WO2024083411A1 - Kraftstoffinjektoranordnung zur montage eines kraftstoffinjektors in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffinjektoranordnung zur montage eines kraftstoffinjektors in einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2024083411A1
WO2024083411A1 PCT/EP2023/075174 EP2023075174W WO2024083411A1 WO 2024083411 A1 WO2024083411 A1 WO 2024083411A1 EP 2023075174 W EP2023075174 W EP 2023075174W WO 2024083411 A1 WO2024083411 A1 WO 2024083411A1
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WO
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fuel injector
fuel
injector
jacket tube
arrangement according
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Application number
PCT/EP2023/075174
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Pasedach
Christian Graspeuntner
Walter Walkner
Martin Rainer
Alexander Fuchs
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/85—Mounting of fuel injection apparatus
    • F02M2200/855—Mounting of fuel injection apparatus using clamp elements or fastening means, e.g. bolts or screws

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector arrangement for mounting a fuel injector in an internal combustion engine, wherein the fuel injector is preferably used to meter liquid or gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel which can be gaseous or liquid, is introduced directly into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel is introduced into the combustion chamber at high pressure at the right time using a fuel injector, which is usually located in the cylinder head of the internal combustion engine.
  • the fuel-air mixture is then either externally ignited, usually with the help of a spark plug, or it is ignited according to the principle of a diesel engine solely by compressing the combustion chamber air (auto-ignition). Since the fuel injector protrudes into the combustion chamber, it is exposed to the pressure in the combustion chamber. Installation in the cylinder head must therefore meet the following requirements: Firstly, the fuel injector must withstand the pressure created by combustion and the corresponding temperatures in the combustion chamber.
  • a fuel injector is fixed in a hole in the cylinder head using a clamping device, usually a clamping claw or a fixing screw.
  • a clamping device usually a clamping claw or a fixing screw.
  • the clamping claw is fork-shaped and surrounds the injector. By tightening a clamping screw, the clamping claw is pressed against the injector and presses it into the receiving hole of the cylinder head against a corresponding sealing surface. Since the force required for sealing is relatively high, the clamping force causes an elastic deformation of the force-transmitting parts of the injector and leads to an influence on previously adjusted component pairings.
  • Injectors for the injection or blowing in of alternative fuels, particularly gaseous fuels, require much larger flow cross-sections in the injector, as the energy density of these fuels is significantly lower.
  • the fuel pressure is much lower than with liquid fuel and a correspondingly large fuel flow can only be achieved with a large flow cross-section.
  • the injector housing of these fuel injectors is designed with comparatively thin walls.
  • the required impact force remains the same, so that the impact force leads to a much greater deformation of the fuel injector and thus to a change in the set functional dimensions in the injector, for example the valve lift or the residual air gap.
  • the variation in the impact force from one injector to another must also be taken into account.
  • the fuel injector arrangement according to the invention for mounting a fuel injector in an internal combustion engine has the advantage that the fuel injector, despite relatively large flow cross-sections for the fuel, a high impact force can be securely mounted in the internal combustion engine, without the functionality of the fuel injector being impaired due to the impact.
  • the fuel injector arrangement has a fuel injector for the metered delivery of liquid or gaseous fuel, the fuel injector having a housing which comprises an injector body and a jacket tube surrounding the injector body.
  • the injector body has a fuel inlet and an injection opening for delivering the fuel, an annular gap being formed between the jacket tube and the injector body, which forms a fuel flow path.
  • clamping device which exerts a clamping force on the fuel injector and presses it against a support surface in the internal combustion engine.
  • the clamping device exerts the clamping force at least indirectly on the jacket tube, the jacket tube being supported on a pressure surface on the injector body with an end surface facing the injection opening.
  • the pressure surface can be formed at any height of the injector body, so that the impact force can be exerted via the jacket tube surrounding the injector body relatively close to the combustion chamber, i.e. close to the end region of the injector facing the combustion chamber.
  • the section of the fuel injector that is surrounded by the jacket tube is therefore not affected by the clamping device, so that the technical problems caused by deformation do not occur in this area of the fuel injector.
  • the fuel injector can thus be reliably and securely fastened in the cylinder head bore of the internal combustion engine despite relatively large flow cross-sections, as are required in particular for gaseous fuel.
  • the clamping force is exerted by the clamping device on the end of the casing pipe facing away from the pressure surface. This is easily accessible so that the already known clamping devices or clamping devices can be used.
  • the injector body comprises a nozzle body in which the injection opening is formed and which forms the combustion chamber-side end section of the body, wherein the pressure surface on the Nozzle body is designed.
  • the clamping force is introduced onto the fuel injector far in the direction of the combustion chamber, which minimizes the deformation of the injector body.
  • the nozzle body, which forms the end of the injector body on the combustion chamber side offers an advantageous location for the pressure surface.
  • the pressure surface is formed on the injector body. This can be easily produced, for example, using a turning process. Another advantageous embodiment is that the pressure surface can be formed on a snap ring that engages in an annular groove on the injector body. Such snap rings are tried and tested and can be easily implemented on various injector bodies.
  • the pressure surface is formed on a union nut which is screwed into an external thread formed on the injector body. This creates a pressure surface on the injector body in a simple manner.
  • the union nut can be placed at any point on the injector body by providing an external thread.
  • the jacket tube is formed from two partial jacket tubes that adjoin one another in the longitudinal direction, with an intermediate seal arranged between the two partial jacket tubes.
  • This arrangement has the advantage that one partial jacket tube facing the combustion chamber can be firmly connected to the injector body, for example by means of a screw thread.
  • the second partial jacket tube can be attached from above, i.e. from the side of the injector facing away from the injection opening. This facilitates assembly and thus installation of the fuel injector arrangement in an internal combustion engine.
  • a seal is arranged between the end region of the jacket tube facing away from the pressure surface and the injector body. This allows the annular space formed between the jacket tube and the injector body to be reliably sealed, even when the clamping force is applied to the jacket tube.
  • the end surface of the jacket tube which faces away from the pressure surface is spherical or conical. In an advantageous embodiment, this can be combined with an additional sleeve which is arranged between the clamping device and the jacket tube.
  • the sleeve exerts an inwardly directed force on the end surface of the jacket tube and thereby prevents - or at least reduces - a relative movement of the injector in the jacket tube.
  • the end surface of the sleeve which interacts with the end surface of the jacket tube is spherical or conical, so that the inwardly directed force on the end surface of the jacket tube is increased.
  • the clamping device is designed as a clamping claw.
  • the clamping claw has the advantage that it can be pushed sideways over the injector, for which purpose it is preferably designed in a fork shape. High clamping forces can thus be applied without the end area of the fuel injector facing away from the combustion chamber having to be redesigned and remaining freely accessible for further connections.
  • an inwardly directed clamping surface is advantageously formed on the clamping claw, which exerts an inwardly directed force on the jacket tube in order to bring the jacket tube into contact with the injector body.
  • the fuel injector is arranged in a receiving bore of the internal combustion engine, with the support surface being formed in the receiving bore.
  • the clamping force presses the fuel injector against the support surface and seals the receiving bore at this point so that the combustion chamber gas cannot escape between the wall of the receiving bore and the fuel injector.
  • the drawing shows various embodiments of the fuel injector arrangement according to the invention. It shows the
  • Fig. 1 is a partially sectioned view of a fuel injector with a corresponding clamping device in the cylinder head of an internal combustion engine
  • Fig. 2 is an enlargement of the section marked II in Fig. 1,
  • Fig. 3 shows another embodiment in the same representation as Fig. 2, as well as the
  • Fig. 6 shows a further embodiment with an alternatively designed jacket tube
  • Fig. 8 shows the section marked VIII in Fig. 7 in an enlarged view
  • Fig. 9 a plan view of the top of the fuel injector with a clamping claw
  • Fig. 10 is a representation of the clamping claw in a rotated view compared to Fig. 9. Description of the embodiments
  • Fig. 1 shows a fuel injector arrangement according to the invention.
  • the fuel injector 1 is arranged in a receiving bore 3 in a cylinder head 2 of an internal combustion engine, the cylinder head 2 being shown here only on the left side of the fuel injector 1 for the sake of clarity, but also continuing on the right side.
  • the fuel injector 1 rests with a sealing surface 19 with the interposition of a combustion chamber seal 38 on an annular support surface 4 in the receiving bore 3, so that a seal is formed between the fuel injector 1 and the support surface 4.
  • An injection opening 9 is formed at the combustion chamber-side end of the fuel injector 1, via which the fuel from the fuel injector 1 can be introduced into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 has a housing 5 which comprises an injector body 6 and a jacket tube 10, the jacket tube 10 surrounding the injector body 6 over a large part of its length.
  • a fuel inlet 8 is formed on the injector body 6, which is connected to a fuel line 7, via which gaseous or liquid fuel can be supplied to the fuel injector 1.
  • the fuel introduced via the fuel inlet flows from the fuel inlet 8 through transverse bores 19 into an annular space 13, which is formed between the jacket tube 10 and the injector body 6, and through the annular space 13 in the direction of the injection opening 9.
  • the fuel flows from the annular space 13 back into the injector body 6 via second transverse bores 22 and reaches a nozzle body 36 via fuel channels formed within the injector body 6 and not shown in the drawing, which is part of the injector body 6 and in which the at least one injection opening 9 is formed.
  • a movable valve element (not shown in the drawing) is arranged in the nozzle body 36, which opens the injection opening 9 at the desired time so that the fuel can be delivered in a metered manner.
  • the jacket tube 10 rests at its end region facing the injection opening 9 with an end surface 18 on a pressure surface 16 of the injector body 6, as shown in Fig. 2 in an enlargement of the section of the Fig. 1.
  • the seal between the jacket tube 10 and the injector body 2 is ensured by a sealing ring 25, which prevents fuel from escaping.
  • a seal 15 in the form of a sealing ring is arranged, which ensures the seal between the jacket tube 10 and the injector body 6 at this point, so that the annular space 13 is sealed to the outside.
  • a clamping force is applied to the end surface 14 of the casing tube 10 using a clamping device 30, which in the embodiment shown here has the form of a clamping claw.
  • a clamping device 30 which in the embodiment shown here has the form of a clamping claw.
  • This is fork-shaped and surrounds the injector body 6, with the clamping surface 31 formed on the clamping claw 30 resting on the end surface 14 of the casing tube 10.
  • the clamping claw 30 is clamped by a clamping screw 32, which engages in a screw hole 33 in the cylinder head.
  • a yoke-shaped clamping claw is also possible, which is clamped on both sides with a clamping screw in the cylinder head.
  • the clamping device can also be designed in the form of a union nut, which is screwed into an internal thread in the receiving bore 3.
  • the clamping force is directed via the jacket tube 10 to the pressure surface 16 and thus close to the combustion chamber end of the fuel injector 1.
  • the area within the jacket tube 10 of the injector body 6 is not or hardly mechanically deformed by the clamping force, so that movable components arranged within this injector body are not impaired in their functionality by an elastic deformation of the injector body 6.
  • Fig. 3 shows a further alternative design of the end of the jacket tube 10 on the combustion chamber side.
  • the jacket tube 10 here has a conical end surface 18 which rests against a clamping ring 20 which forms the pressure surface 16.
  • the clamping ring 20 is arranged in an annular groove 21 in the injector body 6 or nozzle body 36.
  • a sealing ring 25 is also arranged between the end region of the jacket tube 10 and the injector body 6.
  • Fig. 4 shows a further embodiment in the same representation as Fig. 3.
  • the pressure surface 16 is arranged here on a union nut 23, which is screwed into an external thread 27 on the nozzle body 36.
  • the union nut 23 is screwed tight against a counter surface 24, which is formed on a shoulder of the injector body 6, and is thus fixed.
  • the jacket tube 10 rests with its end surface 18 on the pressure surface 16 of the union nut 23, whereby an additional sealing ring 25 is also provided here between the jacket tube 10 and the nozzle body 36.
  • Fig. 5 shows a further embodiment in the same representation as Fig. 4.
  • the pressure surface 16 is formed here on an outwardly projecting shoulder of the nozzle body 36, with the jacket tube 10 resting with its end surface 18 on this pressure surface 16. Since the shoulder projects radially outwards relatively far, the jacket tube 10 in this embodiment can be designed as a simple cylindrical tube that can be pushed over the injector body 6 from the inlet end of the fuel injector 1. In the embodiments in which the jacket tube 10 has a larger diameter at the inlet end of the fuel injector 1 than at the opposite end, the jacket tube is pushed over the fuel injector 1 from the side of the injection opening 9, wherein the pressure surface 16 must be subsequently formed or mounted, for example with the aid of a clamping ring 20 (see Fig. 3) or also by means of a shoulder 17 which is subsequently attached to the injector body 6 - for example by means of a welded connection.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of the jacket tube 10.
  • the jacket tube 10 here consists of a first partial jacket tube 110 and a second partial jacket tube 210.
  • the second jacket tube 210 is screwed into an external thread 27' on the injector body 6 and the gap between the second partial jacket tube 210 and the injector body 6 is sealed by a sealing ring 25.
  • the first partial jacket tube 110 which is designed here as a straight cylinder, is then pushed on from the end of the injector body 6 facing away from the combustion chamber and sealed to the second partial jacket tube 210.
  • the two partial jacket tubes 110, 210 lie against one another, with the seal being provided by an intermediate seal 26 in the form of a sealing ring This allows the first partial casing pipe 110 to be pushed on as a straight circular cylinder from the side of the fuel inlet, which facilitates assembly within the cylinder head.
  • Fig. 7 the end of the jacket tube 10 and the injector body 6 facing away from the combustion chamber is shown again.
  • the clamping force F is applied to the jacket tube 10 with the interposition of a sleeve 28.
  • the end surface 18 of the jacket tube 10 is spherical or conical and has a radius R.
  • the front surface 29 of the sleeve 28 is conical, so that a radially inward force is exerted on the jacket tube 10 by the sleeve 28. This reduces the gap 35 between the jacket tube 10 and the injector body 6 and improves the fixation at this point between the jacket tube 10 and the injector body 6.
  • the clamping force F on the sleeve 28 can also be applied by a clamping claw.
  • Fig. 8 shows an enlargement of the section of Fig. 7 marked VIII.
  • Fig. 9 shows a clamping device 30 in the form of a clamping claw, as in Fig. 1, wherein a plan view of the upper part of the fuel injector 1, i.e. the part facing away from the combustion chamber, is shown here.
  • the clamping claw 30 is fork-shaped and surrounds the injector body 6 so that a clamping force can be exerted on the jacket tube 10 or on the sleeve 28, if one is provided.
  • the clamping claw 30 is clamped via a clamping screw 32, which engages in a corresponding thread in the cylinder head, and thus transfers the clamping force to the fuel injector 1.
  • Fig. 10 shows another illustration of the clamping claw 30 in a perspective view.
  • the clamping claw 30 has a clamping surface 31, which rests on the fuel injector or on the jacket tube 10 in the assembly position.
  • the clamping surface 31 can be bevelled, as can the end face 29 of the sleeve 28, so that an inwardly directed force is exerted directly on the casing tube 10.

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Abstract

Kraftstoffinjektoranordnung zur Montage eines Kraftstoffinjektors (1) in einer Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffinjektor (1) zur dosierten Abgabe von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff ausgebildet ist und ein Gehäuse (5) aufweist, das einen Injektorkörper (6) und ein den Injektorkörper (6) umgebendes Mantelrohr (10) umfasst, wobei der Injektorkörper (6) einen Kraftstoffzulauf (8) und eine Einspritzöffnung (9) zur Abgabe des Kraftstoffs aufweist. Zwischen dem Mantelrohr (10) und dem Injektorkörper (6) ist ein Ringspalt (13) ausgebildet, der einen Kraftstoffströmungspfad bildet. Eine Spannvorrichtung (30), durch die eine Spannkraft (F) auf den Kraftstoffinjektor (1) ausgeübt wird, drückt den Kraftstoffinjektor (1) gegen eine Auflagefläche (4) in der Brennkraftmaschine, wobei die Spannvorrichtung (30) die Spannkraft zumindest mittelbar auf das Mantelrohr (10) ausübt. Das Mantelrohr (10) stützt sich mit einem der Einspritzöffnung (9) zugewandten Endfläche (14) an einer Druckfläche (16) am Injektorkörper (6) ab.

Description

Beschreibung
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in einer
Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffinjektoranordnung zur Montage eines Kraftstoffinjektors in einer Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffinjektor vorzugsweise dazu Verwendung findet, um flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzudosieren.
Stand der Technik
Bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen wird der Kraftstoff, der gasförmig oder flüssig sein kann, direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht. Dabei wird der Kraftstoff mit einem Kraftstoffinjektor, der in der Regel im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit hohem Druck zum richtigen Zeitpunkt in den Brennraum eingebracht. Das Brennstoffluftgemisch wird anschließend entweder fremdgezündet, meist mit Hilfe einer Zündkerze, oder es wird nach dem Prinzip eines Dieselmotors allein durch die Verdichtung der Brennraumluft gezündet (Selbstzündung). Da der Kraftstoffinjektor in den Brennraum ragt, ist er dem Druck im Brennraum ausgesetzt. Die Montage im Zylinderkopf muss deshalb folgenden Anforderungen genügen: Zum einen muss der Kraftstoffinjektor dem durch die Verbrennung entstehenden Druck und den entsprechenden Temperaturen im Brennraum widerstehen. Zum anderen müssen die Brennraumgase im Brennraum abgedichtet werden, so dass diese nicht zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Wand der Bohrung nach außen gelangen. Dazu wird ein Kraftstoffinjektor mit Hilfe einer Spannvorrichtung, zumeist einer Spannpratze oder einer Fixierschraube, in einer Bohrung im Zylinderkopf fixiert. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE 101 55 678 A1 bekannt Die Spannpratze ist dabei gabelförmig ausgebildet und umgreift den Injektor. Durch das Anziehen einer Spannschraube wird die Spannpratze gegen den Injektor gedrückt und presst diesen damit in die Aufnahmebohrung des Zylinderkopfs gegen eine entsprechende Dichtfläche. Da die zur Abdichtung erforderliche Kraft relativ hoch ist, verursacht die Pratzkraft eine elastische Deformation der kraftdurchleitenden Teile des Injektors und führt zu einer Beeinflussung zuvor eingestellter Bauteilpaarungen. Bei Injektoren, wie sie zur Einspritzung von flüssigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine verwendet werden, spielt diese Deformation in der Regel keine Rolle. Die Durchflussquerschnitte innerhalb des Injektorkörpers sind hier relativ klein und die Injektoren deshalb recht massiv gebaut sind, so dass die Pratzkraft keine nennenswerte Deformation verursacht.
Bei Injektoren für die Einspritzung bzw. Einblasung alternativer Kraftstoffe, insbesondere bei gasförmigen Kraftstoffen, sind wesentlich größere Durchflussquerschnitte im Injektor erforderlich, da die Energiedichte dieser Kraftstoffe deutlich geringer ist. Darüber hinaus ist der Kraftstoffdruck im Vergleich zu flüssigem Kraftstoff sehr viel niedriger und ein entsprechend großer Kraftstoffdurchfluss ist nur mit einem großen Strömungsquerschnitt zu erreichen. Da der Bauraum im Zylinderkopf beschränkt ist, ist das Injektorgehäuse dieser Kraftstoffinjektoren vergleichsweise dünnwandig ausgestaltet. Die erforderliche Pratzkraft bleibt jedoch gleich, so dass es durch die Pratzkraft zu einer wesentlich stärkeren Verformung des Kraftstoffinjektors kommt und damit zu einer Veränderung der eingestellten Funktionsmaße im Injektor, beispielsweise dem Ventilhub oder dem Restluftspalt. Darüber hinaus muss auch die Streuung der Pratzkraft von einem Injektor zum anderen berücksichtigt werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffinjektoranordnung zur Montage eines Kraftstoffinjektors in einer Brennkraftmaschine weist den Vorteil auf, dass der Kraftstoffinjektor trotz relativ großer Durchflussquerschnitte für den Kraftstoff mit einer hohen Pratzkraft sicher in der Brennkraftmaschine montiert werden kann, ohne dass es zu Beeinträchtigungen der Funktionsweise des Kraftstoffinjektors aufgrund der Verpratzung kommt Dazu weist die Kraftstoffinjektoranordnung einen Kraftstoffinjektor zur dosierten Abgabe von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff auf, wobei der Kraftstoffinjektor ein Gehäuse aufweist, das einen Injektorkörper und ein den Injektorkörper umgebendes Mantelrohr umfasst. Der Injektorkörper weist einen Kraftstoffzulauf und eine Einspritzöffnung zur Abgabe des Kraftstoffs auf, wobei zwischen dem Mantelrohr und dem Injektorkörper ein Ringspalt ausgebildet ist, der einen Kraftstoffströmungspfad bildet. Weiter ist eine Spannvorrichtung vorhanden, die eine Spannkraft auf den Kraftstoffinjektor ausübt und diesen gegen eine Auflagefläche in der Brennkraftmaschine drückt. Die Spannvorrichtung übt die Spannkraft zumindest mittelbar auf das Mantelrohr aus, wobei sich das Mantelrohr mit einem der Einspritzöffnung zugewandten Endfläche an einer Druckfläche am Injektorkörper abstützt.
Die Druckfläche kann auf einer beliebigen Höhe des Injektorkörpers ausgebildet sein, so dass die Pratzkraft über das den Injektorkörper umgebende Mantelrohr relativ nahe am Brennraum ausgeübt werden kann, d. h. nahe an dem dem Brennraum zugewandten Endbereich des Injektors. Damit wird der Abschnitt des Kraftstoffinjektors, der vom Mantelrohr umgeben ist, nicht durch die Spannvorrichtung beeinträchtig, so dass die durch eine Deformation verursachten technischen Probleme in diesem Bereich des Kraftstoffinjektors nicht auftreten. Der Kraftstoffinjektor kann so trotz relativ großer Strömungsquerschnitte, wie sie insbesondere für gasförmigen Kraftstoff benötigt werden, zuverlässig und sicher in der Zylinderkopfbohrung der Brennkraftmaschine befestigt werden.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird die Spannkraft durch die Spannvorrichtung auf das der Druckfläche abgewandte Ende des Mantelrohrs ausgeübt. Dieses ist einfach zugänglich, so dass die schon bekannten Pratzvorrichtungen bzw. Spannvorrichtungen Verwendung finden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Injektorkörper einen Düsenkörper, in dem die Einspritzöffnung ausgebildet ist und der den brennraumseitigen Endabschnitt des Körpers bildet, wobei die Druckfläche am Düsenkörper ausgebildet ist. Damit wird die Spannkrafteinleitung auf den Kraftstoffinjektor weit in Richtung des Brennraums verlegt, was die Verformungen des Injektorkörpers minimiert. Insbesondere der Düsenkörper, der das brennraumseitige Ende des Injektorkörpers bildet, bietet hier eine vorteilhafte Stelle für die Druckfläche.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Druckfläche am Injektorkörper ausgebildet. Diese lässt sich einfach beispielsweise mit einem Drehprozess herstellen. Ebenfalls in vorteilhafter Ausgestaltung kann die Druckfläche an einem Sprengring ausgebildet sein, der in eine Ringnut am Injektorkörper eingreift. Solche Sprengringe sind bewährt und lassen sich einfach an verschiedenen Injektorkörpern umsetzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Druckfläche an einer Überwurfmutter ausgebildet, die in ein am Injektorkörper ausgebildetes Außengewinde eingeschraubt ist. Es wird so in einfacher Weise eine Druckfläche am Injektorkörper geschaffen. Die Überwurfmutter kann durch das Vorsehen eines Außengewindes an einer beliebigen Stelle des Injektorkörpers platziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mantelrohr aus zwei Teilmantelrohren gebildet, die in Längsrichtung aneinandergrenzen, wobei zwischen den beiden Teilmantelrohren eine Zwischendichtung angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das eine, dem Brennraum zugewandte Teilmantelrohr, fest mit dem Injektorkörper verbunden werden kann, beispielsweise durch ein Schraubgewinde. Das zweite Teilmantelrohr kann von oben, d. h. von der der Einspritzöffnung abgewandten Seite des Injektors aufgesteckt werden. Dies erleichtert die Montage und damit die Installation der Kraftstoffinjektoranordnung in einer Brennkraftmaschine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem der Druckfläche abgewandten Endbereich des Mantelrohrs und dem Injektorkörper eine Dichtung angeordnet. Dadurch lässt sich der Ringraum, der zwischen dem Mantelrohr und dem Injektorkörper ausgebildet ist, zuverlässig abdichten, auch beim Aufbringen der Spannkraft auf das Mantelrohr. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Endfläche des Mantelrohrs, die der Druckfläche abgewandt ist, ballig oder konisch ausgebildet Dies lässt sich in vorteilhafter Ausgestaltung mit einer zusätzlichen Hülse kombinieren, die zwischen der Spannvorrichtung und dem Mantelrohr angeordnet ist. Da die Spannvorrichtung auf die Hülse und diese auf das Mantelrohr drückt, übt die Hülse eine nach innen gerichtete Kraft auf die Endfläche des Mantelrohrs aus und verhindert dadurch - oder reduziert zumindest - eine Relativbewegung des Injektors im Mantelrohr. In vorteilhafter Weise ist dabei die Stirnfläche der Hülse, die mit der Endfläche des Mantelrohrs zusammenwirkt, ballig oder konisch ausgebildet, so dass die nach innen gerichtete Kraft auf die Endfläche des Mantelrohrs vergrößert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Spannvorrichtung als Spannpratze ausgebildet. Die Spannpratze hat den Vorteil, dass sie seitlich über den Injektor geschoben werden kann, wozu sie vorzugsweise gabelförmig ausgebildet ist. Es lassen sich so hohe Spannkräfte aufbringen, ohne dass der dem Brennraum abgewandte Endbereich des Kraftstoffinjektors umgestaltet werden muss und für weitere Anschlüsse frei zugänglich bleibt. Dabei ist in vorteilhafter Weise an der Spannpratze eine nach innen gerichtete Spannfläche ausgebildet, die eine nach innen gerichtete Kraft auf das Mantelrohr ausübt, um das Mantelrohr mit dem Injektorkörper in Kontakt zu bringen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Kraftstoffinjektor in einer Aufnahmebohrung der Brennkraftmaschine angeordnet, wobei die Auflagefläche in der Aufnahmebohrung ausgebildet ist. Durch die Spannkraft wird der Kraftstoffinjektor gegen die Auflagefläche gedrückt und dichtet die Aufnahmebohrung an dieser Stelle ab, so dass das Brennraumgas nicht zwischen der Wand der Aufnahmebohrung und dem Kraftstoffinjektor hindurch austreten kann. Zeichnung
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektoranordnung dargestellt. Es zeigt die
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Kraftstoffinjektors mit einer entsprechenden Spannvorrichtung im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts der Fig. 1 ,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in gleicher Darstellung wie Fig. 2, ebenso die
Fig. 4 und die
Fig. 5, die weitere Ausführungsbeispiele zeigen,
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem alternativ gestalteten Mantelrohr,
Fig. 7 das dem Brennraum abgewandte Ende des Mantelrohrs zur Veranschaulichung der Spannkraft,
Fig. 8 den mit VIII bezeichneten Ausschnitt der Fig. 7 in einer vergrößerten Darstellung,
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Oberseite des Kraftstoffinjektors mit einer Spannpratze und
Fig. 10 eine Darstellung der Spannpratze in einer gegenüber der Fig. 9 gedrehten Darstellung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffinjektoranordnung dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 1 ist in einer Aufnahmebohrung 3 in einem Zylinderkopf 2 einer Brennkraftmaschine angeordnet, wobei der Zylinderkopf 2 hier der Übersichtlichkeit halber nur auf der linken Seite des Kraftstoffinjektors 1 dargestellt ist, der sich aber auf der rechten Seite ebenso fortsetzt. Der Kraftstoffinjektor 1 liegt mit einer Dichtfläche 19 unter Zwischenlage einer Brennraumdichtung 38 an einer ringförmigen Auflagefläche 4 in der Aufnahmebohrung 3 an, so dass zwischen dem Kraftstoffinjektor 1 und der Auflagefläche 4 eine Dichtung gebildet ist. Am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1 ist eine Einspritzöffnung 9 ausgebildet, über die der Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 1 in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht werden kann. Der Kraftstoffinjektor 1 weist ein Gehäuse 5 auf, das einen Injektorkörper 6 und ein Mantelrohr 10 umfasst, wobei das Mantelrohr 10 den Injektorkörper 6 auf einem Großteil seiner Länge umgibt. Am Injektorkörper 6 ist ein Kraftstoffzulauf 8 ausgebildet, der mit einer Kraftstoffleitung 7 verbunden ist, über die gasförmiger oder flüssiger Kraftstoff dem Kraftstoffinjektor 1 zugeführt werden kann. Der über den Kraftstoffzulauf eingebrachte Kraftstoff fließt vom Kraftstoffzulauf 8 durch Querbohrungen 19 in einen Ringraum 13, der zwischen dem Mantelrohr 10 und dem Injektorkörper 6 ausgebildet ist und durch den Ringraum 13 weiter in Richtung der Einspritzöffnung 9. Über zweite Querbohrungen 22 fließt der Kraftstoff aus dem Ringraum 13 wieder in den Injektorkörper 6 und gelangt über innerhalb des Injektorkörpers 6 ausgebildete und in der Zeichnung nicht dargestellte Kraftstoffkanäle in einen Düsenkörper 36, der Teil des Injektorkörpers 6 ist und in dem die wenigstens eine Einspritzöffnung 9 ausgebildet ist. Im Düsenkörper 36 ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes, bewegliches Ventilelement angeordnet, das die Einspritzöffnung 9 zum gewünschten Zeitpunkt öffnet, so dass der Kraftstoff dosiert abgegeben werden kann.
Das Mantelrohr 10 liegt an seinem der Einspritzöffnung 9 zugewandten Endbereich mit einer Endfläche 18 an einer Druckfläche 16 des Injektorkörpers 6 an, wie in Fig. 2 in einer Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts der Fig. 1 dargestellt. Die Abdichtung zwischen dem Mantelrohr 10 und dem Injektorkörper 2 wird durch einen Dichtring 25 sichergestellt, der ein Austreten von Kraftstoff verhindert Am gegenüberliegenden Ende des Mantelrohrs 10 ist zwischen dem Injektorkörper und dem Mantelrohr 10 eine Dichtung 15 in Form eines Dichtrings angeordnet, die an dieser Stelle die Abdichtung zwischen dem Mantelrohr 10 und dem Injektorkörper 6 gewährleistet, so dass der Ringraum 13 nach außen abgedichtet ist.
Um den Kraftstoffinjektor 1 in der Aufnahmebohrung 3 zu fixieren und die sichere Abdichtung an der Auflagefläche 4 sicherzustellen, wird eine Spannkraft auf die Endfläche 14 des Mantelrohrs 10 mit Hilfe einer Spannvorrichtung 30 aufgebracht, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Form einer Spannpratze hat. Diese ist gabelförmig ausgebildet und umgreift den Injektorkörper 6, wobei die an der Spannpratze 30 ausgebildete Spannfläche 31 an der Endfläche 14 des Mantelrohrs 10 aufliegt. Die Spannpratze 30 wird durch eine Spannschraube 32 verspannt, die in ein Schraubloch 33 im Zylinderkopf eingreift. Auch eine jochförmige Spannpratze ist möglich, die auf beiden Seiten mit je einer Spannschraube im Zylinderkopf verspannt wird. Alternativ kann die Spannvorrichtung auch in Form einer Überwurfmutter ausgebildet sein, die in einem Innengewinde in der Aufnahmebohrung 3 eingeschraubt wird. Die Spannkraft wird über das Mantelrohr 10 auf die Druckfläche 16 geleitet und damit nahe am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1. Der Bereich innerhalb des Mantelrohrs 10 des Injektorköpers 6 wird von der Spannkraft nicht oder kaum mechanisch verformt, so dass bewegliche Komponenten, die innerhalb dieses Injektorkörpers angeordnet sind, nicht durch eine elastische Deformation des Injektorkörpers 6 in ihrer Funktionalität beeinträchtigt werden.
In Fig. 3 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des brennraumseitigen Endes des Mantelrohrs 10 dargestellt. Das Mantelrohr 10 weist hier eine konische Endfläche 18 auf, die an einem Spannring 20 anliegt, der die Druckfläche 16 bildet. Der Spannring 20 ist dabei in einer Ringnut 21 im Injektorkörper 6 bzw. Düsenkörper 36 angeordnet. Zur sicheren Abdichtung ist zusätzlich ein Dichtring 25 zwischen dem Endbereich des Mantelrohrs 10 und dem Injektorkörper 6 angeordnet. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in der gleichen Darstellung wie Fig. 3. Die Druckfläche 16 ist hier an einer Überwurfmutter 23 angeordnet, die in ein Außengewinde 27 am Düsenkörper 36 eingeschraubt ist. Die Überwurfmutter 23 wird dabei gegen eine Konterfläche 24, die an einem Absatz des Injektorkörpers 6 ausgebildet ist, festgedreht und damit fixiert. Das Mantelrohr 10 liegt mit seiner Endfläche 18 an der Druckfläche 16 der Überwurfmutter 23 an, wobei hier auch ein zusätzlicher Dichtring 25 zwischen dem Mantelrohr 10 und dem Düsenkörper 36 vorgesehen ist.
Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in der gleichen Darstellung wie Fig. 4. Die Druckfläche 16 ist hier an einem nach außen ragenden Absatz des Düsenkörpers 36 ausgebildet, wobei das Mantelrohr 10 mit seiner Endfläche 18 an dieser Druckfläche 16 anliegt. Da der Absatz radial relativ weit nach außen ragt, kann das Mantelrohr 10 in diesem Ausführungsbeispiel als einfaches zylindrisches Rohr ausgebildet sein, der sich vom zulaufseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1 aus über den Injektorkörper 6 schieben lässt. Bei den Ausführungsbeispielen, bei denen das Mantelrohr 10 am zulaufseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1 einen größeren Durchmesser aufweist als am gegenüberliegenden Ende, wird das Mantelrohr von der Seite der Einspritzöffnung 9 her über den Kraftstoffinjektor 1 geschoben, wobei die Druckfläche 16 nachträglich ausgebildet bzw. montiert werden muss, wie beispielsweise mit Hilfe eines Spannrings 20 (siehe Fig. 3) oder auch durch einen Absatz 17, der nachträglich am Injektorkörper 6 - beispielsweise durch eine Schweißverbindung - befestigt wird.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Mantelrohrs 10 dargestellt. Das Mantelrohr 10 besteht hier aus einem ersten Teilmantelrohr 110 und einem zweiten Teilmantelrohr 210. Das zweite Mantelrohr 210 wird in ein Außengewinde 27‘ am Injektorkörper 6 eingeschraubt und der Spalt zwischen dem zweiten Teilmantelrohr 210 und dem Injektorkörper 6 durch einen Dichtring 25 abgedichtet. Das erste Teilmantelrohr 110, das hier als gerader Zylinder ausgebildet ist, wird dann vom brennraumabgewandten Ende des Injektorkörpers 6 aus aufgeschoben und dichtend mit dem zweiten Teilmantelrohr 210 verbunden. Dabei liegen die beiden Teilmantelrohre 110, 210 aneinander an, wobei die Abdichtung durch einen Zwischendichtung 26 in Form eines Dichtrings erfolgt. Dadurch kann das erste Teilmantelrohr 110 als gerader Kreiszylinder von Seiten des Kraftstoffzulaufs aufgeschoben werden, was die Montage innerhalb des Zylinderkopfs erleichtert.
In Fig. 7 ist das brennraumabgewandte Ende des Mantelrohrs 10 und des Injektorkörpers 6 nochmals dargestellt. Die Spannkraft F wird hier unter Zwischenlage einer Hülse 28 auf das Mantelrohr 10 aufgebracht. Die Endfläche 18 des Mantelrohrs 10 ist ballig oder konisch ausgebildet und mit einem Radius R ausgebildet. Die Stirnfläche 29 der Hülse 28 ist konisch ausgebildet, so dass durch die Hülse 28 eine radial nach innen gerichtete Kraft auf das Mantelrohr 10 ausgeübt wird. Dadurch wird der Spalt 35 zwischen dem Mantelrohr 10 und dem Injektorkörper 6 verringert und die Fixierung an dieser Stelle zwischen dem Mantelrohr 10 und dem Injektorkörper 6 verbessert. Die Spannkraft F auf die Hülse 28 kann ebenfalls durch einer Spannpratze aufgebracht werden. Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 8 eine Vergrößerung des mit VIII bezeichneten Ausschnitts der Fig. 7.
In Fig. 9 ist eine Spannvorrichtung 30 in Form einer Spannpratze dargestellt, wie schon in Fig. 1 , wobei hier eine Draufsicht auf den oberen, d. h. dem brennraumabgewandten Teil des Kraftstoffinjektors 1 gezeigt ist. Die Spannpatze 30 ist gabelförmig ausgebildet und umgreift den Injektorkörper 6, so dass eine Spannkraft auf das Mantelrohr 10 bzw. auf die Hülse 28, wenn eine solche vorgesehen ist, ausgeübt werden kann. Die Spannpratze 30 wird dabei über eine Spannschraube 32, die in ein entsprechendes Gewinde im Zylinderkopf eingreift, verspannt und überträgt so die Spannkraft auf den Kraftstoffinjektor 1 . Fig. 10 zeigt dazu nochmals eine Darstellung der Spannpratze 30 in einer perspektivischen Darstellung. Die Spannpratze 30 weist eine Spannfläche 31 auf, die am Kraftstoffinjektor bzw. am Mantelrohr 10 in Montageposition anliegt. Die Spannfläche 31 kann dabei angeschrägt sein ebenso wie die Stirnfläche 29 der Hülse 28, so dass eine nach innen gerichtete Kraft direkt auf das Mantelrohr 10 ausgeübt wird.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoffinjektoranordnung zur Montage eines Kraftstoffinjektors (1) in einer Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffinjektor (1) zur dosierten Abgabe von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff ausgebildet ist und ein Gehäuse (5) aufweist, das einen Injektorkörper (6) und ein den Injektorkörper (6) umgebendes Mantelrohr (10) umfasst, wobei der Injektorkörper (6) einen Kraftstoffzulauf (8) und eine Einspritzöffnung (9) zur Abgabe des Kraftstoffs aufweist und wobei zwischen dem Mantelrohr (10) und dem Injektorkörper (6) ein Ringspalt (13) ausgebildet ist, der einen Kraftstoffströmungspfad bildet, und mit einer Spannvorrichtung (30), durch die eine Spannkraft (F) auf den Kraftstoffinjektor (1) ausgeübt wird, die den Kraftstoffinjektor (1) gegen eine Auflagefläche (4) in der Brennkraftmaschine drückt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (30) die Spannkraft zumindest mittelbar auf das Mantelrohr (10) ausübt, wobei sich das Mantelrohr (10) mit einem der Einspritzöffnung (9) zugewandten Endfläche (14) an einer Druckfläche (16) am Injektorkörper (6) abstützt
2. Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (30) die Spannkraft (F) auf das der Druckfläche (16) abgewandte Ende des Mantelrohrs (10) ausübt.
3. Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektorkörper (6) einen Düsenkörper (36) umfasst, in dem die Einspritzöffnung (9) ausgebildet ist und der den brennraumseitigen Endabschnitt des Injektorkörpers (6) bildet, wobei die Druckfläche (16) am Düsenkörper (36) ausgebildet ist.
4. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche (1) bis (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (16) an einem Absatz (17) am Injektorkörper (6) ausgebildet ist.
5. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (16) an einem Sprengring (20) ausgebildet ist, der in eine Ringnut (21) am Injektorkörper (6) eingreift.
6. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (16) an einer Überwurfmutter (23) ausgebildet ist, die in ein am Injektorkörper (6) ausgebildet Außengewinde (27) geschraubt ist.
7. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (10) zwei Teilmantelrohre (110; 210) umfasst, die in Längsrichtung aneinandergrenzen, wobei zwischen den beiden Teilmantelrohren (110; 210) eine Zwischendichtung (26) angeordnet ist.
8. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem der Druckfläche (16) abgewandten Endbereich des Mantelrohrs (10) und dem Injektorkörper (6) eine Dichtung (15) angeordnet ist.
9. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Druckfläche (16) abgewandte Endfläche (14) des Mantelrohrs (10) ballig oder konisch ausgebildet ist.
10. Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spannvorrichtung (30) und dem Mantelrohr (10) eine den Injektorkörper (6) umgebende Hülse (28) angeordnet ist, die durch die Spannvorrichtung (30) gegen das der Druckfläche (16) abgewandte Ende des Mantelrohrs (10) gedrückt wird.
11. Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Endfläche (14) zusammenwirkende Stirnfläche (29) der Hülse (28) angeschrägt ist, so dass auf das Mantelrohr (10) eine nach innen gerichtete Kraft wirkt.
12. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (30) eine Spannpratze ist.
13. Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratze (30) gabelförmig ausgebildet ist und den Injektorkörper (6) umgreift, wobei an der Spannpratze (30) eine nach innen gerichtete Spannfläche (31) ausgebildet ist.
14. Kraftstoffinjektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (1) in einer Aufnahmebohrung (3) der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Auflagefläche (4) in der Aufnahmebohrung (3) ausgebildet ist.
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