im Zentrierzustand durch den Berührpunkt der Konkavfase mit dem Dichtsitzrand und durch einen Umfangspunkt auf dem Außendurchmesser des konkaven Bereichs geht (hierbei liegen die beiden Punkte der Gerade sowie eine Längsachse der Düsenspannmutter in einer Ebene) mit einer entsprechenden diametral gegenüberliegenden Gerade einen Winkel von bevorzugt ca. 108° oder ca. 110° ein. Der Radius der bevorzugt teilkreisförmigen Konkavfase beträgt hierbei 55mm±20mm, insbesondere 55mm±5mm.
Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, einen Motor oder einen Zylinderkopf mit einem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor bzw. einem KraftstoffInjektor mit einer erfindungsgemäßen Düsenspannmutter.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung mittels eines Verfahrens zum Zentrieren und Fluiddichten zweier Bauteile, insbesondere zum Zentrieren und Fluiddichten eines Kraftstoffinjektors oder einer Düsenspannmutter gegenüber einem Zylinderkopf, gelöst. Hierbei weist das erste Bauteil einen radia- len und bevorzugt vollständig umlaufenden Konkavbereich auf, welcher für einen Vormontagezustand an einen Dichtsitzrand des zweiten Bauteils zum Zentrieren der beiden Bauteile zueinander angesetzt wird. Beim Überführen der beiden Bauteile in einen Montagezustand bewegt sich der Konkavbereich unter einer elastischen, jedoch bevorzugt plastischen, Verformung des Materials des Dichtsitzrands in das zweite Bauteil derart hinein, dass zwischen Konkavbereich und Dichtsitzrand eine 6 001381
gemeinsame Dichtfläche aufgrund einer Flächenpressung entsteht, die auch bei hohen Innendrücken fluiddicht ist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig . Ia eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung im vormontierten Zustand;
Fig . Ib die Dichtungsanordnung aus Fig. Ia im montierten Zustand; F Fiigg.. 2 2 eine Düsenspannmutter mit einer erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung;
Fig . 3a die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung aus Fig. 2 in einem Zentrierzustand mit einem Zylinderkopf im Teilschnitt; F Fiigg.. 3 3bb die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung aus Fig. 2 im Dichtzustand mit dem Zylinderkopf;
Fig . 4 den erfindungsgemäßen Dichtbereich der Düsenspannmutter aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, sowie eine zusätzliche Detaildarstellung im Schnitt; Fig. 5a eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung im Zentrierzustand im Teilschnitt; und
Fig. 5b die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung aus Fig. 5a im Dichtzustand.
Werden im Folgenden Lageangaben wie „oben" oder „unten" bzw. „rechts" oder „links" gemacht, so beziehen sich diese auf Fig. 2, in welcher eine Düsenspannmutter 10 rechts geschnitten und links nicht geschnitten dargestellt ist, wobei die Düsenspannmutter 10 eine unten angeordnete Einspritzdüse 20 mit einem oben angeordneten Ventilkörper 30 verspannt. Die Fig. Ia und Ib zeigen eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung, insbesondere zum dauerhaften und hochdrucksicheren Fluiddichten zweier Bauteile 10 und 40, z. B. einer Düsen- spannmutter 10 und einem Zylinderkopf 40.
Die Fig. Ia stellt einen vormontierten Zustand der beiden Bauteile 10, 40 dar, wobei sich das Bauteil 10 gegenüber dem Bauteil 40 bevorzugt selbst zentriert, daher wird dieser Vormontagezustand auch Zentrierzustand genannt. Ein Selbstzent- rieren der beiden Bauteile 10, 40 zueinander ist für die Erfindung jedoch nicht zwingend notwendig; es genügt wenn das erste Bauteil 10 an das zweite Bauteil 40 ansetzbar ist, ohne einer gegenseitigen SelbstZentrierung. Ist jedoch eine gegenseitige Zentrierung notwendig, ein Selbstzentrieren aber nicht möglich, so sollte diese mit externen Mitteln erfolgen.
Für das Zentrieren und Abdichten weist das erste Bauteil 10 einen Konkavbereich 122, und das zweite Bauteil 40 einen Dichtsitzrand 422 auf. Im Vormontagezustand der beiden Bau- teile 10, 40 sitzt der Konkavbereich 122 mit einem Mittenabschnitt an der Kante 424 des Dichtsitzrands 422 an. In den Fig. Ia und Ib ist der Mittenabschnitt des Konkavbereichs 122 nur als ein Punkt bzw. kleiner Bereich zu sehen (Berührpunkt zwischen Konkavbereich 122 und Dichtsitzrand 422) , für das bevorzugt rotationssymmetrische Bauteil 10 ist dies jedoch idealisiert ein Kreis bzw. ein dünner Kreisring. Ein Aufsitzen des kleinsten Durchmessers des Konkavbereichs 122 (untere Kante am Bauteil 10) auf dem Dichtsitzrand 422 (s. dazu auch Fig. 5a und b) ist ebenso möglich (weitere Ausführungsform) .
In einem Dichtzustand der beiden Bauteile 10, 40, der in Fig. Ib dargestellt ist, ist ein Abschnitt des Konkavbereichs 122, durch eine wenigstens elastische, bevorzugt plastische Verformung des Materials des zweiten Bauteils 40 in den Dicht- sitzrand 422 eingeprägt bzw. eingepresst. Das Eindrücken des ersten Bauteils 10 in das zweite Bauteil 40 geschieht dabei in einen Abschnitt von der Kante 424 des Dichtsitzrands 422 radial nach außen von einer Längsachse L der Dichtungsanord- nung weg. Die Verformung des zweiten Bauteils 40 ist mittels einer gestrichelte Linie in Fig. Ib angedeutet. Mittels dieses sich oben entlang des Konkavbereichs 122 radial nach innen stülpenden Wulstes wird zusätzlich die Dichtfläche zwi- sehen den beiden Bauteilen 10, 40 vergrößert, was die Fluid- dichtheit der beiden Bauteile 10, 40 erhöht.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, wobei die erfin- dungsgemäße Dichtungsanordnung an einer Düsenspannmutter 10 und einem ihr zugeordneten Zylinderkopf 40 eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung dient dazu einen KraftstoffInjektor 1 bevorzugt über dessen Düsenspannmutter 10 in einer Injektorbohrung 42 des Zylinderkopfs 40 gegenüber einem Brennraum eines Verbrennungsmotors abzudichten.
Eine erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung befindet sich bevorzugt am unteren freien Ende der Düsenspannmutter 10, die eine Einspritzdüse 20 mit einem Ventilkörper 30 zusammen- spannt und zu einem Kraftstoffinjektor 1 vereint (s. Fig. 2); die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung kann jedoch auch am Kraftstoffinjektor 1 selbst vorgesehen sein, wobei die Düsenspannmutter 10 dann keine oder nur andere Dichtungsaufgaben für den Kraftstoffinjektor 1 übernimmt. Diese erste Ausfüh- rungsform der Dichtungseinrichtung an der Düsenspannmutter 10 kommt mit einem Dichtsitz in der Injektorbohrung 42 (Fig. 3a und 3b) zur Anlage, wobei Dichtungseinrichtung und Dichtsitz zusammen nach dem Prinzip der Erfindung gemäß den Fig. Ia und Ib zusammenwirken.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Dicht- bzw. Zentrierbereich 12 der Düsenspannmutter 10 bevorzugt zweiteilig aufgebaut. Hierbei schließt sich bei der Düsenspannmutter 10 von unten kommend an einen Konkavbereich 122 ein Kegel- stumpfbereich 126 an. Konkavbereich 122 sowie Kegelstumpfbe- reich 126 dienen dazu die Düsenspannmutter 10 bzw. den Kraftstoffinjektor 1 in die Injektorbohrung 42 (Fig. 3a und 3b) einzusetzen, wobei der Konkavbereich 122 dazu ausgelegt ist, die Düsenspannmutter 10 an einem Dichtsitzrand 422 der Injektorbohrung 42 im Zentrier- bzw. Vormontagezustand zu zentrieren. Bevorzugt ist die Düsenspannmutter 10 radialsymmetrisch aufgebaut, wobei der Konkavbereich 122 eine sich ra- dial erstreckende und vollständig umlaufende Konkavfase 124 aufweist, die sich mit ihrem Querschnittsprofil in Längsbzw. Axialrichtung L der Düsenspannmutter 10 nach oben erstreckt. Die Düsenspannmutter 10 kann jedoch auch so aufgebaut sein, dass der Kegelstumpfbereich 126 fehlt und am unte- ren, im Wesentlichen konischen Abschnitt der Düsenspannmutter 10 nur der Konkavbereich 122 vorhanden ist. An den Dichtbereich 12 der Düsenspannmutter 10 schließt sich oben ein Zylinderbereich 14 der Düsenspannmutter 10 an, in welchem hauptsächlich der Ventilkörper 30 aufgenommen ist.
Im Zentrierzustand der Düsenspannmutter 10 bzw. des Kraftstoffinjektors 1, welcher in Fig. 3a dargestellt ist, sitzt die Konkavfase 124 bzw. der Konkavbereich 122 auf einer Kante 424 eines Dichtsitzrands 422 auf. Die Kante 424 des Dichtsitzrands 422 beschreibt im Wesentlichen einen Kreis bzw. einen dünnen Kreisring auf der Konkavfase 124. Je kreisförmiger (in einer Ebene gedacht) dieser Abschnitt auf der Konkavfase 124 ist, desto zentrierter sitzt die Düsenspannmutter 10 in der Injektorbohrung 42 des Zylinderkopfs 40.
Die Injektorbohrung 42 ist bevorzugt eine gestufte Kreiszylinderbohrung, deren unterer Abschnitt mit kleinerem Durchmesser einen Abschnitt der Einspritzdüse 20 und deren oberer durchmessergrößerer Abschnitt die Düsenspannmutter 10 des Kraftstoffinjektors 1 aufnimmt. Beide Bereiche sind bevorzugt über einen Konus bzw. eine Kreisringschräge (im Folgenden als Kegelstumpfbereich 426 bezeichnet) verbunden; möglich ist jedoch auch eine horizontaler Stufe, die mit dem jeweiligen Abschnitt der Injektorbohrung 42 einen rechten Winkel ein- schließt.
Im Zentrierzustand befindet sich der Berührpunkt M (Schnittdarstellung der Fig. 3a) bzw. der Berührkreis (ring) M (Real- Situation bei in der Injektorbohrung 42 zentriertem Kraftstoffinjektor 1) von Kante 424 und Konkavfase 124 zwischen einem Umfangspunkt/Umfangskreis (ring) I mit dem (unteren) Innendurchmesser D1 (Fig. 4) der Konkavfase 124 und ei- nem Umfangspunkt/Umfangskreis (ring) A mit dem (oberen) Außendurchmesser DA der Konkavfase 124 , wobei bevorzugt der Berührpunkt M innerhalb des ersten Drittels bzw. innerhalb der ersten Hälfte des Wegs vom ümfangspunkt I zum Umfangspunkt A liegt .
Im Folgenden ist nur noch von den Punkten M, I und A, und nicht mehr von den entsprechenden Kreisen bzw. Kreisringen die Rede, es sollen damit jedoch auch die Kreise bzw. Berührkreisringe gemeint sein. Ferner beziehen sich im Folgenden geometrische Angaben, wie z. B. Winkelangaben und Angaben zu Lagen von Geraden, auf Ebenen in denen die Längs- bzw. Axialachse L der Düsenspannmutter 10 enthalten ist, insbesondere fällt eine zu betrachtende Ebene mit der Zeichenebene der Fig. 4 zusammen.
Der Dichtsitzrand 422 der Injektorbohrung 42 ist bevorzugt ein innerer Abschnitt des Kegelstumpfbereichs 426 der Injektorbohrung 42, wobei der Kegelstumpfbereich 426 mit dem Kegelstumpfbereich 126 der Düsenspannmutter 10 einen umlaufen- den Öffnungswinkel von ca. 0,5° bis 5° hat (idealer Zentrierzustand - der von allen Punkten M gebildete Kreis ist senkrecht zu L) . Weitere Winkelbeziehungen wie in Fig. 3a dargestellt, werden im Rahmen der Erläuterung von Fig. 4 gegeben.
Die Fig. 3b zeigt einen Dichtzustand von Düsenspannmutter 10 und Zylinderkopf 40, wobei die Düsenspannmutter 10 in den Dichtsitzrand 422 der Injektorbohrung 42 unter einer bevorzugt plastischen Verformung des Dichtsitzrands 422 einge- presst ist. Hierbei findet wiederum bevorzugt eine Verformung des inneren Dichtsitzrands 422 nach innen statt (siehe hierzu Beschreibung der Fig. Ib) . Idealerweise richtet sich eine kreisringförmige Flächenpressung mit möglicht hoher, gleichmäßiger Kreisringdicke und möglichst hoher Flächenpressung aus, die keine Unstetigkeitsstellen bei der Pressung aufweist. Bevorzugt taucht die Außendurchmesserkante (A) der Konkavfase 124 nicht bzw. gerade nicht in den Kegelstumpfbereich 426 bzw. den Dichtsitzrand 422 ein.
Fig. 4 zeigt den Dichtbereich 12 der Düsenspannmutter 10 der in Kegelstumpfbereich 126 und Konkavbereich 122 aufgeteilt ist im Detail. Hierbei haben der Kegelstumpfbereich 126 und der Konkavbereich 122 einen gemeinsamen Kreis der in der Fig. 4 unter anderem im Punkt A zu sehen ist. Dies ist gleichzeitig ein Umfangskreispunkt A des größten Außendurchmessers Da des Konkavbereichs 122. Folgt man nun vom Punkt A der Konkavfase 124 dem Konkavbereich 122 nach unten (und nach innen zu L hin) so bewegt man sich auf der Konkavfase 124 über den Be- rührpunkt M von Konkavfase 124 und Kante 424 (im Zentrierzustand) zum Umfangskreispunkt I auf den kleinsten Innendurchmesser D1 des Konkavbereichs 122. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt DA=13mm, wobei im Zentrierzustand der Durchmesser DM eines vom Punkt M gebildeten Kreises ca. 10,9mm beträgt. Hierbei befindet sich, wie oben schon gesagt der Punkt M auf dem ersten Drittel bzw. der ersten Hälfte des Wegs vom Punkt I nach Punkt A.
Die Konkavfase 124 ist bevorzugt teilkreisförmig ausgebildet, wobei deren Radius R zwischen 20mm und 100mm variieren kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Radius der Konkavfase 124 55±5mm. Entsprechend andere Radien stellen sich ein, wenn man die erfinderische Idee auf andere Bauteile anwendet; prinzipiell ist wichtig, dass es sich um eine konkave Kontur handelt. Nicht teilkreisförmige Konturen, die sich von einem einfachen Kegelstumpf unterscheiden, sind erfindungsgemäß ebenso möglich. Insbesondere stetige Übergänge an den Kanten der Konkavfase bei I und A in die anderen Bereiche der Düsenspannmutter 10 sind vorteil- haft, da der Spannungsverlauf in der Düsenspannmutter 10 bzw. die Krafteinleitung an den Kanten (I, A) der Konusfase 124 in den Kegelstumpfbereich 426 günstiger sind und sich nicht so abrupt ändern, wofür sich z. B. eine Klotoide eignet. Die folgenden Winkelangaben für die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung beziehen sich auf einen Innenöffnungswinkel eines Kegels,, der von einer um die Längsachse L der Düsen- spannmutter 10 rotierenden Geraden gebildet wird. Hierbei ist eine solche Gerade TM die Tangente an den Punkt M im Zentrierzustand der Düsenspannmutter 10, wobei der Öffnungswinkel αM des Kegels im Zentrierzustand bevorzugt zwischen 104° und 110° je nach Radius R der Konkavfase 124 beträgt. Ein ent- sprechender Winkel αA der Tangente TÄ an den Punkt A beträgt bevorzugt zwischen 107° und 113°, wiederum je nach Radius R der Konkavfase 124. Ein Winkel ß einer Verbindungsgeraden MA der Punkte M und A beträgt bevorzugt 106° bis 112°. Alle diese Angaben sind auf einen Punkt M bezogen, der sich im Zent- rierzustand der Düsenspannmutter 10 einstellt. Der Punkt M beginnt beim Einpressen der Düsenspannmutter 10 in den Zylinderkopf 40 entlang der Konkavfase 124 in Richtung des Punkts A (und natürlich auch linear entlang des Dichtsitzrands 422) zu wandern (Punkt Mn) , wobei sich eine Gerade MnA der Tangen- te TA immer mehr annähert. Dies wird in der Schnittdarstellung im Detail der Fig. 4 verdeutlicht. Mn ist dabei ein radial äußerster Berührpunkt zwischen Konkavfase 124 und Dichtsitzrand 422
Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen, die sich an obige anlehnen, sind in der Tabelle durch folgende Parameter gegeben:
Kegelwinkel der rotierenden Verbindungsgerade MA ß=108° ß=110°
0 [mm] R=35 R=85 R=35 R=85
=10 ,9 (OC11 ) 105,9° 107,1° 107,9° 109,1°
D„n =12 ,0 (cw) 108,1° 108,0° 110,1° 110,0°
DA =13 ,0 (CIA ) 110,1° 108,9° 112,1° 110,9° Hierbei beziehen sich die Variablen auf die Fig. 4, wobei mit Mn=12 , 0mm exemplarisch ein Wert beim Bewegen von M nach A zwischen M und A auf der Konkavfase 124 in der Tabelle aufgeführt ist.
Die Fig. 5a zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung für den Kraftstoffinjektor 1 bzw. die Düsenspannmutter 10, wobei sich nicht die Konkavfase 124 an der Kante 424 des Dichtsitzrands 422 zentriert, son- dern die Unterkante am Dichtsitzrand 422. Dies hat den Vorteil, das die Injektorbohrung 42 im Durchmesser geringer ausgestaltet werden kann und näher an die Einspritzdüse 20 des Kraftstoffinj ektors 1 heranreichen kann. Optional kann auch die Oberkante der Konkavfase 124 alleine am Dichtsitzrand 422 ansitzen (Kreis (-ring) A, größter Durchmesser der Konkavfase 124) . Ferner ist es auch möglich, dass im Zentrierzustand beide Kreiskanten I und A auf dem Dichtsitzrand 422 aufliegen, was den Vorteil mit sich bringt, dass eine Zentrierposition der beiden Bauteile derart überprüfbar ist, dass die Zentrierposition nur dann eingenommen ist, wenn beide Kreis- kanten I und A vollständig am Dichtsitzrand 422 anliegen.
Den Dichtzustand zeigt Fig. 5b, wobei die beiden Kreise bzw. Kreisringkanten I und A in den Dichtsitzrand 422 des Zylin- derkopfs 40 eingepresst sind und im dargestellten Fall zwei
Dichtbereiche ausbilden. Je fester die Düsenspannmutter 10 in den Zylinderkopf 40 eingepresst wird, desto geringer wird der verbleibende Zwischenraum zwischen Düsenspannmutter 10 und Zylinderkopf 40. Möglich sind auch andere Konfigurationen des Dichtzustands, bei welchen sich z. B. nur die unterste Kreis- kante I oder nur die oberste Kreiskante A in den Dichtsitz- rand 422 einprägen.
Bevorzugt befindet sich zwischen der Düsenspannmutter 10 und dem Zylinderkopf 40 kein Hohlraum. Bei der Realisierung einer solchen Dichtungsanordnung kann es notwendig sein eine Entlüftung des zunächst vorhandenen Hohlraums vorzusehen. Bevorzugt schließt sich diese Entlüftung selbsttätig durch das Einpressen der Düsenspannmutter 10 in den Zylinderkopf 40. Dies kann z. B. durch eine Nut im Zylinderkopf 40 oder in der Düsenspannmutter 10 geschehen, in welche Material der Düsenspannmutter 10 bzw. Material des Zylinderkopfs 40 beim Ein- pressen eindringt . Ferner eignen sich Bohrungen die auf eine ebensolche Art verschließbar sind.
Die vorangegangenen Ausführungen, die sich auf die Düsenspannmutter 10 beziehen, sollen auch für den Kraftstoffinj ek- tor 1 gelten, der nicht mittels seiner Düsenspannmutter 10 gegenüber dem Zylinderkopf 40 abgedichtet ist, sondern der die erfindungsgemäße Einrichtung an einem anderen Abschnitt aufweist. Die erfindungsgemäße Einrichtung am Kraftstoffin- jektor 1 und ein entsprechender Dichtsitz am oder im Zylin- derkopf bilden dann zusammen die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung .

Claims

Patentansprüche
1. Dichtungseinrichtung für einen Kraftstoffinjektor (1), insbesondere für eine Düsenspannmutter (10) des Kraftstoffin- jektors (1), zum Fluiddichten gegenüber einem Dichtsitzrand (422), insbesondere einem Zylinderkopf (40), mit einem Dichtbereich (12), wobei der Dichtbereich (12) einen Konkavbereich (122) mit einer radialen, umlaufenden, kon- kaven Außenkontur (124) aufweist, die am Dichtsitzrand (422) dichtend zur Anlage bringbar ist.
2. Dichtungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konkavbereich (122) mit einer vollständig umlaufenden Konkavfase (124) ausgestaltet ist und sich an den Konkavbereich (122) ein in radialer Richtung verlaufender ■ Kegelstumpfbereich (126) anschließt.
3. Dichtungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Zentrierzustand der Konkavbereich (122) auf den Dicht- sitzrand (422) gesetzt ist und ein umlaufender Kreisabschnitt der Konkavfase (124) auf einer Kante (424) des Dichtsitzrands (422) aufsitzt.
4. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem Dichtzustand der Konkavbereich (122) mit dem Dichtsitzrand (422) festsitzend verbunden ist, wobei der Konkavbereich (122) durch eine wenigstens elastische, bevorzugt plastische, Verformung des Dichtsitzrands (422) , in den Dichtsitzrand (422) eingepresst ist.
5. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Konkavfase (124) an einer Dichtfläche der Düsenspannmutter (10) radial und umlaufend ausgebildet ist, die zur Anlage an einem Dichtsitzrand (422) einer Injektorbohrung (42) des Zylinderkopfs (40) ansitzt.
6. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Zentrierzustand der Winkel zwischen Dichtsitzrand
(422) und einer Tangente an einen Berührpunkt (M) von Konkavfase (124) und Kante (424) 14+2°, bevorzugt 10+1°, insbeson- dere bevorzugt 7+1° beträgt.
7. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens ein sich in Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors (1) erstreckender Abschnitt des Konkavbereichs (122) im Dichtzustand mit dem Dichtsitzrand (422) der Injektorbohrung (42) derart zusammenwirkt, dass der Kraftstoffin- jektor (1) gegenüber dem Zylinderkopf (40) fluiddicht festgelegt ist.
8. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Dichtzustand der Winkel zwischen der Tangente (TM) an einen radial äußersten Berührpunkt (M) zwischen Konkavfase (124) und Dichtsitzrand (422) 7+1°, bevorzugt 4+1° , insbesondere bevorzugt 2±0,5° beträgt.
9. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Dichtsitzrand (422) als kegelstumpfförmiger Konusrand ausgebildet ist, dessen Öffnungswinkel größer als ein Winkel ist, den der Kegelstumpfbereich (126) einschließt, wo- bei der Öffnungswinkel zwischen beiden 0,5° bis 5°, insbesondere 1° bis 4°, bevorzugt 2+0,5° beträgt.
10. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei im Zentrierzustand ein Berührpunkt (M) von Konkavfase (124) und Kante (424) und ein Außendurchmesserpunkt (A) der Konkavfase (124) eine Verbindungsgerade (MA) bilden, die mit der Längsachse (L) des Kraftstoffinjektors (1) einen Winkel von 50° bis 60°, insbesondere von 52° bis 58°, bevorzugt von 53° bis 56° und insbesondere bevorzugt von 54° bis 55° ein- nimmt.
11. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Profil der Konkavfase (122) teilkreisförmig ist und einen Radius (R) von 30mra bis 90mm, insbesondere von 45mm bis 65mm, bevorzugt von 50mm bis 60mm und insbesondere bevorzugt von 55+2, 5mm hat.
12. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fläche der Konkavfase (122) poliert ist, bevorzugt mittels eines KugelStrahlverfahrens.
13. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Material des Dichtsitzrands (422) , bevorzugt Aluminium, weicher ist, als das Material des Konkavbereichs (122) , der bevorzugt aus Stahl hergestellt ist.
14. Dichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die der Konkavfase (122) des Kraftstoffinjektors (1) oder der Düsenspannmutter (10) gegenüberliegende Innenkontur konvex ausgebildet ist.
15. Kraftstoffinjektor, insbesondere Dieselinjektor, bevorzugt Pumpe-Düse-Injektor, mit einer Dichtungseinrichtung an einer Düsenspannmutter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Kraftfahrzeug, Motor oder Zylinderkopf mit einem Kraftstoffinj ektor (1) gemäß Anspruch 15, wobei der Konkavbereich (122) der Düsenspannmutter (10) an der Kante (424) des Dichtsitzrands (422) der Zylinderkopfbohrung (42) sitzt.
17. Verfahren zum Zentrieren und dauerhaften, hochdrucksicheren Fluiddichten eines ersten Bauteils (10) eines Kraftstoffinj ektors (1) , mit einem Dichtbereich eines zweiten Bauteils (40) , bevorzugt einem Zylinderkopf (40) , wobei das erste Bauteil (1, 10) einen Konkavbereich (122) und das zweite Bauteil (40) einen Dichtsitzrand (422) aufweist, und für einen Vormontagezustand der beiden Bauteile (1, 10; 40) , der Konkavbereich (122) zum Zentrieren der beiden Bauteile (1, 10; 40) zueinander, an den Dichtsitzrand (422) gesetzt wird, und beim Überführen der beiden Bauteile (1, 10; 40) in einen Montagezustand, wenigstens ein Abschnitt des Konkavbereichs (122) , durch eine wenigstens elastische, bevorzugt plastische, Verformung des Materials des zweiten Bauteils (40) , in den Dichtsitzrand (422) eingeprägt wird und so die beiden Bauteile (1, 10; 40) fluidabgedichtet sind.
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