WO2022048818A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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WO2022048818A1
WO2022048818A1 PCT/EP2021/069575 EP2021069575W WO2022048818A1 WO 2022048818 A1 WO2022048818 A1 WO 2022048818A1 EP 2021069575 W EP2021069575 W EP 2021069575W WO 2022048818 A1 WO2022048818 A1 WO 2022048818A1
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WO
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fuel injector
injector according
housing part
clamping pin
pin
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PCT/EP2021/069575
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Inventor
Guenther Kubalik
Robert Hamon
Michael Leukart
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F02M55/004—Joints; Sealings
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    • F02M2200/9076—Non-ferrous metals

Definitions

  • the invention relates to a fuel! njector, as can be used, for example, to introduce fuel under high pressure into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a fuel-air mixture is ignited in the combustion chambers, which is formed, for example, by the direct introduction of fuel into the combustion chamber.
  • the fuel is forced under high pressure through one or more very small injection openings of a fuel injector and is finely atomized when it exits, so that an ignitable mixture is created together with the air in the combustion chamber.
  • the fuel In the case of self-igniting internal combustion engines in particular, the fuel must be ejected at a very high pressure of up to 2700 bar (270 MPa) for effective combustion in order to achieve the necessary mixing of fuel and air.
  • injectors have a longitudinally displaceable nozzle needle in their housing, which opens and closes the injection openings as a result of its longitudinal movement.
  • the multi-part housing consists of at least two housing parts that rest against one another on a sealing surface.
  • the housing parts When the clamping nut is tightened, the housing parts are subjected to a torque against one another, with movement of the housing parts being prevented by the dowel pins. However, this leads to a mechanical shearing load on the dowel pins.
  • the dowel pins are usually made of hardened steel and transfer this shearing load to the nozzle body or the holding body, which leads to corresponding mechanical stresses that have a permanent effect there. If further loads are added during operation, for example due to the installation of the fuel injector in the internal combustion engine or due to hydraulic or thermal loads, this can sometimes lead to a failure of the fuel injector.
  • the fuel injector according to the invention has the advantage that a permanent mechanical stress on the fuel injector is avoided by the dowel pins and thus a functional failure of the fuel! njector is prevented.
  • the fuel injector has a housing that includes a first housing part and a second housing part that rest against one another on a sealing surface and are braced against one another by a clamping device.
  • the position of the first housing part and the second housing part is fixed relative to one another by a dowel pin, which protrudes into a first recess in the first housing part and into a second recess in the second housing part.
  • the material of the dowel pin is a light metal or a light metal alloy.
  • the material of the dowel pin creeps plastically at a temperature below 150.degree. This leads to a relaxation of the material at temperatures that are usually reached during operation of the injector in an internal combustion engine, without the fuel having to be heated separately! njectors are necessary to reduce the tension.
  • Mechanical relaxation occurs particularly advantageously in a temperature range from 50.degree. C. to 100.degree.
  • the dowel pin is made of aluminum or an aluminum-containing alloy.
  • Magnesium can also be used according to the invention. These metals have the desired properties, in particular when using suitable alloys, it being possible for the properties to be adjusted in a targeted manner through the admixtures.
  • the dowel pin is formed from a metal foam. This further reduces the weight and makes it easier for the material to creep or relax.
  • the use of dowel pins in the form of hollow cylinders also serves this purpose.
  • the roll pin can also be designed as a spiral roll pin, that is, from a coiled metal sheet. This gives the dowel pin additional flexibility and reduces the weight compared to a solid design. Since the coiled spring pin behaves in a similar way to a spring, it can be provided with a radial preload if the recesses into which the spring pin is inserted are designed appropriately, which facilitates assembly.
  • the dowel pin is designed in such a way that it breaks into two or more parts when a predetermined maximum load is exceeded. This reduces the effect on the housing Tension and it is prevented that the nozzle body or the holder body is damaged. The broken dowel pin is still able to ensure rotational fixation. If necessary, the relatively inexpensive dowel pin can be replaced in this case if the fracture is already detected during assembly of the fuel injector.
  • the dowel pin can have one or more longitudinal grooves on its outside, which represent the predetermined breaking points and the maximum force can be adjusted via their depth and shape.
  • the dowel pin is coated with a plastic or a ceramic.
  • this coating facilitates the assembly of the dowel pin.
  • this coating can also show relaxation behavior and thus reduce some of the stresses.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a fuel injector according to the invention
  • dowel pins according to the invention are preferably used in a fuel injector according to FIG. 1.
  • the fuel! njector 1 is used to inject fuel under high pressure, for example into a combustion chamber of an internal combustion engine, and has a housing 2 which includes a first housing part in the form of a holding body 3 and a second housing part in the form of a nozzle body 4 .
  • the holding body 3 and the nozzle body 4 rest against one another on a sealing surface 6 and are braced against one another by a clamping nut 5 .
  • the clamping nut 5 includes the nozzle body 4 and is screwed into an external thread 9 on the holding body 3 , the clamping nut 5 bearing against a shoulder 13 on the nozzle body 4 .
  • a longitudinal bore 10 is formed in the interior of the holding body 3 and merges into a pressure chamber 7 formed in the nozzle body 4 .
  • Fuel under high pressure can be introduced via the longitudinal bore 10 into the fuel injector and thus also into the pressure chamber 7, which can be ejected through a plurality of injection openings in the nozzle body 4, not shown in the drawing.
  • the contact pressure of the clamping nut 5 is therefore selected such that the two housing parts 3, 4 are clamped against one another in a high-pressure tight manner, so that even at high pressure in the longitudinal bore 10 or in the pressure chamber 7, no fuel escapes to the outside.
  • a valve piston 11 is arranged in the longitudinal bore 10, which rests against a nozzle needle 8 arranged in the pressure chamber 7 via a pressure piece 12, so that the valve piston 11, the pressure piece 12 and the nozzle needle 8 always move synchronously in the longitudinal direction.
  • the valve piston 11, the pressure piece 12 and the nozzle needle 8 are made in one piece, but these components can also be manufactured separately.
  • the nozzle needle 8 interacts with a valve seat formed in the nozzle body 4 and not shown in the drawing for opening and closing the injection openings, so that these are either connected to the pressure chamber 7 or hydraulically separated from it.
  • a closing spring 15 is arranged in the pressure chamber 7, which is supported at one end on the holding body 3 and at the other end on a spring plate 14, the spring plate 14 resting on the pressure piece 12.
  • the holding body 3 and the nozzle body 4 have to be aligned exactly with one another in order to ensure the function, the position of these two housing parts with respect to one another is fixed by at least two dowel pins 18 .
  • two recesses 20 are formed in the form of bores in the holding body 3 and two recesses 21 are formed in the form of grooves in the nozzle body 4, into which the clamping pins 18 protrude.
  • the two dowel pins are arranged exactly in a central sectional plane of the fuel injector, but they are often positioned somewhat off-center in order to rule out incorrect assembly during production of the fuel injector.
  • the two dowel pins 18 are inserted into the recesses 20 of the holding body 3 and the nozzle body 4 is then brought into position, so that the dowel pins 18 also protrude into the recesses 21 .
  • the clamping nut 5 is screwed onto the external thread 9 . Since the clamping nut 5 bears against the shoulder 13, it transmits a torque to the nozzle body 4 when it is screwed in.
  • the clamping pins 18 prevent the nozzle body 4 from rotating in relation to the holding body 3. However, this generates corresponding shearing forces on the clamping pins 18, which are also transmitted to the nozzle body 4 and the holding body 3 and lead to corresponding mechanical stresses in these housing parts 3, 4. Since additional forces act on the housing during operation of the fuel injector 1, in particular due to the high fuel pressure inside of up to 2700 bar, these forces must not become too high.
  • the dowel pins 18 are made of a light metal or a light metal alloy.
  • Light metals have the property of plastic creep under load, especially at temperatures of 50 to 150 °C. This relaxation process leads to a reduction in the mechanical stresses in the housing 2, ie in the holding body 3 and in the nozzle body 4, and on the dowel pins 18, so that mechanical failure of the housing parts 3, 4 during operation of the fuel injector is avoided.
  • Preference is given to using light metals or light metal alloys that show a corresponding creep behavior at temperatures below 150° C., since such temperatures regularly occur when the fuel injector is operated in an internal combustion engine.
  • Aluminum and magnesium, or alloys containing at least one of these metals come into consideration as light metals.
  • the dowel pins 18 can be in the form of solid metal pins.
  • FIGS. 2 shows a dowel pin 18 which has a metallic core with a coating 22, the coating being able to consist of different materials.
  • plastics, ceramics or material mixtures that are softer than the metallic core are possible.
  • the thickness of the coating in FIG. 2 is very large for the sake of clarity shown, but is not more than 0.1 mm in a real embodiment.
  • the coating 22 leads to a better distribution of the forces and thus supports the relaxation of the dowel pin.
  • FIG. 3 another dowel pin according to the invention is shown, which is designed as a hollow cylinder.
  • the resulting somewhat reduced strength facilitates the relaxation of the material and also saves material and weight.
  • FIG. 4 A further embodiment is shown in FIG. 4, where the dowel pin is designed as a spiral dowel pin.
  • the dowel pin By winding a metal foil, a strong but still flexible spring pin can be manufactured. Due to the winding, the dowel pin also has a low radial elasticity, so that it can be manufactured with a slight oversize compared to the diameter of the recesses 20, 21 and is thus easily clamped in these recesses, which facilitates assembly.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment in which the dowel pin 18 is also manufactured as a hollow cylinder, but in contrast to the embodiment according to FIG. 3 has a plurality of longitudinal grooves 24 on the outside.
  • the longitudinal grooves 24 serve as predetermined breaking points, so that the dowel pin 18 can break into two parts in a controlled manner during assembly along these longitudinal grooves 24 if the dowel pin 18 is overstressed. If this is determined during assembly of the fuel injector, the screw connection of the tensioning screw can be loosened again without great effort and the tensioning pin 18 can be replaced.
  • the breaking along the longitudinal grooves 24 during operation of the fuel injector can also prevent the forces on the housing parts from becoming too great.

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Abstract

Kraftstoffinjektor (1) mit einem Gehäuse (2), das ein erstes Gehäuseteil (3) und ein zweites Gehäuseteil (4) umfasst, wobei die Gehäuseteile an einer Dichtfläche aneinander anliegen und durch eine Spannvorrichtung (5) gegeneinander verspannt sind. Ein Spannstift (18) ragt in eine erste Ausnehmung (20) im ersten Gehäuseteil und in eine zweite Ausnehmung (21) im zweiten Gehäuseteil (4) und legt so die Lage ersten Gehäuseteils (3) und des zweiten Gehäuseteils (4) gegeneinander fest. Das Material des Spannstifts (18) ist ein Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung.

Description

Titel
Kraftstoff! njektor
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff! njektor, wie er beispielsweise verwendet werden kann, um Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzubringen.
Stand der Technik
Bei Brennkraftmaschinen wird in den Brennräumen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, das beispielsweise durch das direkte Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum gebildet wird. Dabei wird der Kraftstoff unter hohem Druck durch eine oder mehrere sehr kleine Einspritzöffnungen eines Kraftstoffinjektors gepresst und beim Austritt fein zerstäubt, so dass zusammen mit der Luft im Brennraum ein zündfähiges Gemisch entsteht. Insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen muss der Kraftstoff für eine effektive Verbrennung mit sehr hohem Druck von bis zu 2700 bar (270 MPa) ausgespritzt werden, um die notwendige Vermischung von Kraftstoff und Luft zu erreichen. Die entsprechenden Kraftstoff! njekto re n weisen dazu in ihrem Gehäuse eine längsverschiebbare Düsennadel auf, die durch ihre Längsbewegung die Einspritzöffnungen öffnet und schließt. Das mehrteilige Gehäuse besteht dabei aus wenigstens zwei Gehäuseteilen, die an einer Dichtfläche aneinander anliegen.
Da hochdruckführende Bohrungen und Ausnehmungen durch diese Dichtfläche führen, ist eine zuverlässige Abdichtung über die gesamte Lebensdauer des Kraftstoff! njektors nötig. Dazu werden die Gehäuseteile mit einer Spannvorrichtung, in der Regel einer Spannmutter, mit großer Kraft gegeneinander verspannt. Sind die aneinander anliegenden Dichtflächen sorgfältig gearbeitet, wird ohne weitere Dichtmaterialien eine zuverlässige Abdichtung erreicht. Bei der Montage des Kraftstoff! njektors muss die Ausrichtung der Gehäuseteile zueinander jedoch genau stimmen, damit die Hochdruckkanäle den Kraftstoff ungedrosselt durchleiten können. Dazu ist ein Spannstift oder mehrere Spannstifte vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen in den angrenzenden Gehäuseteilen ragen und eine exakte Ausrichtung der Gehäuseteile zueinander sicherstellen. Solche Spannstifte bei einem Kraftstoffinjektor sind beispielsweise aus der DE 103 09 058 Al bekannt.
Beim Andrehen der Spannmutter kommt es zu einem Drehmoment auf die Gehäuseteile gegeneinander, wobei eine Bewegung der Gehäuseteile durch die Spannstifte verhindert wird. Dies führt jedoch zu einer mechanischen Scherbelastung der Spannstifte. Die Spannstifte sind in der Regel aus gehärtetem Stahl gefertigt und übertragen diese Scherbelastung auf den Düsenkörper bzw. den Haltekörper, was dort zu entsprechenden mechanischen Spannungen führt, die dort dauerhaft wirken. Kommen im Betrieb weitere Belastungen hinzu, etwa durch den Einbau des Kraftstoffinjektors in der Brennkraftmaschine oder durch hydraulische oder thermische Belastungen, kann dies unter Umständen zu einem Ausfall des Kraftstoffinjektors führen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine dauerhafte mechanische Belastung des Kraftstoffinjektors durch die Spannstifte vermieden wird und damit einem Funktionsausfall des Kraftstoff! njek- tors vorgebeugt wird. Dazu weist der Kraftstoffinjektor ein Gehäuse auf, das ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfasst, die an einer Dichtfläche aneinander anliegen und durch eine Spannvorrichtung gegeneinander verspannt sind. Durch einen Spannstift, der in eine erste Ausnehmung im ersten Gehäuseteil und in eine zweite Ausnehmung im zweiten Gehäuseteil ragt, ist die Lage des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils gegeneinander festgelegt. Dabei ist das Material des Spannstifts ein Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung.
Leichtmetalle zeigen im Gegensatz zu gehärtetem Stahl eine plastische Verformbarkeit auch bei relativ niedrigen Temperaturen. Sind die Spannstifte in Folge der Kraftstoffinjektormontage mechanisch vorgespannt, so kommt es im Betrieb des Kraftstoffinjektors, bei dem dieser durch die Wärme der Brennkraftmaschine aufgeheizt wird, zu einer plastischen Verformung und Relaxation der Spannstifte und damit zu einer Verringerung der mechanischen Spannungen im Gehäuse. Dies senkt die Gefahr, dass die Spannstifte oder der Düsenkörper im Betrieb des Kraftstoff Injektors Schaden nehmen, wenn zusätzliche Belastungen auf das Gehäuse infolge von thermischen Spannungen oder mechanischen Kräften wirken.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kriecht das Material des Spannstifts plastisch bei einer Temperatur unter 150 °C. Damit kommt es zu einer Relaxation des Materials bei Temperaturen, die im Betrieb des Injektors in einer Brennkraftmaschine in aller Regel erreicht werden, ohne dass ein separates Aufheizen des Kraftstoff! njektors zum Abbau der Spannungen nötig sind. Besonders vorteilhaft kommt es zu einer mechanischen Relaxation bereits in einem Temperaturbereich von 50 °C bis 100 °C.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Spannstift aus Aluminium oder einer aluminiumhaltigen Legierung gefertigt. Es kann erfindungsgemäß auch Magnesium verwendet werden. Diese Metalle haben die gewünschten Eigenschaften, insbesondere bei Verwendung von geeigneten Legierungen, wobei durch die Beimischungen die Eigenschaften gezielt eingestellt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Spannstift aus einem Metallschaum gebildet. Dies erniedrigt das Gewicht zusätzlich und erleichtert das Kriechen bzw. Relaxieren des Materials. Auch die Verwendung von Spannstiften in Form von Hohlzylindern dient diesem Zweck. Der Spannstift kann auch als Spiralspannstift ausgebildet sind, das heißt, aus einem aufgewickelten Metallblech. Dies verleiht dem Spannstift zusätzliche Flexibilität und erniedrigt gegenüber einer massiven Ausgestaltung das Gewicht. Da sich der Spiralspannstift ähnlich einer Feder verhält, kann dieser bei entsprechender Ausgestaltung der Ausnehmungen, in die der Spannstift eingeführt wird, mit einer radialen Vorspannung versehen werden, was die Montage erleichtert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spannstift so ausgestaltet, dass er bei Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Belastung in zwei oder mehrere Teile zerbricht. Dadurch vermindert sich die auf das Gehäuse wirkende Spannung und es wird verhindert, dass der Düsenkörper oder der Haltekörper Schaden nimmt. Dabei ist der gebrochene Spannstift dennoch in der Lage, eine Drehfixierung zu gewährleisten. Gegebenenfalls kann der relativ kostengünstige Spannstift in diesem Fall ausgetauscht werden, wenn der Bruch bereits bei der Montage des Kraftstoffinjektors erkannt wird. Dazu kann der Spannstift eine oder mehrere Längsnuten an seiner Außenseite aufweisen, die die Sollbruchstellen darstellen und über deren Tiefe und Form die Maximalkraft einstellbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spannstift mit einem Kunststoff oder einer Keramik überzogen. Diese Beschichtung erleichtert zum einen die Montage des Spannstifts. Zum anderen kann diese Beschichtung ebenfalls ein Relaxationsverhalten zeigen und damit einen Teil der Spannungen abbauen.
Zeichnung
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor und
Fig. 2, 3, 4 und 5 verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Spannstiften, wie sie vorzugsweise in einem Kraftstoffinjektor gemäß Fig. 1 Verwendung finden.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor 1 gezeigt, wobei nur die wesentlichen Teile des Kraftstoffinjektors 1 gezeigt sind. Der Kraftstoff! njektor 1 dient der Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck beispielsweise in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine und weist ein Gehäuse 2 auf, das ein erstes Gehäuseteil in Form eines Haltekörpers 3 und ein zweites Gehäuseteil in Form eines Düsenkörpers 4 umfasst. Der Haltekörper 3 und der Düsenkörper 4 liegen an einer Dichtfläche 6 aneinander an und werden durch eine Spannmutter 5 gegeneinander verspannt. Die Spannmutter 5 umfasst dabei den Düsenkörper 4 und ist in ein Außengewinde 9 am Haltekörper 3 eingeschraubt, wobei die Spannmutter 5 an einer Schulter 13 am Düsenkörper 4 anliegt. Im Inneren des Haltekörpers 3 ist eine Längsbohrung 10 ausgebildet, die in einen im Düsenkörper 4 ausgebildeten Druckraum 7 übergeht. Über die Längsbohrung 10 kann Kraftstoff unter hohem Druck in den Kraftstoffinjektor und damit auch in den Druckraum 7 eingeleitet werden, der durch mehreren, in der Zeichnung nicht dargestellte Einspritzöffnungen im Düsenkörper 4 ausgespritzt werden kann. Die Anpresskraft der Spannmutter 5 ist deshalb so gewählt, dass die beiden Gehäuseteile 3, 4 hochdruckdicht gegeneinander verspannt sind, so dass auch bei hohem Druck in der Längsbohrung 10 bzw. im Druckraum 7 kein Kraftstoff nach außen gelangt.
Zur Steuerung der Einspritzung ist in der Längsbohrung 10 ein Ventilkolben 11 angeordnet, der über ein Druckstück 12 an einer im Druckraum 7 angeordneten Düsennadel 8 anliegt, so dass sich der Ventilkolben 11, das Druckstück 12 und die Düsennadel 8 stets synchron in Längsrichtung bewegen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind der Ventilkolben 11, das Druckstück 12 und die Düsennadel 8 einstückig ausgeführt, jedoch können diese Bauteile auch separat gefertigt sein. Die Düsennadel 8 wirkt dabei mit einem im Düsenkörper 4 ausgebildeten und in der Zeichnung nicht dargestellten Ventilsitz zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen zusammen, so dass diese entweder mit dem Druckraum 7 verbunden oder von diesem hydraulisch getrennt sind. Um die Düsennadel 8 gegen den Ventilsitz vorzuspannen, ist im Druckraum 7 eine Schließfeder 15 angeordnet, die sich mit einem Ende am Haltekörper 3 und mit dem anderen Ende an einem Federteller 14 abstützt, wobei der Federteller 14 am Druckstück 12 aufliegt.
Da der Haltekörper 3 und der Düsenkörper 4 exakt zueinander ausgerichtet sein müssen, um die Funktion zu gewährleisten, ist die Lage dieser beiden Gehäuseteile zueinander durch wenigstens zwei Spannstifte 18 festgelegt. Dazu sind im Haltekörper 3 zwei Ausnehmungen 20 in Form von Bohrungen und im Düsenkörper 4 zwei Ausnehmungen 21 in Form von Nuten ausgebildet, in die die Spannstifte 18 hineinragen. In der Fig. 1 sind die beiden Spannstifte genau in einer mittigen Schnittebene des Kraftstoffinjektors angeordnet, jedoch werden sie häufig etwas außermittig positioniert, um eine Fehlmontage bei der Produktion des Kraftstoffinjektors auszuschließen. Bei der Montage des Kraftstoffinjektors werden die beiden Spannstifte 18 in die Ausnehmungen 20 des Haltekörpers 3 eingeführt und der Düsenkörper 4 anschließend in seine Position gebracht, so dass die Spannstifte 18 auch in die Ausnehmungen 21 ragen. Anschließend wird die Spannmutter 5 auf das Außengewinde 9 geschraubt. Da die Spannmutter 5 an der Schulter 13 anliegt, überträgt sie beim Einschrauben ein Drehmoment auf den Düsenkörper 4. Die Spannstifte 18 verhindern dabei, dass sich der Düsenkörper 4 gegenüber dem Haltekörper 3 dreht. Dies erzeugt jedoch entsprechende Scherkräfte auf die Spannstifte 18, die sich auch auf den Düsenkörper 4 und den Haltekörper 3 übertragen und zu entsprechenden mechanischen Spannungen in diesen Gehäuseteilen 3, 4 führen. Da beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 weitere Kräfte auf das Gehäuse wirken, insbesondere durch den hohen Kraftstoffdruck im Inneren von bis zu 2700 bar, dürfen diese Kräfte nicht zu hoch werden.
Um die Belastung des Gehäuses 2 durch die Spannstifte 18 zu beschränken sind die Spannstifte 18 aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung gefertigt. Leichtmetalle haben die Eigenschaft, unter Belastung, insbesondere bei Temperaturen von 50 bis 150 °C, plastisch zu kriechen. Dieser Relaxationsprozess führt zu einer Reduzierung der mechanischen Spannungen im Gehäuse 2, also im Haltekörper 3 und im Düsenkörper 4, und auf die Spannstifte 18, so dass ein mechanisches Versagen der Gehäuseteile 3, 4 im Betrieb des Kraftstoffinjektors vermieden wird. Bevorzugt werden dabei Leichtmetalle bzw. Leichtmetalllegierungen eingesetzt, die bei Temperaturen von unter 150 °C ein entsprechendes Kriechverhalten zeigen, da solche Temperaturen beim Betrieb des Kraftstoffinjektors in einer Brennkraftmaschine regelmäßig auftreten. Als Leichtmetalle kommen vor allem Aluminium und Magnesium in Frage bzw. Legierungen, die zumindest eines dieser Metalle enthalten.
Die Spannstifte 18 können, wie in Fig. 1 gezeigt, als massive Metallstifte ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Die Fig. 2 zeigt einen Spannstift 18, der einen metallischen Kern mit einer Beschichtung 22 aufweist, wobei die Beschichtung aus verschiedenen Materialien bestehen kann. Möglich sind zum Beispiel Kunststoffe, Keramik oder Materialgemische, die weicher als der metallische Kern sind. Dabei ist die Dicke der Beschichtung in der Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber sehr groß dargestellt, beträgt in einer realen Ausführung jedoch nicht mehr als 0,1 mm. Die Beschichtung 22 führt zu einer besseren Verteilung der Kräfte und unterstützt damit die Relaxation des Spannstifts.
In Fig. 3 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Spannstift dargestellt, der als Hohlzylinder ausgebildet ist. Die dadurch etwas verminderte Festigkeit erleichtert die Relaxation des Materials und spart darüber hinaus Material und Gewicht ein. Eine weitere Ausgestaltung ist in Fig. 4 gezeigt, wo der Spannstift als Spiralspannstift ausgeführt ist. Durch das Aufwickeln einer Metallfolie kann ein fester, aber dennoch mit einer gewissen Flexibilität ausgestatteter Spannstift gefertigt werden. Durch die Wicklung erhält der Spannstift auch eine geringe radiale Elastizität, so dass er mit einem leichten Übermaß gegenüber dem Durchmesser der Ausnehmungen 20, 21 gefertigt werden kann und damit in diesen Ausnehmungen leicht geklemmt wird, was die Montage erleichtert.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Spannstift 18 ebenfalls als Hohlzylinder gefertigt ist, jedoch im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 3 mehrere Längsnuten 24 an der Außenseite aufweist. Die Längsnuten 24 dienen als Sollbruchstellen, so dass der Spannstift 18 bei der Montage entlang dieser Längsnuten 24 kontrolliert in zwei Teile zerbrechen kann, falls es zu einer Überbeanspruchung des Spannstifts 18 kommt. Wird dies bei der Montage des Kraftstoffinjektors festgestellt, so kann ohne großen Aufwand die Verschraubung der Spannschraube wieder gelöst und der Spannstift 18 ersetzt werden. Durch das Brechen entlang der Längsnuten 24 im Betrieb des Kraftstoffinjektors kann auch verhindert werden, dass die Kräfte auf die Gehäuseteile zu groß werden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff! njektor (1) mit einem Gehäuse (2), das ein erstes Gehäuseteil (3) und ein zweites Gehäuseteil (4) umfasst, wobei die Gehäuseteile an einer Dichtfläche aneinander anliegen und durch eine Spannvorrichtung (5) gegeneinander verspannt sind, und mit einem Spannstift (18), der in eine erste Ausnehmung (20) im ersten Gehäuseteil und in eine zweite Ausnehmung (21) im zweiten Gehäuseteil (4) ragt und so die Lage ersten Gehäuseteils (3) und des zweiten Gehäuseteils (4) gegeneinander festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spannstifts (18) ein Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung ist.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spannstifts (18) bei Temperaturen unter 150 °C plastisch kriecht.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spannstifts (18) in einem Temperaturbereich von 50 °C bis 150 °C, vorzugsweise 50 °C bis 100 °C plastisch kriecht.
4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetall Aluminium ist.
5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetalllegierung Aluminium und/oder Magnesium enthält.
6. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) aus einem Metallschaum gefertigt ist.
7. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) als Hohlzylinder ausgebildet ist. - 9 -
8. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) als Spiralspannstift ausgebildet ist.
9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) mit radialer Vorspannung in die Ausnehmungen (20; 21) eingeführt ist.
10. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) Sollbruchstellen aufweist, so dass der Spannstift (18) bei Überschreiten einer vorgegebenen mechanischen Belastung in wenigstens zwei Teile zerbricht.
11. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) eine oder mehrere Längsnuten (24) an seiner Außenseite aufweist.
12. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Spannstift (18) im Gehäuse (2) angeordnet ist.
13. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) mit sehr engem radialen Spiel in den Ausnehmungen (20; 21) geführt ist.
14. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (18) eine Beschichtung (22) aus einem Kunststoff o- der einer Keramik aufweist.
15. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil ein Haltekörper (3) und das zweite Gehäuseteil ein Düsenkörper (4) ist.
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