DE102021104408A1

DE102021104408A1 - Brennraumdichtung für einen Kraftstoffinjektor und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021104408A1
Application number: DE102021104408.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Fuchs; Gerhard Unterberger; Helmut Giessauf; Rodrigo Antonio Pedroso; Walter Walkner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-08-25
Also published as: WO2022179812A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennraumdichtung (10; 10a; 10b) für einen Kraftstoffinjektor (1), mit einer Durchgangsöffnung (12) zum Durchführen eines einem Brennraum (104) zugewandten axialen Endabschnitts (3) des Kraftstoffinjektors (1), einer ersten, einer axialen Stirnfläche (6; 6a) des Kraftstoffinjektors (1) zugeordneten Dichtfläche (14; 14a; 14b) und einer zweiten, einer Aufnahme (108) für den Kraftstoffinjektor (1) zugeordneten Dichtfläche (16; 16a; 16b), wobei die beiden Dichtflächen (14; 14a; 14b, 16; 16a; 16b) an gegenüberliegenden Stirnseiten der ringförmigen Brennraumdichtung (10) angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Brennraumdichtung für einen Kraftstoffinjektor, insbesondere für eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Brennraumdichtung und einem Kraftstoffinjektor.
Stand der Technik
Zur Abdichtung eines Brennraums, bei der ein Kraftstoffinjektor insbesondere mit seinen Einspritzöffnungen in einen Brennraum hineinragt, ist es bekannt, zwischen einer Sitzfläche einer Aufnahme für den Kraftstoffinjektor im Bereich eines Zylinderkopfs und einer stirnseitigen Sitzfläche des Kraftstoffinjektors eine Brennraumdichtung vorzusehen. Eine derartige Brennraumdichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2009 000 285 A1 der Anmelderin bekanntgeworden. Die bekannte Brennraumdichtung zeichnet sich durch eine ringförmige Gestaltung aus, und weist insbesondere in Umfangsrichtung betrachtet eine gleichmäßige Höhe mit ebenen Stirnseiten auf. Eine derartige Brennraumdichtung, die in dem angesprochenen Fall zusätzlich mit einem Dichtring zusammenwirkt, ist fertigungstechnisch relativ einfach herzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Brennraumdichtung für einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie Winkelfehler zwischen den einander zugewandten Sitzflächen an der Aufnahme für den Kraftstoffinjektor im Zylinderkopf und dem Kraftstoffinjektor ausgleichen kann, die beispielsweise durch Fertigungstoleranzen entweder im Bereich des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine durch eine nicht ebene bzw. senkrecht zur Längsachse des Kraftstoffinjektors verlaufende Sitzfläche, durch Fertigungsungenauigkeiten der Brennraumdichtung selbst sowie durch Bauteiltoleranzen an der Sitzfläche des Kraftstoffinjektors entstehen können.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Dichtfläche an der Brennraumdichtung im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik, bei der diese eben ausgebildet ist, derart zu gestalten, dass bei einem auftretenden Winkelfehler zwischen den miteinander zusammenwirkenden Sitzflächen dieser durch eine spezielle Form der Brennraumdichtung ausgeglichen werden kann.
Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei einer erfindungsgemäßen Brennraumdichtung für einen Kraftstoffinjektor vorgesehen, dass die erste oder die zweite Dichtfläche, die dem Kraftstoffinjektor bzw. der Aufnahme für den Kraftstoffinjektor in dem Zylinder zugeordnet ist, zumindest bereichsweise sphärisch ausgebildet ist.
Eine derartige Ausbildung der Brennraumdichtung bewirkt im Zusammenhang mit einer geometrischen gegengleich ausgebildeten Gegenfläche, die zumindest unmittelbar an dem Kraftstoffinjektor bzw. der Aufnahme am Zylinderkopf angeordnet ist, eine mögliche Orientierung der beiden sphärischen Geometrien derart, dass ein vorhandener Winkelfehler ausgeglichen wird und somit in Umfangsrichtung gesehen eine gleichmäßig homogene Abdichtung bzw. Anpresskraft zur Abdichtung des Brennraums ermöglicht wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennraumdichtung für einen Kraftstoffinjektor sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die erste oder zweite Dichtfläche vollständig sphärisch ausgebildet ist. Dadurch wird die zur Verfügung stehende Anlagefläche maximiert, wodurch ein großer radialer Versatz, der durch die Anpassung der sphärischen Flächen zueinander zum Ausgleich eines Winkelfehlers erforderlich ist, ermöglicht wird.
Da durch die zumindest bereichsweise sphärisch ausgebildete eine Dichtfläche ein Winkelfehler ausgeglichen werden kann, genügt es, dass die der zumindest bereichsweise sphärisch ausgebildeten Dichtfläche gegenüberliegende Dichtfläche der Brennraumdichtung als ebene Dichtfläche ausgebildet ist, was die Fertigung der Brennraumdichtung vereinfacht.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Brennkraftmaschine mit einem Brennraum und einem Kraftstoffinjektor, der in einer Aufnahme eines Zylinders eingesetzt ist, wobei ein Grund der Aufnahme eine Sitzfläche ausbildet, die mit einer gegengleichen zweiten Dichtfläche einer Brennraumdichtung zumindest mittelbar zusammenwirkt, und wobei der Kraftstoffinjektor gegen den Brennraum zumindest mittelbar mit einer erfindungsgemäßen Brennraumdichtung abgedichtet ist.
In Weiterbildung einer derartigen Brennkraftmaschine ist es vorgesehen, dass der Grund der Aufnahme zumindest bereichsweise, vorzugsweise im gesamten Bereich der zweiten Dichtfläche der Brennraumdichtung sphärisch ausgebildet ist.
In einer alternativen Ausgestaltung, die es ermöglicht, eine besonders einfache Sitzfläche bzw. Aufnahme am Zylinderkopf auszubilden, ist es vorgesehen, dass der Grund der Aufnahme zumindest bereichsweise, vorzugsweise im gesamten Bereich eben ausgebildet ist.
In wiederum alternativer Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass zwischen der Brennraumdichtung und dem Grund der Aufnahme eine Dichtscheibe angeordnet ist, und dass die Dichtscheibe auf der dem Grund zugewandten Seite eben und auf der der Brennraumdichtung zugewandten Seite sphärisch ausgebildet ist, wobei die Brennraumdichtung an ihrer zweiten Dichtfläche sphärisch ausgebildet ist. Eine derartige Gestaltung ermöglicht es insbesondere, Kraftstoffinjektoren und Aufnahmen im Zylinder der Brennkraftmaschine zu verwenden, die gemäß dem Stand der Technik ausgebildet sind, d.h. keinen zusätzlichen Fertigungsaufwand benötigen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
Figurenliste

1 bis 3 zeigt in einem jeweils vereinfacht dargestellten Längsschnitt einen Teilbereich einer Brennkraftmaschine im Bereich einer Brennraumdichtung.

Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist eine Brennkraftmaschine 100 im Bereich eines Zylinders 102 dargestellt. Bei der Brennkraftmaschine 100 handelt es sich insbesondere um eine selbstzündende Brennkraftmaschine 100. Der Zylinder 102 weist einen Brennraum 104 auf, der eine Durchgangsöffnung 106 zum Einführen eines Teilabschnitts eines Kraftstoffinjektors 1 hat. Der Zylinder 102 weist darüber hinaus auf der dem Brennraum 104 abgewandten Seite eine Bohrung bzw. Aufnahme 108 auf, die dazu ausgebildet ist, den Kraftstoffinjektor 1 zumindest bereichsweise aufzunehmen. Der Kraftstoffinjektor 1 ist wiederum mittels nicht dargestellter Spannmittel in Richtung seiner Längsachse 2 mit einer Kraft F beaufschlagt, um eine Abdichtung des Brennraums 104 zu ermöglichen.
Der Kraftstoffinjektor 1 weist in dem dargestellten Teilabschnitt einen Düsenkörper 3 auf, der einen axialen Endabschnitt des Kraftstoffinjektors 1 ausbildet, und der innerhalb des Brennraums 104 mehrere Einspritzöffnungen 4 hat, um Kraftstoff in bekannter Art und Weise in den Brennraum 104 einzuspritzen. Der Düsenkörper 3 ist mittels einer Düsenspannmutter 5 axial gesichert bzw. mit dem Gehäuse des Kraftstoffinjektors 1 verspannt. Zwischen der ebenen, dem Brennraum 104 zugewandten Unterseite 6 der Düsenspannmutter 5, die eine Stirnfläche des Kraftstoffinjektors 1 ausbildet, und einem Grund 110 der Aufnahme 108 ist eine Brennraumdichtung 10 angeordnet.
Die Brennraumdichtung 10 ist scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet und weist eine Durchgangsöffnung 12 zum Durchführen eines zylindrischen Teilbereichs des Düsenkörpers 3 auf. Der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 12 ist derart an den Außendurchmesser des Düsenkörpers 3 angepasst, dass im eingebauten Zustand höchstens ein geringes radiales Spiel zwischen den genannten Elementen ausgebildet ist.
Die Brennraumdichtung 10 weist auf der der Unterseite 6 der Düsenspannmutter 5 zugewandten Seite eine erste Dichtfläche 14 auf, die mit der Unterseite 6 zusammenwirkt. Weiterhin weist die Brennraumdichtung 10 auf der dem Grund 110 zugewandten Seite eine zweite Dichtfläche 16 auf, die wiederum mit dem Grund 110 zusammenwirkt. Wesentlich ist, dass die dem Grund 110 zugewandte zweite Dichtfläche 16 der Brennraumdichtung 10 zumindest bereichsweise, im dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig sphärisch geformt ausgebildet ist, d.h. kugelabschnittsförmig mit einem Radius R. Weiterhin ist der Grund 110 der Aufnahme 108 gegengleich zur zweiten Dichtfläche 16 ausgebildet, d.h. ebenfalls mit einer entsprechenden sphärischen Form bzw. dem Radius R.
Das Material der Brennraumdichtung 10 besteht vorzugsweise aus Metall, wobei es eine geringere Härte aufweist als das Material der Düsenspannmutter 5 und des Zylinders 102 im Bereich der Aufnahme 108. Insbesondere kann die Brennraumdichtung 10 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.
Die Brennraumdichtung 10a gemäß der 2 unterscheidet sich von der Brennraumdichtung 10 dadurch, dass die Brennraumdichtung 10a auf der dem Kraftstoffinjektor 1 zugewandten Seite eine sphärisch ausgebildete erste Dichtfläche 14a, und auf der dem Grund 110a zugewandten Seite eine eben ausgebildete zweite Dichtfläche 16a aufweist. Weiterhin ist der Grund 110a als ebener Grund 110a ausgebildet, während die Unterseite 6a der Düsenspannmutter 5a mit einer der ersten Dichtfläche 14a gegengleichen Geometrie ausgebildet ist, d.h. ebenfalls sphärisch geformt ist.
Zuletzt ist in der 3 eine Variation der 1 dargestellt. Dabei wird anstelle eines sphärisch geformten Grunds 110 ein ebener Grund 110b im Bereich der Aufnahme 108 verwendet. Zwischen der Brennraumdichtung 10b und dem Grund 110b ist als zusätzliches Element eine Dichtscheibe 20 angeordnet, die auf der dem Grund 110b zugewandten Seite eben ausgebildet ist, und auf der der Brennraumdichtung 10b zugewandten Seite sphärisch geformt ist, mit einer der zweiten Dichtfläche 16b gegengleichen Kontur bzw. Form. Demgegenüber sind die erste Dichtfläche 14b und die Unterseite 6 der Düsenspannmutter 5 jeweils eben ausgebildet.
Die soweit beschriebene Brennraumdichtung 10, 10a und 10b kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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 102009000285 A1 [0002]

Claims

Brennraumdichtung (10; 10a; 10b) für einen Kraftstoffinjektor (1), mit einer Durchgangsöffnung (12) zum Durchführen eines einem Brennraum (104) zugewandten axialen Endabschnitts (3) des Kraftstoffinjektors (1), einer ersten, einer axialen Stirnfläche (6; 6a) des Kraftstoffinjektors (1) zugeordneten Dichtfläche (14; 14a; 14b) und einer zweiten, einer Aufnahme (108) für den Kraftstoffinjektor (1) zugeordneten Dichtfläche (16; 16a; 16b), wobei die beiden Dichtflächen (14; 14a; 14b, 16; 16a; 16b) an gegenüberliegenden Stirnseiten der ringförmigen Brennraumdichtung (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Dichtfläche (14a; 16; 16b) zumindest bereichsweise sphärisch ausgebildet ist.
Brennraumdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite Dichtfläche (14a; 16; 16b) vollständig sphärisch ausgebildet ist.
Brennraumdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der zumindest bereichsweise sphärisch ausgebildeten Dichtfläche (14a; 16; 16b) gegenüberliegende Dichtfläche (14; 14b; 16a) als ebene Dichtfläche (14; 14b; 16a) ausgebildet ist.
Brennraumdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumdichtung (10; 10a; 10b) aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
Brennkraftmaschine (100) mit einem Brennraum (104) und einem Kraftstoffinjektor (1), der in einer Aufnahme (108) eines Zylinders (102) eingesetzt ist, wobei ein Grund (110; 110a; 110b) der Aufnahme (108) eine Sitzfläche ausbildet, die einer gegengleichen zweiten Dichtfläche (16; 16a; 16b) einer Brennraumdichtung zumindest mittelbar zusammenwirkt, und wobei der Kraftstoffinjektor (1) gegen den Brennraum (104) zumindest mittelbar mit einer Brennraumdichtung (10; 10a; 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 abgedichtet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund (110) der Aufnahme (108) zumindest bereichsweise, vorzugsweise im gesamten Bereich der zweiten Dichtfläche (16) der Brennraumdichtung (10) sphärisch ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund (110a; 110b) der Aufnahme (108) zumindest bereichsweise, vorzugsweise im gesamten Bereich eben ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Brennraumdichtung (10b) und dem Grund (110b) der Aufnahme (108) eine Dichtscheibe (20) angeordnet ist, und dass die Dichtscheibe (20) auf der dem Grund (11 0b) zugewandten Seite eben und auf der der Brennraumdichtung (10b) zugewandten Seite sphärisch ausgebildet ist, wobei die Brennraumdichtung (10b) an ihrer zweiten Dichtfläche (16b) sphärisch ausgebildet ist.