Titel

Injektoranordnung

Die Erfindung betrifft eine Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse, zum

Einspritzen von Medium in einen Brennraum, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring, der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfes vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch umfasst, durch welches die Einspritzdüse in den

Brennraum ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinderkopf eine Wärmeschutzhülse angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist.

Stand der Technik

Aus der österreichischen Patentschrift AT 512 667 Bl ist eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Medium in einen Brennraum bekannt, insbesondere von

Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend einen

Düsenkörper, dessen die Spritzlöcher aufweisende Düsenspitze in den

Brennraum hineinragt, eine im brennraumseitigen Endbereich des Düsenkörpers angeordnete Wärmeschutzhülse, die den Düsenkörper umgibt, wobei die

Einspritzdüse in eine Aufnahmebohrung eines Halteteils, insbesondere

Zylinderkopfes, eingesetzt ist, wobei der brennraumseitige Endbereich des Düsenkörpers unter Zwischenschaltung der Wärmeschutzhülse mit der

Aufnahmebohrung zusammenwirkt, wobei die Wärmeschutzhülse einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, die voneinander axial beabstandet sind, wobei der zweite Bereich näher zur Düsenspitze angeordnet ist als der erste Bereich, wobei im ersten Bereich am Außenmantel eine erste äußere

umfangsmäßige Dichtfläche und am Innenmantel eine erste innere umfangsmäßige Dichtfläche ausgebildet sind und im zweiten Bereich am

Außenmantel eine zweite äußere umfangsmäßige Dichtfläche und am

Innenmantel eine zweite innere umfangsmäßige Dichtfläche ausgebildet sind, wobei die zweiten Dichtflächen auf kleinerem Durchmesser liegen als die ersten Dichtflächen, wobei die erste äußere und die zweite äußere Dichtfläche jeweils dichtend mit einer in einer radialen Ebene verlaufenden, ringförmigen Sitzfläche oder mit einer kegeligen Sitzfläche der Aufnahmebohrung Zusammenwirken und die erste innere und die zweite innere Dichtfläche jeweils dichtend mit einer in einer radialen Ebene verlaufenden, ringförmigen Sitzfläche oder mit einer kegeligen Sitzfläche des Düsenkörpers Zusammenwirken. Aus der europäischen Patentschrift EP 3 014 105 Bl ist ein Kraftstoffinjektor, insbesondere ein

Common-Rail-Injektor, bekannt, mit einem Injektorgehäuse, das in eine

Aufnahmeöffnung eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und in der Einbauposition einen einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten ersten Bereich aufweist, an den sich auf der dem Brennraum abgewandten Seite wenigstens ein im Durchmesser vergrößerter zweiter Bereich anschließt, wobei der erste Bereich aus Metall besteht und auf der dem

Brennraum zugewandten Seite radial von einem ersten Dichtelement umgeben ist, das in den ringförmigen Raum zwischen dem ersten Bereich des

Injektorgehäuses und der Aufnahmeöffnung im Bereich eines ersten

Bohrungsabschnitts der Aufnahmebohrung einsetzbar ist, und mit einem zweiten Dichtelement, das an der dem Brennraum abgewandten Seite zwischen dem Injektorgehäuse und einer Anlagefläche der Aufnahmeöffnung für das

Injektorgehäuse axial verspannbar ist, wobei das erste Dichtelement axial zwischen dem Injektorgehäuse und einer zweiten Anlagefläche der

Aufnahmeöffnung spannbar ist und dazu ausgebildet ist, den ringförmigen Bereich zwischen dem Injektorgehäuse und der Aufnahmebohrung auf der dem ersten Bereich abgewandten Seite des ersten Dichtelements abzudichten, wobei die beiden Dichtelemente an einem Bauteil in Form einer aus Metall

bestehenden Dichthülse ausgebildet sind, so dass die Dichthülse auf der dem Brennraum zugewandten Stirnseite einen konisch ausgebildeten ersten

Dichtbereich als erstes Dichtelement aufweist, während der flanschförmig umlaufende Rand an der anderen Stirnseite der Dichthülse einen zweiten Dichtbereich beziehungsweise ein zweites Dichtelement ausbildet. Aus der Veröffentlichung der deutschen Übersetzung DE 11 2014 003 643 T5 der internationalen Veröffentlichung WO 2015/020790 ist ein Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffinjektoranordnung zur Montage in einem Motorzylinderkopf bekannt, umfassend: eine Motorzylinderkopfabdichtungsoberfläche, einen Kraftstoffinjektorkörper, welcher eine longitudinale Achse, ein

Düsenelementgehäuse und einen Düsenhalter aufweist; und eine

Injektordichtungsanordnung, welche zwischen dem Kraftstoffinjektorkörper und dem Motorzylinderkopf positioniert ist, wobei die Injektordichtungsanordnung eine aus einen ersten Material gebildete Dichtungskomponente, welche in einem longitudinal zwischen dem Kraftstoffinjektorkörper und der

Motorzylinderkopfabdichtungsoberfläche gebildeten Raum positioniert ist, um eine Kraftstoffinjektorklemmkraft aufzunehmen, und eine thermisch leitfähige Komponente aufweist, welche aus einem zweiten Material gebildet ist, das anders ist als das erste Material, wobei das zweite Material eine höhere thermische Leitfähigkeit hat als das erste Material und wobei die thermisch leitfähige Komponente radial zwischen dem Düsenelementgehäuse und der Dichtungskomponente positioniert ist, um Hitze von dem Düsenelementgehäuse zu der Dichtungskomponente zu übertragen.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse, zum Einspritzen von Medium in einen Brennraum, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring, der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfes vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch umfasst, durch welches die

Einspritzdüse in den Brennraum ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinderkopf eine Wärmeschutzhülse angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist, funktionell zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einer Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse, zum

Einspritzen von Medium in einen Brennraum, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und mit einem Dichtring, der zur Abdichtung gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfes vorgespannt ist, der ein Durchgangsloch umfasst, durch welches die Einspritzdüse in den Brennraum ragt und in welchem in radialer Richtung zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinderkopf eine Wärmeschutzhülse angeordnet ist, die mit einem dem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist, dadurch gelöst, dass die Wärmschutzhülse mit einem dem Brennraum abgewandten Ende durch eine axiale Pressung kraftschlüssig mit dem Dichtring verbunden ist. Die Einspritzdüse wird auch als Injektor bezeichnet und umfasst einen Düsenkörper, in welchem eine

Düsennadel in Richtung einer Längsachse der Einspritzdüse hin und her bewegbar ist, um Einspritzöffnungen oder Einspritzlöcher, über die ein mit Hochdruck beaufschlagtes Medium, wie Kraftstoff, in den Brennraum eingespritzt werden kann, freizugeben oder zu verschließen. Die Begriffe axial und radial beziehen sich auf die Längsachse der Einspritzdüse. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse der Einspritzdüse. Radial bedeutet quer zur Längsachse der Einspritzdüse. Die Injektoranordnung wird vorteilhaft im Betrieb von modernen Brennkraftmaschinen zum Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff und/oder Gas, in den Brennraum verwendet. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung

durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde herausgefunden, dass bei einer herkömmlichen Injektoranordnung Brenngas aus dem Brennraum entlang eines Ringspalts zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring in einen Ringraum auf einer den Brennraum abgewandten Seite der

Wärmeschutzhülse lecken kann. Wenn das in dem Ringraum befindliche Gas abkühlt, dann kann es passieren, dass sich aus dem Brenngas aggressive Medien abscheiden, die an den den Brennraum begrenzenden Teilen Korrosion verursachen können, was unerwünscht ist. Durch die axiale Pressung wird eine dichte Verbindung zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring geschaffen. So kann ein unerwünschter Durchtritt von Brenngas zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring sicher verhindert werden. So kann mit der Wärmeschutzhülse zusätzlich zu der bekannten Wärmeabführfunktion eine Dichtfunktion realisiert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse in axialer Richtung zusammen mit dem Dichtring gegen die Dichtfläche des Zylinderkopfes vorgespannt ist. So kann über die Wärmeschutzhülse eine axiale Pressung zwischen dem Dichtring und dem Zylinderkopf dargestellt werden. Dadurch wird die Abdichtung gegenüber einem unerwünschten Durchtritt von Brenngas aus dem Brenngas weiter verbessert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse an ihrem dem Brennraum abgewandten Ende einen radial nach außen abstehenden Bund aufweist, durch den die Wärmeschutzhülse kraftschlüssig mit dem Dichtring verbunden ist.

Radial nach außen bedeutet, dass der Bund der Wärmeschutzhülse von der Längsachse der Einspritzdüse weg gerichtet ist. So wird auf einfache Art und Weise ein axialer Pressverband zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring geschaffen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringraum, der in radialer Richtung zwischen der Wärmeschutzhülse und dem Zylinderkopf ausgebildet ist, an seinem dem Brennraum abgewandten Ende in axialer Richtung von dem radial nach außen abstehenden Bund der Wärmeschutzhülse begrenzt ist. Dadurch wird ein unerwünschter Durchtritt von Brenngas aus dem Brennraum an dem dem Brennraum abgewandten Ende des Ringraums sicher verhindert. An seinem dem Brennraum zugewandten Ende ist der Ringraum konstruktiv bedingt offen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring einen radial nach innen abstehenden Bund aufweist, der in axialer Richtung zwischen dem radial nach außen abstehenden Bund der Wärmeschutzhülse und der Dichtfläche des Zylinderkopfes

eingespannt ist. Radial nach innen bedeutet, dass der Bund des Dichtrings zur Längsachse der Einspritzdüse hin gerichtet ist. Der Bund des Dichtrings hat vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt. Der Bund der Wärmeschutzhülse hat vorteilhaft ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt. Über die beiden Bunde wird auf einfache Art und Weise die Darstellung eines axialen Pressverbands mit dem Dichtring und der Wärmeschutzhülse ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Abmessung des nach innen abstehenden Bundes des Dichtrings mindestens genauso groß wie die axiale Abmessung des radial nach außen abstehenden Bundes der Wärmeschutzhülse ist. Die axiale Abmessung des radial nach innen abstehenden Bundes des Dichtrings ist vorteilhaft etwas größer als der radial nach außen abstehende Bund der Wärmeschutzhülse. Die axiale Abmessung des gesamten Dichtrings ist vorteilhaft etwas mehr als doppelt so groß wie die axiale Abmessung der Wärmeschutzhülse.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radial nach außen abstehenden Bund der Wärmeschutzhülse und dem Dichtring ein radiales Spiel vorhanden ist. Dadurch wird die Darstellung eines radialen Pressverbands zwischen der

Wärmeschutzhülse und der Einspritzdüse vereinfacht. Besonders vorteilhaft ist die Wärmeschutzhülse radial außen von einem Ringraum umgeben. Dieser Ringraum wird radial außen von dem Durchgangsloch in dem Zylinderkopf und von dem Dichtring begrenzt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse einen Hülsenkörper umfasst, der die Gestalt eines geraden Hohlzylinders mit einer inneren Mantelfläche aufweist, mit welcher die Wärmeschutzhülse über ihre gesamte axiale Abmessung gegen eine äußere Mantelfläche der Einspritzdüse gepresst ist. Dadurch wird ein äußerst stabiler radialer Pressverband zwischen der Einspritzdüse und der Wärmeschutzhülse sichergestellt. Darüber hinaus kann die gesamte innere Mantelfläche der Wärmeschutzhülse für den Wärmeübergang zwischen der Einspritzdüse und der Wärmeschutzhülse genutzt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschutzhülse und der Dichtring in axialer Richtung zwischen der Dichtfläche des Zylinderkopfes und einer

Düsenspannmutter eingespannt sind. Der radial nach außen stehende Bund der Wärmeschutzhülse ist zusammen mit dem radial nach innen abstehenden Bund des Dichtrings zwischen der Dichtfläche des Zylinderkopfes und der Düsenspannmuter eingespannt. Die Düsenspannmuter dient in an sich bekannter Art und Weise dazu, die Einspritzdüse in dem Zylinderkopf zu montieren.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Wärmeschutzhülse und/oder einen Dichtring für eine vorab beschriebene Injektoranordnung. Die Wärmeschutzhülse und der Dichtring sind separat handelbar.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Baukasten für eine vorab

beschriebene Injektoranordnung. Der Baukasten für die Injektoranordnung umfasst vorteilhaft unterschiedliche Wärmeschutzhülsen und Dichtringe. So kann die Injektoranordnung auf einfache Art und Weise an unterschiedliche

Einbauvorgaben und/oder Betriebsvorgaben angepasst werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 eine Injektoranordnung mit einer Einspritzdüse und mit einer

Wärmeschutzhülse, die mit einem einem Brennraum zugewandten Ende durch eine radiale Pressung kraftschlüssig mit der Einspritzdüse verbunden ist, wobei die Wärmeschutzhülse mit einem dem Brennraum abgewandten Ende durch eine axiale Pressung kraftschlüssig mit einem Dichtring verbunden ist, im

Längsschnit;

Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 mit einer optimierten

Wärmeschutzhülse; und

Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie in den Figuren 1 und 2 mit einer weiter optimierten Wärmeschutzhülse. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Injektoranordnung 1; 31; 41 in drei ähnlichen Ausführungen jeweils im Längsschnitt dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Zunächst werden die Gemeinsamkeiten der Ausführungsformen beschrieben. Danach wird auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen eingegangen.

Die Injektoranordnung 1; 31; 41 umfasst eine Einspritzdüse 2, die mit einem in den Figuren 1 bis 3 unteren Ende in einen Brennraum 3 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ragt. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Zylinderkopf 4 mit einem Durchgangsloch 5, durch das die Einspritzdüse 2 in den Brennraum 3 ragt.

Der Zylinderkopf 4 weist eine dem Brennraum 3 abgewandte Dichtfläche 6 auf. Die Dichtfläche 6 erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse 8 der Einspritzdüse 2. Die Einspritzdüse 2 umfasst einen Düsenkörper 9, in welchem eine (nicht sichtbare beziehungsweise nicht dargestellte) Düsennadel in Richtung der Längsachse 8 hin und her bewegbar ist, um (ebenfalls nicht sichtbare beziehungsweise nicht dargestellte) Durchtrittslöcher oder

Durchtrittsöffnungen für Kraftstoff in dem Düsenkörper 9 freizugeben oder zu verschließen.

Der Aufbau und die Funktion der Einspritzdüse 2 können so oder so ähnlich sein wie bei dem in der europäischen Patentschrift EP 3 014 105 Bl offenbarten Kraftstoffinjektor oder der in der österreichischen Patentschrift AT 512 667 Bl beschriebenen Einspritzdüse.

Dem Düsenkörper 9 der Einspritzdüse 2 ist an sich bekannter Art und Weise eine Wärmeschutzhülse 10 zugeordnet. Die Wärmeschutzhülse 10 ist aus einem gut wärmeleitenden Material gebildet, zum Beispiel aus einer Kupferlegierung. Über die Wärmeschutzhülse 10 wird Wärme von der Düsenspitze der Einspritzdüse 2 abgeleitet. Die Wärmeschutzhülse 10 ist an einem dem Brennraum 3 zugewandten Ende 11 durch eine radiale Pressung 12 kraftschlüssig mit dem Düsenkörper 9 der Einspritzdüse 2 verbunden. Die Wärmeschutzhülse 10 ist an einem dem

Brennraum 3 abgewandten Ende 13 durch eine axiale Pressung 14

kraftschlüssig mit einer Düsenspannmutter 15 und einem Dichtring 20 verbunden. Der Dichtring 20 wiederum ist kraftschlüssig mit dem Zylinderkopf 4 verbunden. Die Düsenspannmutter 15 dient in an sich bekannter Art und Weise dazu, die Einspritzdüse 2 in dem Zylinderkopf 4 zu montieren.

Die Wärmeschutzhülse 10 weist an ihrem dem Brennraum 3 abgewandten Ende 13 einen Bund 16 auf. Der Bund 16 erstreckt sich von einem Grundkörper 17 der Wärmeschutzhülse 10 radial nach außen. Der Grundkörper 17 der

Wärmeschutzhülse 10 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden

Hohlzylinders. Der Bund 16 hat einen rechteckigen Ringquerschnitt. An ihrem dem Brennraum 3 zugewandten Ende 11 weist die Wärmeschutzhülse 10 einen im Durchmesser verringerten Endabschnitt 18 auf.

Der im Durchmesser verringerte Endabschnitt 18 dient zur Darstellung der radialen Pressung 12 zwischen der Wärmschutzhülse 10 und der Einspritzdüse 2. Der Bund 16 der Wärmeschutzhülse 10 dient zur Darstellung der axialen Pressung zwischen der Wärmeschutzhülse 10 und dem Dichtring 20.

Das Durchgangsloch 5 im Zylinderkopf 4 begrenzt zusammen mit dem Dichtring 20 radial außen einen Ringraum 19, der radial innen von der Wärmeschutzhülse 10 begrenzt wird. Zum Brennraum 3 hin ist der Ringraum 19 hin offen. An seinem dem Brennraum 3 abgewandten Ende wird der Ringraum 19 von dem Bund 16 der Wärmeschutzhülse 10 begrenzt.

Der Dichtring 20 umfasst einen Grundkörper 21 mit einem rechteckigen

Ringquerschnitt. Von dem Grundkörper 21 des Dichtrings 20 erstreckt sich ein Bund 22 radial nach innen. Der Bund 22 des Dichtrings 20 ist in axialer Richtung kraftschlüssig zwischen dem Bund 16 der Wärmeschutzhülse 10 und der Dichtfläche 6 des Zylinderkopfs 4 eingespannt. Durch die axiale Pressung 14 wird die Wärmeschutzhülse 10 kraftschlüssig mit dem Dichtring 20 verbunden, der wiederum kraftschlüssig mit dem Zylinderkopf 4 verbunden ist. Dadurch wird ein axialer Pressverband geschaffen, der sicher verhindert, dass Brenngas aus dem Brennraum 3 durch den Ringraum 19 in einen konstruktiv bedingten Ringraum 23 gelangt.

Der Ringraum 23 wird in den Figuren 1 bis 3 axial unten von dem Bund 22 des Dichtrings 20 begrenzt. Axial oben wird der Ringraum 23 von der

Düsenspannmutter 15 begrenzt. Der Ringraum 23 ergibt sich durch ein konstruktiv benötigtes radiales Spiel zwischen dem Bund 16 der

Wärmeschutzhülse 10 und dem Grundkörper 21 des Dichtrings 20.

Bei den Injektoranordnungen 31; 41 der Figuren 2 und 3 umfasst die

Wärmeschutzhülse 10 einen Hülsenkörper 32, der die Gestalt eines geraden Hohlzylinders hat. Der Hülsenkörper 32 liegt über seine gesamte axiale

Abmessung, die auch als Länge bezeichnet wird, mit einer inneren Mantelfläche 33 an einer äußeren Mantelfläche 34 des Düsenkörpers 9 der Einspritzdüse 2 kraftschlüssig an, um die radiale Pressung 12 darzustellen. An seinem dem Brennraum 3 zugewandten Ende 11 weist der Hülsenkörper 32 einen im

Durchmesser verringerten Endabschnitt 18 auf.

Bei der Injektoranordnung 41 in Figur 3 ist der Hülsenkörper 32 im Unterschied zu Figur 2 ohne den im Durchmesser verringerten Endabschnitt 18 ausgeführt. Ansonsten ist die Wärmeschutzhülse 10 in Figur 3 genauso ausgeführt wie in Figur 2.