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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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In der
1 ist beispielhaft eine aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffeinspritzvorrichtung gezeigt, deren Zulaufstutzen mittels eines bekannten Dichtrings aus Elastomer gegen die Aufnahmetasse einer Brennstoffverteilerleitung abgedichtet ist. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Derartige Brennstoffeinspritzventile sind zahlreich bekannt, beispielhaft sei die
DE 103 59 299 A1 genannt.
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Bekannt ist aus der
DE 10 2017 207 091 A1 bereits ein Brennstoffeinspritzventil, das zulaufseitig einen konischen Anschlussstutzen aufweist. Der Anschlussstutzen umfasst dabei einen Dichtabschnitt, an dem ein ringförmiges Dichtelement zur Abdichtung gegenüber der Aufnahmetasse einer Brennstoffverteilerleitung angeordnet ist. Das ringförmige Dichtelement umschließt den Dichtabschnitt bezüglich einer Längsachse umfänglich. Ferner ist das ringförmige Dichtelement mittels eines Stützrings am unteren Ende des Dichtabschnitts abgestützt. Der Dichtabschnitt des Anschlussstutzens ist zumindest in dem Bereich, in dem das ringförmige Dichtelement und der Stützring den Anschlussstutzen umschließen, mit einem sich entlang der Längsachse vergrößernden Umfang, also einer Konizität ausgestaltet.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Abdichtung eines Zulaufstutzens gegenüber der Aufnahmeöffnung einer Brennstoffverteilerleitung realisiert ist. Dazu ist am Zulaufstutzen in vorteilhafter Weise ein Stützring vorgesehen, der den zulaufseitigen Dichtring untergreift, wobei der Stützring eine ebene Unterseite zur Auflage auf einer Schulter des Zulaufstutzens sowie eine senkrecht dazu ausgebildete Mantelseite besitzt, von der nach radial innen eine Oberseite schräg geneigt in Richtung zur Unterseite abfällt, so dass der Stützring einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Der Dichtring kann sich in vorteilhafter Weise an die schräg geneigte Oberseite anlegen. Wird der Dichtring mit Systemdruck beaufschlagt, so bewegt er sich in Richtung des Stützrings und drückt diesen axial gegen die Schulter des Zulaufstutzens. Durch die vorzugsweise kegelförmige Oberseite des Stützrings wird dessen vorzugsweise zylindrische Mantelseite vom Dichtring an die Wandung der Aufnahmeöffnung gedrückt. Dies verhindert, dass der Dichtring zwischen den Stützring und die Wandung der Aufnahmeöffnung extrudieren kann. Aufgrund dessen, dass der Stützring axial planar auf dem Zulaufstutzen aufliegt, ist noch eine gewisse radiale Bewegung des Brennstoffeinspritzventils in der Aufnahmeöffnung möglich.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Durch das Verpressen einer Radialstützscheibe am Zulaufstutzen des Brennstoffeinspritzventils ist das Brennstoffeinspritzventil in der Aufnahmeöffnung eines Anschlussstutzens einer Brennstoffverteilerleitung verliersicher vormontierbar. In vorteilhafter Weise ist die Radialstützscheibe an einem Endkragen des Zulaufstutzens in Strömungsrichtung gesehen noch vor dem auf dem Zulaufstutzen montierten Dichtring angeordnet. So ist die Radialstützscheibe am Zulaufstutzen des Brennstoffeinspritzventils sehr einfach und kostengünstig anbringbar. Die Radialstützscheibe weist in idealer Weise einen über die gesamte Bauteilhöhe in axialer Richtung verlaufenden Schlitz auf, durch den es möglich ist, die Radialstützscheibe besonders einfach am Brennstoffeinspritzventil durch seine Nachgiebigkeit zu montieren und Toleranzen auszugleichen.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine teilweise dargestellte Brennstoffeinspritzvorrichtung in einer bekannten Ausführung,
- 2 eine erste bekannte hydraulische Schnittstelle im Bereich einer Aufnahmeöffnung der Brennstoffverteilerleitung,
- 3 eine zweite bekannte hydraulische Schnittstelle im Bereich einer Aufnahmeöffnung der Brennstoffverteilerleitung,
- 4 eine hydraulische Schnittstelle im Bereich einer Aufnahmeöffnung der Brennstoffverteilerleitung mit einem erfindungsgemäßen Stützring,
- 5 eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsvariante eines Stützrings und
- 6 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsvariante eines Stützrings.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Zum Verständnis der Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 eine bekannte Ausführungsform einer Brennstoffeinspritzvorrichtung näher beschrieben. In der 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen in einer Seitenansicht dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist Teil der Brennstoffeinspritzvorrichtung. Mit einem stromabwärtigen Ende ist das Brennstoffeinspritzventil 1, das in Form eines direkt einspritzenden Einspritzventils zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum 25 der Brennkraftmaschine ausgeführt ist, in eine Aufnahmebohrung 20 eines Zylinderkopfes 9 eingebaut. Ein Dichtring 2, insbesondere aus PTFE oder PTFE mit Füllstoffen, sorgt für eine optimale Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber der Wandung der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderkopfes 9.
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Zwischen einem Absatz 21 eines Ventilgehäuses 22 (nicht gezeigt) oder einer unteren Stirnseite 21 eines Abstützelements 19 (1) und einer z.B. rechtwinklig zur Längserstreckung der Aufnahmebohrung 20 verlaufenden Schulter 23 der Aufnahmebohrung 20 ist ein Zwischenelement 24 eingelegt, das z.B. als Dämpfungs- oder Entkopplungselement dient. Mit Hilfe eines solchen Zwischenelements 24 werden auch Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgeglichen und eine querkraftfreie Lagerung auch bei leichter Schiefstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 sichergestellt.
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Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist an seinem zulaufseitigen Ende 3 eine Steckverbindung zu einer Brennstoffverteilerleitung (Fuel Rail) 4 auf, die durch einen Dichtring 5 zwischen einem Anschlussstutzen (Railtasse) 6 der Brennstoffverteilerleitung 4, der im Schnitt dargestellt ist, und einem Zulaufstutzen 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 abgedichtet ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in eine Aufnahmeöffnung 12 des Anschlussstutzens 6 der Brennstoffverteilerleitung 4 eingeschoben. Der Anschlussstutzen 6 geht dabei z.B. einteilig aus der eigentlichen Brennstoffverteilerleitung 4 hervor und besitzt stromaufwärts der Aufnahmeöffnung 12 eine durchmesserkleinere Strömungsöffnung 15, über die die Anströmung des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 verfügt über einen elektrischen Anschlussstecker 8 für die elektrische Kontaktierung zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1.
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Der elektrische Anschlussstecker 8 ist über entsprechende elektrische Verbindungen mit einem nicht gezeigten Aktuator verbunden, durch dessen Erregung eine Hubbewegung einer Ventilnadel erzielbar ist, wodurch eine Betätigung eines Ventilschließkörpers, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet, ermöglicht ist. Diese letztgenannten Bauteile sind nicht explizit dargestellt und können jegliche hinlänglich bekannte Bauformen aufweisen. Der Aktuator kann beispielsweise elektromagnetisch, piezoelektrisch oder magnetostriktiv betrieben werden.
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Um das Brennstoffeinspritzventil 1 und die Brennstoffverteilerleitung 4 weitgehend radialkraftfrei voneinander zu beabstanden und das Brennstoffeinspritzventil 1 sicher in der Aufnahmebohrung 20 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-Biege-Teil. Der Niederhalter 10 weist ein teilringförmiges Grundelement 11 auf, von dem aus abgebogen ein Niederhaltebügel 13 verläuft, der an einer stromabwärtigen Endfläche 14 des Anschlussstutzens 6 an der Brennstoffverteilerleitung 4 im eingebauten Zustand anliegt.
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In den 2 und 3 sind bekannte hydraulische Schnittstellen im Bereich der Aufnahmeöffnungen 12 der Brennstoffverteilerleitung 4 dargestellt, wobei der in der 2 gezeigte Aufbau dem der 1 gleicht. Bei dieser Ausführung ist der Zulaufstutzen 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 zylindrisch ausgestaltet. Der Dichtring 5 ist zwischen der Innenwand der Aufnahmeöffnung 12 und dem Zulaufstutzen 7 verspannt. Zudem ist ein Stützring 25 unterhalb des Dichtrings 5 vorgesehen, der sich z.B. an einer Schulter 26 des Zulaufstutzens 7 abstützt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 wird dabei über den Stützring 25 radial abgestützt. Ein Verrutschen des Dichtrings 5 ist auf diese Weise ausgeschlossen. Insofern wird auch die Pressung des Dichtrings 5 nicht beeinflusst.
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Im Gegensatz zur Ausgestaltung der hydraulischen Schnittstelle im Bereich der Aufnahmeöffnung 12 der Brennstoffverteilerleitung 4 der 2 ist bei dem in der 3 dargestellten Zulaufstutzen 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 ein konisch verlaufender Abschnitt vorgesehen, der vom Stützring 25 mit einer ebenfalls konisch verlaufenden Innenöffnung und teilweise vom Dichtring 5 umgeben ist. Aufgrund einer Kraftaufteilung der Radialkraft an der konisch verlaufenden Wandung des Zulaufstutzens 7 u.a. auch in eine axiale Kraftkomponente besteht die Gefahr eines einseitigen Verrutschens des Dichtrings 5 nach oben vom konischen Abschnitt weg, wenn die Axialkraft des Stützrings 25 größer als die Verschiebekraft des Dichtrings 5 ist. Dieses Verrutschen könnte mit einer Reduzierung der Pressung des Dichtrings 5 einhergehen. Bei dieser Ausführung des Brennstoffeinspritzventils 1 weist dieses deshalb zur Verliersicherung an seinem zulaufseitigen Ende 3 im Bereich eines Endkragens 29 eine Radialstützscheibe 30 auf. Die Radialstützscheibe 30 ist dabei als dünne, aber kompakte Scheibe ausgeführt, die aus einem Kunststoff (z.B. PEEK, PPS, POM) oder aus einem Metall (z.B. Aluminium) bestehen kann. Die Radialstützscheibe 30 wird z.B. über einen Hilfsdorn axial von oben auf das Brennstoffeinspritzventil 1 montiert. Alternativ kann die Radialstützscheibe 30 mittels eines Spreizgreifers oder eines ähnlichen Werkzeugs montiert werden. Insofern ist die Radialstützscheibe 30 in Strömungsrichtung gesehen noch vor dem Dichtring 5 angeordnet.
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In gleicher Darstellungsweise wie 3 zeigt nun 4 eine hydraulische Schnittstelle im Bereich einer Aufnahmeöffnung 12 der Brennstoffverteilerleitung 4 mit einem erfindungsgemäßen umlaufenden Stützring 25, der vor dem optionalen Anbringen einer oben erwähnten Radialstützscheibe 30 auf den Zulaufstutzen 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 aufgeschoben wird. Der Stützring 25 zeichnet sich dadurch aus, dass er den Dichtring 5 untergreift, wobei der Stützring 25 eine ebene Unterseite 31 zur Auflage auf der axial planar verlaufenden Schulter 26 des Zulaufstutzens 7 sowie eine senkrecht dazu ausgebildete Mantelseite 33 besitzt, von der nach radial innen eine Oberseite 34 schräg geneigt in Richtung zur Unterseite 31 abfällt, so dass der Stützring 25 einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass unter dem Systemdruck des Brennstoffs ein Extrudieren des Dichtrings 5 zwischen dem Stützring 25 und dem Zulaufstutzen 7 verhindert ist. Der Außendurchmesser an der Mantelseite 33 des Stützrings 25 ist so gewählt, dass er geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 12, so dass in vorteilhafter Weise eine Spielpassung vorliegt. Eine Übergangspassung oder eine minimale Presspassung sind für die Mantelseite 33 des Stützrings 25 in Bezug auf die Aufnahmeöffnung 12 ebenso denkbar.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsvariante eines Stützrings 25, bei der die Oberseite 34 des Stützrings 25 von der Mantelseite 33 ausgehend nach radial innen schräg geneigt bis zur Unterseite 31 abfällt. Im Gegensatz dazu zeigt 6 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsvariante eines Stützrings 25, bei der die Oberseite 34 des Stützrings 25 von der Mantelseite 33 ausgehend nach radial innen schräg geneigt in Richtung zur Unterseite 31 abfällt und sich noch eine zur Mantelseite 33 parallel verlaufende, axial kurze Innenseite 35 anschließt, so dass ein Absatz zwischen Oberseite 34 und Unterseite 31 gebildet ist. Der Absatz weist dabei ein so kleines Maß auf, dass eine Beschädigung des Dichtrings 5 ausgeschlossen werden kann.
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In beiden gezeigten Ausführungsformen setzt sich die Mantelseite 33 über die Unterseite 31 hinaus axial als dünnwandiger, ringförmiger Bund 32 zur Vorzentrierung des Stützrings 25 auf dem Zulaufstutzen 7 fort. Dabei macht der Bund 32 ungefähr die Hälfte der axialen Erstreckung der gesamten Mantelseite 33 aus. Der Bund 32 des Stützrings 25 weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Zulaufstutzens 7 in dem vom Bund 32 umgebenen Abschnitt, so dass ein geringes radiales Spiel zum Zulaufstutzen 7 vorliegt. Es sei aber betont, dass der Bund 32 zwar zur Vorzentrierung ein vorteilhaftes Designmerkmal darstellt, aber nur optional vorgesehen sein kann. Insofern gilt, dass der Stützring 25 in seiner Grundstruktur immer erst einmal einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, damit sich der Dichtring 5 in vorteilhafter Weise an die schräg geneigte Oberseite 34 anlegen und unter dem Systemdruck des Brennstoffs abstützen kann. Der Stützring 25 besteht z.B. aus einem Kunststoff, wie dem Polyamid PA66 mit ca. 10-20% Glasfasern.
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Bei der Montage des Zulaufstutzens 7 in den Anschlussstutzen 6 wird der Stützring 25 in dem Anschlussstutzen 6 zentriert. Der optional vorhandene axiale Bund 32 des Stützrings 25, der ein radiales Spiel zum Zulaufstutzen 7 hat, sorgt dabei für eine Vorzentrierung. Wird der Dichtring 5 mit Systemdruck beaufschlagt, so bewegt er sich in Richtung des Stützrings 25 und drückt diesen axial gegen die Schulter 26 des Zulaufstutzens 7. Durch die vorzugsweise kegelförmige Oberseite 34 des Stützrings 25 wird dessen vorzugsweise zylindrische Mantelseite 33 vom Dichtring 5 an die Wandung der Aufnahmeöffnung 12 gedrückt. Dies verhindert, dass der Dichtring 5 zwischen den Stützring 25 und die Wandung der Aufnahmeöffnung 12 extrudieren kann. Aufgrund dessen, dass der Stützring 25 axial planar auf dem Zulaufstutzen 7 aufliegt und ein radiales Spiel zum Zulaufstutzen 7 vorliegt, ist noch eine gewisse radiale Bewegung des Brennstoffeinspritzventils 1 in der Aufnahmeöffnung 12 möglich, ohne dass die Dichtwirkung des Dichtrings 5 in irgendeiner Weise beeinträchtigt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10359299 A1 [0002]
- DE 102017207091 A1 [0003]
