DE10055641A1 - Dichtelement zum Anordnen zwischen einem Injektor und einem Zylinderkopf und Injektor und Zylinderkopf mit einem solchen Dichtelement - Google Patents

Abstract

Das Dichtelement weist einen in sich geschlossenen Ring (R) aus elastischem Material auf. Der Ring (R) besteht aus einem umlaufenden Stützteil (S), einer angeformten ersten Dichtlippe (D1) zum Abdichten des Injektors und einer angeformten zweiten Dichtlippe (D2) zum Abdichten des Zylinderkopfs. Die Dichtlippen (D1, D2) ragen im wesentlichen radial nach innen und bilden mit dem Stützteil (S) eine umlaufende Nut des Rings (R). Die axiale Dicke der Dichtlippen (D1, D2) sind derart bemessen, dass die Dichtlippen (D1, D2) zum Abdichten abhängig von einer vorgegebenen Kraft, mit der der Injektor in den Zylinderkopf eingespannt werden soll, ausreichend plastisch verformbar sind. Die radiale Dicke des Stützteils (S) ist größer als die axialen Dicken der Dichtlippen (D1, D2) und derart bemessen, dass das Stützteil (S) ein Komprimieren des Dichtelements beim Anordnen des Dichtelements zwischen dem Injektor und Zylinderkopf verhindert. Zum kraftschlüssigen Fixieren des Dichtelements um einen Ventilschaft des Injektors kann ein gebogener Klemmdraht (K) mit mindestens zwei Ausbuchtungen in der Nut des Rings (R) angeordnet sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zum Anordnen zwischen einem Injektor und einem Zylinderkopf. Ferner betrifft die Erfindung einen Injektor und einen Zylinderkopf mit einem solchen Dichtelement.

In einem Kraftstoffeinspritzsystem ist üblicherweise ein In­ jektor vorgesehen, der in einer Öffnung eines Zylinderkopfs angeordnet ist. Der Injektor dient dem Einspritzen von Kraft­ stoff in einen im Zylinderkopf angeordneten Brennraum. Der Injektor weist einen Ventilschaft auf, dessen Kuppenvorstand im Brennraum sehr genau einstellbar sein sollte. An den Ven­ tilschaft grenzt ein oberer Teil des Injektors an, der einen größeren Querschnitt aufweist als der Ventilschaft. Der obere Teil des Injektors und der Ventilschaft bilden eine Stufe, die auf einer in der Öffnung angeordneten umlaufenden Auf­ satzfläche des Zylinderkopfs aufsitzt. Zum Abdichten des Brennraums gegenüber der Umgebung ist zwischen dem Injektor und dem Zylinderkopf ein Dichtelement angeordnet. In der Re­ gel ist das Dichtelement in Form einer gelochten Scheibe mit einem zur Scheibenebene senkrechten Querschnitt, der recht­ eckig ist, ausgestaltet und ist auf der Aufsatzfläche des Zy­ linderkopfs angeordnet. Beim Einspannen des Injektors in den Zylinderkopf wird das Dichtelement derart gegen den Injektor und gegen den Zylinderkopf gepresst, dass im Brennraum be­ findliche Stoffe nicht entweichen können.

Der Injektor muss so fest gegen den Zylinderkopf gepresst werden, dass sich das Dichtelement plastisch verformt, um sich an Unebenheiten des Zylinderkopfes und des Injektors an­ zupassen. Bei einem Dichtelement in Form einer Scheibe ist die erforderliche Einspannkraft, mit der der Injektor in den Zylinderkopf eingespannt werden muss, so hoch, dass selbst der Injektor verformt werden könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtelement zum Anordnen zwischen einem Injektor und einem Zylinderkopf anzugeben, der zum Abdichten im Vergleich zum Stand der Tech­ nik eine geringere Einspannkraft benötigt und durch den zugleich die Genauigkeit der Einstellung des Kuppenvorstands des Injektors nicht beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Dichtelement zum Anordnen zwischen einem Injektor und einem Zylinderkopf mit folgenden Merkmalen: Das Dichtelement weist einen in sich geschlossenen Ring aus einem elastischen Material auf. Der Ring besteht aus einem umlaufenden Stützteil, einer angeformten ersten Dicht­ lippe zum Abdichten des Injektors und einer angeformten zwei­ ten Dichtlippe zum Abdichten des Zylinderkopfes. Die erste Dichtlippe und die zweite Dichtlippe ragen radial nach innen und bilden mit dem Stützteil eine umlaufende Nut des Rings. Die axiale Dicke der ersten Dichtlippe und die axiale Dicke der zweiten Dichtlippe sind abhängig von einer vorgegebenen Kraft, mit der der Injektor in den Zylinderkopf eingespannt werden soll, derart bemessen, dass die Dichtlippen zum Ab­ dichten ausreichend plastisch verformbar sind. Die radiale Dicke des Stützteils ist größer als die axialen Dicken der Dichtlippen und derart bemessen, dass das Stützteil ein Komp­ rimieren des Dichtelements beim Anordnen des Dichtelements zwischen dem Injektor und dem Zylinderkopf verhindert.

Die Dichtlippen dienen dem Abdichten, während das Stützteil ein Komprimieren des Dichtelements beim Anpressen des Injek­ tors an den Zylinderkopf verhindert, und dadurch eine genaue Einstellung des Kuppenvorstands des Injektors ermöglicht.

Die zum Abdichten benötigte Einspannkraft, um die Dichtlippen plastisch zu verformen und an Unebenheiten des Zylinderkopfes und des Injektors anzupassen, ist umso kleiner, je dünner die axiale Dicke der Dichtlippen ist. Ein Komprimieren des Dicht­ elements wird umso sicherer verhindert, je größer die radiale Dicke des Stützteils ist. Deshalb sind die axialen Dicken der Dichtlippen kleiner als die radiale Dicke des Stützteils. Die axialen Dicken der Dichtlippen und die radiale Dicke des Stützteils können unabhängig voneinander optimiert werden.

Da die Nut zum Brennraum hin geöffnet ist, und im Brennraum ein hoher Druck herrscht, werden die Dichtlippen durch den Brenntraumdruck nach außen gedrückt. Die erste Dichtlippe wird also an den Injektor gedrückt, während die zweite Dicht­ lippe an den Zylinderkopf gedrückt wird. Dadurch wird die dichtende Wirkung des Dichtelements verstärkt.

Eine besonders geringe Kompression des Dichtelements und eine zugleich besonders gute Dichtwirkung bei bereits geringer Einspannkraft wird erzielt, wenn die radiale Dicke des Stütz­ teils mindestens 3 bis 5 mal größer als die axiale Dicke der Dichtlippen ist.

Es ist vorteilhaft, die Dichtlippen derart anzuordnen, dass sich der Abstand zwischen den Dichtlippen in Richtung der Ringmitte vergrößert. Aufgrund dieser Form des Dichtelements werden die Dichtlippen verstärkt gegen Injektor und Zylinder­ kopf gedrückt, wodurch die Dichtwirkung des Dichtelements er­ höht wird.

Der Zylinderkopf weist eine Öffnung zum Einführen des Injek­ tors auf, wobei in der Öffnung eine umlaufende Aufsatzfläche für den Injektor angeordnet ist. Das Dichtelement ist auf der Aufsatzfläche angeordnet. Der Injektor wird derart in den Zy­ linderkopf eingespannt, dass der Injektor auf das Dichtele­ ment gegen die Aufsatzfläche des Zylinderkopfes gedrückt wird.

Das Einsetzen des Injektors in den Zylinderkopf wird erleich­ tert, wenn das Dichtelement um den Ventilschaft des Injektors kraftschlüssig fixiert werden kann. Zum einen wird dadurch die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das Dichtelement beim Einsetzen des Injektors in den Zylinderkopf vergessen wird. Zum Andern wird die Wahrscheinlichkeit verringert, das kleine Dichtelement zu verlieren.

Dazu ist in der Nut des Rings des Dichtelements ein gebogener Klemmdraht angeordnet. Der Klemmdraht weist mindestens zwei Ausbuchtungen, z. B. in Form von Ecken, auf, die derart in die Nut eingreifen, dass der Klemmdraht im Ring eingeklemmt ist. Der Klemmdraht ist derart ausgestaltet, dass beim Überstrei­ fen des Dichtelements über den Ventilschaft des Injektors der Klemmdraht und damit das Dichtelement um den Ventilschaft kraftschlüssig fixiert wird. Verbindungsteile des Klemm­ drahts, die die Ausbuchtungen des Klemmdrahts miteinander verbinden, drücken von mindestens zwei Seiten auf den Ventil­ schaft.

Die Ausbuchtungen können abgerundet sein. Beispielsweise ist der Klemmdraht so gebogen, dass er eine Ellipse bildet.

Der Klemmdraht kann mehr als zwei Ausbuchtungen aufweisen.

Der Klemmdraht besteht beispielsweise aus Federstahl.

Um das Einbringen des Klemmdrahts in die Nut des Rings zu vereinfachen, ist das vorteilhaft, wenn der Klemmdraht zwei nicht miteinander verbundenen Enden aufweist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein Dichtelement mit einem ersten Klemmdraht und einem Ring bestehend aus einem Stützteil und zwei Dichtlippen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Ring des Dichtele­ ments.

Fig. 3a zeigt eine Aufsicht auf den ersten Klemmdraht.

Fig. 3b zeigt eine Aufsicht auf einen zweiten Klemmdraht.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Injektor und ei­ nen Zylinderkopf mit dem dazwischen angeordneten Dichtelement.

Im Ausführungsbeispiel ist ein Dichtelement vorgesehen, das einen Ring R aus Weicheisen oder Kupfer aufweist. Der Ring R besteht aus einem Stützteil S, einer ersten angeformten Dichtlippe D1 zum Abdichten eines Injektors I und einer ange­ formten zweiten Dichtlippe D2 zum Abdichten eines Zylinder­ kopfes Z (siehe Fig. 1 und 2).

Das Stützteil S weist eine radiale Dicke von 2-3 mm und eine axiale Dicke von 2-3 mm auf. Die Dichtlippen D1, D2 ragen im wesentlichen radial nach innen und bilden mit dem Stütz­ teil S eine umlaufende Nut des Rings R (siehe Fig. 2). Die Dichtlippen D1, D2 weisen eine radiale Länge von ca. 3 mm auf. Die axiale Dicke der Dichtlippen D1, D2 beträgt ca. 0,8 mm.

Der Abstand zwischen den Dichtlippen D1, D2 vergrößert sich in Richtung der Ringmitte. Die Dichtlippen D1, D2 bilden mit einer radialen Achse einen Neigungswinkel von ca. 10°.

In der Nut des Rings R ist ein erster Klemmdraht K angeordnet (siehe Fig. 1). Der erste Klemmdraht weist drei Ecken und zwei nicht miteinander verbundene Enden auf (siehe Fig. 3a). Die drei Ecken des ersten Klemmdrahts K greifen derart in die Nut des Rings R ein, dass der erste Klemmdraht K im Ring R eingeklemmt ist. Der Abstand von der Ringmitte zu ei­ nem Verbindungsteil zwischen zwei Ecken des ersten Klemmdrahts K ist kleiner als der Radius eines Ventilschafts V des Injektors I. Dadurch wird das Dichtelement beim Überstreifen über den Ventilschaft V kraftschlüssig am Ventilschaft V fi­ xiert.

Statt dem ersten Klemmdraht5 K kann auch z. B. ein zweiter Klemmdraht K' eingesetzt werden, der zu einer Ellipse gebogen ist (siehe Fig. 3b).

Der Zylinderkopf Z weist eine Öffnung O zum Einführen des In­ jektors I auf. In der Öffnung O weist der Zylinderkopf Z eine umlaufende Aufsatzfläche A für den Injektor I auf. Das Dicht­ element ist auf der Aufsatzfläche A angeordnet (siehe Fig. 4). Der Injektor I weist einen oberen Teil T, der an den Ven­ tilschaft V angrenzt und einen größeren Querschnitt aufweist als der Ventilschaft V. Der Ventilschaft V und der obere Teil T des Injektors I bilden eine Stufe ST. Der Injektor I ist in den Zylinderkopf Z derart eingespannt, dass die Stufe ST des Injektors I auf das Dichtelement gegen die Aufsatzfläche A des Zylinderkopfs Z gedrückt wird (siehe Fig. 4). Eine Kuppe des Ventilschafts V ragt ca. 2-3 mm in einen Brennraum B des Zylinderkopfs Z hinein.

Durch die Kraft, mit der der Injektor I in den Zylinderkopf Z eingespannt wird, werden die Dichtlippen D1 und D2 derart plastisch verformt, dass sie den Brennraum B gegenüber der Umgebung radial abdichten. Aufgrund der ausreichenden radia­ len Dicke des Stützteils S wird das Dichtelement nur unwe­ sentlich komprimiert. Der Druck im Brennraum drückt die erste Dichtlippe D1 gegen die Stufe des Injektors I und die zweite Dichtlippe D2 gegen die Aufsatzfläche A des Zylinderkopfs Z.

Claims (8)

1. Dichtelement zum Anordnen zwischen einem Injektor und ei­ nem Zylinderkopf,
wobei das Dichtelement einen in sich geschlossenen Ring (R) aus elastischem Material aufweist,
wobei der Ring (R) aus einem umlaufenden Stützteil (S), ei­ ner angeformten ersten Dichtlippe (D1) zum Abdichten des Injektors (I) und einer angeformten zweiten Dichtlippe (D2) zum Abdichten des Zylinderkopfes (Z) besteht,
wobei die Dichtlippen (D1, D2) im wesentlichen radial nach innen ragen und mit dem Stützteil (S) eine umlaufende Nut des Rings (R) bilden,
wobei die axiale Dicke der ersten Dichtlippe (D1) und die axiale Dicke der zweiten Dichtlippe (D2) abhängig von einer vorgegebenen Kraft, mit der der Injektor (I) in den Zylin­ derkopf (Z) eingespannt werden soll, derart bemessen sind, dass die Dichtlippen (D1, D2) zum Abdichten ausreichend plastisch verformbar sind,
wobei die radiale Dicke des Stützteils (S) größer als die axialen Dicken der Dichtlippen (D1, D2) und derart bemessen ist, dass das Stützteil (S) ein Komprimieren des Dichtele­ ments beim Anordnen des Dichtelements zwischen dem Injektor (I) und dem Zylinderkopf (Z) verhindert.

2. Dichtelement nach Anspruch 1, bei dem die Dichtlippen (D1, D2) derart angeordnet sind, dass sich der Abstand zwischen den Dichtlippen (D1, D2) in Richtung der Ringmitte vergrößert.

3. Dichtelement nach Anspruch 1 oder 2,
mit einem in der Nut angeordneten gebogenen Klemmdraht (K),
wobei der Klemmdraht (K) mindestens zwei Ausbuchtungen bil­ det, die derart in die Nut eingreifen, dass der Klemmdraht (K) im Ring (R) eingeklemmt ist,
wobei der Klemmdraht (K) dergestalt ist, dass beim Über­ streifen des Dichtelements über einen Ventilschaft (V) des Injektors (I) der Klemmdraht (K) des Dichtelements um den Ventilschaft (V) kraftschlüssig fixiert wird.

4. Dichtelement nach Anspruch 3, bei dem die Ausbuchtungen des Klemmdrahts (K) als Ecken ausgestaltet sind.

5. Dichtelement nach Anspruch 3, bei dem der Klemmdraht (K') eine Ellipse bildet.

6. Dichtelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der Klemmdraht (K) zwei nicht miteinander verbunde­ ne Enden aufweist.

7. Zylinderkopf und darin angeordneter Injektor mit einem Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Zylinderkopf (Z) eine Öffnung (O) zum Einführen des Injektors (I) aufweist,
wobei der Zylinderkopf (Z) in der Öffnung (O) eine umlau­ fende Aufsatzfläche (A) für den Injektor (I) aufweist,
wobei das Dichtelement auf der Aufsatzfläche (A) angeord­ net ist,
wobei der Injektor (I) derart in den Zylinderkopf (Z) ein­ gespannt wird, dass der Injektor (I) auf das Dichtelement gegen die Aufsatzfläche (A) gepresst wird.

8. Injektor mit einem Dichtelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Dichtelement um den Ventilschaft (V) des Injek­ tors (I) aufgrund des Klemmdrahts (K) kraftschlüssig fi­ xiert ist.