WO2014206850A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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WO2014206850A1
WO2014206850A1 PCT/EP2014/062889 EP2014062889W WO2014206850A1 WO 2014206850 A1 WO2014206850 A1 WO 2014206850A1 EP 2014062889 W EP2014062889 W EP 2014062889W WO 2014206850 A1 WO2014206850 A1 WO 2014206850A1
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region
injector
fuel
sealing element
combustion chamber
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Application number
PCT/EP2014/062889
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Winter
Frank Stadler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2016518534A priority patent/JP2016520765A/ja
Priority to RU2016102193A priority patent/RU2016102193A/ru
Priority to EP14731623.6A priority patent/EP3014105B1/de
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9053—Metals

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of
  • Such a fuel injector is known from DE 10 2012 219654 A1
  • the sleeve is in turn with a flange radially surrounding edge on a seat surface of a receiving bore of the
  • Cylinder head of the internal combustion engine The known sealing element is used to prevent condensate from entering the annular region facing away from the combustion chamber between the receiving bore and the fuel injector.
  • a fuel injector is also known whose side facing the combustion chamber is provided on the outside of the injector housing with a coating which is arranged or formed at least in the end region of the injector housing close to the combustion chamber.
  • the coating can be made of different material, which has either a better or a poorer thermal conductivity than the material of the injector.
  • Section of the injector is surrounded by a sleeve.
  • the sleeve known from the cited document is used solely and solely
  • the injector tends to increase the thermal-mechanical load on the fuel injector in the end region. It is therefore desirable to have measures which limit the temperature increase in the injector end region (meaning in this case the region which is arranged on the side facing the combustion chamber of the internal combustion engine) or the best possible heat transfer from the injector end region to the injector end region
  • Cylinder block is made possible.
  • the combustion chamber of the internal combustion engine facing region of the fuel injector is arranged at a radial distance in the receiving bore, so that a
  • the invention has the object, a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that a reduced temperature load of the combustion chamber facing Injektorend Schemes is made possible.
  • This object is achieved with a fuel! Njektor with the characteristics of the Claim 1 achieved in that a combustion chamber facing the first sealing element axially between the injector and a second housing
  • Contact surface of the receiving opening can be tensioned and is adapted to the annular region between the injector and the receiving bore on the first region of the injector facing away from the first
  • Combustion gases reach their relatively high temperatures in the axial direction into the seating area of the fuel injector in the receiving bore. This in turn reduces the thermal load on the area of the injector housing which is decisive for the heat conduction to the second sealing element, thereby enabling improved heat dissipation of the combustion chamber facing, in particular dome-shaped end region of the injector housing to the first seat surface of the receiving opening.
  • This seal is made possible via the second seat of the receiving opening, which in the installation position of the fuel! Njektors is arranged in direct contact with the first sealing element and thus the annular region above the first
  • the first sealing element is annular and abuts axially on the transition region between the first region and the second region of the injector housing.
  • the first sealing element is annular with a conical cross-sectional shape and rests between two conical surfaces of the injector and the receiving opening.
  • Such training has the particular advantage that a relatively large-scale system or sealing surface is made possible, so that even relatively small axial clamping forces sufficient to achieve a particularly good tightness.
  • Particularly preferred is in the two last-mentioned variants, when the first sealing element made of plastic and / or metal and is adapted to be received with slight radial play in the receiving opening of the cylinder head, and if the second sealing element made of metal, preferably from good thermally conductive material and is annular.
  • Such a design allows in particular a relatively simple installation of the fuel! Njektors and provides the desired or required on the existing second metal sealing element
  • the first sealing element may for example consist of a metallic core, with a
  • Coating or similar made of plastic or rubber is sheathed.
  • Sealing elements that are realized by separate components.
  • the two sealing elements are formed on a one-piece component in the form of a sealing sleeve made of metal. Such a design allows a particularly simple and safe installation of the fuel! njektors.
  • the first sealing element is formed as a conical wall portion of the sealing sleeve.
  • the wall section forms an end region of the sealing sleeve on the side of the cylinder head facing the combustion chamber.
  • a further preferred embodiment of the invention which is a particularly simple assembly or uncritical component tolerance in terms of
  • Injector housing allows in the cylinder head, provides that the sealing sleeve, except in the region of the first sealing element is arranged at a radial distance from the injector and has a diameter such that the sealing sleeve is positionable in heat-conducting contact with the receiving opening.
  • Fig. 2 shows a combustion chamber of an internal combustion engine facing
  • FIG. 3 shows an embodiment modified from FIG. 2, in which the first sealing element has a larger axial distance from the combustion chamber
  • Fig. 4 shows an embodiment using a one
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the two sealing elements are formed or arranged on a sealing sleeve, also in longitudinal section.
  • the same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
  • a portion of a cylinder head 100 of an otherwise not shown internal combustion engine is shown.
  • the receiving bore 101 embodied as a through-bore has at least the three bore sections 102, 103 and 104 shown in the figures.
  • the three bore sections 102 to 104 are preferably each cylindrical, wherein in the transition region between the
  • Bore portion 102 and bore portion 103 a first, with respect to the longitudinal axis 1 1 of the fuel! Njektors 10 by way of example vertically arranged contact surface 105, and between the two bore sections 103 and 104, a second, in relation to the longitudinal axis 11 also exemplarily vertically arranged contact surface 106 is formed.
  • the bore section 102 which has the smallest diameter of the bore sections 102 to 104, opens directly into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injector 10 has a metallic injector housing 15 with at least three areas 16 to 18.
  • the first area 16 forms a
  • Nozzle 19 with at least one, but in practice more
  • Injection openings 21 for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the first area 16 is partially in the first
  • Bore portion 102 is arranged and projects with its dome-shaped end into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injector 15 For injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine inside the injector 15 in a conventional manner in the direction of the longitudinal axis 1 1 of the fuel injector 10 up and down movable nozzle needle or the like arranged, the at least one in its lowered position
  • Injection opening 21 closes and in a raised position, the at least one injection port 21 releases (not shown).
  • the operation The nozzle needle or the injection valve member is also carried out in a known per se, and therefore unspecified manner, for example, by a magnetic actuator or a piezoelectric actuator.
  • the second region 17 is arranged within the two bore sections 103 and 104, while the third region 18 is arranged exclusively in the third
  • Hole section 104 is arranged.
  • the injector housing 15 is arranged in operative connection with a nozzle retaining nut 22 which houses the injector housing 15 and the fuel injector 10, respectively
  • the sealing ring 23 preferably comprises the second region 17 of the injector housing 15 with only a slight radial clearance and has an outer diameter which substantially corresponds to the outer diameter of the third region 18 of the
  • Injector housing 15 is adjusted.
  • the sealing ring 23 serves on the one hand the
  • the sealing ring 23 is preferably made of a good heat conducting material, for example made of copper.
  • Injector housing 15 is a seal 25 in the form of a plastic sealing ring, e.g. consisting of Viton arranged.
  • the seal 25 is arranged axially between the second region 17 of the injector housing 15 and the first contact surface 105 in the receiving bore 101 with preferably only relatively little radial play in the receiving bore 101 and via the nozzle retaining nut 22 so axially in the direction of the longitudinal axis 1 1 of the fuel injector 10th kraftbeaufschlagt that a seal of the receiving bore 101 on the
  • Combustion chamber facing away from the seal 25 is made possible.
  • this also widens radially, so that, depending on the diameter of the seal 25 and the receiving bore 101, a radial seal between the seal 25 and the receiving bore 101 may additionally be formed.
  • the diameters between the first region 16 and the first bore portion 102 of the receiving bore 101 are matched to one another such that a first radial gap 27 is formed between the first region 16 and the first bore portion 102.
  • the diameters of the second region 17 of the injector housing 15 and of the second bore section 103 of the receiving bore 101 are matched to one another such that a second radial gap 28 is formed between the second region 17 and the second bore section 103.
  • the seal 25 has in addition to its function of sealing the second
  • Radial gap 28 to the combustion chamber of the internal combustion engine possibly the function of positioning or centering of the fuel injector 10 in the
  • the nozzle tip 19 or the first region 16 of the injector housing 15 is thermally stressed due to its proximity to the combustion chamber, that is, the first region 16 has an elevated temperature compared to the other regions 17, 18 of the injector housing 15.
  • the heat flow from the nozzle tip 19 into the region of the cylinder head 100 is shown.
  • the heat transfer from the first region 16 of the injector 15 only over the second region 17 and the third region 18 and over the
  • Nozzle clamping nut 22 and the sealing ring 23 in the cylinder head 100 takes place.
  • the fuel injector 10a shown in FIG. 2 is different from the fuel! Njektor 10 in that instead of a plastic existing
  • Seal 25 is a preferably made of good heat conducting material seal 25a is used.
  • the seal 25a is exemplary, but not limiting, designed as a copper ring and also allows a direct heat transfer from the first region 16 and the nozzle tip 19 of the injector 15 in the cylinder head 100 in a combustion chamber near
  • the fuel injector 10b according to FIG. 3 differs from that
  • Fuel injector 10a of Fig. 2 in that the seal 25b with respect to the longitudinal axis 1 1 of the fuel! Nubject 10b has moved back from the combustion chamber, that is closer to the sealing ring 23 is located. This will be the one on the other hand, the position of the seal 25b can influence the heat flow through the seal (25b). Furthermore, it can be seen that the first bore portion 102a has a greater axial length than the bore portion 102 in the fuel injectors 10 and 10a. Likewise, the first region 16b of the fuel injector 10b is formed extended with respect to the fuel injectors 10 and 10a.
  • the fuel injector 10c of FIG. 4 is in principle comparable to the fuel injector 10a. Instead of a flat seal 25a, however, is an in
  • Cross-section conical (metallic) seal 25c use, the at correspondingly conical or inclined surfaces 33 and 34 on the fuel! Nj ejector 10c and the injector 15 and the receiving bore 101 are formed.
  • the gasket 25c faces the gasket 25a in the fuel! Njektor 10 a the advantage of an enlarged contact surface on the
  • Fuel injector 10c and the cylinder head 100 so that a particularly good heat transfer from the fuel! Necessor 10c on the cylinder head 100 is made possible.
  • a particularly good centering of the fuel injector 10c in the receiving bore 101 is additionally possible by the conical shape.
  • Fig. 5 is a once again modified fuel! shown injector 10d, in which the function of the seal 25c and the sealing ring 23 of the fuel! Njektors 10c of Fig. 4 are realized by a one-piece component in the form of a sealing sleeve 35.
  • the consisting of good heat conducting material sealing sleeve 35 has on the combustion chamber of the internal combustion engine facing end face a conical first sealing portion 36 as the first sealing element, while the flange-shaped peripheral edge on the other end face of the sealing sleeve 35 forms a second sealing region 37 and a second sealing element , It is still essential that the
  • Bore portion 103 d is matched to the diameter of the bore portion 103 d such that the outer periphery of the sealing sleeve 35 abuts against the second bore portion 103 d of the receiving bore 101, so that a
  • Heat transfer from the nozzle tip 19 via the first sealing region 36 and the sealing sleeve 35 is made possible in the region of the second bore section 103d of the cylinder head 100, which should be illustrated by the arrows 38.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10; 10a bis 10d), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse (15), das in eine Aufnahmeöffnung (101) eines Zylinderkopfs (100) einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und in der Einbauposition einen einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten ersten Bereich (16) aufweist, an den sich auf der dem Brennraum abgewandten Seite wenigstens ein im Durchmesser vergrößerter zweiter Bereich (17, 18) anschließt, wobei der erste Bereich (16) aus Metall besteht und auf der dem Brennraum zugewandten Seite radial von einem ersten Dichtelement (25; 25a; 25b; 25c; 36) umgeben ist, das in den ringförmigen Raum zwischen dem ersten Bereich (16) des Injektorgehäuses (15) und der Aufnahmeöffnung (101) im Bereich eines ersten Bohrungsabschnitts (103; 103d) der Aufnahmebohrung (101) einsetzbar ist, und mit einem zweiten Dichtelement (23; 37), das an der dem Brennraum abgewandten Seite zwischen dem Injektorgehäuse (15) und einer Anlagefläche (106) der Aufnahmeöffnung (101) für das Injektorgehäuse (15) axial verspannbar ist.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoffinjektor Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der DE 10 2012 219654 A1 der
Anmelderin bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor weist auf der dem
Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite ein das Injektorgehäuse des Kraftstoff! njektors radial umgebendes Dichtelement auf, das an einer das Injektorgehäuse ebenfalls radial umgebenden Hülse zum Positionieren des Dichtelements befestigt ist. Die Hülse liegt wiederum mit einem flanschartig radial umlaufenden Rand an einer Sitzfläche einer Aufnahmebohrung des
Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine auf. Das bekannte Dichtelement dient dazu zu vermeiden, dass Kondensat in den ringförmigen, dem Brennraum abgewandten Bereich zwischen der Aufnahmebohrung und dem Kraftstoffinjektor gelangt.
Aus der EP 1 081 374 A2 ist darüber hinaus ein Kraftstoffinjektor bekannt geworden, dessen dem Brennraum zugewandte Seite an der Außenseite des Injektorgehäuses mit einer Beschichtung versehen ist, die zumindest im brennraumnahen Endbereich des Injektorgehäuses angeordnet bzw. ausgebildet ist. Die Beschichtung kann aus unterschiedlichem Material bestehen, das entweder eine bessere oder aber eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material des Injektorgehäuses.
Aus der DE 101 25 943 A1 ist weiterhin ein Kraftstoffinjektor für
Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem der dem Brennraum zugewandte
Abschnitt des Injektorgehäuses von einer Hülse umgeben ist. Die aus der genannten Schrift bekannte Hülse dient jedoch einzig und allein der
Festigkeitssteigerung des Injektorgehäuses. Die Tendenz bei Kraftstoffeinspitzsystemen geht aus Gründen der Effizienz und Schadstoffbelastung mehr und mehr zu hohen Systemdrücken. Die damit einhergehenden höheren Leistungsdichten im befeuerten als auch im gebremsten Betrieb führen dazu, dass der dem Brennraum der
Brennkraftmaschine zugewandte Endbereich des Kraftstoffinjektors thermisch stärker belastet wird. In diesem Endbereich ist an der Innenseite des
Injektorgehäuses der für die Funktion wichtige Sitzbereich zwischen dem Düsenkörper und der Düsennadel angeordnet. Die Tendenz zu den
angesprochenen höheren Systemdrücken und damit höheren Temperaturen im Endbereich des Kraftstoff! njektors führt tendenziell zu einer zunehmenden thermisch-mechanischen Belastung des Kraftstoffinjektors im Endbereich. Wünschenswert sind daher Maßnahmen, die die Temperatursteigerung im Injektorendbereich (gemeint ist hierbei der Bereich, der auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite angeordnet ist) begrenzt bzw. ein möglichst guter Wärmeübergang von dem Injektorendbereich auf den
Zylinderblock ermöglicht wird. Hierzu ist es auch wichtig zu wissen, dass der in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfs angeordnete, dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandte Bereich des Kraftstoffinjektors mit radialem Abstand in der Aufnahmebohrung angeordnet ist, so dass eine
Wärmeübertragung durch eine direkte Anlage dieses Bereichs üblicherweise nicht möglich ist. Der Wärmefluss findet daher bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoff! njektoren von dem Injektorendbereich über einen Teilbereich der Länge des Injektorgehäuses bis in den Sitz- bzw. Auflagebereich im stufenbohrungsförmigen Abschnitt der Aufnahmebohrung statt, wo der Kraftstoffinjektor axial, üblicherweise unter Zwischenlage eines metallischen Dichtelements, mit dem Zylinderkopf verspannt ist.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine verringerte Temperaturbelastung des dem Brennraum zugewandten Injektorendbereichs ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoff! njektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein dem Brennraum zugewandtes erstes 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 des Injektorgehäuses abgewandten Seite des ersten
Dichtelements abzudichten. Eine derartige Ausbildung ermöglicht in der allgemeinsten Form der Erfindung eine thermische Abschattung des ringförmigen Bereichs zwischen dem Injektorgehäuse und der Aufnahmebohrung im
Zylinderkopf auf der dem Brennraum abgewandten Seite des ersten
Dichtelements. Dadurch wird verhindert, dass die im Brennraum entstehenden
Verbrennungsgase mit ihren relativ hohen Temperaturen in axialer Richtung bis in den Sitzbereich des Kraftstoffinjektors in der Aufnahmebohrung gelangen. Dadurch wird wiederum die thermische Belastung des für die Wärmeleitung zum zweiten Dichtelement maßgeblichen Bereichs des Injektorgehäuses reduziert, wodurch eine verbesserte Wärmeableitung des dem Brennraum zugewandten, insbesondere kuppenförmigen Endbereichs des Injektorgehäuses zur ersten Sitzfläche der Aufnahmeöffnung ermöglicht wird. Diese Abdichtung wird über die zweite Sitzfläche der Aufnahmeöffnung ermöglicht, die in der Einbauposition des Kraftstoff! njektors im direkten Anlagekontakt zum ersten Dichtelement angeordnet ist und somit den ringförmigen Bereich oberhalb des ersten
Dichtelements abdichtet.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung, die sich konstruktiv besonders einfach realisieren lässt und unter Verwendung von Standardbauelementen die gewünschte Abdichtfunktion ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das erste Dichtelement ringförmig ausgebildet ist und axial an dem Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich des Injektorgehäuses anliegt.
In alternativer Ausgestaltung ist es auch möglich, dass das erste Dichtelement ringförmig mit im Querschnitt konischer Form ausgebildet ist und zwischen zwei konisch ausgebildeten Flächen des Injektorgehäuses und der Aufnahmeöffnung anliegt. Eine derartige Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass eine relativ großflächige Anlage bzw. Dichtfläche ermöglicht wird, so dass bereits relativ geringe axiale Spannkräfte ausreichen, um eine besonders gute Dichtheit zu erzielen. Besonders bevorzugt ist bei den beiden zuletzt angesprochenen Varianten, wenn das erste Dichtelement aus Kunststoff und/oder Metall besteht und dazu ausgebildet ist, mit geringem radialem Spiel in die Aufnahmeöffnung des Zylinderkopfs aufgenommen zu werden, und wenn das zweite Dichtelement aus Metall, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material besteht und ringförmig ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht insbesondere eine relativ einfache Montage des Kraftstoff! njektors und stellt über das aus Metall bestehende zweite Dichtelement die gewünschte bzw. erforderliche
Wärmeübertragung vom Kraftstoff! njektor in den Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine sicher. Neben rein metallischen oder aus Kunststoff bestehenden ersten Dichtelementen kann das erste Dichtelement auch beispielsweise aus einem metallischen Kern bestehen, der mit einer
Beschichtung o.ä. aus Kunststoff bzw. Gummi ummantelt ist.
Ebenso ist es aus Gründen der möglichst einfachen Montage und aus
Bauteiltoleranzengründen sinnvoll, wenn das Injektorgehäuse im ersten Bereich und im zweiten Bereich einen derartigen Durchmesser aufweist, dass zwischen den beiden Bereichen des Injektorgehäuses und der Aufnahmeöffnung im Bereich außerhalb des ersten Dichtelements ein Radialspalt ausbildbar ist. Die bisher beschriebenen Ausführungsformen nutzen zwei separate
Dichtelemente, die durch separate Bauteile realisiert werden. In Abwandlung der Erfindung ist es auch denkbar bzw. möglich, dass die beiden Dichtelemente an einem einstückigen Bauteil in Form einer aus Metall bestehenden Dichthülse ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine besonders einfache und sichere Montage des Kraftstoff! njektors.
Bei der Ausbildung der beiden Dichtelemente in Form einer Dichthülse ist es in konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass das erste Dichtelement als konisch ausgebildeter Wandabschnitt der Dichthülse ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine großflächige Abdichtung des oberhalb des ersten Dichtelements ausgebildeten ringförmigen Raums zwischen der Dichthülse und der Aufnahmeöffnung im Zylinderkopf. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Wandabschnitt auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Zylinderkopfs einen Endbereich der Dichthülse ausbildet.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, die eine besonders einfache Montage bzw. unkritische Bauteiletolerierung hinsichtlich der
Dimensionierung der Dichthülse sowie eine gute Wärmeübertragung vom
Injektorgehäuse in den Zylinderkopf ermöglicht, sieht vor, dass die Dichthülse mit Ausnahme im Bereich des ersten Dichtelements mit radialem Abstand zum Injektorgehäuse angeordnet ist und einen derartigen Durchmesser aufweist, dass die Dichthülse in wärmeleitendem Kontakt zur Aufnahmeöffnung positionierbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1
und
Fig. 2 einen einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandten
Endbereich eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors unter Verwendung unterschiedlicher erster Dichtelemente, jeweils im Längsschnitt,
Fig. 3 ein gegenüber Fig. 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem das erste Dichtelement zum Brennraum einen größeren axialen Abstand aufweist,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines einen
konischen Querschnitt aufweisenden ersten Dichtelements im Längsschnitt und Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Dichtelemente an einer Dichthülse ausgebildet bzw. angeordnet sind, ebenfalls im Längsschnitt. Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In den Figuren ist ein Teilbereich eines Zylinderkopfs 100 einer im Übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt. In dem Zylinderkopf 100 ist eine Aufnahmebohrung 101 zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen
Kraftstoff! njektors 10, insbesondere in Form eines Common-Rail-Injektors, ausgebildet. Die als Durchgangsbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung 101 weist zumindest die drei, in den Figuren dargestellten Bohrungsabschnitte 102, 103 und 104 auf. Die drei Bohrungsabschnitte 102 bis 104 sind vorzugsweise jeweils zylindrisch ausgebildet, wobei im Übergangsbereich zwischen dem
Bohrungsabschnitt 102 und Bohrungsabschnitt 103 eine erste, in Bezug zur Längsachse 1 1 des Kraftstoff! njektors 10 beispielhaft senkrecht angeordnete Anlagefläche 105, und zwischen den beiden Bohrungsabschnitten 103 und 104 eine zweite, in Bezug zur Längsachse 11 ebenfalls beispielhaft senkrecht angeordnete Anlagefläche 106 ausgebildet ist. Der Bohrungsabschnitt 102, der den geringsten Durchmesser der Bohrungsabschnitte 102 bis 104 aufweist, mündet unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine.
Der Kraftstoff! njektor 10 weist ein metallisches Injektorgehäuse 15 mit wenigstens drei Bereichen 16 bis 18 auf. Der erste Bereich 16 bildet eine
Düsenkuppe 19 mit wenigstens einer, in der Praxis jedoch mehreren
Einspritzöffnungen 21 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine aus. Der erste Bereich 16 ist teilweise im ersten
Bohrungsabschnitt 102 angeordnet und ragt mit seinem kuppenförmigen Ende in den Brennraum der Brennkraftmaschine hinein. Zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ist innerhalb des Injektorgehäuses 15 in an sich bekannter Art und Weise eine in Richtung der Längsachse 1 1 des Kraftstoffinjektors 10 auf- und abbewegliche Düsennadel oder ähnliches angeordnet, die in ihrer abgesenkten Position die wenigstens eine
Einspritzöffnung 21 verschließt und in einer angehobenen Position die wenigstens eine Einspritzöffnung 21 freigibt (nicht dargestellt). Die Betätigung der Düsennadel bzw. des Einspritzventilsglieds erfolgt ebenfalls auf an sich bekannte, und daher nicht näher beschriebene Art und Weise beispielsweise durch einen magnetischen Aktuator oder einen Piezoaktor. Der zweite Bereich 17 ist innerhalb der beiden Bohrungsabschnitte 103 und 104 angeordnet, während der dritte Bereich 18 ausschließlich im dritten
Bohrungsabschnitt 104 angeordnet ist.
Das Injektorgehäuse 15 ist in Wirkverbindung mit einer Düsenspannmutter 22 angeordnet, die das Injektorgehäuse 15 bzw. den Kraftstoffinjektor 10 unter
Zwischenlage eines metallischen Dichtrings 23 axial gegen die zweite
Anlagefläche 106 der Aufnahmebohrung 101 kraftbeaufschlagt. Der Dichtring 23 umfasst den zweiten Bereich 17 des Injektorgehäuses 15 vorzugsweise mit lediglich geringem radialen Spiel und weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des dritten Bereichs 18 des
Injektorgehäuses 15 angepasst ist. Der Dichtring 23 dient einerseits der
Positionierung des Kraftstoffinjektors 10 in der Aufnahmebohrung 101 des Zylinderkopfs 100, und andererseits der thermischen Kopplung bzw. Anbindung des Injektorgehäuses 15 an den Zylinderkopf 100. Hierzu ist der Dichtring 23 bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Material, zum Beispiel aus Kupfer, ausgebildet.
Im Übergangsbereich zwischen den beiden Bereichen 16 und 17 des
Injektorgehäuses 15 ist eine Dichtung 25 in Form eines Kunststoffdichtrings, z.B. aus Viton bestehend, angeordnet. Die Dichtung 25 ist axial zwischen dem zweiten Bereich 17 des Injektorgehäuses 15 und der ersten Anlagefläche 105 in der Aufnahmebohrung 101 mit vorzugsweise lediglich relativ geringem radialen Spiel in der Aufnahmebohrung 101 angeordnet und über die Düsenspannmutter 22 derart axial in Richtung der Längsachse 1 1 des Kraftstoffinjektors 10 kraftbeaufschlagt, dass eine Abdichtung der Aufnahmebohrung 101 auf der dem
Brennraum abgewandten Seite der Dichtung 25 ermöglicht wird. Beim axialen Verspannen der Dichtung 25 weitet diese sich auch radial auf, so dass in Abhängigkeit von der Durchmesser der Dichtung 25 und der Aufnahmebohrung 101 zusätzlich ggf. eine radiale Abdichtung zwischen der Dichtung 25 und der Aufnahmebohrung 101 ausgebildet sein kann. Die Durchmesser zwischen dem ersten Bereich 16 und dem ersten Bohrungsabschnitt 102 der Aufnahmebohrung 101 sind derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem ersten Bereich 16 und dem ersten Bohrungsabschnitt 102 ein erster Radialspalt 27 ausgebildet ist. Weiterhin sind die Durchmesser des zweiten Bereichs 17 des Injektorgehäuses 15 und des zweiten Bohrungsabschnitts 103 der Aufnahmebohrung 101 derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem zweiten Bereich 17 und dem zweiten Bohrungsabschnitt 103 ein zweiter Radialspalt 28 ausgebildet ist.
Die Dichtung 25 hat neben ihrer Funktion der Abdichtung des zweiten
Radialspalts 28 zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin ggf. die Funktion der Positionierung bzw. Zentrierung des Kraftstoffinjektors 10 in der
Aufnahmebohrung 101.
Beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 10 wird insbesondere die Düsenkuppe 19 bzw. der erste Bereich 16 des Injektorgehäuses 15 aufgrund seiner Nähe zum Brennraum thermisch stark beansprucht, d.h., dass der erste Bereich 16 gegenüber den anderen Bereichen 17, 18 des Injektorgehäuses 15 eine erhöhte Temperatur aufweist. Durch die Pfeile 29 und 30 ist der Wärmefluss von der Düsenkuppe 19 in den Bereich des Zylinderkopfs 100 dargestellt. Insbesondere erkennt man, dass, verursacht durch die beiden Radialspalte 27 und 28, der Wärmeübergang von dem ersten Bereich 16 des Injektorgehäuses 15 lediglich über den zweiten Bereich 17 und den dritten Bereich 18 bzw. über die
Düsenspannmutter 22 und den Dichtring 23 in den Zylinderkopf 100 erfolgt.
Der in der Fig. 2 dargestellte Kraftstoffinjektor 10a unterscheidet sich von dem Kraftstoff! njektor 10 dadurch, dass anstelle einer aus Kunststoff bestehenden
Dichtung 25 eine vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material bestehende Dichtung 25a verwendet wird. Die Dichtung 25a ist beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, als Kupferring ausgebildet und ermöglicht zusätzlich einen direkten Wärmeübergang von dem ersten Bereich 16 bzw. der Düsenkuppe 19 des Injektorgehäuses 15 in den Zylinderkopf 100 in einem brennraumnahen
Bereich, was durch die Pfeile 31 verdeutlicht sein soll.
Der Kraftstoffinjektor 10b gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich von dem
Kraftstoffinjektor 10a der Fig. 2 dadurch, dass die Dichtung 25b in Bezug auf die Längsachse 1 1 des Kraftstoff! njektors 10b von dem Brennraum zurückgerückt ist, d.h. näher in Richtung zum Dichtring 23 liegt. Dadurch wird zum einen tendenziell die thermische Belastung der Dichtung 25b reduziert, zum andern kann über die Position der Dichtung 25b der Wärmefluss durch die Dichtung (25b) beeinflusst bzw. abgestimmt werden. Weiterhin erkennt man, dass der erste Bohrungsabschnitt 102a eine größere axiale Länge aufweist als der Bohrungsabschnitt 102 bei den Kraftstoffinjektoren 10 und 10a. Ebenso ist der erste Bereich 16b des Kraftstoffinjektors 10b gegenüber den Kraftstoffinjektoren 10 und 10a verlängert ausgebildet.
Der Kraftstoffinjektor 10c der Fig. 4 ist prinzipiell mit dem Kraftstoffinjektor 10a vergleichbar. Anstelle einer flachen Dichtung 25a findet jedoch eine im
Querschnitt konisch ausgebildete (metallische) Dichtung 25c Verwendung, die an entsprechend konisch bzw. schräg ausgebildeten Flächen 33 bzw. 34 am Kraftstoff! njektor 10c bzw. dem Injektorgehäuse 15 und der Aufnahmebohrung 101 ausgebildet sind. Die Dichtung 25c weist gegenüber der Dichtung 25a bei dem Kraftstoff! njektor 10a den Vorteil einer vergrößerten Anlagefläche an dem
Kraftstoffinjektor 10c bzw. dem Zylinderkopf 100 auf, so dass ein besonders guter Wärmeübergang von dem Kraftstoff! njektor 10c auf dem Zylinderkopf 100 ermöglicht wird. Darüber hinaus ist durch die konische Form zusätzlich eine besonders gute Zentrierung des Kraftstoffinjektors 10c in der Aufnahmebohrung 101 möglich.
Zuletzt ist in der Fig. 5 ein nochmals modifizierter Kraftstoff! njektor 10d dargestellt, bei dem die Funktion der Dichtung 25c sowie des Dichtrings 23 des Kraftstoff! njektors 10c der Fig. 4 durch ein einteiliges Bauteil in Form einer Dichthülse 35 realisiert werden. Die aus gut wärmeleitendem Material bestehende Dichthülse 35 weist auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Stirnseite einen konisch ausgebildeten ersten Dichtbereich 36 als erstes Dichtelement auf, während der flanschförmig umlaufende Rand an der anderen Stirnseite der Dichthülse 35 einen zweiten Dichtbereich 37 bzw. ein zweites Dichtelement ausbildet. Wesentlich ist noch, dass der
Außendurchmesser der Dichthülse 35 im Bereich des zweiten
Bohrungsabschnitts 103d derart auf den Durchmesser des Bohrungsabschnitts 103d abgestimmt ist, dass der Außenumfang der Dichthülse 35 an dem zweiten Bohrungsabschnitt 103d der Aufnahmebohrung 101 anliegt, so dass ein
Wärmeübergang von der Düsenkuppe 19 über den ersten Dichtbereich 36 und die Dichthülse 35 in den Bereich des zweiten Bohrungsabschnitts 103d des Zylinderkopfs 100 ermöglicht wird, was durch die Pfeile 38 verdeutlicht sein soll.
Die soweit beschriebenen Kraftstoffinjektoren 10, 10a bis 10d können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom
Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Kraftstoff! njektor (10; 10a bis 10d), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse (15), das in eine Aufnahmeöffnung (101) eines Zylinderkopfs (100) einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und in der Einbauposition einen einem Brennraum der Brennkraftmaschine
zugewandten ersten Bereich (16) aufweist, an den sich auf der dem
Brennraum abgewandten Seite wenigstens ein im Durchmesser vergrößerter zweiter Bereich (17, 18) anschließt, wobei der erste Bereich (16) aus Metall besteht und auf der dem Brennraum zugewandten Seite radial von einem ersten Dichtelement (25; 25a; 25b; 25c; 36) umgeben ist, das in den ringförmigen Raum zwischen dem ersten Bereich (16) des Injektorgehäuses (15) und der Aufnahmeöffnung (101) im Bereich eines ersten
Bohrungsabschnitts (103; 103d) der Aufnahmebohrung (101) einsetzbar ist, und mit einem zweiten Dichtelement (23; 37), das an der dem Brennraum abgewandten Seite zwischen dem Injektorgehäuse (15) und einer
Anlagefläche (106) der Aufnahmeöffnung (101) für das Injektorgehäuse (15) axial verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (25; 25a; 25b; 25c; 36) axial zwischen dem Injektorgehäuse (15) und einer zweiten Anlagefläche (105) der
Aufnahmeöffnung (101) spannbar ist und dazu ausgebildet ist, den ringförmigen Bereich zwischen dem Injektorgehäuse (15) und der
Aufnahmebohrung (101) auf der dem ersten Bereich (16) abgewandten Seite des ersten Dichtelements (25; 25a; 25b; 25c; 36) abzudichten.
Kraftstoff! njektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Dichtelement (25; 25a; 25b) ringförmig ausgebildet ist und axial an dem Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich (16) und dem zweiten Bereich (17) des Injektorgehäuses (15) anliegt. Kraftstoff! njektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Dichtelement (25c) ringförmig mit im Querschnitt konischer Form ausgebildet ist und zwischen zwei konisch ausgebildeten Flächen (33, 34) des Injektorgehäuses (15) und der Aufnahmeöffnung (101) anliegt.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Dichtelement (25; 25a bis 25c) aus Kunststoff und/oder Metall besteht und dazu ausgebildet ist, mit geringem radialem Spiel in die Aufnahmeöffnung (101) aufgenommen zu werden, und dass das zweite Dichtelement (23; 37) aus Metall, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material besteht und ringförmig ausgebildet ist.
Kraftstoff! njektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Injektorgehäuse (15) im ersten Bereich (16) und im zweiten Bereich (17) einen derartigen Durchmesser aufweist, dass zwischen den beiden Bereichen (16, 17) und der Aufnahmeöffnung (101) im Bereich außerhalb des ersten Dichtelements (25; 25a bis 25c) ein Radialspalt (27, 28) ausbildbar ist.
Kraftstoff! njektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Dichtelemente (36, 37) an einem einstückigen Bauteil in Form einer aus Metall bestehenden Dichthülse (35) ausgebildet sind.
Kraftstoff! njektor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Dichtelement (36) als konisch ausgebildeter Wandabschnitt der Dichthülse (35) ausgebildet ist.
Kraftstoff! njektor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wandabschnitt der Dichthülse (35) auf der dem Brennraum zugewandten Seite einen Endbereich der Dichthülse (35) ausbildet. Kraftstoff! njektor nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichthülse (35) mit Ausnahme im Bereich des ersten Dichtelements (36) mit radialem Abstand zum Injektorgehäuse (15) angeordnet ist und einen derartigen Durchmesser aufweist, dass die Dichthülse (35) in wärmeleitendem Kontakt zur Aufnahmeöffnung (101) positionierbar ist.
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