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Stand der
Technik
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Kraftstoffeinspritzventile für Brennkraftmaschinen
sind in vielfältigsten
Ausführungen
und Bauformen bekannt. Viele der aus dem Stand der Technik bekannten
Kraftstoffeinspritzventile weisen ein mehrteiliges Gehäuse auf,
welches in der Regel durch eine Spannmutter gegeneinander zusammengehalten
und abgedichtet wird.
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Ein Beispiel für ein solches Kraftstoffeinspritzventil
ist in der
DE 100
48 598 A1 beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf
das in der
DE 100 48
598 A1 beschriebene Kraftstoffeinspritzventil beschränkt, sondern
kann bei allen Kraftstoffeinspritzventilen mit mehrteiligen Gehäusen mit
Gewinn eingesetzt werden.
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Mehrteilige Gehäuse sind in der Regel deshalb
notwendig, weil nur so die verschiedenen Bohrungen, Steuerräume und
anderen Bauteile eines Kraftstoffeinspritzventils in das Gehäuse eingebracht werden
können.
Die verschiedenen Teile des Gehäuses
müssen
mit hohen Anpresskräften
dichtend miteinander verspannt werden, da innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils
sehr hohe Drücke
herrschen und der Kraftstoff nicht an den Kontaktflächen zwischen den
Teilen des Gehäuses
herausgelangen soll. werden.
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Um im montierten Zustand des Kraftstoffeinspritzventils
eine eindeutige Zuordnung der relativen Lage der einzelnen Teile
des Gehäuses
sicherstellen zu können,
werden üblicherweise
in jedes Gehäuseteil
ein oder mehrere Bohrungen eingebracht, in die bei der Montage je
ein Stift eingelegt wird. Durch diese Stifte wird gewährleistet,
dass die entsprechenden Bohrungen einander benachbart angeordneter
Teile des Gehäuses
miteinander fluchten und somit die relative Lage der benachbarten
Teile des Gehäuses eindeutig
festgelegt ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Bei einem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil
für eine
Brennkraftmaschine mit einem mehrteiligen Gehäuse, wobei die verschiedenen
Teile des Gehäuses
gegeneinander verspannt sind und mit einem oder mehreren Stiften
in ihrer relativen Lage zueinander gesichert sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der oder die Stifte um einen Winkel α verdreht zu einer Mittelachse
des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet sind. Dadurch wird die Scherfestigkeit
des Stifts um den Faktor 1/cos α erhöht. Im Ergebnis
kann somit bei gleichem Durchmesser des Stifts ein größeres Drehmoment
zwischen zwei benachbart angeordneten Teilen des Gehäuses eingeleitet
werden, ohne dass es zu einer Abscherung der Sicherungsstifte und
damit zu einer unerwünschten
Verdrehung dieser Teile zueinander kommt.
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Des Weiteren kann durch den erfindungsgemäß vorgesehenen
Winkel α erreicht
werden, dass ein beim Verspannen zweier benachbart angeordneter
Teile des Gehäuses
auftretendes Drehmoment zu einer Erhöhung der Anpresskraft zwischen
den Kontaktflächen
der benachbart angeordneten Teile des Gehäuses führt. Dieser Effekt entspricht
dem bei einem Schraubgewinde zwischen zwei Kontermuttern auftretenden
Effekt. Durch diese Maßnahme
wird nicht nur die Anpresskraft zwischen zwei benachbarten Teilen
des Gehäuses
erhöht,
sondern infolgedessen auch die Dichtheit des Gehäuses an den Kontaktfläche verbessert.
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Die relative Lage zweier zueinander
benachbart angeordneter Teile des Gehäuses kann noch eindeutiger
fixiert werden, wenn zwei oder mehr Stifte vorgesehen sind, um die
relative Lage zweier benachbart angeordneter Teile zu sichern.
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Beim Lösen der Verspannung führt der
umgekehrte Effekt dazu, dass die Anpresskraft zwischen den Kontaktflächen zweier
benachbarter Teile des Gehäuses
sich bereits verringert, bevor die Kontaktflächen zweier benachbart angeordneter
Teile des Gehäuses
voneinander abheben.
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Dabei ist zu beachten, dass der Winkel
a so dazu führt,
dass, wenn zwei Stifte zur Sicherung der relativen Lage zweier benachbart
angeordneter Teile des Gehäuses
eingesetzt werden, diese Stifte in eingebautem Zustand nicht mehr
parallel, sondern windschief zueinander stehen.
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Prinzipiell können zwei zueinander benachbart
angeordnete Teile des Gehäuses
mit einem oder mehreren Stiften in ihrer relativen Lage zueinander gesichert
werden. Es können
aber auch mehr als zwei Teile des Gehäuses durch einen oder zwei
Stifte gesichert werden, wenn die dazu in den Gehäuseteilen
vorgesehenen Bohrungen sich durch alle zu sichernden Teile des Gehäuses erstrecken.
Wenn die Platzverhältnisse
es erfordern, kann es sinnvoll sein, wenn nur zwei Teile des Gehäuses durch
einen oder mehrere Stifte in ihrer relativen Lage zueinander gesichert
sind. Weitere Teile des Gehäuses
können durch
andere Bohrungen und zusätzliche
Stifte miteinander in ihrer relativen Lage zueinander gesichert werden.
Welcher Variante im Einzelfall der Vorzug zu geben ist, hängt unter
anderem von den Platzverhältnissen
innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils und den übrigen Randbedingungen
bei der Fertigung ab.
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Vorteilhafterweise können der
oder die Stifte als zylindrischer Passstift, als Spiral-Spannstift
oder als Spannhülse
ausgeführt
sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass in den zu sichernden Teilen des Gehäuses für jeden
Stift eine Bohrung vorhanden ist, und dass die Bohrungen in zusammengesetztem
Zustand des Gehäuses
miteinander fluchten.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die Längsachse
der Stifte durch Verdrehen um einen Winkel α bezüglich einer Drehachse relativ
zur Mittelachse des Kraftstoffeinspritzventils erfolgt, und die
Drehachse die Mittelachse des Kraftstoffeinspritzventils schneidet.
In diesem Fall wird die gewünschte
Anpresswirkung aufgrund des Drehmoments zwischen den benachbart
angeordneten Teilen des Gehäuses optimal.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn der Winkel α größer als
10° und
kleiner als 45° ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Stifte beziehungsweise
der entsprechenden Bohrungen in den Teilen des Gehäuses ist besonders
vorteilhaft anwendbar, wenn die verschiedenen Teile des Gehäuses mittels
einer Spannmutter miteinander verspannt werden, da durch das Verspannen
mittels der Spannmutter automatisch Drehmomente in die Teile des
Gehäuses
eingeleitet werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil
kann in nach dem Otto-Verfahren oder in nach dem Diesel-Verfahren
arbeitenden Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Des Weiteren
kann es auch in Kraftstoffeinspritzsystemen mit Common-Rail eingesetzt
werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung,
deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Es zeigen:
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1 eine
stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils;
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A aus 1;
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3 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 2;
und
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4 ein
Blockschaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems mit erfindungsgemäßem Kraftstoffeinspritzventil.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil,
welches in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet wird, stark
vereinfacht im Schnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 besteht
aus einem mehrteiligen Gehäuse.
Die Teile des Gehäuses sind
in 1 mit den Bezugszeichen 3, 5 und 7 bezeichnet.
Der Teil 3 des Gehäuses
wird auch als Ventilkörper
bezeichnet. Der Teil 7 wird auch als Ventilhaltekörper bezeichnet.
Zwischen dem Ventilkörper 3 und
dem Ventilhaltekörper 7 ist
eine Zwischenscheibe 5 angeordnet.
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Der Ventilkörper 3, die Zwischenscheibe 5 und
der Ventilhaltekörper 7 werden
durch eine Spannmutter 9, welche mit einem Außengewinde 11 am
Ventilhaltekörper 7 und
einem Absatz 13 am Ventilkörper 3 zusammenwirkt,
dichtend zusammengespannt.
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Über
einen Hochdruck-Anschluss 15 und einen Niederdruck-Anschluss 17 ist
das Kraftstoffeinspritzventil 1 in eine Kraftstoffeinspritzanlage
(siehe 4) eingebunden.
Soweit ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils 1 aus
dem Stand der Technik bekannt. Wesentliche Teile des Inneren des
Kraftstoffeinspritzventils 1, wie beispielsweise eine Düsennadel,
ein Druckraum, ein Steuerraum, ein Steuerventil, Zulaufdrossel und
Ablaufdrossel sind in 1 nicht
dargestellt, da sie zwar für die
Funktion eines Kraftstoffeinspritzventils 1 zwingend erforderlich
sind, die Erfindung jedoch nicht diese Bauteile betrifft.
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Die Erfindung betrifft vielmehr die
Fixierung der Teile 3, 5 und 7 des Kraftstoffeinspritzventils 1 relativ
zueinander.
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Zwischen dem Ventilkörper 3 und
der Zwischenscheibe 5 gibt es eine erste Kontaktfläche 19 und
zwischen der Zwischenscheibe 5 und dem Ventilhaltekörper 7 gibt
es eine zweite Kontaktfläche 21.
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Damit im montierten und verspannten
Zustand die relative Lage von Ventilkörper 3, Zwischenscheibe 5 und
Ventilhaltekörper 7 eindeutig
festgelegt ist, wird bei Kraftstoffeinspritzventilen 1 nach dem
Stand der Technik ein Stift 23 bei der Montage des Kraftstoffeinspritzventils 1 in
Bohrungen 25a, 25b und 25c eingelegt.
Dabei werden die Bohrungen 25a, 25b und 25c nach
dem Stand der Technik parallel zu einer Mittelachse 26 des
Kraftstoffeinspritzventils in den Ventilkörper 3, die Zwischenscheibe 5 und den
Ventilhaltekörper 7 eingebracht.
Es versteht sich von selbst, dass im montierten Zustand des Kraftstoffeinspritzventils
die Bohrungen 25a, 25b und 25c miteinander
fluchten, da nur dann der Stift 23 in alle drei Bohrungen
eingelegt werden kann.
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Die 3 zeigten
einen Schnitt entlang der Schnittebene B-B (siehe 1 und 2)
aus dem sich die erfindungsgemäße Anordnung
der Bohrungen 27a, 27b und 27c ergibt.
Wie aus 3 erkennbar, ist
die Längsachse
der Bohrungen 27a, 27b und 27c um einen
Winkel α gegenüber der
Mittelachse 26 des Kraftstoffeinspritzventils 1 verdreht.
Die Verdrehung der Längsachse
der Bohrungen 27a, 27b und 27c hat den
Zweck, dass beim Anziehen der Spannmutter 9 die dabei auftretende
Tendenz des Ventilkörpers 3 sich
relativ zur Zwischenscheibe 5 zu verdrehen und andererseits
die Tendenz der Zwischenscheibe 5, sich relativ zum Ventilhaltekörper 7 zu
verdrehen, dazu führt,
dass der Ventilkörper 3 fester
gegen die Zwischenscheibe 5 und die Zwischenscheibe 5 fester gegen
den Ventilhaltekörper 7 gepresst
wird. Im Ergebnis wird somit die Anpresskraft in der ersten Kontaktfläche 19 und
in der zweiten Kontaktfläche 21 erhöht. Dies
führt zu
einer besseren Abdichtung des Kraftstoffeinspritzventils 1.
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In der 2 ist
ein Schnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 entlang
der Schnittlinie A-A aus 1 dargestellt.
Aus dieser Darstellung ergibt sich, dass zwei Bohrungen 27b in
der Zwischenscheibe 5 vorhanden sind. Selbstverständlich sind
dann auch zwei Bohrungen 27a im Ventilkörper 3 (nicht dargestellt)
und zwei Bohrungen 27c im Ventilhaltekörper 7 (nicht dargestellt)
vorhanden. Die Bohrungen 27a, 27b und 27c fluchten,
wie aus 1 ersichtlich
ist, in zusammengebautem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1.
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In 2 ist
durch einen Pfeil 29 die Drehbewegung, welche sich zwischen
Zwischenscheibe 5 und Ventilhaltekörper 7 beim Anziehen
der Spannmutter 9 mit Rechtsgewinde ergibt, durch einen
Pfeil 29 angedeutet. Die Mittelachse 26 des Kraftstoffeinspritzventils 1 ist
in 2 als Punkt dargestellt.
Die Tatsache, dass die beiden Bohrungen 27b in der Zwischenscheibe 5 nicht
um 180° einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, hängt
unter anderem mit dem Platzbedarf der hydraulischen Leitungen zusammen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Zahl von zwei Bohrungen 27 und
die in 2 gezeigte Anordnung
der Bohrungen 27 relativ zueinander beschränkt.
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In 2 ist
eine Drehachse 31 angeordnet. Dabei wird in der Darstellung
gemäß 2 deutlich, dass die Drehachse 31 einerseits
die Mittelachse 26 schneidet und andererseits durch die
Mitte der Bohrung 27b verläuft.
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Wenn die Längsachse der Bohrungen 27a, 27b und 27c und
die Drehachse 31 um einem Winkel α (siehe 3) gedreht wird, haben die Bohrungen 27 die
erfindungsgemäße Ausrichtung.
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In 3 ist
ein Teilschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil 1 entlang
der Schnittlinie B-B dargestellt. Aus der Zusammenschau der 1, 2 und 3 ist somit
die Lage und Ausrichtung der Bohrungen 27a, 27b und 27c eindeutig
belegt. Die gewählte
Richtung der Bohrungen 27a (nicht dargestellt), 27b und 27c ergibt
eine zusätzliche
Anpresskraft an der ersten Kontaktfläche 19 (nicht dargestellt)
und der zweiten Kontaktfläche 21.
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In der 3 ist
ein in die Bohrungen 27b und 27c eingelegter Stift 33 erkennbar.
Pfeile 35 in 3 sollen
die Relativbewegung des Ventilhaltekörpers 7 und der Zwischenscheibe 5 beim
Anziehen der Spannmutter 9 darstellen. Aus der Darstellung
gemäß 3 wird auch deutlich, dass
aus der Relativbewegung, angedeutet durch die Pfeile 35,
eine zusätzliche
Anpresskraft senkrecht zur ersten Kontaktfläche 21 resultiert.
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Es ist offensichtlich, dass die erfindungsgemäße Anordnung
der Bohrungen 27 und der Stifte 33 nicht auf eine
bestimmte Bauart von Kraftstoffeinspritzventilen beschränkt ist.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil
kann für
im Otto-Verfahren oder im Dieselverfahren betriebene Brennkraftmaschinen
ebenso für
Diesel-Kraftstoffeinspritzsysteme mit
oder ohne Common-Rail gleichermaßen eingesetzt werden.
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Aus der 3 ergibt sich auch, dass es Vorteile
hinsichtlich der Montierbarkeit hat, wenn mindestens eine der Bohrungen 27a (nicht
dargestellt), 27b oder 27c als Durchgangsbohrung
ausgeführt
ist, da dann der Stift 33 ohne weiteres eingelegt werden kann,
wenn sich die Teile 3, 5 und 7 des Kraftstoffeinspritzventils 1 in
der gewünschten
Position relativ zueinander befinden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass nur
zwei Teile, wie beispielsweise in 3 die
Zwischenscheibe 5 und der Ventilhaltekörper 7 durch einen
Stift 33 oder mehrere über
den Umfang verteilte Stifte 33 in ihrer relativen Lage
zueinander fixiert werden.
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Anhand der 4 wird nachfolgend erläutert, wie
die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil 1 in
eine Kraftstoffeinspritzanlage 102 einer Brennkraftmaschine
integriert ist. Die Kraftstoffeinspritzanlage 102 umfasst
einen Kraftstoffbehälter 104,
aus dem Kraftstoff 106 durch eine elektrische oder mechanische
Kraftstoffpumpe 108 gefördert wird. Über eine
Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 wird der Kraftstoff 106 zu
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 111 gefördert. Von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 111 gelangt
der Kraftstoff 106 über
eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 zu
einem Common-Rail 114. An dem Common-Rail sind mehrere
erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventile 1 angeschlossen, die
den Kraftstoff 106 direkt in Brennräume 118 einer nicht
dargestellten Brennkraftmaschine einspritzen.