DE102020004625A1

DE102020004625A1 - lnjektorverpratzung

Info

Publication number: DE102020004625A1
Application number: DE102020004625.8A
Authority: DE
Inventors: Alfred Inden; Johannes Klosterberg; Thomas Werner
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-02-03
Also published as: EP3945206B1; EP3945206A1; CN114060194A; US20220034286A1; US11603816B2

Abstract

Beschrieben wird eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und einem den Arbeitszylinder verschließenden Zylinderkopf (4), in dem für den Arbeitszylinder ein Injektor zur Kraftstoffeinspritzung (3) angeordnet ist, wobei für den Injektor zur Kraftstoffeinspritzung (3) eine Spannpratze (1) vorgesehen ist, deren eines Ende sich auf das andere Ende stützt, mit wenigstens zwei Armen derart vorgesehen ist, dass jeweils ein Arm der Spannpratze (1) auf einen Injektor zur (3) wirkt und der Injektor zur Kraftstoffeinspritzung (3) mit einer definierten Kraft gegen einen Sitz bzw. eine Dichtung (11) im Zylinderkopf (4) dichtend drückt, wobei eine als Durchsteckschraube ausgeführte Pratzenschraube (7) mit Schraubenkopfbund (17) und mit korrespondierendem Gewinde im Zylinderkopf (4) vorgesehen ist, welche die Spannpratze (1) am Zylinderkopf (4) befestigt, wobei die Arme der Spannpratze (1) derart ausgebildet sind, dass die Arme der Spannpratze (1) auf einer Auflagefläche (2) am Injektor (3) und auf einer Auflagefläche (5) am Zylinderkopf (4) zur Auflage kommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Injektorverpratzung mit einer Pratzenschraube an einer Brennkraftmaschine.
Derartige Injektorverpratzungen an einer Brennkraftmaschine sind beispielsweise bekannt aus der DE 102007050512A1 .
Weiter offenbart die EP 2 113 654 B1 einen Montageverbund zum Befestigen eines oder mehrerer Einspritzdüsenhalter an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
Auch die DE 10340911 B4 zeigt eine derartige Injektorverpratzung an einer Brennkraftmaschine.
Eine Vorrichtung zur Befestigung eines Einspritzdüsenhalters am Zylinderkopf mittels einer zweiarmigen Spannpratze und einer Spannschraube ist beispielsweise aus der DE 195 21 363 C1 bekannt. Bei der Montage müssen allerdings vor Ort für jedes Einspritzventil der Brennkraftmaschine die gabelförmigen Pratzenarme der Spannpratze am Einspritzdüsenhalter und die Spannschraube an der Spannpratze eingefädelt werden, da sie durch ihre konstruktiv vorgegebene Form nicht gemeinsam montiert werden können. Dies verhindert eine automatische Montage des Einspritzdüsenhalters am Zylinderkopf.
Aus der US 7,334,572 B1 ist darüber hinaus ein System und ein Verfahren zum Befestigen eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Verbrennungsmotor bekannt, die eine Schelle zum Befestigen angrenzender Einspritzventile an einem Zylinderkopf umfassen.
Aus der EP 0 751 290 B1 ist eine Anordnung zum Festklemmen von zwei oder drei Kraftstoffeinspritzdüsen mit einer Düsenklemmeinrichtung bekannt. Hierbei weist die Düsenklemmeinrichtung Kontaktteile auf, die auf Klemmaufnahmesitzen der Kraftstoffeinspritzdüsen aufsitzen. Zwischen den Kontaktteilen weist die Düsenklemmeinrichtung ein Bolzeneinsatzloch auf, in das ein Klemmbolzen eingeführt ist, um einen Druck gegen die Kraftstoffeinspritzdüsen auszuüben und Abdichtlasten abzugeben. Die Düsenklemmeinrichtung beinhaltet ein Spiel, welches die Druckkraft auf die Kraftstoffeinspritzdüsen verringert, so dass bei einem vorbestimmten Grad an Bolzenanziehkraft eine im Wesentlichen gleiche Druckkraft auf den drei Kraftstoffeinspritzdüsen auftritt. Alternativ ist die Düsenklemmeinrichtung aus einem Federmaterial derart hergestellt, dass die Düsenklemmeinrichtung leicht gebogen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die o. g. Nachteile zu vermeiden und eine Brennkraftmaschine der o. g. Art hinsichtlich Montage und Wartungsfreundlichkeit zu verbessern, die gleichzeitig die Elastizität des Schraubenverbandes erhöht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 1 und 10 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1: eine Injektorverpratzung gemäß dem Stand der Technik,
2: eine Injektorverpratzung,
3: die Injektorverpratzung aus 2 im Schnitt.

In 1 wird eine Einspritzinjektorverpratzung gezeigt, die mit einer Pratze 1 einen Injektor 3 an einem Zylinderkopf einer Dieselbrennkraftmaschine befestigt. Dabei stützt ein balkenähnliches Element die Spannpratze 1 mit einem Ende auf einer Auflagefläche 2 am Injektor 3 ab, während das zweite Ende am Zylinderkopf 4 auf einer Fläche 5 zur Auflage kommt. Eine zwischen beiden Enden angeordnete Schraube 7 drückt die Pratze 1 gegen die Auflageflächen, woraus am Injektor die zur Abdichtung axiale Druckkraft resultiert und den Injektor in der Aufnahmebohrung 9 fixiert.
Die Aufnahmebohrung 9 für den Injektor 3 wird in diesem Ausführungsbeispiel nur teilweise durch eine Bohrung im Zylinderkopf realisiert. Es gibt hier keine durchgängige Gusspfeife durch den Wassermantel. Stattdessen wird in eine Bohrung durch den Wassermantel eine Kupferhülse 10 verbaut, deren Innenraum die Aufnahmebohrung für den Injektor 3 bildet. In dieser Kupferhülse 10 kommt auch der Dichtring 11 des Injektors 3 zur Auflage, welcher den Brennraum gegen den ringförmigen Kraftstoffraum zwischen Injektor 3 und Kupferhülse 10 abdichtet. Durch die hohe Verpressung an der Dichtringauflage auf Seiten der Kupferhülse kann es zu Setzerscheinungen und in dessen Folge zu einem Abfall der Dichtkraft am Injektor kommen. Die Folge sind Undichtigkeiten.
Im Ausführungsbeispiel, das in den 2 und 3 dargestellt wird, ist eine Pratzenverschraubung zu sehen, die zu einer erhöhten Elastizität des Schraubverbandes führt, so dass der Verlust an Dichtkraft infolge des Setzens deutlich gemindert wird. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 1 wird bei der Injektorverpratzung nach 2 zwischen Schraubenkopfbund 17 und Spannpratze 1 eine Hülse 12 verbaut. Die Schraube 7 wird mit reduziertem Schaftdurchmesser als Dehnschraube 7 ausgeführt. Die durch die Hülse 12 stark erhöhte Schraubenlänge und der reduzierte Schaftdurchmesser der Dehnschraube 7 erhöht die Elastizität des Schraubenverbandes wesentlich. Ein weiterer Beitrag zur Elastizitätssteigerung wird durch die Hülse 12 selbst erreicht. Das Resultat ist eine stark erhöhte Gesamtelastizität im Schraubenverband, womit der Vorspannkraftverlust bei Setzerscheinungen deutlich vermindert wird.
2 zeigt eine Einspritzinjektorverpratzung, die mit einer Pratze 1 einen Injektor 3 an einem Zylinderkopf einer Dieselbrennkraftmaschine befestigt.
Dabei stützt die Spannpratze 1 mit einem Ende auf einer Auflagefläche 2 am Injektor 3 ab, während das zweite Ende am Zylinderkopf 4 auf einer Fläche 5 zur Auflage kommt. Eine zwischen beiden Enden angeordnete Schraube 7 drückt die Pratze 1 mittels einer Hülse 12, die zwischen Pratzenschraube 7 und Spannpratze 1 konzentrisch um die Pratzenschraube 7 angeordnet ist, gegen die Auflageflächen 2 und 5, woraus am Injektor die zur Abdichtung axiale Druckkraft resultiert und den Injekor 3 in der Aufnahmebohrung 9 fixiert. Die Pratzenschraube 7 wird als Dehnschraube mit reduziertem Schaftdurchmesser ausgeführt. Die Hülse 12 hat an der Unterseite eine kegelige Fläche 18 zur Auflage auf der balligen Gegenfläche der Spannpratze 1. Auf der Oberseite hat die Hülse eine ebene Kontaktfläche 16 zum Schraubenkopfbund 17 hin, so dass die Kontaktfläche 16 senkrecht zur Schraubenachse angeordnet ist und planparallel am Schraubenkopfbund anliegt.
Die Aufnahmebohrung 9 für den Injektor 3 wird in diesem Ausführungsbeispiel nur teilweise durch eine Bohrung im Zylinderkopf realisiert. Es gibt hier keine durchgängige Gusspfeife durch den Wassermantel. Stattdessen wird in eine Bohrung durch den Wassermantel eine Kupferhülse 10 verbaut, deren Innenraum die Aufnahmebohrung für den Injektor 3 bildet. In dieser Kupferhülse 10 kommt auch der Dichtring 11 des Injektors 3 zum Einsatz, welcher den Brennraum gegen den ringförmigen Kraftstoffraum zwischen Injektor 3 und Kupferhülse 10 abdichtet. Die Pratzenschraube 7 verfügt über drei Bünde 13, 14, 15 am Schaft. Der untere Bund 13 dient zur Zentrierung der Spannpratze 1. Der mittlere Bund 14 und der obere Bund 15 dienen zur Zentrierung der Hülse 12, womit ein stabiler Aufbau der Verbindung erreicht wird. Wegen der kegeligen Form der Hülse an der Kontaktfläche 18 zur Pratze 1 darf die Hülse 12 nicht falsch herum, das heißt mit der kegeligen Auflage 18 zum Schraubenkopf hin, eingebaut werden. Dazu wird die Bohrung der Hülse 12 gestuft ausgeführt. Der untere Teil 19 der Bohrung ist dabei im Durchmesser kleiner als der des mittleren Zentrierbundes 14 der Schraube 7. Wird die Hülse 12 falsch herum auf die Schraube 7 aufgesteckt, so lässt sich diese nur bis zum mittleren Bund 14 aufstecken. Die Position des mittleren Bundes 14 ist so gewählt, dass dabei das Gewinde der Schaube 7 nicht in die Gewindebohrung am Zylinderkopf 4 eingreifen kann, um eine Falschmontage zu verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Spannpratze
2: Auflagefläche am Injektor
3: Injektor zur Kraftstoffeinspritzung
4: Zylinderkopf
5: Auflagefläche am Zylinderkopf
7: Pratzenschraube (Dehnschraube)
9: Aufnahmebohrung
10: Kupferhülse
11: Dichtring des Injektors
12: Hülse
13: unterer Bund
14: mittlerer Zentrierbund
15: oberer Bund
16: ebene Kontaktfläche
17: Schraubenkopfbund
18: Kontaktfläche (keglige)
19: unterer Teil der Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007050512 A1 [0002]
EP 2113654 B1 [0003]
DE 10340911 B4 [0004]
DE 19521363 C1 [0005]
US 7334572 B1 [0006]
EP 0751290 B1 [0007]

Claims

Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und einem den Arbeitszylinder verschließenden Zylinderkopf (4), in dem für den Arbeitszylinder ein Injektor zur Kraftstoffeinspritzung (3) angeordnet ist, wobei für die Fixierung des Injektors zur Kraftstoffeinspritzung eine Spannpratze derart vorgesehen ist, dass deren eines Ende mit zwei Armen den Injektor umfasst und über Auflageflächen (2) den Injektor dichtend gegen einen Sitz bzw. eine Dichtung (11) im Zylinderkopf (4) drückt, wobei sich das andere Ende der Pratze (1) auf einer Auflagefläche (5) am Zylinderkopf abstützt, wobei die Spannkraft der Spannpratze (1) mittels einer als Durchsteckverschraubung ausgeführten Pratzenschraube (7) mit Schraubenkopfbund (17) und mit korrespondierendem Gewinde im Zylinderkopf (4) aufgebracht wird, wobei sich die Position der Schraube zwischen den Auflageflächen (2) am Injektor (3) und der Auflageflächen (5) am Zylinderkopf (4) befindet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pratzenschraube (7) eine Dehnschraube ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schraubenkopfbund (17) und der Spannpratze (1) eine Hülse (12) konzentrisch um die Pratzenschraube (7) herum angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Pratzenschrauben-Hülsen-Kombination (7/12) die Dehnschraube einer plastischen Verformung unterliegt.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pratzenschraube (7) drei Bünde (13, 14, 15) am Schaft aufweist. Der untere Bund 13 zentriert Spannpratze 1, Bund 14 und 15 zentrieren Hülse 18.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) an ihrer der Spannpratze (1) zugewandten Seite eine kegelige Fläche (18) aufweist, welche auf eine ballige Gegenfläche an der Spannpratze zur Anlage kommt.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) zwei unterschiedliche Innendurchmesser in Form einer gestuften Bohrung aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des mittleren Bundes 14 am Schaft der Pratzenschraube 7 derart gewählt ist, dass das Gewinde der Schraube nicht am Gewinde des Zylinderkopfes greift, wenn Hülse 12 falsch herum montiert wird.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.