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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach
der Gattung des Anspruchs 1.
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Es
ist bereits aus der
DE
29 26 490 A1 eine Befestigungsvorrichtung für
ein Brennstoffeinspritzventil zur Befestigung an einem Saugrohr
bekannt, bei welcher die axiale Fixierung des Brennstoffeinspritzventils
an der Brennstoffverteilerleitung bzw. an einem Stecknippel durch
ein Befestigungselement erfolgt, das als U-förmige Sicherungsklammer
gestaltet ist, die mit zwei in radialer Richtung federnden Schenkeln
versehen ist. Die Sicherungsklammer greift dabei im montierten Zustand
durch entsprechende Aussparungen des Stecknippels und ist in eine
als Ringnut ausgebildete Ausnehmung in einem Anschlussstutzen des
Brennstoffeinspritzventils einrastbar. Das axiale Spiel zwischen
den Aussparungen und der Sicherungsklammer sowie zwischen der Ringnut
und der Sicherungsklammer soll dabei klein gehalten werden, um eine
exakte Fixierung des Brennstoffeinspritzventils ohne Verspannungen
der Dichtung zu erreichen.
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Nachteilig
an der aus der
DE 29
26 490 A1 bekannten Befestigungsvorrichtung ist insbesondere die
verspannende Wirkung der verschiedenen Halterungsteile auf das Brennstoffeinspritzventil.
Der im Brennstoffeinspritzventil erzeugte Kraftfluss führt
zu Verformungen und somit zu Hubänderungen der Ventilnadel
bis zum Verklemmen sowie zu einer Druck- oder Biegebelastung der
Gehäuseteile, die im allgemeinen dünnwandig und
an mehreren Stellen miteinander verschweißt sind. Zudem
führt jede Befestigungsmaßnahme beispielsweise
durch einen Auflagebund zu einer Vergrößerung
der radialen Ausdehnung des Brennstoffeinspritzventils und damit
zu einem erhöhten Platzbedarf beim Einbau.
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Bekannt
ist bereits aus der
DE
101 08 193 A1 eine Befestigungsvorrichtung zur wechselseitigen Befestigung
eines Brennstoffeinspritzventils in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
und des Brennstoffeinspritzventils an einer Brennstoffverteilerleitung.
Die Befestigungsvorrichtung umfasst eine Hülse, die zwischen
einer Schulter der Brennstoffverteilerleitung und einer Schulter
des Brennstoffeinspritzventils eingespannt ist und aus einem elastischen
Material ausgebildet ist. Die Hülse kann aufgrund ihrer
rohrförmigen Struktur die Niederhaltekräfte nur
bedingt wirksam auf das Brennstoffeinspritzventil übertragen.
Die durch die Schultern von Brennstoffeinspritzventil und Brennstoffverteilerleitung
beanspruchten Flächen der als Niederhalter dienenden Hülse
stellen die bei der Herstellung des Rohlings der Hülse
fertigungsbedingt entstehenden Schnittkanten dar.
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Eine
bekannte Lösung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit
einem in einen Anschlussstutzen einer Brennstoffverteilerleitung
eingesteckten und in eine Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes eingebrachten
(Hochdruck-)Brennstoffeinspritzventil in sogenannter Top-Feed-Bauweise
sowie mit einem bekannten Niederhalteelement ist in der
DE 10 2004 048 401
A1 beschrieben, auf die zum besseren Verständnis
der Erfindung anhand der
1 in der Beschreibung noch Bezug
genommen wird.
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Zudem
sind bei sogenannten Bottom-Feed- bzw. Side-Feed-Einspritzventilen
andere Befestigungsmöglichkeiten von Kontaktelementen an
den Brennstoffeinspritzventilen bekannt. Aus der
EP 0 386 444 B1 ist bereits
ein elektrisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt,
das durch Drehen um seine Ventillängsachse an einem Brennstoffverteiler
mittels eines Bajonettverschlusses befestigbar ist. Die parallel
zu der Ventillängsachse aus dem Ventilgehäuse
herausragenden ersten elektrischen Kontaktelemente des Brennstoffeinspritzventils
werden durch zweite elektrische Kontaktelemente, die an einer in
Richtung der Ventillängsachse auf den Brennstoffverteiler
aufsetzbaren Kontaktierungsleiste angeordnet sind, elektrisch kontaktiert.
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Die
auf den Brennstoffverteiler aufsetzbare Kontaktierungsleiste ist
mit Gewindebuchsen oder Distanzhülsen versehen, um die
Befestigung am Brennstoffeinspritzventil zu gewährleisten.
Der zur Befestigung des Brennstoffeinspritzventils vorgesehene Bajonettverschluss
ist mit seinen Bajonettriegeln unmittelbar am Brennstoffeinspritzventil
ausgeführt und steht mit Ausnehmungen des Bajonettschlosses
am Brennstoffverteiler in Verbindung. Damit können im Brennstoffverteiler
nur Brennstoffeinspritzventile eingesetzt werden, die über
Elemente des Bajonettverschlusses verfügen.
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Aus
der
DE 43 29 774 A1 ist
bereits eine Brennstoffeinspritzvorrichtung bekannt, bei der das Side-Feed-Brennstoffeinspritzventil
keine Funktionselemente zur Befestigung in der Ventilaufnahmeöffnung
des Brennstoffverteilers besitzt. Statt dessen wird ein verdrehbarer
Niederhalter verwendet, der mit einem inneren Druckelement ein Verrutschen
des Brennstoffeinspritzventils verhindert und mit einem äußeren
Befestigungsring als ein Teil eines Bajonettverschlusses, dessen
korrespondierende Bajonettriegel am Brennstoffverteiler ausgebildet
sind, für eine einfache und sichere Befestigung am Brennstoffverteiler
sorgt.
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Die
beiden vorgenannten bekannten Lösungen weisen dabei Brennstoffverteiler
als großvolumige Brennstoffversorgungseinrichtungen auf,
die die Brennstoffeinspritzventile fast vollständig aufnehmen und
umschließen. Die Side-Feed-Brennstoffeinspritzventile werden
dabei großflächig umspült und von der
Seite her mit Brennstoff versorgt. Diese Konstruktionen sind ausschließlich
für eine Saugrohreinspritzung, nicht aber für
eine Direkteinspritzung, bei der die Brennstoffeinspritzventile
unmittelbar in Aufnahmebohrungen des Zylinderkopfes eingebracht sind,
geeignet.
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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 sie eine einfache Bauweise aufweist, einfach und kostengünstig herstellbar
ist und trotzdem eine sehr sichere und wirksame Fixierung eines
Brennstoffeinspritzventils in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes
erzielbar ist. Die erfindungsgemäße Befestigung
des Brennstoffeinspritzventils an der Brennstoffverteilerleitung
hat vor allen Dingen den Vorteil, dass die Hydraulikkräfte
direkt an die Brennstoffverteilerleitung übertragen werden.
Der Einbau des Brennstoffverteilerleitung-Brennstoffeinspritzventil-Verbundes
kann in vorteilhafter Weise so erfolgen, dass das Brennstoffeinspritzventil
den Zylinderkopf an keiner Stelle axial berührt, so dass
geräuschverursachende bzw. -verstärkende Körperschallbrücken
vermieden werden.
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Von
Vorteil ist es zudem, dass die Verbindung von (Top-Feed-)Brennstoffeinspritzventil
und Brennstoffverteilerleitung auf sehr einfache und elegante Weise
wieder lösbar ist. Dies kann den Austausch beispielsweise
defekter Brennstoffeinspritzventile deutlich vereinfachen. Auch
andere Ventiltypen mit Bajonettanschluss können durch einfache Austauschbarkeit
problemlos zum Einsatz kommen.
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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 der Bajonettverschluss so ausgeführt
werden, dass am Anschlussstutzen der Brennstoffverteilerleitung
entweder radial nach innen oder radial nach außen ragende
Bajonettriegel ausgeformt sind, die jeweils mit entgegen gerichteten
Bajonettriegeln des Brennstoffeinspritzventils zum Bajonettverschluss
korrespondieren.
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Durch
das Ausformen von balligen, also konkav bzw. konvex gewölbten
Bajonettriegeln kann eine toleranzbedingte Schrägstellung
des Brennstoffeinspritzventils ohne gefährdende Biegebeanspruchung
desselben optimal ausgeglichen werden.
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Von
Vorteil ist es, zur Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils gegenüber
dem Anschlussstutzen einen bekannten üblichen Dichtring,
z. B. in der Form eines O-Rings, zu verwenden, wobei der Dichtring
derart unter eine definierte Vorspannung gesetzt werden kann, dass
er unter Verzicht auf eine Druckfeder selbst als Niederhaltefeder
dient.
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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 1 eine teilweise dargestellte
Brennstoffeinspritzvorrichtung in einer bekannten Ausführungsform
mit einem Top-Feed-Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen
von Brennstoff in einen Brennraum, 2 eine erste
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung
in schematischer Darstellung, 3 die grundsätzliche
Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Bajonettverschlusses
gemäß 2, 4 eine zweite
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung
in schematischer Darstellung, 5 die grundsätzliche Ausgestaltung
des Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Bajonettverschlusses
gemäß 4 und 6 eine alternative
Ausführung zur in 4 gezeigten
Brennstoffeinspritzvorrichtung im Bereich des Bajonettverschlusses.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
der 1 ist als ein bekanntes Beispiel ein Ventil in
der Form eines Einspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen
von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
in einer Seitenansicht dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist
als sogenanntes Top-Feed-Einspritzventil ausgeführt und
dabei Teil einer Brennstoffeinspritzvorrichtung. Mit einem stromabwärtigen
Ende ist das Brennstoffeinspritzventil 1, das in Form eines
direkt einspritzenden Einspritzventils zum direkten Einspritzen von
Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine ausgeführt
ist, in eine Aufnahmebohrung eines nicht dargestellten Zylinderkopfes
eingebaut. Ein Dichtring 2, insbesondere aus Teflon®, sorgt für eine optimale
Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber
der Wandung des Zylinderkopfes.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 weist an seinem zulaufseitigen
Ende 3 eine Steckverbindung zu einer Brennstoffverteilerleitung 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 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 radialkraftfrei
voneinander zu beabstanden und das Brennstoffeinspritzventil 1 sicher
in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes 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-Biege-Teil. Der Niederhalter 10 weist
ein teilringförmiges Grundelement 11 auf, das
sich an einer Schulter 12 des Brennstoffeinspritzventils 1 abstützt.
Mit einem von dem ebenen Grundelement 11 aus abgebogenen,
axial nachgiebigen Niederhaltebügel 13 liegt der Niederhalter 10 an
einer stromabwärtigen Endfläche 14 des
Anschlussstutzens 6 an der Brennstoffverteilerleitung 4 im
eingebauten Zustand an. Im Bereich des elektrischen Anschlusssteckers 8 ist
der Niederhalter 10 unterbrochen.
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Im Übergangsbereich
des elektrischen Anschlusssteckers 8 zur das Brennstoffeinspritzventil 1 zumindest
teilweise im Bereich des Zulaufstutzens 7 umhüllenden
Kunststoffumspritzung ist am Brennstoffeinspritzventil 1 ein
stiftförmiger erhabener Zapfen 15 vorgesehen,
der mit einer nutähnlichen Vertiefung oder Ausnehmung 16 am
Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 korrespondiert.
Der in die Ausnehmung 16 ragende Zapfen 15 des
Brennstoffeinspritzventils 1 sorgt für eine direkte
und damit sehr sichere Verdrehsicherung des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber
der Brennstoffverteilerleitung 4 und für eine
Zuordnung der Drehlage des Niederhalters 10 zum Brennstoffeinspritzventil 1.
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2 zeigt
eine erste erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung
in schematischer Darstellung. Die erfindungsgemäße
Brennstoffeinspritzvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein
Bajonettverschluss 20 vorgesehen ist, mit dem das Brennstoffeinspritzventil 1,
das mit seinem zulaufseitigen Zulaufstutzen 7 in den Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 (Fuel
Rail) eingeführt ist, an der Brennstoffverteilerleitung 4 sicher
und trotzdem lösbar befestigt ist. Der Bajonettverschluss 20 ist
dabei am äußeren Umfang des Anschlussstutzens 6 ausgebildet.
Der rohrförmige Anschlussstutzen 6 weist an seinem
unteren Ende nach radial außen gerichtete Bajonettriegel 21 auf,
die mit am Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeformten Bajonettriegeln 22 korrespondieren.
Die Bajonettriegel 22 sind beispielsweise nicht unmittelbar
am Düsenkörper, am Ventilgehäuse oder
an einer äußeren Kunststoffumspritzung des Brennstoffeinspritzventils 1 vorgesehen, sondern
an einem am äußeren Umfang befestigten Verschlussteil 23,
das z. B. mittels Schweißen, Löten oder Kleben
am Brennstoffeinspritzventil 1 befestigt ist. Das weitgehend
zylinderförmige Verschlussteil 23 besitzt Bajonettriegel 22,
die radial nach innen ragen und sich zum Bajonettverschluss 20 mit
den Bajonettriegeln 21 des Anschlussstutzens 6 verschränken.
Die Bajonettriegel 21, 22 sind beispielsweise
gegensinnig angeschrägt bzw. kalottiert ausgeformt und
hintergreifen sich auf diese Weise im gesicherten Zustand. Durch
das Ausformen der Bajonettriegel 21, 22 mit Anschrägungen
oder in kalottenförmiger (konvexer/konkaver) Gestalt kann
eine Schrägstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 in
einfacher Weise ausgeglichen werden. Alternativ können
die Bajonettriegel 22 des Brennstoffeinspritzventils 1 direkt an
einem Ventilbauteil, z. B. am Magnettopf, integriert sein.
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Die
Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber
dem Anschlussstutzen 6 erfolgt in bekannter Weise mit einem
auf einem Stützring 25 aufliegenden Dichtring 5.
Als Vorspannelement zur Niederhaltung kann z. B. eine Druckfeder 24 in
Form einer Spiralfeder über den Anschlussstutzen 6 gesteckt
werden, die sich dann einerseits an der Brennstoffverteilerleitung 4 und
andererseits am Verschlussteil 23 abstützt. Eine
Druckfeder 24 kann auch im Inneren des Anschlussstutzens 6 angeordnet
sein. Es ist auch möglich, durch gezielte Auslegung des
Dichtrings 5 diesen unmittelbar als Vorspannelement zu
benutzen. 3 zeigt die grundsätzliche
Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 in einer
Draufsicht, in der der Bereich des Bajonettverschlusses 20 gemäß 2 deutlich
wird.
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4 zeigt
eine zweite erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung
in schematischer Darstellung. Die erfindungsgemäße
Brennstoffeinspritzvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein
Bajonettverschluss 20 vorgesehen ist, mit dem das Brennstoffeinspritzventil 1,
das mit seinem zulaufseitigen Zulaufstutzen 7 in den Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 (Fuel
Rail) eingeführt ist, an der Brennstoffverteilerleitung 4 sicher
und trotzdem lösbar befestigt ist. Der Bajonettverschluss 20 ist
dabei im Inneren des Anschlussstutzens 6 ausgebildet. Der
rohrförmige Anschlussstutzen 6 weist an seiner
inneren Wandung radial nach innen gerichtete Bajonettriegel 21 auf,
die mit am Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeformten Bajonettriegeln 22 korrespondieren.
Der Zulaufstutzen 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 besitzt
an seinem der Brennstoffverteilerleitung 4 zugewandten
Ende Bajonettriegel 22, die radial nach außen
ragen und sich zum Bajonettverschluss 20 mit den Bajonettriegeln 21 des
Anschlussstutzens 6 verschränken. Die Bajonettriegel 21, 22 sind
beispielsweise gegensinnig angeschrägt bzw. kalottiert
(4) ausgeformt und hintergreifen sich auf diese
Weise im gesicherten Zustand. Durch das Ausformen der Bajonettriegel 21, 22 mit
Anschrägungen oder in kalottenförmiger (konvexer/konkaver) Gestalt
kann eine Schrägstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 in
einfacher Weise ausgeglichen werden.
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Die
Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber
dem Anschlussstutzen 6 erfolgt in bekannter Weise mit einem
auf einem Stützring 25 aufliegenden Dichtring 5.
Als Vorspannelement zur Niederhaltung kann z. B. eine Druckfeder 24 in
Form einer Spiralfeder zwischen der stromabwärtigen Endfläche 14 des
Anschlussstutzens 6 an der Brennstoffverteilerleitung 4 und
einer Schulter 26 des Ventilgehäuses am Brennstoffeinspritzventil 1 eingespannt sein, ähnlich
dem in 1 gezeigten Niederhalter 10. 5 zeigt
die grundsätzliche Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 in
einer Draufsicht, in der der Bereich des Bajonettverschlusses 20 gemäß 4 deutlich
wird.
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In 6 ist
eine alternative Ausführung zur in 4 gezeigten
Brennstoffeinspritzvorrichtung im Bereich des Bajonettverschlusses 20 dargestellt.
Um die Fertigung und die Montage der Brennstoffeinspritzvorrichtung
zu vereinfachen, kann der Anschlussstutzen 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 eine gestufte
innere Aufnahmeöffnung aufweisen. In die Aufnahmeöffnung
des Anschlussstutzens 6 wird z. B. ein separat ausgeformter
Bajonetteinsatz 27 mit nach innen gerichteten Bajonettriegeln 21 eingeschoben
und dort sicher befestigt, z. B. mittels Löten. Dies bietet
sich besonders dann an, wenn die Brennstoffverteilerleitung 4 als
Lötkonstruktion ausgeführt ist. Bei einer solchen
Ausgestaltung ist es auch möglich, den Dichtring 5 als
Niederhaltefeder auszulegen und somit auf die Druckfeder 24 zu
verzichten. Dafür wird der Dichtring 5 zwischen
dem Bajonettverschluss 20 und dem Stützring 25 bei
der Montage unter eine definierte Vorspannung gesetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2926490
A1 [0002, 0003]
- - DE 10108193 A1 [0004]
- - DE 102004048401 A1 [0005]
- - EP 0386444 B1 [0006]
- - DE 4329774 A1 [0008]