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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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In der
1 ist beispielhaft eine aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffeinspritzvorrichtung gezeigt, bei der ein in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine eingebautes Brennstoffeinspritzventil vorgesehen ist. Zulaufseitig ist das Brennstoffeinspritzventil in einem Anschlussstutzen einer Brennstoffverteilerleitung eingesteckt. Die Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt über einen am Anschlussstutzen aufgebrachten Dichtring (z.B.
DE 10 2005 020 380 A1 ).
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Aus der
DE 10 2012 206 887 A1 ist bereits eine Brennstoffeinspritzanlage zur Hochdruckeinspritzung bei Brennkraftmaschinen bekannt, die einen Brennstoffverteiler und mehrere Brennstoffeinspritzventile umfasst. Jedes der Brennstoffeinspritzventile ist an einer Tasse des Brennstoffverteilers angeordnet. Die Brennstoffeinspritzventile sind jeweils mittels eines Befestigungselements in der Form eines sogenannten U-Clips an der zugeordneten Tasse befestigt. Das Befestigungselement weist einen zumindest im Wesentlichen geraden ersten Schenkel und einen zumindest im Wesentlichen geraden zweiten Schenkel auf. Die Tasse weist wiederum zumindest eine Aussparung auf, die sich als Durchgangsbohrung durch eine Wand der Tasse erstreckt, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel durch die Aussparungen geführt sind. Ferner weist die Anschlusshülse des Brennstoffeinspritzventils einen Bund auf, der zum Befestigen des Brennstoffeinspritzventils an der Tasse an dem ersten Schenkel und an dem zweiten Schenkel des Befestigungselements abgestützt ist. Hierdurch ist eine sichere und zuverlässige Befestigung des Brennstoffeinspritzventils an der Tasse möglich. Allerdings lässt sich nicht völlig ausschließen, dass das Brennstoffeinspritzventil geringfügig asymmetrisch auf dem Befestigungselement aufsitzt, was zu unerwünschten Biegemomenten auf das Brennstoffeinspritzventil führen kann.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass möglicherweise auf das Brennstoffeinspritzventil durch ungleichmäßige Krafteinwirkung entstehende Biegemomente auf ein Minimum reduziert werden können. Liegt die Ebene über den Schenkeln eines Befestigungselements bedingt durch Fertigungs-, Montage- und Einbautoleranzen nicht genau senkrecht zur Achse des Zulaufstutzens des Brennstoffeinspritzventils, wodurch ein Biegemoment auf das Brennstoffeinspritzventil verursacht sein kann, kann nun ein erfindungsgemäß ausgestaltetes und angeordnetes Ausgleichselement dies durch ein Verkippen um dafür eingerichtete Lagerstellen ausgleichen. Auf diese Weise wird die durch das Befestigungselement eingeleitete Abstützkraft nahezu mittig zur Ventillängsachse in den Zulaufstutzen eingeleitet. Dadurch, dass die beiden Lagerstellen auch eine Axialbewegung in Richtung der beiden Kippachsen zulassen, kann das Ausgleichselement, ohne zu verspannen, an seinem Außendurchmesser in der Aufnahmeöffnung des Anschlussstutzens oder an seinem Innendurchmesser am Zulaufstutzen geführt werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzvorrichtung möglich.
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In vorteilhafter Weise kann das Ausgleichselement zweiteilig mit einem Oberteil und einem Unterteil ausgestaltet sein. Die beiden Teile sind dabei in optimaler Weise jeweils scheibenförmig ausgeführt, wobei das Oberteil railseitig an einer ersten Lagerstelle am Zulaufstutzen des Brennstoffeinspritzventils und brennraumseitig an einer zweiten Lagerstelle im Unterteil gelagert ist. Das Unterteil besitzt zudem zwei radial nach außen abstehende Stirnflächen zur Auflage auf dem Befestigungselement.
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In besonders vorteilhafter Weise stehen die Achsen der beiden Lagerstellen jedes Ausgleichselements um 90° um die Ventillängsachse gedreht zueinander.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine teilweise dargestellte Brennstoffeinspritzvorrichtung in einer bekannten Ausführung,
- 2 eine perspektivische Seitenansicht in Richtung des Pfeils II in 1 auf einen Anschlussstutzen einer Brennstoffverteilerleitung der Brennstoffeinspritzvorrichtung,
- 3 eine Schnittdarstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem vollständig montierten und verbauten und mit einem Befestigungselement gesicherten Brennstoffeinspritzventil in einer schematischen Darstellung der Problematik der Krafteinwirkungen,
- 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten und montierten Ausgleichselements an einem mittels eines Befestigungselements aufgehängten Brennstoffeinspritzventil in einer teilweisen Schnittdarstellung durch den Anschlussstutzen der Brennstoffverteilerleitung,
- 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten und montierten Ausgleichselements an einem mittels eines Befestigungselements aufgehängten Brennstoffeinspritzventil in einer teilweisen Schnittdarstellung durch den Anschlussstutzen der Brennstoffverteilerleitung und
- 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten und montierten Ausgleichselements an einem mittels eines Befestigungselements aufgehängten Brennstoffeinspritzventil in einer teilweisen Schnittdarstellung durch den Anschlussstutzen der Brennstoffverteilerleitung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Zum Verständnis der Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 eine bekannte Ausführungsform einer Brennstoffeinspritzvorrichtung näher beschrieben. In der 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen in einer Seitenansicht dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist Teil der Brennstoffeinspritzvorrichtung. Mit einem stromabwärtigen Ende ist das Brennstoffeinspritzventil 1, das in Form eines direkt einspritzenden Einspritzventils zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum 25 der Brennkraftmaschine ausgeführt ist, in eine Aufnahmebohrung 20 eines Zylinderkopfes 9 eingebaut. Ein Dichtring 2, insbesondere aus Teflon ®, sorgt für eine optimale Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber der Wandung der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9.
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Zwischen einem Absatz 21 eines Ventilgehäuses 22 (nicht gezeigt) oder einer unteren Stirnseite 21 eines Abstützelements 19 und einer z.B. rechtwinklig zur Längserstreckung der Aufnahmebohrung 20 verlaufenden Schulter 23 der Aufnahmebohrung 20 ist ein flaches Zwischenelement 24 eingelegt, das in Form einer Unterlegscheibe ausgeführt ist. Mit Hilfe eines solchen Zwischenelements 24 bzw. zusammen mit einem steifen Abstützelement 19, das z.B. zum Brennstoffeinspritzventil 1 hin nach innen eine gewölbte Berührungsfläche besitzt, werden Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgeglichen und eine querkraftfreie Lagerung auch bei leichter Schiefstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 sichergestellt.
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Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist an seinem zulaufseitigen Ende 3 eine Steckverbindung zu einer Brennstoffverteilerleitung (Fuel Rail) 4 auf, die durch einen Dichtring 5 zwischen einem Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4, der im Schnitt dargestellt ist, und einem Zulaufstutzen 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 abgedichtet ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in eine Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 eingeschoben. Der Anschlussstutzen 6 geht dabei z.B. einteilig aus der eigentlichen Brennstoffverteilerleitung 4 hervor und besitzt stromaufwärts der Aufnahmeöffnung 12 eine durchmesserkleinere Strömungsöffnung 15, über die die Anströmung des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 verfügt über einen elektrischen Anschlussstecker 8 für die elektrische Kontaktierung zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1.
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Um das Brennstoffeinspritzventil 1 und die Brennstoffverteilerleitung 4 weitgehend radialkraftfrei voneinander zu beabstanden und das Brennstoffeinspritzventil 1 sicher in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes 9 niederzuhalten, ist ein Niederhalter 10 zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 1 und dem Anschlussstutzen 6 vorgesehen. Der Niederhalter 10 ist als bügelförmiges Bauteil ausgeführt, z.B. als Stanz-BiegeTeil. Der Niederhalter 10 weist ein teilringförmiges Grundelement 11 auf, von dem aus abgebogen ein Niederhaltebügel 13 verläuft, der an einer stromabwärtigen Endfläche 14 des Anschlussstutzens 6 an der Brennstoffverteilerleitung 4 im eingebauten Zustand anliegt.
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Zur Sicherung des Brennstoffeinspritzventils 1 in der Aufnahmeöffnung 12 ist insbesondere bei einem in dieser Aufnahmeöffnung 12 aufgehängten Brennstoffeinspritzventil 1 (suspended injector solution) ein Befestigungselement 30 vorgesehen. In der 2, die eine perspektivische Seitenansicht in Richtung des Pfeils II in 1 darstellt, ist der Anschlussstutzen 6 mit dem durch das Befestigungselement 30 gesicherten Brennstoffeinspritzventil 1 detaillierter gezeigt.
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Eine auszugsweise dargestellte Anschlusshülse 31, die der Zulaufstutzen 7 sein kann, des Brennstoffeinspritzventils 1 ist über das Befestigungselement 30 mit dem Anschlussstutzen 6 verbunden. Hierbei weist das als sogenannter U-Clip ausgebildete Befestigungselement 30 zumindest im Wesentlichen gerade Schenkel 35, 36 auf, die durch zumindest jeweils eine Aussparung 37, 38 in der Wand des Anschlussstutzens 6 geführt sind. Üblicherweise sind zwei gegenüberliegende Aussparungen 37, 38 vorgesehen, die als Durchgangsbohrungen ausgestaltet sind. Die Aussparungen 37, 38 liegen dabei zumindest näherungsweise in einer Ebene, die senkrecht zu einer Längsachse 33 des Anschlussstutzens 6 orientiert ist.
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In der gezeigten Variante ist das Befestigungselement 30 einteilig ausgeführt, da die beiden Schenkel 35, 36 über einen Verbindungssteg 17 miteinander verbunden sind und somit den zuvor bereits erwähnten U-Clip bilden. Der erste Schenkel 35 und der zweite Schenkel 36 des Befestigungselements 30 sind beispielsweise in einem Ausgangszustand nicht ganz parallel zueinander orientiert. Bezüglich einer Fügerichtung, in der die Schenkel 35, 36 des Befestigungselements 30 durch die Aussparungen 37, 38 bei der Montage geführt werden, können die Schenkel 35, 36 beispielsweise etwas aufeinander zulaufen oder etwas auseinanderlaufen, so dass sich keine exakt parallele Ausgestaltung ergibt. Durch ein entsprechendes Aufspreizen beziehungsweise Zusammendrücken der Schenkel 35, 36 wird ein Einfügen in die vorzugsweise parallel zueinander ausgestalteten Durchgangsbohrungen 37, 38 ermöglicht. Im montierten Zustand ergibt sich hierdurch eine Klemmkraft. Dadurch wird das Befestigungselement 30 gegenüber dem Herausfallen aus dem Anschlussstutzen 6 zusätzlich gesichert. An den Schenkeln 35, 36 können zudem nicht gezeigte Anprägungen vorgesehen sein, die mit einem entsprechenden Bund der Anschlusshülse 31 des Brennstoffeinspritzventils 1 zur optimierten Aufhängung zusammenwirken. Alternativ zum U-Clip kann das Befestigungselement 30 z.B. auch aus zwei einzelnen, die Schenkel 35, 36 bildenden Stiften ausgebildet sein.
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In der 3 ist ein in einer Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 und in einer Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 vollständig montiertes und verbautes und mit einem Befestigungselement 30 gesichertes Brennstoffeinspritzventil 1 in einem Schnitt dargestellt, wobei diese Darstellung die Problematik der Krafteinwirkungen verdeutlichen soll. Bedingt durch Fertigungs-, Montage- und Einbautoleranzen sind die beiden Schenkel 35, 36 des Befestigungselements 30 nicht exakt parallel zu der Anlagefläche der Anschlusshülse 31 des Brennstoffeinspritzventils 1. Dies kann dazu führen, dass die Anschlusshülse 31 mit ihrem entsprechenden Bund im Extremfall nur auf einem der beiden Schenkel 35, 36 des Befestigungselements 30 aufliegt. Die einseitige axiale Abstützung ist symbolhaft mit dem Pfeil 39 angedeutet, allerdings ist die unterschiedliche Höhe der beiden Schenkel 35, 36 völlig übertrieben und nicht maßstabsgerecht zur Verdeutlichung der Problematik eingezeichnet. Die einseitige Abstützung kann zur Folge haben, dass das Brennstoffeinspritzventil 1 durch den Systemdruck, verdeutlicht durch den Pfeil 40 für die hydraulische Kraft, mit axialen Kräften beaufschlagt wird, was wiederum zu einem Biegemoment auf das Brennstoffeinspritzventil 1 führen kann (verdeutlicht durch die Pfeile 41, 42 und die gestrichelte Biegelinie 43). Auch die Biegelinie 43 ist zur Verdeutlichung der Problematik deutlich übertrieben gebogen gezeigt. Aufgabe der Erfindung ist es, dieses möglicherweise entstehende Biegemoment auf ein Minimum zu reduzieren.
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In der 4 ist in einer teilweisen Schnittdarstellung durch den Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß vorgesehenen und ausgebildeten Ausgleichselements 44 an einem mittels eines Befestigungselements 30 aufgehängten Brennstoffeinspritzventil 1 gezeigt. Bei dieser Ausführung ist das Ausgleichselement 44 zweiteilig ausgebildet, mit einem Oberteil 45 und einem Unterteil 46, die jeweils den Zulaufstutzen 7 oder die Anschlusshülse 31 umgeben und oberhalb des Befestigungselements 30 angeordnet sind. Der Zulaufstutzen 7 besitzt als Abstützfläche für das Oberteil 45 des Ausgleichselements 44 vorzugsweise eine konkave Lagerstelle 47. Die Drehachse diese Lagerstelle 47 geht senkrecht durch die Ventillängsachse und ist vorzugsweise um 90° zur Montagerichtung des Befestigungselements 30 gedreht. Das vorzugsweise scheibenförmige Oberteil 45 des Ausgleichselements 44 hat railseitig einen nasenartigen konvexen Bereich 48, der das Gegenstück zur Lagerstelle 47 im Zulaufstutzen 7 bildet, und brennraumseitig einen konvexen Bereich 49, der das Gegenstück zu einer Lagerstelle 50 im ebenfalls scheibenförmig ausgebildeten Unterteil 46 des Ausgleichselements 44 bildet. Die Achsen dieser beiden Lagerstellen 47, 50 stehen um 90° um die Ventillängsachse gedreht zueinander. Vorzugsweise kreuzen sich die Drehachsen dieser beiden Lagerungen 47, 50 auf der Ventillängsachse. Das Unterteil 46 des Ausgleichselements 44 hat railseitig die vorzugsweise konkave Lagerstelle 50 und brennraumseitig zwei radial nach außen abstehende Stirnflächen 51, 52 zur Auflage auf dem Befestigungselement 30. Die Drehachse diese zweiten Lagerstelle 50 geht senkrecht durch die Ventillängsachse. Vorzugsweise liegen die beiden Stirnflächen 51, 52 auf derselben Höhe wie die beiden oben genannten Drehachsen.
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Liegt die Ebene über den Schenkeln 35, 36 des Befestigungselements 30 bedingt durch Fertigungs-, Montage- und Einbautoleranzen nicht genau senkrecht zur Achse des Zulaufstutzens 7, wodurch ein Biegemoment auf das Brennstoffeinspritzventil 1 verursacht sein kann, kann das zweiteilige Ausgleichselement 44 dies durch ein Verkippen um die beiden Lagerstellen 47, 50 ausgleichen. Dadurch wird die durch das Befestigungselement 30 eingeleitete Abstützkraft nahezu mittig zur Ventillängsachse in den Zulaufstutzen 7 eingeleitet. Dadurch, dass die beiden Lagerstellen 47, 50 auch eine Axialbewegung in Richtung der beiden Kippachsen zulassen, kann das Ausgleichselement 44, ohne zu verspannen, an seinem Außendurchmesser in der Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 oder an seinem Innendurchmesser am Zulaufstutzen 7 geführt werden.
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In der 5 ist in einer teilweisen Schnittdarstellung durch den Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten und eingebauten Ausgleichselements 44 an einem mittels eines Befestigungselements 30 aufgehängten Brennstoffeinspritzventil 1 gezeigt. Bei dieser Ausführung ist das Ausgleichselement 44 nun einteilig ausgebildet. Dabei entspricht das Ausgleichselement 44 weitgehend dem Oberteil 45 des Ausgleichselements 44 der Ausführung gemäß der 4. Der Zulaufstutzen 7 besitzt als Abstützfläche für das Ausgleichselement 44 vorzugsweise die konkave Lagerstelle 47. Die Drehachse diese Lagerstelle 47 geht senkrecht durch die Ventillängsachse und ist parallel in der Montagerichtung des Befestigungselements 30 ausgeführt. Das vorzugsweise scheibenförmige Ausgleichselement 44 hat railseitig einen nasenartigen konvexen Bereich 48, der das Gegenstück zur Lagerstelle 47 im Zulaufstutzen 7 bildet, und brennraumseitig einen konvexen Bereich 49, der eine Lagerstelle 50 unmittelbar auf den Schenkeln 35, 36 des Befestigungselements 30 bildet. Die Achsen dieser beiden Lagerstellen 47, 50 stehen um 90° um die Ventillängsachse gedreht zueinander. Vorzugsweise kreuzen sich die Drehachsen dieser beiden Lagerungen 47, 50 auf der Ventillängsachse. Gegenüber dem zweiteiligen Ausgleichselement 44 wird nun die Axialkraft auf das Befestigungselement 30 weitgehend nur punktuell eingeleitet.
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In der 6 ist in einer teilweisen Schnittdarstellung durch den Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten und eingebauten Ausgleichselements 44 an einem mittels eines Befestigungselements 30 aufgehängten Brennstoffeinspritzventil 1 gezeigt. Dieses Ausgleichselement 44 entspricht dem in der 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel des Ausgleichselements 44. Um die punktuelle Lagerung des Ausgleichselements 44 unmittelbar auf den Schenkeln 35, 36 des Befestigungselements 30 zu vermeiden, ist jedoch noch eine Scheibe 55 vorgesehen, die z.B. beidseitig plan ausgeführt ist und zwischen dem Ausgleichselement 44 und dem Befestigungselement 30eingelegt ist. Diese plane Scheibe 55 sorgt dabei für eine linienförmige Krafteinleitung anstatt einer punktuellen Krafteinleitung in das Befestigungselement 30.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005020380 A1 [0002]
- DE 102012206887 A1 [0003]