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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil mit einer
Auflagefläche
auf einer Schulterfläche
in einer Aufnahmebohrung im Zylinderkopf nach der Gattung des Anspruchs
1.
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Aus
der nicht vorveröffentlichten
Druckschrift
DE 103
38 715 A1 ist ein Ausgleichselement zur Lagerung eines
Brennstoffeinspritzventils in einem Zylinderkopf bekannt, das ringförmig ausgebildet
ist und zwischen einem Ventilgehäuse
des Brennstoffeinspritzventils und einer Wandung einer Aufnahmebohrung
des Zylinderkopfes angeordnet ist. Das Ausgleichselement weist zumindest
zwei Schenkel auf, welche sich an dem Brennstoffeinspritzventil
und dem Zylinderkopf abstützen.
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Nachteilig
dabei ist, daß ein
zusätzliches
Teil bei der Endmontage des Brennstoffeinspritzventils in den Zylinderkopf
verbaut werden muß.
Hohe axiale Kräfte,
die auf das eingebaute Brennstoffeinspritzventil und somit auf das
Ausgleichselement wirken, können
eine Sicke dadurch verursachen, daß das Ausgleichselement sich
in die Wandung der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf eingeprägt. Eine
solche Einprägung
des Ausgleichselementes erschwert den Toleranzausgleich, wenn ein
neues Brennstoffeinspritzventil in die Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes
eingewechselt wird, da sich eine Schulter eines Ventilgehäuses in
der Sicke verkanten kann.
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Nachteilig
bei der oben genannten Druckschrift ist insbesondere, daß sich keine
kompakte Bauform ergibt, da ein zusätzliches Teil, das die Funktionalität des Toleranzausgleichs
eventuell behindert, eingebaut wird und durch den Einbau auch zusätzliche
Kosten verursacht.
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Vorteile der
Erfindung
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Auflagefläche zwischen
einer abströmseitigen Schulterfläche eines
Ventilgehäuses
und einer Schulterfläche
einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes so gestaltet ist, daß ein ausgetauschtes Brennstoffeinspritzventil,
dessen Ventilgehäuse
eine abströmseitige
Schulterfläche
aufweist, die ebenfalls an die Geometrie der Schulterfläche der
Aufnahmebohrung im Zylinderkopf formschlüssig anliegt, ohne Probleme
in die Aufnahmebohrung im Zylinderkopf einsetzbar ist. Ein Schwenken
des neu eingesetzten Brennstoffeinspritzventils in der Aufnahmebohrung des
Zylinderkopfs zum Toleranzausgleich ist dabei möglich, ohne daß das neu
eingesetzte Brennstoffeinspritzventil auf der Schulterfläche der
Aufnahmebohrung im Zylinderkopf durch Verkanten eine Sicke hinterläßt.
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Des
weiteren ist es von Vorteil, daß auf
die Anbauteile Stützring
und Stützblech
verzichtet werden kann, wenn die Schulterfläche der Aufnahmebohrung des
Zylinderkopfes im Bereich der Auflagefläche und die abströmseitige
Schulterfläche
des Ventilgehäuses
gemäß Anspruch
1 gestaltet ist. Dabei ist die konkave bzw. die konvexe Gegenfläche zu der
Schulterfläche
der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes im Ventilgehäuse nachzubilden.
Dies hat den Vorteil, daß das
Brennstoffeinspritzventil zum Toleranzausgleich geschwenkt werden
kann, ohne daß ein
Verkanten des Ventilgehäuses
an der Schulterfläche
der Aufnahmebohrung auftritt.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die Anzahl der zwischen
Brennstoffeinspritzventil und Railtasse erforderlichen Dichtstellen
zulaufseitig auf eine Dichtstelle reduziert.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Gesamtansicht eines Brennstoffeinspritzventils, das
mit einem bekannten Ausgleichselement in einen Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine eingebaut ist;
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2 einen
schematischen Teilschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
das in einen Zylinderkopf eingebaut ist;
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3 einen
schematischen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
das in einen Zylinderkopf eingebaut ist;
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4 eine
beispielhafte Darstellung der durch Auflagekräfte verursachten Verformung
der abstützenden
Schulterfläche
in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes;
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5 einen
schematischen Teilschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
das in einen Zylinderkopf eingebaut ist und
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6 eine
beispielhafte Darstellung der durch Auflagekräfte eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
gemäß des dritten
Ausführungsbeispiels
verursachten Verformung der abstützenden
Schulterfläche
in einer Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine schematisierte und vereinfachte Ansicht eines Brennstoffeinspritzsystems 1, welches
ein Brennstoffeinspritzventil 2 umfaßt, das in eine Aufnahmebohrung 3 eines
Zylinderkopfes 4 einer Brennkraftmaschine eingebracht ist.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 2 ist dabei in Form eines direkt
einspritzenden Brennstoffeinspritzventils 2 ausgeführt, das
zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum der nicht
weiter dargestellten gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine
dienen kann. Das Brennstoffeinspritzventil 2 weist an einem
zulaufseitigen Ende 5 eine Steckverbindung zu einer Brennstoffverteilerleitung 6 auf,
die durch eine Dichtung 7 zwischen der Brennstoffverteilerleitung 6 und
einem Zuleitungsstutzen 8 des Brennstoffeinspritzventils 2 abgedichtet
ist. Das Brennstoffeinspritzventil 2 verfügt über einen
elektrischen Anschluß 9 für die elektrische
Kontaktierung zur Betätigung
des Brennstoffeinspritzventils 2. Das Brennstoffeinspritzventil 2 ist
zumindest in seinem den Zylinderkopf 4 überragenden Teil mit einer
Kunststoffumspritzung 10 versehen, welche auch den elektrischen
Anschluß 9 umgibt.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 2 ist durch nicht weiter dargestellte
Maßnahmen,
wie z. B. eine Spannpratze, im Zylinderkopf 4 fixiert und
gegen Verdrehen gesichert. In der Aufnahmebohrung 3 ist
ein ringförmiges
Ausgleichselement 11 zur Zentrierung und Lagerung des Brennstoffeinspritzventils 2 vorgesehen.
Statt des ringförmigen
Ausgleichselement 11 kann auch ein Stützblech als Anbauteil verbaut
sein. Das Ausgleichselement 11 weist dabei einen ungefähr V-förmigen Querschnitt
auf und sorgt für
einen zuverlässigen
Toleranzausgleich des Brennstoffeinspritzventils 2 in allen
Freiheitsgraden.
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An
einem Düsenkörper 12 des
Brennstoffeinspritzventils 2 ist eine Dichtung 13,
z. B. aus Teflon®, vorgesehen, die das
Brennstoffeinspritzventil 2 gegen den Zylinderkopf 4 der
Brennkraftmaschine abdichtet.
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Brennstoffeinspritzventile 2 werden
gewöhnlich
starr in den Zylinderkopf 4 von Brennkraftmaschinen eingebaut
und durch eine Zwischenhülse,
welche das Brennstoffeinspritzventil 2 mit der Brennstoffverteilerleitung 6 verbindet,
sowohl fixiert als auch geführt.
Laterale Versätze
des Brennstoffeinspritzventils 2 können dadurch ausgeglichen werden. Soll
das Brennstoffeinspritzventil 2 dagegen ohne Zwischenhülse eingebaut
werden, müssen
die Toleranzen anders ausgeglichen werden. Zudem reicht es nicht
aus, nur seitliche Versätze
oder Verkippungen auszugleichen. Auch thermische Veränderungen während des
Betriebs der Brennkraftmaschine müssen berücksichtigt werden. Weiterhin
ist es wünschenswert,
daß ein
ausgewechseltes und neu in die Aufnahmebohrung 3 des Zylinderkopfes 4 eingesetztes
Brennstoffeinspritzventil 2 keine Sicken 31 (4)
in der Auflagefläche 24,
d.h. in der Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4 hinterläßt.
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Die
oben genannten Anforderungen werden durch die erfindungsgemäß ausgestalteten
Schulterflächen 18, 16 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4 bzw. der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der
abströmseitigen
Schulterfläche 16 eines
Ventilgehäuses 14 gelöst.
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2 zeigt
ein in eine Aufnahmebohrung 3 eines Zylinderkopfes 4 eingebautes
Brennstoffeinspritzventil 2 als erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit einer Schulterfläche 18 der Aufnahmebohrung 3 und
mit einer abströmseitigen Schulterfläche 16 des
Ventilgehäuses 14.
Beide Flächen
sind Hyperflächen
zweiter Ordnung im dreidimensionalen Raum und weichen von einer
ebenen Form ab, wobei die abströmseitige
Schulterfläche 16 des
Ventilgehäuses 14 so
konstruiert ist, daß sie
das konkave oder das konvexe Gegenstück zur anliegenden Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4 bildet. Das
Ventilgehäuse 14 kann
bezüglich
der Längsachse 26 geschwenkt
werden, wodurch ein Toleranzausgleich 32 stattfindet und
unnötige
Belastungen durch Querkräfte
im Material reduziert werden.
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3 zeigt
die Definition eines Neigungswinkels α der abströmseitigen Schulterfläche 16 des Ventilgehäuses 14 bezüglich der
Längsachse 26 des Brennstoffeinspritzventils 2,
wobei in diesem zweiten Ausführungsbeispiel
die Auflagefläche 24,
die abströmseitige
Schulterfläche 16 des
Ventilgehäuses 14 und
die Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 des Zylinderkopfes 4 ebene Flächen sind
und ein Normalenvektor 27 der Auflagefläche 24 nicht parallel
zu der Längsachse 26 des
Brennstoffeinspritzventils 2 orientiert ist, wobei sich
ebenfalls der Neigungswinkel α der
mit der abströmseitigen
Schulterfläche 16 zusammenfallenden
Auflagefläche 24 bezüglich der
Längsachse 26 des
Brennstoffeinspritzventils 2 ergibt. Ferner ergibt sich
ein Neigungswinkel γ zwischen
dem Normalenvektor 27 und der Längsachse 26 des Brennstoffeinspritzventils 2,
der kleiner als 45° ist.
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4 zeigt
eine Sicke 31 in der Schulterfläche 18 der Aufnahmebohrung 3 im
Zylinderkopf 4, die dann zustande kommen kann, wenn der
Neigungswinkel α der
abströmseitigen
Schulterfläche 16 des
Ventilgehäuses 14 bezüglich einer
Längsachse 26 des
Brennstoffeinspritzventils 2 aufgrund von Toleranzen in
der Fertigung etwas größer ist,
als ein Neigungswinkel β der
Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4. Bei einer
ausgeprägten
Sicke 31 in der Schulterfläche 18 der Aufnahmebohrung 3 im
Zylinderkopf 4 kann es dazu kommen, daß ein ausgewechseltes Brennstoffeinspritzventil 2 sich
darin festsetzt und somit nicht mehr schwenkbar ist. Dem kann dadurch
entgegengewirkt werden, daß der
Neigungswinkel α der
abströmseitigen
Schulterfläche 18 des
Ventilgehäuses 14 bezüglich der Längsachse 26 des
Brennstoffeinspritzventils 2 kleiner ausgelegt wird als
der Neigungswinkel β der Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 bezüglich der
Längsachse 26 des
Brennstoffeinspritzventils 2. Dies ist in 5 gezeigt.
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5 zeigt,
daß ein
Normalenvektor 28 der abströmseitigen Schulterfläche 16 des
Ventilgehäuses 14 und
ein Normalenvektor 29 der Schulterfläche 18 der Aufnahmebohrung 3 des
Zylinderkopfes 4 nicht parallel zu einander orientiert
sind.
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6 zeigt,
daß die
Auflagefläche 24 eine Teilfläche 30 der
Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4 ist, wobei
die Teilfläche 30 gegenüber der
Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 um einen dritten Neigungswinkel 6 geneigt ist.
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Kommt
es aufgrund der hohen, von oben durch den Druck in der Brennstoffverteilerleitung
auf das Brennstoffeinspritzventil 2 einwirkenden Axialkräfte zu einer
plastischen Verformung am Zylinderkopf 4, so führt dies
nicht zu einer Sicke 31 in der Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3, in die sich ein Brennstoffeinspritzventil 2 mit
unterschiedlicher Toleranzlage festsetzen kann, da sich auf der Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4 durch das
Einwirken einer Niederhaltekraft von oben und durch das Einwirken
einer Abstützkraft von
unten eine Auflagefläche 24 ausbildet,
die den Neigungswinkel 6 aufweist, der kleiner ist als
der Neigungswinkel β der
Schulterfläche 18 der
Aufnahmebohrung 3 im Zylinderkopf 4.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere
ist die Erfindung für
beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 2,
beispielsweise für Brennstoffeinspritzventile 2 zur
Einspritzung in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine,
anwendbar. Alle Merkmale sind dabei beliebig miteinander kombinierbar.