Kraftstoffinjektor mit vereinfachter Montage durch ungeteilten Ventildeckel

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines Kraftstoffinjektors (1) im Zylinderkopf (12) einer Verbrennungskraftmaschine. Die Vorrichtung enthält einen Kraftstoffinjektor (1) mit dem Durchmesser d₀, eine im Zylinderkopf eingeschraubte Befestigungsschraube (3) und eine von dieser Befestigungsschraube durchsetzte gabelförmig ausgebildete Spannpratze (2) mit zwei Gabeln (2a, 2b) der Länge l₂ und des Abstandes d₂. Der Schaft (7) des Kraftstoffinjektors (1) verjungt sich in Richtung der Einspritzdüse (6) hin auf einen Durchmesser d₁, wobei verjüngte Schaft an einer Stelle mit sich einander gegenüberliegenden Ansätzen (5a, 5b) versehen ist, wobei die Breite l₁ dieser Stelle den ursprünglichen Durchmesser d₀ des Kraftstoffinjektors nicht übersteigt.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Bei Kraftstoffeinspritzsystemen für Verbrennungskraftmaschinen kommen vermehrt Hochdruckeinspritzsysteme mit einem Hochdrucksammelraum (Common Rail) zum Einsatz. Die Kraftstoffinjektoren an der Verbrennungskraftmaschine werden durch diese Hochdrukkeinspritzsysteme mit unter sehr hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt. Aufgrund der herrschenden Druckverhältnisse ist eine feste Sicherung der Kraftstoffinjektoren äußerst wichtig. Üblicherweise werden die Kraftstoffinjektoren mit gabelförmig ausgebildeten Spannpratzen (Klammern) im Zylinderkopf angebracht.

Stand der Technik

[0002] Gemäß der in der EP-A 0 957 263 beschriebenen Befestigungsvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor liegen die Gabeln einer Spannpratze an flachen Aussparungen des Kraftstoffinjektors an. Die Gabeln weisen zudem gebogene Nasen auf, die an Schultern des Kraftstoffinjektors aufliegen. Die Spannpratze ist durch eine Befestigungsschraube im Zylinderkopf befestigt; zusätzlich wird sie durch ein Gegenlager gesichert, wobei eine Teilfläche dieses Gegenlagers auf den mit einer Erhebung verstärkten Hebelpunkt der Spannpratze einwirkt. Für einen Ausbau des Injektors muß unter anderem erst die Abdeckung, sowie das Gegenlager entfernt werden. Der Ausbau ist demzufolge arbeits- und zeitintensiv.

[0003] Die Spannpratzen der GB-A 2 213 197 weisen ebenfalls gebogene Nasen auf, die auf Schultern am Kraftstoffinjektor aufliegen. Die Innenseiten ihrer Gabeln sind flach und liegen an flachen Aussparungen des Kraftstoffinjektors an. Der den Gabeln der Spannpratze gegenüberliegende Teil der Spannpratze wird durch einen zusätzlichen Trägerarm abgestützt. Die Befestigungsvorrichtung für den Kraftstoffinjektor enthält außerdem eine Vorrichtung, die es erlaubt, den Trägerarm auszurichten.

[0004] Die DE-C 44 13 415 beschreibt eine Befestigungsvorrichtung, in der die Spaunpratze von einer Klemme klauenartig umgriffen und so zusätzlich gesichert wird. Auch hier liegen die Gabeln der Spannpratze an flachen Aussparungen am Kraftstoffinjektor an.

[0005] Den aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsvorrichtungen für Kraftstoffinjektoren im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine ist die Notwendigkeit gemeinsam, die Spannpratze durch zusätzliche Vorrichtungen wie ein Gegenlager, einen Trägerarm oder eine Klemme zu sichern, um so einen optimalen Sitz des Kraftstoffinjektors gewährleisten zu können. Zudem liegen die Gabeln der Spannpratzen jeweils an flachen Aussparungen des Kraftstoffinjektors an.

[0006] Weitere Gemeinsamkeit der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsvorrichtungen ist, daß bei Montage zuerst der Kraftstoffinjektor in seine endgültige Position gebracht werden muß, bevor die Gabel der Pratze von der Seite in die Aussparungen am Injektor eingeschoben werden kann. Zuletzt wird üblicherweise eine Schraube oder Mutter montiert und die Konstruktion mittels Schraubenkraft fixiert. Für diese Art der Montage muß im Zyliderkopf konstruktiv Bauraum vorhanden sein, was bei Zylinderköpfen mit vier Ventilen pro Zylinder relativ schwierig zu bewerkstelligen ist. Des weiteren bedingen Anforderungen an die Kompaktheit der Zylinderkopfkonstruktion, den unteren Teil des Kraftstoffinjektors in den Ölnebelraum um die Nockenwellen einzubauen, so daß am Schaft des Kraftstoffinjektors eine Dichtung zu dem den Ölnebelraum abschließenden Ventildeckel vorgesehen wird.

Darstellung der Erfindung

[0007] Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, den Schaft des Kraftstoffinjektors in Richtung der Einspritzdüse hin von einem Durchmesser d₀ auf einen Durchmesser d₁ zu verjüngen und diesen verjüngten Schaft mit sich einander (also um 180°) gegenüberliegenden Ansätzen zu versehen, wobei die Breite l₁ der Stelle mit den Ansätzen nicht größer als der ursprüngliche Durchmesser d₀ ist, ist es möglich, den Schaft des Kraftstoffinjektors zur Montage durch eine Bohrung im Ventildeckel mit dem Durchmesser d₀ und durch die Gabeln der Spannpratze mit dem Abstand d₂ soweit zu schieben, daß sich die Ansätze unterhalb der Gabeln der Spannpratze befinden, und durch Drehung um 90° und Befestigen der Spannpratze durch eine Befestigungsschraube fest zu sichern. Hierbei ist d₁ ≤ d₂. Der Kraftstoffinjektor wird nun durch die auf den Ansätzen aufliegenden Gabeln der Spannpratze fest in seine Aufnahmebohrung im Zylinderkopf gepresst. Die Kraftverhältnisse sind hier die gleichen wie in den aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsvorrichtungen. Zusätzliche Befestigungselemente zur Sicherung der Spannpratze - außer einer Befestigungsschraube (Spannschraube) - sind jedoch nicht notwendig. Ebensowenig ist es notwendig, daß der Kraftstoffinjektor flache Aussparungen aufweist.

[0008] Der Ausbau des Kraftstoffinjektors lässt sich nach Lösen der Befestigungsschraube einfach durch erneute Drehung um 90° und Herausziehen des Kraftstoffinjektors durch die Gabeln der Spannpratze hindurch durch die Öffnung im Ventildeckel bewerkstelligen. Ein Ausbau des Ventildeckels ist nicht mehr nötig. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, weil ein Ausbau des Ventildeckels einen erhöhten Montageaufwand bedeutet und das Risiko einer Verschmutzung des Ölnebelraums um die Nockenwellen und deren Lagerung herum während der Montage birgt.

[0009] Der Kraftstoffinjektor kann also nach bereits erfolgter Montage des Ventildeckels von oben durch eine runde Öffnung im Ventildeckel montiert werden, so dass der Teil des Kraftstoffinjektors zur Einspritzdüse hin im Nockenwellenraum mit einer dort tiefliegenden Pratze gesichert ist, während der Teil des Kraftstoffinjektors mit dem Hochdruckanschluss und dem Stecker außerhalb des Nockenwellenraums liegt. Da die Öffnung im Ventildeckel rund ist, ist eine Abdichtung leicht möglich. Die Verwendung eines geteilten Ventildeckels kann damit umgangen werden.

[0010] Bevorzugt wird am Schaft des Kraftstoffinjektors eine zylinderförmige Dichtfläche aufgebracht, auf der die Dichtung im Ventildeckel sitzt. Da der Krafteingriff der Pratze bevorzugt zylindernah erfolgt, ist die Dichtfläche oben am Kraftstoffinjektor oberhalb der Pratze angebracht.

[0011] Der Ventildeckel weist außerdem eine zusätzliche Öffnung auf, durch die Werkzeug zum Anziehen oder Lockern der Befestigungsschraube der Spannpratze ermöglicht wird. Die Dimension dieser Öffnung wird bestimmt durch die Dimension des Werkzeugs zum Lösen und Anziehen der Befestigungsschraube. Die Öffnung kann durch einen einfachen Stopfen oder eine Schraube verschlossen werden.

[0012] Es ist also möglich, zuerst die Spannpratze einzubauen, dann den Ventildeckel und zuletzt den Kraftstoffinjektor und diesen durch Anziehen der Befestigungsschraube, die die Spannpratze durchsetzt, fest zu sichern.

[0013] Die Ansätze am Schaft des Kraftstoffinjektors können beliebig geformt sein und eine variable Materialstärke aufweisen, jedoch ist folgendes zu beachten: Die Breite l₁ des Kraftstoffinjektors an der mit Ansätzen versehenen Stelle ist kleiner oder gleich dem ursprünglichen Durchmesser d₀ des Kraftstoffinjektors. Bevorzugt ist die Breite l₁ kleiner oder gleich der Länge der Gabeln der Spannpratzen l₂ (l₁ ≤ l₂). Darüber hinaus sind die Ansätze bevorzugt so groß, dass in montiertem Zustand die Gabeln mit der Breite d₃ vollständig auf den Ansätzen aufliegen, dass also l₁ = d₁ + d₃ ist. Die Gabeln der Spannpratze sind im allgemeinen rechteckig ausgebildet. Bevorzugt sind ihre Ecken abgerundet. In montiertem Zustand liegen die Gabeln meist nicht direkt am Schaft des Kraftstoffinjektors an, sondern weisen einen Abstand von Zehntel mm davon auf.

[0014] Der verjüngte Schaft des Kraftstoffinjektors weist einen Durchmesser d₁ auf, der kleiner oder gleich dem Abstand d₂ der zwei Gabeln der Spannpratze voneinander ist. Der Abstand d₅ der Ansätze von der Stelle des Kraftstoffinjektors, an der dieser noch den Durchmesser d₀ aufweist, muss mindestens so groß sein wie die Materialstärke d₄ der Gabeln der Spannpratze.

[0015] Im allgemeinen sind die Ansätze aus demselben Material wie der Schaft des Kraftstoffinjektors und aus diesem heraus geformt worden. Die Ansätze können aber auch als separates Ausgangsteil an den Kraftstoffinjektorschaft angefügt werden.

Zeichnungen

[0016] Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

[0017] Es zeigt:

Fig. 1

einen Schnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine mit herkömmlich montiertem Kraftstoffinjektor und einem separaten Ventildeckel.

Fig. 2

eine Ausführungsvariante einer Befestigungsvorrichtung in Frontalansicht.

Fig. 3a, 3b

Jeweils eine Ausführungsvariante einer Befestigungsvorrichtung in Aufsicht.

Fig. 4

einen Schnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine mit erfindungsgemäß montiertem Kraftstoffinjektor und einem ungeteilten Ventildeckel in Frontalansicht.

Fig. 4a

den mit Z bezeichneten Ausschnitt aus Fig. 4.

[0018] Die Figuren 1, 2, 4 und 4a zeigen den Kraftstoffinjektor in montiertem Zustand, die Figuren 3a und 3b zeigen ihn in unmontiertem Zustand.

Ausführungsvarianten

[0019] Figur 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Befestigung eines Kraftstoffinjektors 1. Der Teil 1a des Kraftstoffinjektors mit dem Anschlussstutzen für den Hochdrucksammelraum (Common Rail) liegt außerhalb des Nockenwellenraumes der Verbrennungskraftmaschine. Der einspritzdüsenseitige Teil des Kraftstoffinjektors befindet sich im Nockenwellenraum und ist dort über eine Traverse 9 gesichert, die mit zwei Befestigungsschrauben 3 am Zylinderkopf befestigt ist. Um den Kraftstoffinjektor ausbauen zu können, muss der Ventildeckel 4 mit ausgebaut werden.

[0020] Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befestigung eines Kraftstoffinjektors 1 im Zylinderkopf des Nockenwellenraums einer Verbrennungskraftmaschine, enthaltend einen Kraftstoffinjektor 1, dessen Schaft 7 sich zur Einspritzdüse 6 hin von einem Durchmesser d₀ auf einen Durchmesser d₁ hin verjüngt und an dessen verjüngtem Schaft sich einander gegenüberliegende Ansätze 5a und 5b in einem Abstand d₅ von dem Injektorteil 1a mit dem Durchmesser d₀ befinden. Im hier gezeigten montierten Zustand des Kraftstoffinjektors liegen die Gabeln 2a und 2b der gabelförmig ausgebildeten Spannpratze 2, die eine Materialstärke d₄ haben, auf den Ansätzen auf. Die Ansätze 5a und 5b sind hier auf der dem Kraftstoffinjektor abgewandten Seite rechteckig ausgebildet. Man sieht deutlich, dass die Stelle mit den Ansätzen 5a und 5b nicht breiter als der ursprüngliche Durchmesser d₀ des Kraftstoffinjektors ist. Der Abstand d₅ muss mindestens so groß sein wie die Materialstärke d₄ der Gabeln 2a und 2b.

[0021] In Figur 3a ist die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung in der Aufsicht und in unmontiertem Zustand zu sehen. Die Spannpratze 2 ist in dieser Abbildung vollständig dargestellt, ebenso ihre Befestigungsschraube 3. Der Kraftstoffinjektor 1 hat an der Stelle, die mit Ansätzen 5a und 5b versehen ist, einen Durchmesser d₁, der maximal so groß ist wie der Abstand d₂ der zwei Gabeln 2a und 2b der Spannpratzen voneinander. Die Stelle mit den Ansätzen 5a und 5b hat eine Breite l₁, die maximal so groß ist wie der ursprüngliche Durchmesser d₀ des Kraftstoffinjektors. Bevorzugt ist die Breite l₁ kleiner oder gleich der Länge der Gabeln l₂. Darüberhinaus sind die Ansätze 5a und 5b bevorzugt jeweils so breit wie die Breite d₃ der Gabeln 2a und 2b, so dass gilt d₁ + d₃ = l₁.

[0022] Fig. 3b zeigt eine weitere erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffinjektors 1 mit einer Spannpratze 2, die zwei Gabeln 2a und 2b aufweist und über eine Befestigungsschraube 3 am Zylinderkopf befestigt ist. Die Darstellung zeigt die Befestigungsvorrichtung in der Aufsicht und den Kraftstoffinjektor in unmontiertem Zustand. Die Ansätze 5a und 5b sind hier den Dimensionen der Spannpratze an ihrem tiefsten Punkt 8 angepaßt. Der Schaft des Kraftstoffinjektors weist an der Stelle mit den Ansätzen einen Durchmesser d₁ auf. Es gilt hier r₁ ≤ r₂, wobei r₁ = l₁/2 und r₂ die Länge der Gabeln 2a und 2b vom tiefsten Punkt 8 der Spannpratze aus bis zu der Mitte des verjüngten Kraftstoffinjektorschafts mit dem Durchmesser d₁ ist. Hierbei gilt ebenso wie für die Ausführungsvariante gemäß Fig. 3a, daß d₁ ≤ dem Abstand d₂ der zwei Gabeln 2a und 2b voneinander ist, und l₁ ≤ dem ursprünglichen Durchmesser d₀ des Kraftstoffinjektors ist, und bevorzugt l₁ = d₁ + d₃ ist, wobei d₃ = die Breite der Gabeln 2a und 2b ist.

[0023] Figur 4 zeigt einen Kraftstoffinjektor 1, der durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung gesichert ist. Der Kraftstoffinjektor 1 liegt über eine zylinderförmige Dichtfläche 10 am ungeteilten Ventildeckel 4 an. Mit 11 ist hier die Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Der Teil 1a des Kraftstoffinjektors mit dem Anschlussstutzen für den Hochdrucksammelraum (Common Rail) liegt außerhalb des Nockenwellenraums. Der untere Teil des Kraftstoffinjektors wird im dargestellten montierten Zustand in die Aufnahmebohrung 13 des Zylinderkopfes 12 gepresst. Die Befestigungsschraube für die Spannpratze ist im Zylinderkopf 12 befestigt (nicht dargestellt). Bei einer Demontage des Kraftstoffinjektors läßt sich nach Lösen der Befestigungsschraube der Spannpratze und Drehen des Kraftstoffinjektors um 90° der Kraftstoffinjektor einfach durch den Ventildeckel 4 ziehen.

[0024] In Figur 4a ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in montiertem Zustand dargestellt. Eine Gabel 2a der Spannpratze liegt auf einem der am Schaft 7 des Kraftstoffinjektors angebrachten Ansätze 5a auf. Die Gabel 2a der Spannpratze ist abgerundet ausgebildet und weist einen geringen Abstand r₃ vom Schaft des Kraftstoffinjektors auf. r₃ liegt im Bereich von Zehntel mm.

Bezugszeichenliste

[0025] 

1

Kraftstoffinjektor

1a

Teil des Kraftstoffinjektors mit dem Anschlussstutzen für den Hochdrucksammelraum (Common Rail)

2

Sparinpratze (Klammer)

2a, 2b

Gabeln der Spannpratze

3

Befestigungsschraube

4

Ventildeckel

5a, 5b

Ansätze

6

Einspritzdüse

7

Schaft des Kraftstoffinjektors

8

tiefster Punkt der Spannpratze

9

Traverse

10

Dichtfläche

11

Verbrennungskraftmaschine

12

Zylinderkopf

13

Aufnahmebohrung für den Kraftstoffinjektor im Zylinderkopf

d₀

ursprünglicher bzw. maximaler Durchmesser des Kraftstoffinjektors

d₁

Durchmesser des verjüngten Schafts des Kraftstoffinjektors

d₂

Abstand der zwei Gabeln der Spannpratze voneinander

d₃

Breite der Gabeln der Spannpratze

d₄

Materialstärke der Gabeln der Spannpratze

d₅

Abstand der Ansätze von dem Teil des Injektors mit dem Durchmesser d₀

l₁

Breite des Schafts des Kraftstoffinjektors an der Stelle mit den sich gegenüberliegenden Ansätzen

l₂

Länge der Gabeln der Spannpratze

r₁

l₁/2

r₂

die Länge der Gabeln 2a und 2b vom tiefsten Punkt 8 der Spannpratze aus bis zu der Mitte des verjüngten Kraftstoffinjektorschafts mit dem Durchmesser d₁

r₃

Abstand der Gabeln der Spannpratze von dem Schaft des Kraftstoffinjektors in montiertem Zustand

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Befestigung eines Kraftstoffinjektors (1) im Zylinderkopf (12) einer Verbrennungskraftmaschine enthaltend einen Kraftstoffinjektor (1) mit dem Durchmesser d₀ und eine im Zylinderkopf (12) eingeschraubte Befestigungsschraube (3), sowie eine von dieser Befestigungsschraube durchsetzte gabelförmig ausgebildete Spannpratze (2) mit zwei Gabeln (2a, 2b) der Länge l₂ und des Abstandes d₂, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schaft (7) des Kraftstoffinjektors (1) in Richtung der Einspritzdüse (6) hin auf einen Durchmesser d₁ verjüngt, und der verjüngte Schaft an einer Stelle mit sich einander gegenüberliegenden Ansätzen (5a, 5b) versehen ist, wobei die Breite l₁ dieser Stelle den ursprünglichen Durchmesser d₀ des Kraftstoffinjektors nicht übersteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannpratze an ihrem einen freien Ende auf einer Abstützfläche am Zylinderkopf abstützt und in montiertem Zustand des Kraftstoffinjektors an ihrem anderen freien gabelförmigen Ende auf den an dem Schaft des Kraftstoffinjektors angebrachten Ansätzen aufliegt, und den Kraftstoffinjektor in eine Aufnahmebohrung (13) des Zylinderkopfes (12) presst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (5a, 5b) auf der dem Kraftstoffinjektor (1) abgewandten Seite rechteckig ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (5a, 5b) auf der dem Kraftstoffinjektor (1) abgewandten Seite den Dimensionen der Spannpratze an ihrem tiefsten Punkt (8) angepasst sind, und gegebenenfalls r₁, die Hälfte der Breite l₁, kleiner oder gleich der Länge r₂ der Gabeln 2a und 2b vom tiefsten Punkt 8 der Spannpratze aus bis zu der Mitte des verjüngten Kraftstoffinjektorschafts mit dem Durchmesser d₁ ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stelle mit den Ansätzen (5a, 5b) in einem Abstand d₅ von dem Teil (1a) des Kraftstoffinjektors mit dem Durchmesser d₀ befindet, und die Gabeln (2a, 2b) der Spannpratze eine Materialstärke d₄ aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand d₅ größer oder gleich der Materialstärke d₄ der Gabeln der Spannpratze ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (5a, 5b) so breit sind wie die Gabeln (2a, 2b).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge l₂ der Gabeln (2a, 2b) größer oder gleich der Breite l₁ der Stelle mit den Ansätzen (5a, 5b) ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Spannpratze (2) eine zylinderförmige Dichtfläche (10) am Schaft des Kraftstoffinjektors angebracht ist.

Zeichnung