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Die
Erfindung geht von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung
des Hauptanspruchs aus.
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Zum
Ausgleich von Fertigungstoleranzen eines Brennstoffeinspritzventils
sind im Stand der Technik verschiedene Einbautypen bekannt.
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Aus
der
DE 197 35 665
A1 ist beispielsweise ein Brennstoffeinspritventil bekannt,
wobei ein Ausgleichselement, welches aus einem Stützkörper besteht,
der eine kalottenförmige
Stützfläche hat,
zum Ausgleich von Toleranzen bei der Fertigung und bei der Montage
der Brennstoffeinspritzventile verwendet wird. Das Brennstoffeinspritzventil
stützt
sich auf dieses Ausgleichselement in einer Aufnahmebohrung eines
Zylinderkopfes ab. Da das Brennstoffeinspritzventil auf der kugelförmig ausgeformten
Kalottenfläche
mit einer Stützfläche aufliegt,
kann das Brennstoffeinspritzventil bis zu einer gewissen Winkelabweichung
zur Achse der Aufnahmebohrung montiert werden und fest in die Aufnahmebohrung durch
geeignete Mittel, wie z. B. eine Spannpratze, gedrückt werden.
Durch diese Anordnung wird eine Anpassung der Brennstoffzuleitungen
ermöglicht,
jedoch erfordert der Stützkörper eine
aufwendige Fertigung und eine genau herzustellende Kugelfläche. Der
starre Stützkörper kann
nicht zusammengedrückt
werden, und es kann somit kein Ausgleich in axialer Richtung der
Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes erfolgen. Der Ausgleich von Toleranzen
kann weiterhin nur auf der vorgegebenen Geometrie der Kugelfläche erfolgen.
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Bei
einer anderen Lösung
zum Ausgleich von Toleranzen wird gemäß
DE 101 40 797 A1 vorgeschlagen,
ein Ausgleichselement in Form eines Zwischenringes vorzusehen, welcher
zwischen dem Ventilgehäuse
des Brennstoffeinspritzventils und einer Wandung einer Aufnahmebohrung
des Zylinderkopfes angeordnet ist. Der Zwischenring weist weiterhin
Stege auf, die sich entlang des Ventilgehäuses erstrecken und an denen
Stützsegmente
fixiert sind, die das Ventilgehäuse
umgreifen, wodurch das Ventilgehäuse
von der Wandung der Aufnahmebohrung beabstandet ist. Jedoch wirken
bei dieser Anordnung bei geringer Schrägstellung erhebliche Querkräfte beim
Einbau auf das Brennstoffeinspritzventil und die Dichtungen.
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Weiterhin
ist in der
DE 197
35 665 A1 ein Brennstoffeinspritzventil beschrieben, welches
zum Ausgleich von Positions- und Winkelabweichungen, die sich aufgrund
der Fertigungstoleranzen und montagebedingter Toleranzen ergeben,
ein rohrförmiges Zwischenstück verwendet,
welches zwischen der Brennstoff-Einlassöffnung jedes Brennstoffeinspritzventils
und der zugeordneten Brennstoff-Auslassöffnung angeordnet
ist und welches mit der Brennstoff-Einlassöffnung des zugeordneten Brennstoffeinspritzventils
und der Brennstoff-Auslassöffnung der Brennstoff-Verteilerleitung
dichtend und in vorgegebenen Grenzen beweglich verbindbar ist, so
dass der Zulaufabschnitt des Brennstoffeinspritzventils über das
Zwischenstück
an der Brennstoff-Verteilerleitung flexibel montierbar ist. Nachteilig
ist hierbei jedoch, dass zwei mit jeweiligen O-Ringen abzudichtende Dichtstellen
mit den sich daraus ergebenden Nachteilen, wie beispielsweise die
dabei entstehenden Kosten und die zusätzliche Gefahr der Leckage,
entstehen. Weiterhin stellt das Zwischenstück ein zusätzliches Bauelement dar, welches
entsprechenden Bauraum benötigt,
was besonders bei zentraler Einbaulage von Nachteil ist, da hier
der Einbauraum sehr beengt ist.
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In
der
DE 103 38 715
A1 wird ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Ausgleichselement
zur Lagerung des Ventils in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
vorgeschlagen, wobei das Ausgleichselement ringförmig ausgebildet ist und zwischen
dem 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.
Jedoch ist bei dieser Ausführung von
Nachteil, dass auch hier ein zusätzliches
Element, nämlich
das Abstützelement
und der entsprechende Bauraum dafür vorzusehen sind.
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Nachteilig
ist somit bei allen oben erwähnten Brennstoffeinspritzventilen,
dass sie eine aufwendige Konstruktion erfordern bzw. zusätzliche
Bauelemente zum Ausgleich von Toleranzen eingesetzt werden müssen, was
die Kosten dementsprechend erhöht.
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Vorteile der
Erfindung
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Demgegenüber hat
das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs den Vorteil,
dass aufgrund der lang gestreckten Ausführung der Anschlusshülse zum
Zwecke des Toleranzausgleichs diese ein geringes Widerstandsmoment
besitzt und sich bereits bei geringen Querkräften entsprechend verformt.
Somit wird der Toleranzausgleich auf einfache Art und ohne aufwendige
Zusatzteile bewirkt.
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Um
das Widerstandsmoment weiter zu reduzieren, besitzt die Anschlusshülse vorzugsweise
eine Einschnürung,
die an unterschiedlicher Position und mit unterschiedlicher Länge an der
Anschlusshülse angeordnet
sein kann. Bei entsprechender Auswahl eines geeigneten Durchmessers,
der Wandstärke und
insbesondere der Länge
der Anschlusshülse kann
jedoch auch das gewünschte
geringe Widerstandsmoment bei konstantem Durchmesser und konstanter
Wandstärke
erreicht werden.
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Besonders
von Vorteil ist weiterhin die Abstützung des Brennstoffeinspritzventils
im Zylinderkopf. Wenn das Brennstoffeinspritzventil sich auf einer
Schräge
von z. B. 45° in
einer entsprechend formkongruent ausgebildeten Ausnehmung des Zylinderkopfes
abstützt,
bringt dies den Vorteil, dass das Brennstoffeinspritzventil beim
Einbau gleichzeitig zentriert wird. Die Verformung der Anschlusshülse zum
Toleranzausgleich findet erst unter der Einwirkung der Niederhaltekraft
und des Drucks im sogenannten Rail, der auf den Querschnitt der
Railtasse wirkt, statt. Das Brennstoffeinspritzventil muss dabei nur
geringe Querkräfte
aufnehmen, die nicht zu einer Änderung
seiner Funktion oder seiner Festigkeit führen.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
bringt daher besondere Vorteile beim Einbau, was insbesondere für den Zentraleinbau
gilt, und reduziert in der Fertigung die Anzahl der zu montierenden
Teile.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
sowie eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik sind
in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1A einen
schematischen Querschnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der
Technik;
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1B einen
schematischen Querschnitt durch ein weiteres Brennstoffeinspritzventil
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
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3A–3F verschiedene
Ausführungsbeispiele
von Anschlusshülsen
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
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4A–4E schematische
Querschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele
von Anschlusshülsen
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
und
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5A, 5B Ausschnitte
eines abspritzseitigen Endes des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1A zeigt
einen schematischen Querschnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß dem Stand
der Technik, welches zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und
Montage bedingter Toleranzen ein Zwischenstück 17 verwendet. Ein
Brennraum 18 der Brennkraftmaschine wird mittels eines Zylinderkopfes 12 abgeschlossen.
Der Zylinderkopf 12 weist eine Aufnahmebohrung bzw. Ausnehmung 14 auf,
in welche ein abspritzseitiges Ende 8 eines Brennstoffeinspritzventils 1 einsetzbar
ist. Die Ausnehmung 14 ist an einer Ringdichtung 19 gegen
die Verbrennungsgase des Brennraums 18 abgedichtet.
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Auf
der dem Brennraum 18 abgelegenen Seite schließt sich
an die Ausnehmung 14 eine in dem Zylinderkopf 12 ausgebildete
Vertiefung 20 an, die einen Flansch 21 des in
die Ausnehmung 14 eingesetzten Brennstoffeinspritzventils 1 aufnimmt.
Der Flansch 21 liegt auf einer planen Stützfläche 22 des Zylinderkopfes 12 auf
und wird mittels einer als Spannpratze 23 ausgebildeten
Niederhaltevorrichtung gegen die Stützfläche 22 des Zylinderkopfes 12 gepresst.
Die von der Spannpratze 23 ausgeübte Niederhaltekraft ist dabei
größer als
die von dem Verbrennungsdruck der Verbrennungs gase in dem Brennraum 18 ausgeübten Gegenkraft,
so dass das abspritzseitige Ende 8 des Brennstoffeinspritzventils 1 auch
bei hohem Verbrennungsdruck sicher an dem Zylinderkopf 12 fixiert
ist.
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Zur
Versorgung des Brennstoffeinspritzventils 1 ist eine Brennstoff-Verteilerleitung 24 vorgesehen.
Die Brennstoff-Verteilerleitung 24 ist
rohrförmig ausgebildet
und erstreckt sich entlang einer senkrecht zu der Längsachse 25 des
Brennstoffeinspritzventils 1 und der Ausnehmung 14 des
Zylinderkopfes 12 orientierten Achse 26. Die Brennstoff-Verteilerleitung 24 weist
an der Position eines jeden Brennstoffeinspritzventils 1 einen
Verbindungsstutzen 27 auf, der in Form eines Stufen-Hohlzylinders
ausgebildet ist und einen Führungsabschnitt 28 aufweist,
welcher über
einen Verbindungskanal 29 mit dem Hauptkanal 30 der
Brennstoff-Verteilerleitung 24 in
Verbindung steht.
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In
dem Bereich des Verbindungsstutzens 27 weist die Brennstoff-Verteilerleitung 24 für jedes Brennstoffeinspritzventil 1 eine
Brennstoff-Auslassöffnung 31 auf.
An die Brennstoff-Auslassöffnung 31 der
Brennstoff-Verteilerleitung 24 schließt sich
stromabwärts
das Zwischenstück 17 an,
welches den Brennstoff einer Brennstoff-Einlassöffnung 32 an einem
Zulaufabschnitt 33 des Brennstoffeinspritzventils 1 zuführt. Das
Zwischenstück 17 weist
einen stromaufwärtigen,
verjüngten
Abschnitt 34 auf, welcher in den Führungsabschnitt 28 des
Verbindungsstutzens 27 einführbar ist und über ein
als O-Ring ausgeführtes erstes
Dichtungselement 35 gegenüber dem Verbindungsstutzen 27 der
Brennstoff-Verteilerleitung 24 abgedichtet ist.
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Der
stromaufwärtige
verjüngte
Abschnitt 34 des Zwischenstücks 17 ist in dem
Führungsabschnitt 28 des
Verbindungsstutzens 27 gleitend verschiebbar, indem das
erste Dichtungselement 35 an der Innenwandung des Führungsabschnitts 28 entlang gleitet.
Ferner ist das Zwischenstück 17 gegenüber dem
Verbindungsstutzen 27 in vorgegebenen Grenzen schwenkbar,
wobei der sich beim Verschwenken verändernde Spaltabstand zwischen
dem stromaufwärtigen
verjüngten
Abschnitt 34 des Zwischenstücks 17 und dem Führungsabschnitt 28 des
Verbindungsstutzens 27 durch das erste Dichtungselement 35 ausgeglichen
wird. Das Zwischenstück 17 weist ferner
einen stromabwärtigen
Abschnitt 36 auf, an dessen Innendurchmesser ein Führungsabschnitt 37 für den Zulaufabschnitt 33 des
Brennstoffeinspritzventils 1 ausgebildet ist.
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Der
Zulaufabschnitt 33 weist ein als O-Ring ausgebildetes zweites
Dichtungselement 38 auf, welches den Spaltabstand zwischen
dem stromabwärtigen
Abschnitt 36 und dem Zulaufabschnitt 33 des Brennstoffeinspritzventils 1 abdichtet.
Der Zulaufabschnitt 33 ist in dem Führungsabschnitt 37 ebenfalls gleitend
verschiebbar, indem das zweite Dichtungselement 38 an der
Innenwandung des stromabwärtigen
Abschnitts 36 des Zwischenstücks 17 entlang gleitet.
Ferner ist der Zulaufabschnitt 33 gegenüber dem Zwischenstück 17 in
vorgegebenen Grenzen verschwenkbar, wobei das Dichtungselement 38 beim
Verschwenken geringfügig
deformiert wird und die Veränderung
des Spaltabstands zwischen dem stromabwärtigen Abschnitt 36 des
Zwischenstücks 17 und
dem Zulaufabschnitt 33 des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend
ausgleicht.
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Durch
die verschiebbare und verschwenkbare Anordnung des Zwischenstücks 17 an
dem Verbindungsstutzen 27 einerseits und die verschiebbare und
verschwenkbare Anordnung des Zulaufabschnitts 33 des Brennstoffeinspritzventils 1 an
dem Zwischenstück 17 andererseits
wird eine gelenkartig abwinkelbare und verkürz- bzw. verlängerbare
Teleskopverbindung zwischen der Brennstoff-Verteilerleitung 24 und
dem Brennstoffeinspritzventil 1 erzielt, die eine flexible
Montage der Brennstoff-Verteilerleitung 24 ermöglicht.
Montagebedingter Winkel- oder Positionsversatz des Zulaufabschnitts 33 kann
mittels des Zwischenstücks 17 ausgeglichen
werden. Jedoch ist das Vorsehen des Zwischenstücks, wie bereits eingangs erwähnt, konstruktiv
aufwendig, und das Verwenden von zwei Dichtelementen führt zu den
ebenfalls bereits erwähnten
damit verbundenen Problemen einer möglichen Leckage.
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1B zeigt
einen schematisierten Teilquerschnitt durch ein weiteres Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß dem Stand
der Technik, welches eine Standardlänge aufweist. Das in 1B dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 ist
in Form eines direkt einspritzenden Brennstoffeinspritzventils ausgeführt, das
zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer
nicht weiter dargestellten, insbesondere gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine
in eine Ventilaufnahme eines Zylinderkopfs einsetzbar ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist
an einem zulaufseitigen Ende 2 eine Steckverbindung zu
einem Aufnahmestutzen einer Brennstoffverteilerleitung 3 auf,
die durch eine Dichtung 4 zwischen der Brennstoffverteilerleitung 3 und einem
Zuleitungsstutzen 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 abgedichtet
ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen elektrischen
Anschluss 6 für
eine elektrische Kontaktierung zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 auf.
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Im
Vergleich zu dem Brennstoffeinspritzventil 1 der Standardlänge ist
in 2 das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 dargestellt,
welches ebenfalls an einem zulaufseitigen Ende 2 eine Steckverbindung
zu einem Aufnahmestutzen einer Brennstoffverteilerleitung 3,
welche hier nicht dargestellt ist, aufweist. Eine Dichtung 4 ist
an einem Zuleitungsstutzen 5 vorgesehen, um das Brennstoffeinspritzventil 1 abzudichten.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 ebenfalls
einen elektrischen Anschluss 6 auf. Das zulaufseitige Ende 2 des
Brennstoffeinspritzventils 1 ist als lang gestrecktes Rohr
ausgebildet, um ein geringes Widerstandsmoment vorzusehen und unter
Einwirkung radialer Kräfte
verformbar zu sein, wodurch Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.
An einem abspritzseitigen Ende 8 des Brennstoffeinspritzventils
ist ein in eine Ausnehmung eines Zylinderkopfes einsetzbarer Düsenkörper 9 ausgebildet.
Eine das zulaufseitige Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 bildende und
als Teil des Ventilgehäuses
ausgeführte
Anschlusshülse 7 ist
z. B. mittels Tiefziehen ausgeformt. Die Anschlusshülse 7 sowie
der elektrische Anschluss 6 können weiterhin mit einer Kunststoffumspritzung
ummantelt sein.
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3A bis 3F zeigen
verschiedene Ausführungsbeispiele
für Anschlusshülsen 7 des
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1.
Die Anschlusshülse 7 kann
in verschiedenen Formen vorgesehen sein. In 3A ist
eine Anschlusshülse 7 gezeigt,
welche eine Einschnürung 10 in
einem vom Zuleitungsstutzen 5 entfernten Abschnitt aufweist,
welcher sich über
etwa 1/5 der Gesamtlänge der
Anschlusshülse 7 erstreckt.
Dagegen zeigt 3B eine Anschlusshülse 7 mit
konstantem Durchmesser und konstanter Wandstärke, wobei der Durchmesser,
die Wandstärke
und die Länge
der Anschlusshülse 7 für das Widerstandsmoment
ausschlaggebend sind. In 3C ist
eine Anschlusshülse 7 dargestellt,
bei welcher sich die Einschnürung über nahezu
die gesamte Länge
des Rohres erstreckt.
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3D zeigt
eine Anschlusshülse 7,
die z. B. abschnittsweise in Form eines Faltenbalges oder Wellenrohres
ausgebildet ist. 3E stellt eine Anschlusshülse 7 dar,
bei welcher der innere Rohrdurchmesser konstant ist, jedoch die
Wandstärke
der Anschlusshülse 7 über deren
Länge variiert. 3F zeigt
eine Anschlusshülse 7,
welche ähnlich
der in 3A gezeigten Anschlusshülse 7 ist,
jedoch mit dem Unterschied, dass die Einschnürung 10 in einem mittigen
Abschnitt vorgesehen ist und sich über etwa 1/4 der Gesamtlänge der
Anschlusshülse 7 erstreckt.
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4A bis 4E sind
schematische Querschnitte bzw. Teilschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele
von Anschlusshülsen 7 des
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1,
wobei 4A und 4B jeweils
Anschlusshülsen 7 zeigen,
die mit unterschiedlichen Durchmesserstufen ausgeführt sind,
d. h. die Anschlusshülse 7 weist
verschiedene Einschnürungen 10, 11 unterschiedlichen
Durchmessers auf. Dagegen zeigt 4C eine
Anschlusshülse 7,
deren Form sich durch einen konischen Verlauf auszeichnet. In 4D ist
weiterhin eine Anschlusshülse 7 gezeigt,
die zwei entgegengesetzt konisch zulaufende Abschnitte 40 aufweist,
die durch eine Einschnürung 10 dazwischen
getrennt sind. Letztlich ist in 4E eine
Anschlusshülse 7 dargestellt,
die einen konvexen Abschnitt 41 aufweist.
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Eine
weitere alternative Ausführungsform der
Anschlusshülse 7 weist
eine konkave Form auf, was durch die gestrichelte Linie 42 in 4E angedeutet
ist. Die Ausführungsbeispiele
verdeutlichen, dass, um das Widerstandsmoment der Anschlusshülse 7 zu
reduzieren, viele Möglichkeiten
durch eine entsprechende Ausbildung derselben gegeben sind; die
Einschnürung 10 kann
an unterschiedlichen Positionen und mit unterschiedlicher Länge an der
Anschlusshülse 7 angeordnet
sein; die Anschlusshülse 7 kann
mit konstantem Durchmesser und konstanter Wandstärke ausgeführt sein, wobei der Durchmesser,
die Wandstärke
und die Länge
der Anschlusshülse 7 dann
für das
Widerstandsmoment ausschlaggebend sind oder die Anschlusshülse 7 kann
mit konstantem Innen- oder Außendurchmesser
ausgeführt sein
und die Wandstärke
kann variieren. In jedem Fall wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung
eine Verformung zum Toleranzausgleich ermöglicht. Die Anschlusshülse 7 kann
durch Tiefziehen oder Rundkneten hergestellt sein.
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5A und 5B zeigen
Ausschnitte eines abspritzseitigen Endes 8 des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1,
welche verschiedene Auflagemöglichkeiten
des Brennstoffeinspritzventils 1 in einem Zylinderkopf 12 zeigen.
Gemäß dem in 5A gezeigten
Ausführungsbeispiel
weist eine Ausnehmung 14, welche in dem Zylinderkopf 12 zur Aufnahme
des Düsenkörpers 9 des
Brennstoffeinspritzventils 1 vorgesehen ist, eine z. B.
in einem Winkel von 45° abgeschrägte Fläche 15 auf.
Der Düsenkörper 9 des
Brennstoffeinspritzventils 1 weist ebenfalls eine in einem
Winkel von 45° abgeschrägte Fläche 16 auf.
Die beiden Flächen 15, 16 sind
formkongruent ausgebildet und liegen aneinander an. Dagegen kann
gemäß dem in 5B gezeigten
Ausführungsbeispiel
das Brennstoffeinspritzventil 1 aber auch direkt auf einer
in der Ausnehmung 14 des Zylinderkopfs 12 ausgebildeten
Planfläche 13 aufliegen bzw.
abgestützt
sein. Das Vorsehen der abgeschrägten
Flächen 15, 16,
insbesondere in einem Winkel von 45°, bringt den Vorteil, dass das
Brennstoffeinspritzventil 1 zentriert wird.