DE102018200335A1 - Fuel injection device - Google Patents

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Abstract

Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung umfasst wenigstens ein Brennstoffeinspritzventil (1), eine Brennstoffverteilerleitung (4) mit wenigstens einem eine Aufnahmeöffnung (12) aufweisenden Anschlussstutzen (6) sowie eine Aufnahmebohrung (20) in einem Zylinderkopf (9) für das Brennstoffeinspritzventil (1). Ein in einer Nut (41, 51) des Brennstoffeinspritzventils (1) eingebrachter Sicherungsring (40) übt im montierten Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) eine solche Vorspannkraft (F) und Reibkraft (F) auf die Wandung der Aufnahmeöffnung (12) des Anschlussstutzens (6) oder der Aufnahmebohrung (20) des Zylinderkopfes (9) aus, dass das Brennstoffeinspritzventil (1) gegen unzulässiges axiales Verschieben in jedem Betriebszustand gesichert ist.Die Brennstoffeinspritzvorrichtung eignet sich besonders zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine.The fuel injection device according to the invention comprises at least one fuel injection valve (1), a fuel distributor line (4) with at least one connecting socket (6) having a receiving opening (12) and a receiving bore (20) in a cylinder head (9) for the fuel injection valve (1). A circlip (40) inserted in a groove (41, 51) of the fuel injection valve (1) exerts such a biasing force (F) and frictional force (F) on the wall of the receiving opening (12) of the connecting piece (12) in the mounted state of the fuel injection valve (1). 6) or the receiving bore (20) of the cylinder head (9) that the fuel injection valve (1) is secured against inadmissible axial displacement in any operating condition. The fuel injector is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber of a mixture-compression spark-ignition internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fuel injection device according to the preamble of the main claim.

In der 1 ist beispielhaft eine aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffeinspritzvorrichtung gezeigt, bei der an einem in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine eingebauten Brennstoffeinspritzventil ein flaches Zwischenelement vorgesehen ist. In bekannter Weise werden solche Zwischenelemente als Abstützelemente in Form einer Unterlegscheibe auf einer Schulter der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes abgelegt. Mit Hilfe solcher Zwischenelemente werden Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgeglichen und eine querkraftfreie Lagerung auch bei leichter Schiefstellung des Brennstoffeinspritzventils sichergestellt. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.In the 1 By way of example, a fuel injector known from the prior art is shown in which a flat intermediate element is provided on a fuel injection valve installed in a receiving bore of a cylinder head of an internal combustion engine. In known manner, such intermediate elements are stored as support elements in the form of a washer on a shoulder of the receiving bore of the cylinder head. With the help of such intermediate elements manufacturing and assembly tolerances are compensated and ensured a lateral force-free storage even with slight misalignment of the fuel injector. The fuel injector is particularly suitable for use in fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines.

Eine andere Art eines einfachen Zwischenelements für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung ist bereits aus der DE 101 08 466 A1 bekannt. Bei dem Zwischenelement handelt es ich um einen Unterlegring mit einem kreisförmigen Querschnitt, der in einem Bereich, in dem sowohl das Brennstoffeinspritzventil als auch die Wandung der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf kegelstumpfförmig verlaufen, angeordnet ist und als Ausgleichselement zur Lagerung und Stützung des Brennstoffeinspritzventils dient.Another type of simple intermediate element for a fuel injection device is already out of the DE 101 08 466 A1 known. The intermediate element is a lower ring having a circular cross section which is disposed in a region in which both the fuel injection valve and the wall of the receiving bore in the cylinder head are frustoconical and serves as a compensating element for supporting and supporting the fuel injection valve.

Als Sicherungsmaßnahme gegen ein axiales Verschieben des Brennstoffeinspritzventils in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes in jedem Betriebszustand, inklusive einem Notlaufbetrieb bei Ausfall der Hochdruckpumpe ist es bekannt, einen Niederhalter einzusetzen, der gegen die Brennstoffverteilerleitung abgestützt das Brennstoffeinspritzventil stets in die Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes niederdrückt, wie dies 1 verdeutlicht. Beispielhaft sei auch die DE 10 2005 020 380 A1 genannt, in der verschiedene Ausführungsformen von Niederhaltern beschrieben sind.As a precaution against axial displacement of the fuel injector in the receiving bore of the cylinder head in any operating condition, including an emergency operation in case of failure of the high-pressure pump, it is known to use a hold-down, which supported against the fuel rail continuously depresses the fuel injector into the receiving bore of the cylinder head, like this 1 clarified. Exemplary is also the DE 10 2005 020 380 A1 in which various embodiments of hold-downs are described.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass in einfacher und leicht montierbarer Art und Weise ein unzulässiges axiales Verschieben des Brennstoffeinspritzventils in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes in jedem Betriebszustand, inklusive einem Notlaufbetrieb bei Ausfall der Hochdruckpumpe unter Verzicht auf einen Niederhalter verhindert wird. In vorteilhafter Weise wird deshalb am Außenumfang des Brennstoffeinspritzventils eine Nut eingeformt, in die ein erfindungsgemäßer Sicherungsring eingebracht ist, der im montierten Zustand des Brennstoffeinspritzventils eine solche Vorspannkraft und Reibkraft auf die Wandung der Aufnahmeöffnung des Anschlussstutzens der Brennstoffverteilerleitung oder der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes ausübt, so dass das Brennstoffeinspritzventil gegen unzulässiges axiales Verschieben in jedem Betriebszustand gesichert ist. Die Reibkraft des Sicherungsrings muss dazu so groß sein, dass das Brennstoffeinspritzventil immer sicher gegen die Kraft durch den Brennraumdruck abgestützt ist.The fuel injection device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that an easy axial movement of the fuel injector in the receiving bore of the cylinder head in any operating condition, including an emergency operation in case of failure of the high-pressure pump waiving a hold-down in a simple and easily mountable manner is prevented. Advantageously, therefore, a groove is formed on the outer circumference of the fuel injection valve, in which an inventive locking ring is introduced, which exerts such a biasing force and frictional force on the wall of the receiving opening of the connecting piece of the fuel distributor pipe or the receiving bore of the cylinder head in the assembled state of the fuel injection valve, so that the fuel injector is secured against inadmissible axial displacement in any operating condition. The frictional force of the circlip must be so large that the fuel injector is always safely supported against the force by the combustion chamber pressure.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzvorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the claim 1 fuel injection device are possible.

In vorteilhafter Weise besitzt der Sicherungsring eine speziell bearbeitete Außenseite. Zur Erhöhung des Reibkoeffizienten µ sind beispielsweise Strukturen am Außenumfang des Sicherungsrings, wie Rändelungen, Kreuzrändelungen, zur Erhöhung des Reibkoeffizienten µ vorgesehen. In besonders vorteilhafter Weise können auch Maßnahmen wie Strahlbehandlungen, Feuerverzinken oder Beschichtungen, z.B. eine Alkali-Silikat-Zinkstaubbeschichtung, an der Außenseite des Sicherungsrings für eine Erhöhung des Reibkoeffizienten µ sorgen.Advantageously, the retaining ring has a specially machined outside. To increase the coefficient of friction μ, for example, structures on the outer circumference of the securing ring, such as knurls, cross knurls, are provided to increase the coefficient of friction μ. In a particularly advantageous manner, measures such as jet treatments, hot dip galvanizing or coatings, e.g. an alkali silicate zinc dust coating, on the outside of the locking ring for an increase in the coefficient of friction μ provide.

Figurenlistelist of figures

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 eines Niederhalters,
  • 2 eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in Schnittdarstellung mit einem erfindungsgemäßen Sicherungsring in der Aufnahmeöffnung des Anschlussstutzens einer Brennstoffverteilerleitung,
  • 3 einen vergrößerten Ausschnitt III aus der 2 in einer Einbausituation mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring,
  • 4 eine erste Ausführungsform eines Sicherungsrings in Draufsicht und Schnitt,
  • 5 eine zweite Ausführungsform eines Sicherungsrings in Draufsicht und Schnitt,
  • 6 eine dritte Ausführungsform eines Sicherungsrings in Draufsicht und Schnitt,
  • 7 eine vierte Ausführungsform eines Sicherungsrings in Draufsicht und Schnitt,
  • 8 eine fünfte Ausführungsform eines Sicherungsrings in Draufsicht und Schnitt,
  • 9 eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in Schnittdarstellung mit einem erfindungsgemäßen Sicherungsring in der Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes,
  • 10 einen vergrößerten Ausschnitt X aus der 9 in einer Einbausituation mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring und
  • 11 eine alternative Ausführung in einer Darstellung analog dem vergrößerten Ausschnitt gemäß 3 in einer Einbausituation mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring.
Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it
  • 1 a partially illustrated fuel injection device in a known embodiment of a hold-down,
  • 2 a fuel injection device in a sectional view with a securing ring according to the invention in the receiving opening of the connecting piece of a fuel distribution line,
  • 3 an enlarged section III from the 2 in a mounting situation with the locking ring according to the invention,
  • 4 a first embodiment of a securing ring in plan view and section,
  • 5 a second embodiment of a securing ring in plan view and section,
  • 6 a third embodiment of a securing ring in plan view and section,
  • 7 a fourth embodiment of a securing ring in plan view and section,
  • 8th a fifth embodiment of a securing ring in plan view and section,
  • 9 a fuel injection device in a sectional view with a securing ring according to the invention in the receiving bore of a cylinder head,
  • 10 an enlarged section X from the 9 in a mounting situation with the locking ring according to the invention and
  • 11 an alternative embodiment in a representation analogous to the enlarged section according to 3 in a mounting situation with the locking ring according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

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.For the understanding of the invention is described below with reference to the 1 a known embodiment of a fuel injection device described in more detail. In the 1 As one embodiment, it is a valve in the form of an injector 1 for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignited internal combustion engines in a side view. The fuel injector 1 is part of the fuel injector. With a downstream end is the fuel injector 1 in the form of a direct injection injector for direct injection of fuel into a combustion chamber 25 the internal combustion engine is designed, in a receiving bore 20 a cylinder head 9 built-in. A sealing ring 2 , especially made of Teflon ®, ensures optimum sealing of the fuel injector 1 opposite the wall of the receiving bore 20 of the cylinder head 9 ,

Zwischen einem Absatz 21 eines Ventilgehäuses 22 (nicht gezeigt) oder einer unteren Stirnseite 21 eines Abstützelements 19 (1) 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.Between a paragraph 21 a valve housing 22 (not shown) or a lower end face 21 a support element 19 ( 1 ) and one eg at right angles to the longitudinal extent of the receiving bore 20 running shoulder 23 the receiving bore 20 is a flat intermediate element 24 inserted, which is designed in the form of a washer. With the help of such an intermediate element 24 or together with a stiff support element 19 , for example, to the fuel injector 1 towards the inside has a curved contact surface, manufacturing and assembly tolerances are compensated and a lateral force-free storage even with slight misalignment of the fuel injector 1 ensured.

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.The fuel injector 1 indicates at its upstream end 3 a plug connection to a fuel rail (fuel rail) 4, which by a sealing ring 5 between a connecting piece 6 the fuel distribution line 4 , which is shown in section, and an inlet nozzle 7 of the fuel injection valve 1 is sealed. The fuel injector 1 is in a receiving opening 12 of the connecting piece 6 the fuel distribution line 4 inserted. The connecting piece 6 For example, it is made in one piece from the actual fuel distributor line 4 and has upstream of the receiving opening 12 a smaller diameter flow opening 15 , about which the flow of the fuel injection valve 1 he follows. The fuel injector 1 has an electrical connector 8th for the electrical contact for actuating the fuel injection valve 1 ,

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.To the fuel injector 1 and the fuel rail 4 largely spaced radially from each other and the fuel injection valve 1 safe in the receiving bore of the cylinder head 9 to hold down is a hold-down 10 between the fuel injection valve 1 and the connecting piece 6 intended. The hold down 10 is designed as a bow-shaped component, eg as a stamped and bent part. The hold down 10 has a part-ring-shaped base element 11 on, from which bent a hold-down bar 13 runs at a downstream end surface 14 of the connecting piece 6 at the fuel rail 4 when installed.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine sichere und zuverlässige Niederhaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 auch ohne einen Niederhalter 10 in der bekannten Form in allen Betriebszuständen inkl. einem Notlaufbetrieb bei Ausfall der Hochdruckpumpe zu gewährleisten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein in einer Nut 41, 51 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingebrachter Sicherungsring 40 im montierten Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 eine solche Vorspannkraft FV und Reibkraft FR auf die Wandung der Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 oder der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 ausübt, dass das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen unzulässiges axiales Verschieben in jedem Betriebszustand gesichert ist.The object of the invention is now, a safe and reliable holddown of the fuel injection valve 1 even without a hold-down 10 in the known form in all operating conditions including an emergency operation in case of failure of the high-pressure pump to ensure. According to the invention this is achieved in that one in a groove 41 . 51 of the fuel injection valve 1 inserted circlip 40 in the assembled state of the fuel injection valve 1 such a biasing force F V and frictional force F R on the wall of the receiving opening 12 of the connecting piece 6 or the receiving bore 20 of the cylinder head 9 exerts that fuel injector 1 secured against impermissible axial displacement in any operating condition.

In der 2 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in Schnittdarstellung mit einem erfindungsgemäßen, an dem Brennstoffeinspritzventil 1 angebrachten Sicherungsring 40 in der Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 gezeigt.In the 2 is a fuel injector in a sectional view with an inventive, at the fuel injection valve 1 attached circlip 40 in the receiving opening 12 of the connecting piece 6 the fuel distribution line 4 shown.

An der Schulter 23 des Zylinderkopfes 9 liegt das Brennstoffeinspritzventil 1 über ein Entkopplungselement 240 mittelbar an. Das Entkopplungselement 240 weist eine napf- bzw. tellerförmige Gestalt auf. Mit dieser Ausgestaltung wird der in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 typischerweise nur geringe Bauraum zugunsten eines möglichst günstigen konstanten Hebelarmes optimal genutzt. In bekannter Weise ist das Entkopplungselements 240 mittels einer Sicherungsscheibe 39 gesichert. Zur Verliersicherung des Entkopplungselements 240 am Brennstoffeinspritzventil 1 vor der Montage in der Aufnahmebohrung 20 wird diese bekannte Sicherungsscheibe 39 auf dem Ventilgehäuse 22 aufgepresst oder stoffschlüssig gefügt. Die Sicherungsscheibe 39 besitzt dazu einen radial äußeren Auflagebereich für das Entkopplungselement 240 sowie einen radial inneren Befestigungsbereich, der z.B. aus sich am Ventilgehäuse 22 verkrallenden oder verhakenden, umfänglich gezähnten Teilbereichen bestehen kann.At the shoulder 23 of the cylinder head 9 lies the fuel injector 1 via a decoupling element 240 indirectly. The decoupling element 240 has a cup-shaped or plate-like shape. With this configuration, the in the receiving bore 20 of the cylinder head 9 typically optimally used only small space in favor of the best possible constant lever arm. In a known manner, the decoupling element 240 by means of a lock washer 39 secured. For captive locking of the decoupling element 240 at the fuel injection valve 1 before mounting in the mounting hole 20 Will this known lock washer 39 on the valve body 22 pressed or bonded together. The lock washer 39 has a radially outer bearing area for the decoupling element 240 and a radially inner mounting portion, for example, on the valve body 22 verkrallenden or hooking, circumferentially toothed portions may exist.

Bei dieser Ausführung der Brennstoffeinspritzvorrichtung handelt es sich um ein System für die Benzindirekteinspritzung mit Brennstoffeinspritzventilen 1, die, wie gezeigt, mit einem elektromagnetischen Aktuator, aber auch mit Piezoaktoren betrieben und z.B. in einem Konstantdrucksystem eingesetzt werden.This embodiment of the fuel injector is a system for gasoline direct injection with fuel injectors 1 , which, as shown, operated with an electromagnetic actuator, but also with piezo actuators and used for example in a constant pressure system.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist über den Dichtring 2 zum Brennraum 25 hin abgedichtet. Durch den Brennraumdruck ergibt sich eine axial gerichtete Kraft F1 auf das Brennstoffeinspritzventil 1 an seinem abströmseitigen Ende. An seinem zuströmseitigen Ende ist das Brennstoffeinspritzventil 1 über den Dichtring 5 zur Brennstoffverteilerleitung 4 abgedichtet. Durch den Brennstoffdruck des zuströmenden Brennstoffs ergibt sich auf dieser gegenüberliegenden Seite eine ebenfalls axial gerichtete Gegenkraft F2. In allen üblichen und normalen Betriebszuständen gilt F2 > F1, so dass das Brennstoffeinspritzventil 1 „automatisch“ aufgrund der vorherrschenden Drücke in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 ohne axiales Verrutschen verbleibt und über das Entkopplungselement 240 an der Schulter 23 des Zylinderkopfes 9 abgestützt ist.The fuel injector 1 is over the sealing ring 2 to the combustion chamber 25 sealed off. Due to the combustion chamber pressure results in an axially directed force F1 on the fuel injector 1 at its downstream end. At its upstream end is the fuel injector 1 over the sealing ring 5 to the fuel distribution line 4 sealed. Due to the fuel pressure of the inflowing fuel results on this opposite side also an axially directed counterforce F2 , In all normal and normal operating conditions applies F2> F1, so that the fuel injector 1 "Automatic" due to the prevailing pressures in the mounting hole 20 of the cylinder head 9 without axial slipping remains and over the decoupling element 240 on the shoulder 23 of the cylinder head 9 is supported.

Anders stellt sich jedoch die Situation in einem Notlaufbetrieb dar, in dem der zuvor beschriebene bekannte Niederhalter 10 wirksam das Brennstoffeinspritzventil 1 in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 niederhält. Der Notlaufbetrieb kann bei Ausfall der Hochdruckpumpe eintreten, wenn alleinig nur noch eine Niederdruckförderpumpe den Brennstoff fördert. In einem solchen Notlaufbetrieb beträgt der Brennraumdruck z.B. ca. 70 bar, während der Brennstoffdruck des zuströmenden Brennstoffs nur noch ca. 5 bar beträgt, was bedeutet, dass F2 < F1 gilt, was zu einem unerwünschten „Abheben“ des Brennstoffeinspritzventils 1 ohne Niederhalter 10 führen würde. Die Kraft F1 beträgt im Notlaufbetrieb immerhin zwischen ca. 200 N und 350 N.However, the situation is different in a run-flat operation, in which the known hold-down described above 10 effectively the fuel injector 1 in the receiving hole 20 of the cylinder head 9 holds down. The emergency mode can occur in case of failure of the high-pressure pump, if only a low-pressure pump promotes fuel alone. In such emergency operation, the combustion chamber pressure is for example about 70 bar, while the fuel pressure of the incoming fuel is only about 5 bar, which means that F2 <F1, resulting in an undesirable "lifting" of the fuel injection valve 1 without downholder 10 would lead. The power F1 is at least between about 200 N and 350 N in emergency operation.

Alternativ zu einem mit einer komplexen Struktur ausgestalteten und im Einbau schwierig handhabbaren Niederhalter 10 soll nun erfindungsgemäß ein Sicherungsring 40 diese Funktion insbesondere im Notlaufbetrieb übernehmen.Alternatively to a designed with a complex structure and difficult to install in installation hold-down 10 Now, according to the invention a locking ring 40 take over this function, especially in emergency operation.

3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt III aus der 2 in einer Einbausituation mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring 40. Der Sicherungsring 40 wird in eine am äußeren Umfang des Zulaufstutzens 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingeformte Nut 41 vor der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 an der Brennstoffverteilerleitung 4 eingelegt. Dabei besitzt der Sicherungsring 40 grundsätzlich ein radiales Spiel auf seiner Innenseite zum Nutgrund der Nut 41. Dagegen ist die Außenseite des Sicherungsrings 40 in seinem Durchmesser sowie der Oberflächenbeschaffenheit bzw. Rauheit derart ausgestaltet, dass eine ausreichend große radial wirkende Vorspannkraft FV und axial wirkende Reibkraft FR auf die Wandung der Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 ausgeübt wird. Der Reibkoeffizient µ des Sicherungsrings 40 muss so hoch sein, dass FR > F1 - F2 gilt. Allerdings sollte FR einen Betrag von ca. 500 N je nach Durchmesser der abspritzseitigen Ventilkuppe nicht überschreiten, da ansonsten das Entkopplungselement 240 zu stark vorgespannt würde und die Montage und Demontage des Brennstoffeinspritzventils 1 nicht mehr einfach ermöglicht wären. 3 shows an enlarged section III from the 2 in a mounting situation with the locking ring according to the invention 40 , The circlip 40 is in a on the outer circumference of the inlet nozzle 7 of the fuel injection valve 1 molded groove 41 before installing the fuel injector 1 at the fuel rail 4 inserted. It has the circlip 40 basically a radial clearance on its inside to the groove bottom of the groove 41 , On the other hand, the outside of the locking ring 40 in its diameter and the surface texture or roughness designed such that a sufficiently large radially acting biasing force F V and axial frictional force F R on the wall of the receiving opening 12 of the connecting piece 6 is exercised. The friction coefficient μ of the circlip 40 must be high enough that F R > F1 - F2. However, should F R Do not exceed an amount of about 500 N depending on the diameter of the discharge-side valve tip, otherwise the decoupling element 240 Too much biased and the assembly and disassembly of the fuel injector 1 would not be possible anymore.

Bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 in der Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 findet eine gewisse Axialbewegung des Sicherungsrings 40 statt, wobei der Sicherungsring 40 in der Endposition des Brennstoffeinspritzventils 1 nach der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 im Zylinderkopf 9 an der unteren Nutflanke der Nut 41 aufsitzt. Neben dem radialen Spiel auf seiner Innenseite hat der Sicherungsring 40 deshalb auch ein axiales Spiel in der Nut 41 zur oberen Nutflanke hin, das mit dem Maß s1 gekennzeichnet ist. Im Betrieb unter Raildruck und erhöhten Temperaturen kann sich der Sicherungsring 40 in Richtung zur oberen Nutflanke verschieben. Das Maß s1 sollte jedoch so ausgelegt werden, dass der Sicherungsring 40 unter allen Betriebsbedingungen nicht an der oberen Nutflanke anstößt.When installing the fuel injector 1 in the receiving opening 12 of the connecting piece 6 finds a certain axial movement of the locking ring 40 instead, with the circlip 40 in the end position of the fuel injection valve 1 after installation of the fuel injection valve 1 in the cylinder head 9 at the lower groove flank of the groove 41 seated. In addition to the radial play on its inside, the retaining ring 40 Therefore, an axial play in the groove 41 towards the upper groove flank, that with the measure s1 is marked. In operation under rail pressure and elevated temperatures, the circlip may 40 move towards the upper groove flank. The measure s1 However, it should be designed so that the circlip 40 does not hit the upper groove flank under all operating conditions.

In den 4 bis 8 sind verschiedene Ausführungsformen von Sicherungsringen 40 jeweils in Draufsicht und Schnitt dargestellt. Die Sicherungsringe 40 sind grundsätzlich so ausgeführt, dass sie in die Nut 41, 51 am Brennstoffeinspritzventil 1 vor der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 in der Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 bzw. in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 einbringbar sind, entweder durch spezielle Formgebung oder Schlitzung. 4 zeigt einen geschlitzten Sicherungsring 40 mit einem rechteckigen Querschnitt; 5 zeigt einen geschlitzten Sicherungsring 40 mit einem runden Querschnitt ähnlich einem Sprengring; 6 zeigt einen geschlossenen Sicherungsring 40 in einer ovalen Grundgeometrie mit einem rechteckigen Querschnitt; 7 zeigt einen geschlossenen Sicherungsring 40 in einer unrunden Grundgeometrie mit einem rechteckigen Querschnitt, wobei die Geometrie so gewählt ist, dass der Sicherungsring 40 in die Nut 41, 51 eindehnbar ist und letztlich eine Anlage in der Aufnahmeöffnung 12 bzw. in der Aufnahmebohrung 20 an drei Umfangsbereichen ermöglicht ist; 8 zeigt einen geschlitzten Sicherungsring 40 mit einem rechteckigen Querschnitt, der aus zwei Teillagen bzw. Ringteilen zusammengesetzt ist.In the 4 to 8th are different embodiments of retaining rings 40 each shown in plan view and section. The circlips 40 are basically designed to fit into the groove 41 . 51 at the fuel injection valve 1 before installing the fuel injector 1 in the receiving opening 12 of the connecting piece 6 or in the receiving bore 20 of the cylinder head 9 can be introduced, either by special shaping or slotting. 4 shows a slotted circlip 40 with a rectangular cross section; 5 shows a slotted circlip 40 with a round cross section similar to a snap ring; 6 shows a closed circlip 40 in an oval basic geometry with a rectangular cross-section; 7 shows a closed circlip 40 in a non-circular basic geometry with a rectangular cross section, wherein the geometry is chosen so that the retaining ring 40 in the groove 41 . 51 is extensible and ultimately a facility in the receiving opening 12 or in the receiving bore 20 is possible at three peripheral areas; 8th shows a slotted circlip 40 with a rectangular cross section, which is composed of two partial layers or ring parts.

Der Reibkoeffizient µ des Sicherungsrings 40 kann z.B. durch Feuerverzinken (µ = ca. 0,46) oder durch Alkali-Silikat-Zinkstaubbeschichtung (µ = ca. 0,62) erhöht werden. Andere denkbare Maßnahmen zur Erhöhung des Reibkoeffizienten µ sind das Anbringen von speziellen Strukturen am Außenumfang des Sicherungsrings 40, wie z.B. Rändelungen, Kreuzrändelungen, Strahlbehandlungen. Diese Maßnahmen sind auch miteinander kombinierbar. Ein typischer Werkstoff für den Sicherungsring 40 könnte ein korrosionsbeständiger Federstahl, wie 1.4310 sein.The friction coefficient μ of the circlip 40 can be increased eg by hot-dip galvanizing (μ = approx. 0.46) or by alkali silicate zinc dust coating (μ = approx. 0.62). Other conceivable measures for increasing the coefficient of friction μ are the attachment of special structures on the outer circumference of the securing ring 40 such as knurls, cross knurls, blast treatments. These measures can also be combined with each other. A typical material for the retaining ring 40 could be a corrosion resistant spring steel such as 1.4310.

9 zeigt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in Schnittdarstellung mit einem erfindungsgemäßen, an dem Brennstoffeinspritzventil 1 angebrachten Sicherungsring 40 in der Aufnahmebohrung 20 eines Zylinderkopfes 9. In der 10 ist ein vergrößerter Ausschnitt X aus der 9 in einer Einbausituation mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring 40 dargestellt. Der Sicherungsring 40 wird in eine am äußeren Umfang des Ventilgehäuses 22 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingeformte Nut 51 vor der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 im Zylinderkopf 9 eingelegt. Dabei besitzt der Sicherungsring 40 grundsätzlich ein radiales Spiel auf seiner Innenseite zum Nutgrund der Nut 51. Dagegen ist die Außenseite des Sicherungsrings 40 in seinem Durchmesser sowie der Oberflächenbeschaffenheit bzw. Rauheit derart ausgestaltet, dass eine ausreichend große radial wirkende Vorspannkraft FV und axial wirkende Reibkraft FR auf die Wandung der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 ausgeübt wird. Der Reibkoeffizient µ des Sicherungsrings 40 muss so hoch sein, dass FR > F1 - F2 gilt. Allerdings sollte FR einen Betrag von ca. 500 N je nach Durchmesser der abspritzseitigen Ventilkuppe nicht überschreiten, da ansonsten das Entkopplungselement 240 zu stark vorgespannt würde und die Montage und Demontage des Brennstoffeinspritzventils 1 nicht mehr einfach ermöglicht wären. 9 shows a fuel injector in a sectional view with an inventive, at the fuel injection valve 1 attached circlip 40 in the receiving hole 20 a cylinder head 9 , In the 10 is an enlarged section X from the 9 in a mounting situation with the locking ring according to the invention 40 shown. The circlip 40 gets into one on the outer circumference of the valve body 22 of the fuel injection valve 1 molded groove 51 before installing the fuel injector 1 in the cylinder head 9 inserted. It has the circlip 40 basically a radial clearance on its inside to the groove bottom of the groove 51 , On the other hand, the outside of the locking ring 40 in its diameter and the surface texture or roughness designed such that a sufficiently large radially acting biasing force F V and axial frictional force F R on the wall of the receiving bore 20 of the cylinder head 9 is exercised. The friction coefficient μ of the circlip 40 must be so high that F R > F1 - F2 applies. However, should F R Do not exceed an amount of about 500 N depending on the diameter of the discharge-side valve tip, otherwise the decoupling element 240 Too much biased and the assembly and disassembly of the fuel injector 1 would not be possible anymore.

Bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9 findet eine gewisse Axialbewegung des Sicherungsrings 40 mit statt, wobei der Sicherungsring 40 in der Endposition des Brennstoffeinspritzventils 1 nach der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 im Zylinderkopf 9 an der oberen Nutflanke der Nut 51 anliegt. Neben dem radialen Spiel auf seiner Innenseite hat der Sicherungsring 40 deshalb auch ein axiales Spiel in der Nut 51 zur unteren Nutflanke hin, das mit dem Maß s2 gekennzeichnet ist. Das Maß s2 sollte so ausgelegt werden, dass sich das Brennstoffeinspritzventil 1 unter allen Betriebsbedingungen nicht mehr als 0,3 mm, auf keinen Fall aber nicht mehr als 0,5 mm in axialer Richtung bewegen kann.When installing the fuel injector 1 in the receiving hole 20 of the cylinder head 9 finds a certain axial movement of the locking ring 40 with instead, with the circlip 40 in the end position of the fuel injection valve 1 after installation of the fuel injection valve 1 in the cylinder head 9 on the upper groove flank of the groove 51 is applied. In addition to the radial play on its inside, the retaining ring 40 Therefore, an axial play in the groove 51 towards the lower groove flank, that with the measure s2 is marked. The measure s2 should be designed so that the fuel injector 1 under all operating conditions can not move more than 0.3 mm, in any case not more than 0.5 mm in the axial direction.

In der 11 ist eine alternative Ausführung in einer Darstellung analog dem vergrößerten Ausschnitt gemäß 3 in einer Einbausituation mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring 40 dargestellt. Dabei ist beispielhaft ausgeführt, dass die Nutflanken der Nut 41 nicht unbedingt unter einem rechten Winkel zur Ventillängsachse verlaufen müssen, sondern auch unter Winkeln α, β in einer Größenordnung von 0° bis 45° verlaufen können. Dadurch können die Reibkräfte FR und somit die Aufpress- und Abzugskräfte vom Sicherungsring 40 erhöht werden.In the 11 is an alternative embodiment in a representation analogous to the enlarged section according to 3 in a mounting situation with the locking ring according to the invention 40 shown. It is exemplified that the groove flanks of the groove 41 not necessarily have to run at a right angle to the valve longitudinal axis, but can also extend at angles α, β in the order of 0 ° to 45 °. This allows the friction forces F R and thus the pressure and withdrawal forces from the circlip 40 increase.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum, wobei die Brennstoffeinspritzvorrichtung wenigstens ein Brennstoffeinspritzventil (1), eine Brennstoffverteilerleitung (4) mit wenigstens einem eine Aufnahmeöffnung (12) aufweisenden Anschlussstutzen (6) sowie eine Aufnahmebohrung (20) in einem Zylinderkopf (9) für das Brennstoffeinspritzventil (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Nut (41, 51) des Brennstoffeinspritzventils (1) eingebrachter Sicherungsring (40) im montierten Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) eine solche Vorspannkraft (FV) und Reibkraft (FR) auf die Wandung der Aufnahmeöffnung (12) des Anschlussstutzens (6) oder der Aufnahmebohrung (20) des Zylinderkopfes (9) ausübt, dass das Brennstoffeinspritzventil (1) gegen unzulässiges axiales Verschieben in jedem Betriebszustand gesichert ist.Fuel injection device for fuel injection systems of internal combustion engines, in particular for direct injection of fuel into a combustion chamber, wherein the fuel injection device comprises at least one fuel injection valve (1), a fuel distributor line (4) with at least one connection opening (6) having a receiving opening (12) and a receiving bore (20) in a cylinder head (9) for the fuel injection valve (1), characterized in that in a groove (41, 51) of the fuel injection valve (1) inserted retaining ring (40) in the assembled state of the fuel injection valve (1) such a biasing force (F V ) and friction force (F R ) on the wall of the receiving opening (12) of the connecting piece (6) or the receiving bore (20) of the cylinder head (9) exerts that the fuel injection valve (1) is secured against inadmissible axial displacement in each operating condition. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (40) ein axiales Verschieben des Brennstoffeinspritzventils (1) von > 0,5 mm stets verhindert.Fuel injector after Claim 1 , characterized in that the retaining ring (40) always prevents axial displacement of the fuel injection valve (1) of> 0.5 mm. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (41, 51) für den Sicherungsring (40) entweder am äußeren Umfang eines Zulaufstutzens (7) oder eines Ventilgehäuses (22) des Brennstoffeinspritzventils (1) eingeformt ist.Fuel injector after Claim 1 or 2 , characterized in that the groove (41, 51) for the locking ring (40) is formed either on the outer circumference of an inlet nozzle (7) or a valve housing (22) of the fuel injection valve (1). Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (40) mit einem solchen Innendurchmesser versehen ist, dass er ein radiales Spiel auf seiner Innenseite zum Nutgrund der Nut (41, 51) besitzt.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the securing ring (40) is provided with such an inner diameter that it has a radial clearance on its inside to the groove bottom of the groove (41, 51). Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (40) mit einem Außendurchmesser sowie der Oberflächenbeschaffenheit bzw. Rauheit derart ausgestaltet ist, dass eine ausreichend große radial wirkende Vorspannkraft FV und axial wirkende Reibkraft FR auf die Wandung der Aufnahmeöffnung (12) des Anschlussstutzens (6) oder der Aufnahmebohrung (20) des Zylinderkopfes (9) ausgeübt wird, um ein unzulässiges axiales Verschieben des Brennstoffeinspritzventils (1) in jedem Betriebszustand zu verhindern.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the securing ring (40) is designed with an outer diameter and the surface texture or roughness such that a sufficiently large radially acting biasing force F V and axially acting frictional force F R on the wall of the receiving opening ( 12) of the connecting piece (6) or the receiving bore (20) of the cylinder head (9) is exerted in order to prevent an unacceptable axial displacement of the fuel injection valve (1) in each operating condition. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (40) geschlitzt ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the securing ring (40) is slotted. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (40) eine unrunde Grundgeometrie besitzt, die es ermöglicht, den Sicherungsring (40) in die Nut (41, 51) einzudehnen.Fuel injection device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the locking ring (40) has a non-circular base geometry, which makes it possible to extend the retaining ring (40) in the groove (41, 51). Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strukturen am Außenumfang des Sicherungsrings (40), wie Rändelungen, Kreuzrändelungen, zur Erhöhung des Reibkoeffizienten µ vorgesehen sind.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that structures on the outer circumference of the securing ring (40), such as knurls, Kreuzrändelungen, are provided to increase the coefficient of friction μ. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Sicherungsrings (40) der Reibkoeffizient µ durch Maßnahmen wie Strahlbehandlungen, Feuerverzinken oder Beschichtungen, z.B. eine Alkali-Silikat-Zinkstaubbeschichtung, erhöht ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that on the outside of the securing ring (40) of the coefficient of friction μ by measures such as blast treatments, hot-dip galvanizing or coatings, such as an alkali-silicate zinc dust coating is increased. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken der Nut (41, 51) entweder unter einem rechten Winkel zur Ventillängsachse oder unter einem Winkel (α, β) in einer Größenordnung von 0° bis 45° verlaufen.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the groove flanks of the groove (41, 51) either at a right angle to the valve longitudinal axis or at an angle (α, β) in the order of 0 ° to 45 °.
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