DE102017216150A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffinjektor (10) zum Einbau in eine Aufnahmeöffnung (106) eines Zylinderkopfs (100), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Ventilgehäuse (11), in dem ein Innenraum (20) ausgebildet ist. Der Innenraum ist mit flüssigem Kraftstoff befüllbar, wobei an einer Außenseite des Ventilgehäuses (11) eine Nut (16) ausgebildet ist, in der mindestens ein Dichtring (15) zur Abdichtung eines Ringspalts (24) zwischen dem Ventilgehäuse (11) und der Aufnahmeöffnung (106) des Zylinderkopfs (100) angeordnet ist. Weiterhin ist an einer Innenseite des Ventilgehäuses (11) auf derselben Höhe wie die Nut (16) bezüglich einer Längsachse (105) des Kraftstoffinjektors (10) ein festigkeitserhöhender Bereich (4) des Ventilgehäuses (11) ausgebildet.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Stand der Technik
- In der
DE 101 12 143 A1 ist ein Kraftstoffinjektor beschrieben, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Ventilgehäuse und einem Dichtring, welcher in einer Nut in dem Ventilgehäuse angeordnet ist. Der Dichtring dichtet den Kraftstoffinjektor gegen das Brennraumgas im Brennraum ab. Dabei ist der Dichtring außen konisch profiliert. - Der in der
DE 101 12 143 A1 beschriebene in der Nut angeordnete Dichtring dichtet den Kraftstoffinjektor gegen einen Brennraum der Brennkraftmaschine ab, so dass keine Verbrennungsgase im Bereich des Ventilgehäuses und der Aufnahmeöffnung des Zylinderkopfs eindringen kann. Dadurch können Korrosionsspuren an den beteiligten Komponenten minimiert werden. Durch die Nut ist die Festigkeit des Ventilgehäuses im Bereich der Nut jedoch vermindert, was je nach Belastung durch den Innendruck zu Verformungen oder sogar zum Bruch des Kraftstoffinjektors führen kann. - Vorteile der Erfindung
- Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Festigkeit des Ventilgehäuses trotz Einbringung einer Nut beibehalten wird.
- Dazu weist der Kraftstoffinjektor zum Einbau in eine Aufnahmeöffnung eines Zylinderkopfs ein Ventilgehäuse auf, in dem ein Innenraum ausgebildet ist, der mit flüssigem Kraftstoff befüllbar ist. An einer Außenseite des Ventilgehäuses ist eine Nut ausgebildet, in der mindestens ein Dichtring zur Abdichtung eines Ringspalts zwischen dem Ventilgehäuse und der Aufnahmeöffnung des Zylinderkopfs angeordnet ist. Weiterhin ist an einer Innenseite des Ventilgehäuses auf derselben Höhe wie die Nut bezüglich einer Längsachse des Kraftstoffinjektors ein festigkeitserhöhender Bereich des Ventilgehäuses ausgebildet.
- Dadurch kann die geringe Festigkeit des Ventilgehäuses durch die Nut kompensiert werden, so dass Funktionsbeeinträchtigungen minimiert werden.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
- In erster vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Ventilgehäuse einen zylinderförmigen Schaftbereich umfasst, der einen Außendurchmesser
d1 und einen Innendurchmesserd2 aufweist, wobei das Ventilgehäuse an dem festigkeitserhöhenden Bereich einen Innendurchmesserd3 aufweist, wobei der Außendurchmesserd1 größer ist als der Innendurchmesserd2 und der Innendurchmesserd2 größer ist als der Innendurchmesserd3 des festigkeitserhöhenden Bereichs des Ventilgehäuses. Dadurch kann in konstruktiv einfacher Weise die Festigkeit des Ventilgehäuses in dem Schaftbereich vergrößert werden. - In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der festigkeitserhöhende Bereich des Schaftbereichs eine Breite a aufweist, wobei die Breite a des festigkeitserhöhenden Bereichs mindestens halb so breit wie eine Breite x der Nut ist, vorzugsweise entspricht die Breite a der 1-facher bis 2-facher Breite x der Nut. Ist die Innenseite des Ventilgehäuses, welche auf derselben Höhe wie die Nut an der Außenseite des Ventilgehäuses angeordnet ist, mit einer Verdickung ausgebildet, so kann die geringe Festigkeit des Ventilgehäuses durch die Nut ausgeglichen werden.
- In vorteilhafter Weiterbildung ist die Nut als Doppelnut ausgebildet, die eine erste Nut und eine zweite Nut umfasst, welche eine Erhebung mit einer Breite c begrenzen. Vorteilhafterweise sind die erste Nut und die zweite Nut konisch ausgebildet. So kann eine optimierte Verpressung des Dichtrings in der Doppelnut erfolgen und eine hohe Dichtheit zwischen dem Ventilgehäuse und der Aufnahmeöffnung des Zylinderkopfs gewährleistet werden.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass zwischen der Mitte der Erhebung der Doppelnut und einer Stirnfläche des Schaftbereichs eine Breite z definiert ist, wobei z mindestens halb so groß wie der Außendurchmesser
d1 des Ventilgehäuses oder gleich groß ist, vorzugsweise entspricht die Breite z dem 0,75-fachen bis 1,5-fachen des Außendurchmessersd1 des Schaftbereichs. Durch diese Anordnung der Doppelnut kann die Festigkeit des Ventilgehäuses im Schaftbereich optimiert werden. - In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der festigkeitserhöhende Bereich der Innenseite des Ventilgehäuses durch Schleifen, Hohnen, Kugelstrahlen oder Autofrettage bearbeitet ist. Dadurch kann die Innenseite des Ventilgehäuses so bearbeitet werden, dass diese vorzugsweise eine glatte Oberfläche ausbildet. Weiterhin können durch die genannten Bearbeitungsmethoden Druckeigenspannungen in das Ventilgehäuse eingebracht werden, wodurch eine optimierte Festigkeit des Ventilgehäuses trotz Nut erzielt wird.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Dichtring aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Vorteilhafterweise umfasst der Dichtring mehrere Dichtringelemente. Dadurch kann die Dichtheit des Dichtrings optimiert werden und durch die Mehrteilung des Dichtrings in einfacher Weise an die konstruktiven Gegebenheiten der Nut angepasst werden.
- Diese zeigen in:
-
1 ein Längsschnitt eines unteren Teils eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors mit einer Nut, bei der dieser in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, -
2 ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im Bereich der Nut im Längsschnitt, -
3 ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im Bereich der Nut im Längsschnitt. - Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
- Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors10 ausschnittsweise in einem unteren Bereich im Längsschnitt. Der Kraftstoffinjektor10 ist in einer Aufnahmeöffnung106 in einem Zylinderkopf100 einer Brennkraftmaschine1 aufgenommen. Die Aufnahmeöffnung106 ist stufenförmig ausgebildet und umfasst einen ersten Aufnahmeöffnungsabschnitt107 und einen zweiten Aufnahmeöffnungsabschnitt108 . Der erste Aufnahmeöffnungsabschnitt107 und der zweite Aufnahmeöffnungsabschnitt108 sind zylindrisch ausgebildet und über eine radial umlaufende Stufe109 bezüglich einer Längsachse105 miteinander verbunden, wobei der erste Aufnahmeöffnungsabschnitt107 einen geringeren Durchmesser aufweist als der zweite Aufnahmeöffnungsabschnitt108 . Auf der dem ersten Aufnahmeöffnungsabschnitt107 zugewandten Seite begrenzt der Zylinderkopf100 einen Brennraum101 , in welchem ein Kolben102 in axialer Richtung der Längsachse105 hubbewegbar ist. - Der in
1 vereinfacht dargestellte Kraftstoffinjektor10 weist ein Ventilgehäuse11 mit einem ersten Ventilgehäuseabschnitt12 und einem zweiten Ventilgehäuseabschnitt13 auf. Diese sind einstückig miteinander verbunden. - Weiterhin sind die beiden Ventilgehäuseabschnitte
12 ,13 vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, wobei der erste Ventilgehäuseabschnitt12 im Wesentlichen in dem ersten Aufnahmeöffnungsabschnitt107 und der zweite Ventilgehäuseabschnitt13 in dem zweiten Aufnahmeöffnungsabschnitt108 aufgenommen sind. Der erste Ventilgehäuseabschnitt12 weist an seinem dem Brennraum101 zugewandten Ende einen kuppelartigen Bereich14 auf, welcher in den Brennraum101 hineinragt. In dem kuppelartigen Bereich14 sind Düsenöffnungen18 ausgebildet, über welche flüssiger Kraftstoff in den Brennraum101 der Brennkraftmaschine1 eingespritzt werden kann. - Für eine dichte Montage des Kraftstoffinjektors
10 in der Aufnahmeöffnung106 des Zylinderkopfs100 liegt der Kraftstoffinjektor10 auf einer auf der radial umlaufenden Stufe109 der Aufnahmeöffnung106 angeordneten Düsendichtscheibe17 auf. Üblicherweise ist der Kraftstoffinjektor10 in Richtung des Brennraums101 kraftbeaufschlagt, um so eine optimale Abdichtung zu gewährleisten. - Zwischen dem ersten Aufnahmeöffnungsabschnitt
107 und dem ersten Ventilgehäuseabschnitt12 ist ein Radialspalt24 ausgebildet, in den Verbrennungsgase aus dem Brennraum101 eintreten können und so in dem Brennraum101 zu Korrosion führen kann. Um Beschädigungen beteiligter Komponenten vorzubeugen, ist an einer Außenseite des ersten Ventilgehäuseabschnitts12 des Kraftstoffinjektors10 eine Nut16 mit einem Dichtring15 angeordnet. -
2 zeigt die1 im Bereich der Nut16 im Längsschnitt, wobei nur die rechte Hälfte gezeigt ist. Neben dem ersten Ventilgehäuseabschnitt12 weist der Kraftstoffinjektor10 einen Innenraum20 auf, welcher mit flüssigem Kraftstoff befüllbar ist. Dieser flüssige Kraftstoff kann über die Düsenöffnungen18 in den Brennraum101 der Brennkraftmaschine1 eingespritzt werden. Das Öffnen und Schließen der Düsenöffnungen18 erfolgt über eine in dem Kraftstoffinjektor10 angeordnete Düsennadel8 , welche mittels eines Aktuators hubbewegbar ist. - Die Nut
16 ist hier als Doppelnut16' ausgebildet und weist eine Breite x auf. Sie umfasst eine erste Nut29 und eine zweite Nut30 , die eine Erhebung28 mit einer Breite c begrenzen. Die erste Nut29 oder die zweite Nut30 oder beide Nuten29 ,30 können konisch ausgebildet sein, wie in einem vergrößertem Ausschnitt im Bereich der Doppelnut16' in der3 gezeigt. - Der Dichtring
15 erstreckt sich in der Doppelnut16' über die volle Breite x, so dass die Erhebung28 umschlossen ist. Außerdem ist der Dichtring15 vorzugsweise aus Polyetrafluorethylen (PTFE) hergestellt, was sich besonders vorteilhaft auf die Dichtwirkung des Dichtrings15 auswirkt. Der Dichtring15 kann vorteilhafterweise auch mehrteilig ausgebildet sein und mehrere Dichtringelemente umfassen, so dass diese beispielsweise in der ersten Nut29 und der zweiten Nut30 angeordnet sind, ohne die Erhebung28 der Doppelnut16' zu umgeben. Zusätzlich kann der Dichtring15 mit einem Füllmaterial ausgestattet sein. Dadurch kann eine gezielte Temperaturableitung in den Zylinderkopf100 durch beispielsweise leitfähiges Füllmaterial erzielt werden. - Das Ventilgehäuse
11 umfasst weiterhin einen zylinderförmigen Schaftbereich26 , der einen Außendurchmesserd1 und einen Innendurchmesserd2 aufweist. An der Innenseite des Ventilgehäuses11 ist auf derselben Höhe wie die Doppelnut16' bezüglich der Längsachse105 ein festigkeitserhöhender Bereich4 des Ventilgehäuses11 ausgebildet, an dem der Schaftbereich26 einen Innendurchmesserd3 aufweist. Vorteilhafterweise ist der Außendurchmesserd1 größer als der Innendurchmesserd2 und der Innendurchmesserd2 größer als der Innendurchmesserd3 des festigkeitserhöhenden Bereichs4 des Schaftbereichs26 . - Weiterhin weist der festigkeitserhöhende Bereich
4 des Schaftbereichs26 eine Breite a auf, die mindestens halb so breit wie die Breitex der Doppelnut16' ist. Vorteilhafterweise entspricht die Breitea des festigkeitserhöhenden Bereichs4 der 1-facher bis 2-facher Breitex der Doppelnut16' . - Zwischen der Mitte der Erhebung
28 der Doppelnut16' und einer Stirnfläche5 des Schaftbereichs26 ist eine Breitez definiert, die mindestens halb so groß wie der Außendurchmesserd1 des Ventilgehäuses11 oder gleich groß ist. Vorteilhafterweise entspricht die Breitez dem 0,75-fachen bis 1,5-fachen des Außendurchmessersd1 des Schaftbereichs26 . - Der festigkeitserhöhende Bereich
4 des Ventilgehäuses11 weist eine glatte Oberfläche auf. Die Oberflächenbearbeitung zur Erreichung der glatten Oberfläche oder zur Erreichung von Druckeigenspannungen innerhalb des Ventilgehäuses11 können beispielsweise Verfahren wie Schleifen, Hohnen, Kugelstrahlen oder Autofrettage verwendet werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10112143 A1 [0002, 0003]
Claims (9)
- Kraftstoffinjektor (10) zum Einbau in eine Aufnahmeöffnung (106) eines Zylinderkopfs (100), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Ventilgehäuse (11), in dem ein Innenraum (20) ausgebildet ist, welcher mit flüssigem Kraftstoff befüllbar ist, wobei an einer Außenseite des Ventilgehäuses (11) eine Nut (16) ausgebildet ist, in der mindestens ein Dichtring (15) zur Abdichtung eines Ringspalts (24) zwischen dem Ventilgehäuse (11) und der Aufnahmeöffnung (106) des Zylinderkopfs (100) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenseite des Ventilgehäuses (11) auf derselben Höhe wie die Nut (16) bezüglich einer Längsachse (105) des Kraftstoffinjektors (10) ein festigkeitserhöhender Bereich (4) des Ventilgehäuses (11) ausgebildet ist.
- Kraftstoffinjektor (10) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (11) einen zylinderförmigen Schaftbereich (26) umfasst, der einen Außendurchmesser d1 und einen Innendurchmesser d2 aufweist, wobei der Schaftbereich (26) an dem festigkeitserhöhenden Bereich (4) einen Innendurchmesser d3 aufweist, wobei der Außendurchmesser d1 größer ist als der Innendurchmesser d2 und der Innendurchmesser d2 größer ist als der Innendurchmesser d3 des festigkeitserhöhenden Bereichs (4) des Schaftbereichs (26). - Kraftstoffinjektor (10) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der festigkeitserhöhende Bereich (4) des Schaftbereichs (26) eine Breite a aufweist, wobei die Breite a mindestens halb so breit wie eine Breite x der Nut (16) ist, vorzugsweise entspricht die Breite a des festigkeitserhöhenden Bereichs (4) der 1-facher bis 2-facher Breite x der Nut (16). - Krafstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (16) als Doppelnut (16') ausgebildet ist und eine erste Nut (29) und eine zweite Nut (30) umfasst, welche eine Erhebung (28) mit einer Breite c begrenzen.
- Kraftstoffinjektor (10) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nut (29) und die zweite Nut (30) konisch ausgebildet sind. - Kraftstoffinjektor (10) nach
Anspruch 4 oder5 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mitte der Erhebung (28) der Doppelnut (16) und einer Stirnfläche (5) des Schaftbereichs (26) eine Breite z definiert ist, wobei z mindestens halb so groß wie der Außendurchmesser d1 des Ventilgehäuses (11) oder gleich groß ist, vorzugsweise entspricht die Breite z dem 0,75-fachen bis 1,5-fachen des Außendurchmessers d1 des Schaftbereichs (26). - Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der festigkeitserhöhende Bereich (4) der Innenseite des Ventilgehäuses (11) durch Schleifen, Hohnen, Kugelstrahlen oder Autofrettage bearbeitet ist.
- Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (15) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt ist.
- Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (15) mehrere Dichtringelemente umfasst.
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2017
- 2017-09-13 DE DE102017216150.7A patent/DE102017216150A1/de active Pending
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- 2018-07-16 WO PCT/EP2018/069276 patent/WO2019052719A1/de active Application Filing
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