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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit
den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 16.
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Im
allgemeinen enthalten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, die für Kraftfahrzeugmotoren
verwendet werden, ein rohrförmiges
Gehäuse
mit einem axialen Kraftstoffdurchlaß, das aus einem magnetischen Metall
hergestellt ist. An einem Ende des Kraftstoffdurchlasses ist ein
Ventilsitz angeordnet, der einen Kraftstoffauslaß besitzt. In dem Kraftstoffdurchlaß ist in
einem axialen Abstand vom Ventilsitz ein Kernzylinder angeordnet.
Im Kraftstoffdurchlaß ist
ein Ventilelement axial beweglich angeordnet. Ein elektromagnetischer
Aktuator ist dazu vorgesehen, das Ventilelement in eine geöffnete Stellung
zu zwingen, wenn er erregt wird. In der geöffneten Stellung ist das Ventilelement
nicht mit dem Ventilsitz in Kontakt, so daß Kraftstoff durch den Kraftstoffauslaß in den
Motor eingespritzt werden kann.
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Aus
JP 11-6467-A ist eine elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzeinrichtung
bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfaßt ebenfalls
ein Gehäuse,
einen Kernzylinder, der axial gegenüber dem Ventilelement angeordnet
ist und wobei sich dazwischen ein axialer Luftspalt befindet, und
eine nichtmagnetische Verbindung zwischen dem Gehäuse und
dem Kernzylinder. Wenn der elektromagnetische Aktuator erregt wird,
verläuft
ein Magnetfeld zum Kernzylinder und durch den axialen Luftspalt zum
Ventilelement, so daß das
Ventilelement durch den Kernzylinder angezogen und in die geöffnete Stellung bewegt
wird. Die nichtmagnetische Verbindung unterdrückt einen Kurzschluß des Magnetfeldes,
der andernfalls zwischen dem Gehäuse
und dem Kernzylinder hervorgerufen werden könnte. Falls der Kurzschluß hervorgerufen
wird, bildet das Magnetfeld einen geschlossenen Magnetkreis, ohne daß es durch
den axialen Luftspalt zwischen dem Kernzylinder und dem Ventilelement
verläuft.
Dies bewirkt eine Verringerung der magnetischen Kraft, die auf das
Ventilelement und den Kernzylinder wirkt.
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Aus
JP 2000-8990-A ist ebenfalls eine elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzeinrichtung des
gleichen Typs wie oben beschrieben bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung
umfaßt
ein Gehäuse,
das aus einem Metallrohr gebildet ist, und einen ringförmigen nichtmagnetischen
Abschnitt, der an einer axialen Mittelposition des Gehäuses angeordnet
ist. Wenn der elektromagnetische Aktuator erregt wird, verhindert
der ringförmige
nichtmagnetische Abschnitt einen Kurzschluß des Magnetfeldes. Der ringförmige nichtmagnetische
Abschnitt wird dadurch gebildet, daß der axiale Mittelabschnitt
des Metallrohrs einer Wärmebehandlung,
beispielsweise einer induktiven Erwärmung, unterworfen wird.
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Aus
JP 2001-27169-A ist eine elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzeinrichtung
desselben Typs wie oben beschrieben bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung
umfaßt
ein rohrförmiges
Gehäuse
mit einem Kraftstoffauslaß an
einem axialen Endabschnitt, einer Harzabdeckung, die einen gegenüberliegenden
axialen Endabschnitt des Gehäuses
abdeckt, eine Dichtung, die in der Nähe des einen axialen Endabschnitts
des Gehäuses
angeordnet ist, und eine Harzschutzeinrichtung, die den einen axialen
Endabschnitt des Gehäuses
und die Dichtung schützt.
Bei der Herstellung dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung werden
die Teile wie etwa ein Ventilsitz, ein Ventilele ment, ein Kernzylinder
und ein elektromagnetischer Aktuator am Gehäuse montiert, während die
Harzabdeckung durch Druckguß ausgebildet
wird. Ein axialer Luftspalt (Ventilhubbetrag) zwischen dem Ventilelement
und dem Kernzylinder wird unter Verwendung eines Werkzeugs eingestellt.
Nach der Einstellarbeit wird die im voraus gegossene Harzschutzeinrichtung
an dem einen axialen Endabschnitt des Gehäuses zusammen mit der Dichtung
angebracht.
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Bei
der Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die aus JP 11-6467-A
bekannt ist, erfordern eine Formungsarbeit für die nichtmagnetische Verbindung
und den Kernzylinder sowie eine Zusammenfügungsarbeit verhältnismäßig viel
Zeit und Aufwand. Der Grund hierfür besteht darin, daß die nichtmagnetische
Verbindung und der Kernzylinder Eingriffabschnitte besitzen, die
bei ihrer Zusammenfügung
in gegenseitigen Eingriff gelangen können, was die Formen der Verbindung
und des Kernzylinders kompliziert macht. Dadurch wird die Produktivität verschlechtert
und wird die Anzahl der Teile erhöht, was zu einer komplizierten
Struktur der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und zu einer Verringerung
ihrer Zuverlässigkeit
führt.
In der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die aus JP 2000-8990-A bekannt
ist, neigt das Gehäuse
zu einer thermischen Verformung, die durch die Wärmebehandlung hervorgerufen
wird. Dies kann zu einer geringfügigen
Verwindung und/oder Verziehung führen,
was eine fehlerhafte Zusammenfügung
der Teile wie etwa des Ventilelements, des Kernzylinders und des
elektromagnetischen Aktuators zur Folge hat. Außerdem ist es wahrscheinlich, daß sich das
Ventilelement bei einer Betätigung
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung aufgrund der Verzerrung und Verziehung
des Gehäuses
nicht gleichmäßig im Gehäuse bewegt.
Weiterhin muß bei
der Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die aus JP 2001-27169-A
bekannt ist, die Schutzeinrichtung getrennt gegossen und am Gehäuse angebracht
werden, nachdem der axiale Luftspalt zwischen dem Ventilelement
und dem Kernzylinder eingestellt worden ist, um die Einstellarbeit
zu erleichtern. Für
die Formung der Schutzeinrichtung in einem Gießprozeß getrennt von der Montagelinie
und für
die anschließende
Anbringung der gegossenen Schutzeinrichtung am Gehäuse sind
viel Zeit und Aufwand erforderlich. Dies führt zu einer Verschlechterung
der Produktivität
bei der Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
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Die
Druckschrift
GB 2 073
954 A offenbart ein Einspritzventil dieser Gattung, bei
dem das bewegbare Ventilelement an der an den axialen Spalt grenzenden
Seite mit einer Polfläche
versehen ist, um den Magnetkreis über den Spalt hinweg zu verstärken und
das Schließen
des Spalts zu verbessern. Auf Höhe
des Spalts erweitert und verdickt sich ein Gehäuserohr nach außen zu einem
Absatz und umfasst mit dem verdickten Bereich die Spule. Dies verstärkt den
magnetischen Fluss im Gehäuserohr.
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Ein
elektromagnetisches Einspritzventil für einen IC-Antrieb ist in der
Druckschrift
EP 0 197
567 A2 beschrieben. Unterhalb der Querbohrungen strömt der Kraftstoff
zwischen einer Haspel und einem Kern bzw. einer Wandung zu einem
Ventilsitz, weshalb die Haspel über
die Länge
eines Elektromagneten einen konstant vergrößerten Innendurchmesser aufweist.
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Ein
elektrisches Einspritzventil der Druckschrift
DE 33 06 304 C2 offenbart
eine leichte Konizität
eines Spulenkörpers über seine
Länge hinweg. Diese
erleichtert die Montage der Einzelkomponenten und schafft ein Ausweichvolumen
für den
während
der Ventilbetätigung
aus einem Spalt verdrängten,
hochgestauten Kraftstoff, welcher durch eine Hohlstange geleitet
wird. Die durch den Spalt entstehende Schwächung des Magnetfelds in einem
Anker wird zur Stabilisierung der Übergangszeit beim Schließen sowie Öffnen genutzt.
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In
der Druckschrift
US 4,360,164 wird
eine elektromagnetisch betätigte
Kraftstoffeinspritzdüse aufgezeigt,
bei welcher der Kraftstoff ebenfalls durchgängig durch ein Innenrohr geleitet
wird. Ein isolierender Halter bildet zur Montage einer Dichtung
einen Spalt gegenüber
dem Innenrohr und einem Anker aus, welche eine Kavität zur Gewichtsreduzierung
aufweisen, was das Magnetfeld am Anker zusätzlich verringert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und
effiziente Einspritzeinrichtung mit einem einfachen Aufbau und einer
geringen Teilezahl zu schaffen. Weiterhin soll die Herstellung dieser
Einspritzeinrichtung einfach und durch allgemeine Bearbeitung erfolgen
können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 sowie ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16.
Der Reluktanzabschnitt im Gehäuse
zwingt durch seine geringere Wandstärke das Magnetfeld zu einem
größeren Teil
auf das Ventilelement, sodass das Magnetfeld am Ventilelement gestärkt ist,
und ein ausreichend großer
Teil der Magnetkraft beim Öffnen des
Ventils aufgebracht werden kann. Bei einem einfachen Aufbau der
Kraftstoffspritzeinrichtung kann dieser Reluktanzabschnitt in einfacher
Weise z.B. durch das außenseitige
Ausbilden einer umlaufenden Nut im Gehäuse hergestellt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen
Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht längs der
Linie 2-2 in 1;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht längs der
Linie 3-3 in 1;
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4 eine
vergrößerte Teilansicht
von 1, die ein distales Ende der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
zeigt;
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5 eine
vergrößerte Teilansicht
von 4, die die Umgebung eines radial verdünnten Abschnitts
eines rohrförmigen
Gehäuses
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zeigt;
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6 eine
vergrößerte Teilansicht ähnlich 5,
die jedoch den radial verdünnten
Abschnitt des Gehäuses
zeigt;
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7 eine
Explosionsansicht im Längsschnitt
einer Baueinheit, die das Gehäuse,
ein Ventilsitzelement, einen elektromagnetischen Aktuator, eine
Aktuatorabdeckung und einen Verbindungskern umfaßt;
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8 eine
vergrößerte Teilansicht
von 1, die eine Schutzeinrichtung am distalen Ende der
Kraftstoffeinspritzeinrichtunq zeigt;
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9 einen
Längsschnitt
der Baueinheit, die das Gehäuse,
das Ventilsitzelement, den elektromagneti schen Aktuator, die Aktuatorabdeckung
und den Verbindungskern umfaßt;
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10 eine
Längsschnittansicht
der in eine Gießform
eingesetzten Baueinheit, wenn eine Abdeckung und eine Schutzeinrichtung
durch Druckquß gebildet
werden;
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11 eine
erläuternde
Darstellung der Baueinheit aus Abdeckung und Schutzeinrichtung, an
der das Ventilelement, ein Kernzylinder, eine Feder, ein Federsitz
und eine Dichtung angebracht sind;
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12 eine
Ansicht ähnlich 8,
die jedoch die Schutzeinrichtung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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13 eine
Ansicht ähnlich 4,
die jedoch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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In
den 1 bis 11 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, die in einen Kraftfahrzeugmotor eingebaut
werden kann. Wie in 1 gezeigt ist, besitzt die Kraftstoffeinspritzeinrichtunq
ein Einspritzgehäuse 1,
das als äußerer Mantel
dient, der ein rohrförmiges
Gehäuse 2,
eine Aktuatorabdeckung 13 und eine Harzabdeckung 18 umfaßt. Das Gehäuse 2 bildet
einen Hauptkörper
des Einspritzgehäuses 1 und
ist aus einem Rohr aus einem magnetischen Werkstoff wie etwa einem
Metall, beispielsweise einem elektromagnetischen rostfreien Stahl, hergestellt.
Das Gehäuse 2 hat
die Form eines gestuften Zylinders, wie in den 1 und 7 gezeigt ist.
Es umfaßt
eine Wand, die einen axialen Kraftstoffdurchlaß 3 in Form einer
axialen Bohrung definiert. Das Gehäuse 2 umfaßt einen
Ventilaufnahmeabschnitt 2A, einen Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B,
einen Reluktanzabschnitt 16 und einen Kraftstoffzufuhrabschnitt 2C,
die koaxial angeordnet sind. Der axiale Kraftstoffdurchlaß 3 verläuft durch
den Ventilaufnahmeabschnitt 2A, den Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B,
den Reluktanzabschnitt 16 und den Kraftstoffzufuhrabschnitt 2C.
Der Ventilaufnahmeabschnitt 2A nimmt ein Ventilelement 8 und
ein Ventilsitzelement 5 auf, wie später erläutert wird. Der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B nimmt
einen Kernzylinder 9 auf, wie später erläutert wird. Der Ventilaufnahmeabschnitt 2A und
der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B besitzen
im wesentlichen den gleichen Innendurchmesser. Zwischen den Ventilaufnahmeabschnitt 2A und
den Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B ist ein Reluktanzabschnitt 16 eingefügt, der
einen Teil sowohl des Ventilelements 8 als auch des Kernzylinders 9 aufnimmt.
Axial benachbart zum Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B ist der
Kraftstoffzufuhrabschnitt 2C angeordnet. Er besitzt einen größeren Innendurchmesser
als der Ventilaufnahmeabschnitt 2A und der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B.
Am Kraftstoffzufuhrabschnitt 2C ist ein Kraftstoffilter 4 angebracht,
durch den Kraftstoff dem Kraftstoffdurchlaß 3 zugeführt wird.
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Wie
in den 5 und 6 gezeigt ist, besitzen der
Ventilaufnahmeabschnitt 2A und der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des
Gehäuses 2 eine
vorgegebene Dicke (radiale Abmessung) t1. Die vorgegebene Dicke
t1 liegt im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 10,0 mm und vorzugsweise
im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 3,00 mm. Der Reluktanzabschnitt 16 zwischen
dem Ventilaufnahmeabschnitt 2A und dem Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B erzeugt
eine erhöhte
magnetische Reluktanz, wenn der elektromagnetische Aktuator 12 erregt
ist, um das Ventilelement 8 in eine geöffnete Stellung zu bewegen,
wie später
erläutert
wird. Der Reluktanzabschnitt 16 ist durch eine ringförmige Nut 17 gebildet, die
auf der gesamten äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 2 zwischen
dem Ventilaufnahmeabschnitt 2A und dem Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B in Umfangsrichtung
verläuft.
Die Nut 17 besitzt einen im allgemeinen rechtwinkligen
Querschnitt in Längsrichtung
des Gehäuses 2.
Der Reluktanzabschnitt 16 besitzt eine vorgegebene Dicke
t2, die geringer als die Dicke t1 des Ventilaufnahmeabschnitts 2A und
des Kernzylinder-Aufnahmeabschnitts 2B ist. Die Differenz
zwischen der Dicke t1 und der Dicke t2 ist in 6 durch Δt angegeben.
Die vorgegebene Dicke liegt im Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa
9,0 mm und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 2,8
mm. Die Differenz Δt
ist nicht kleiner als 0,1 mm. Der Reluktanzabschnitt 16 besitzt
eine vorgegebene axiale Länge
L, die sich zwischen dem Ventilelement 8 und dem Kernzylinder 9 über den
axialen Luftspalt S erstreckt. Die vorgegebene Länge L des Reluktanzabschnitts 16 ist
größer als
die Abmessung des axialen Luftspalts S. Sie liegt im Bereich von etwa
2 mm bis etwa 20 mm.
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Wie
wiederum in 1 gezeigt ist, ist das Ventilsitzelement 5 im
axialen Kraftstoffdurchlaß 3 im Ventilaufnahmeabschnitt 2A des
Gehäuses 2 angeordnet.
Das Ventilsitzelement 5, das eine im allgemeinen zylindrische
Form besitzt, ist an einem axialen Endabschnitt des Ventilaufnahmeabschnitts 2A angebracht.
Wie in 4 gezeigt ist, definiert das Ventilsitzelement 5 einen
Kraftstoffauslaß 5A,
der in eine axiale Stirnfläche
des Ventilsitzelements 5 mündet und durch den Kraftstoff
im axialen Kraftstoffdurchlaß 3 nach
außen
ausgespritzt wird. Das Ventilsitzelement 5 umfaßt einen
Ventilsitz 5B mit einer im allgemeinen konischen Oberfläche, die
den Kraftstoffauslaß 5A umgibt.
Das Ventilelement 8 gelangt mit dem Ventilsitz 5B in
Kontakt, um den Kraftstoffauslaß 5A zu
verschließen und
ein Ausspritzen von Kraftstoff aus den Kraftstoffauslaß 5A zu
verhindern. Das Ventilsitzelement 5 ist am Ventilaufnahmeabschnitt 2A durch
einen um den gesamten Umfang verlaufenden Schweißwulst 6 befestigt,
wie in 4 gezeigt ist. An der axialen Stirnfläche des
Ventilsitzelements 5 ist eine Düsenplatte 7 befestigt,
die den Kraftstoffauslaß 5A abdeckt.
Die Düsenplatte 7 ist
mit mehreren Durchgangsbohrungen 7A versehen.
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Das
Ventilelement 8 ist im axialen Kraftstoffdurchlaß 3 im
Ventilaufnahmeabschnitt 2A des Gehäuses 2 axial beweglich.
Das Ventilelement 8 enthält einen axial verlaufenden
Ventilschaft 8A, einen im allgemeinen kugelförmigen Ventilkörper 8B,
der an einem axialen Ende des Ventilschafts 8A befestigt ist,
sowie einen am gegenüberliegenden
axialen Ende des Ventilschafts 8A angeordneten und aus
einem magnetischen Werkstoff wie etwa einem Metall hergestellten
Anziehungszylinder 8C. In dieser Ausführungsform ist der Anziehungszylinder 8C mit
dem Ventilschaft 8A einteilig ausgebildet. Das Ventilelement 8 ist
in 4 in der geschlossenen Stellung gezeigt, in der
der Ventilkörper 8B mit
dem Ventilsitz 5B des Ventilsitzelements 5 in
Kontakt ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem axialen Kraftstoffdurchlaß 3 und
dem Kraftstoffauslaß 5A zu
verhindern. Das Ventilelement 8 kann außerdem eine geöffnete Stellung
einnehmen, in der der Ventilkörper 8B mit
dem Ventilsitz 5B nicht in Kontakt ist und eine Fluidverbindung
zwischen dem axialen Kraftstoffdurchlaß 3 und dem Kraftstoffauslaß 5A zugelassen
wird. In der geschlossenen Stellung ist zwischen den gegenüberliegenden
axialen Stirnflächen
des Anziehungszylinders 8C und des Kernzylinders 9 ein
axialer Luftspalt S vorhanden. Der axiale Luftspalt S besitzt einen
im voraus eingestellten Wert, der in Abhängigkeit vom Durchmesser von
Bohrungen 7A der Düsenplatte 7 bestimmt
ist. Der axiale Luftspalt S darf höchstens 300 μm betragen.
Das Ventilelement 8 wird aus der geschlossenen Stellung
in der in 4 mit A bezeichneten Richtung
in die geöffnete
Stellung bewegt, wenn der elektromagnetische Aktuator 12 erregt
wird, wie später
beschrieben wird.
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Der
aus einem magnetischen Werkstoff wie etwa einem Metall hergestellte
Kernzylinder 9 ist am Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des Gehäuses 2 durch
Preßpassung
angebracht. Im Kernzylinder 9 ist durch ein geeignetes
Verfahren wie etwa eine Preßpassung
eine Feder 10 befestigt. Die Feder 10 ist zwischen
dem Federsitz 11 und dem Ventilelement 8 im komprimierten
Zustand angeordnet, so daß es
das Ventilelement 8 stets in die geschlossene Stellung
vorbelastet.
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Der
elektromagnetische Aktuator 12 ist im allgemeinen an einer äußeren Umfangsfläche des Kernzylinder-Aufnahmeabschnitts 2B des
Gehäuses 2 angeordnet.
Ein axialer Endabschnitt des elektromagnetischen Aktuators 12 befindet
sich am Reluktanzabschnitt 16. Wie in 4 gezeigt
ist, umfaßt
der elektromagnetische Aktuator 12 eine Haspel 12A und
eine um die Haspel 12A gewickelte Spule 12B. Der
elektromagnetische Aktuator 12 arbeitet mit dem Gehäuse 2,
dem Ventilelement 8, dem Kernzylinder 9, der Aktuatorabdeckung 13 und
dem Verbindungskern 15 zusammen, um bei Erregung über die
Anschlußstifte 19A des
Verbinders 19, die mit der Spule 12A wie in 1A gezeigt verbunden sind, ein Magnetfeld
H zu erzeugen. Genauer wird das Magnetfeld H längs eines geschlossenen Magnetkreises
erzeugt, der durch den Ventilaufnahmeabschnitt 2A und den
Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des Gehäuses, den
Anziehungszylinder 8C des Ventilelements 8, den
axialen Luftspalt S, den Kernzylinder 9, die Aktuatorabdeckung 13 und
den Verbindungskern 15 definiert ist.
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Die
Aktuatorabdeckung 13 ist aus einem magnetischen Werkstoff
wie etwa einem Metall hergestellt und besitzt die Form eines gestuften
Zylinders. Sie umfaßt
einen Anbringungsabschnitt 13A, der am Ventilaufnahmeabschnitt 2A des
Gehäuses 2 angebracht
ist, und einen Abdeckungsabschnitt 13B, der den elektromagnetischen
Aktuator 12 aufnimmt. Ein axiales Ende des Anbringungsabschnitts 13A ist
an einer ringförmigen
Schweißnaht 14 mit
der gesamten äußeren Umfangsfläche des
Ventilaufnahmeabschnitts 2A verbunden. Der Abdeckungsabschnitt 13B erstreckt
sich vom Anbringungsabschnitt 13A radial auswärts und
längs einer äußeren Umfangsfläche des
elektromagnetischen Aktuators 12, um diesen abzudecken.
Der Abdeckungsabschnitt 13B besitzt einen größeren Durchmesser
als der Anbringungsabschnitt 13A und ist mit dem Anbringungsabschnitt 13A einteilig
ausgebildet. Der Verbindungskern 15 ist an der äußeren Umfangsfläche des
Kernzylinder-Aufnahmeabschnitts 2B des Gehäuses 2 in einem
axialen Abstand vom elektromagnetischen Aktuator 12 befestigt.
Der Verbindungskern 15 ist aus einem magnetischen Werkstoff
wie etwa einem Metall hergestellt und besitzt im allgemeinen eine C-Form, wie in 2 gezeigt
ist. Wenn der elektromagnetische Aktuator 12 erregt wird,
stellt der Verbindungskern 15 zwischen dem Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B und
dem Abdeckungsabschnitt 13B der Aktuatorabdeckung 13 eine
magnetische Verbindung her, um einen Teil des Magnetkreises längs der äußeren Oberfläche des
elektromagnetischen Aktuators 12 zu erzeugen.
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Wenn
das Magnetfeld H bei Erregung des elektromagnetischen Aktuators 12 erzeugt
wird, sind der Ventilaufnahmeabschnitt 2A und der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des
Gehäuses 2 durch den
Reluktanzabschnitt 16 im wesentlichen magnetisch unterbrochen.
Der Grund hierfür
besteht darin, daß der
Reluktanzabschnitt 16 eine kleinere Querschnittsfläche als
der Ventilaufnahmeabschnitt 2A oder der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B besitzt, was
darin eine erhöhte
magnetische Reluktanz hervorruft. Aufgrund der magnetischen Unterbrechung zwischen
dem Ventilaufnahmeabschnitt 2A und dem Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 28 durch
den Reluktanzabschnitt 16 wird das Magnetfeld H einwärts geführt und
verläuft
zum Anziehungszylinder 8C des Ventilelements 8 und
zum Kernzylinder 9 durch den dazwischen befindlichen axialen
Luftspalt S. Der Anziehungszylinder 8C des Ventilelements 8 wird
durch den Kernzylinder 9 angezogen und bewegt sich in die geöffnete Stellung.
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Wie
wiederum in 1 gezeigt ist, umgibt eine Harzabdeckung 18 den
Kraftstoffzufuhrabschnitt 2C, den Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des
Gehäuses 2 und
den Abschnitt 13B mit großem Durchmesser der Aktuatorabdeckung 13.
Die Harzabdeckung 18 ist durch Harzguß gebildet. Der Verbinder 19 ist
mit der Harzabdeckung 18 einteilig ausgebildet, wobei in
die Harzabdeckung 18 die einzelnen Anschlußstifte 19A für die Erregung
der Spule 12B des elektromagnetischen Aktuators 12 eingebettet
ist.
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Wie
am besten in 8 gezeigt ist, ist die Schutzeinrichtung 20 am
axialen Endabschnitt des Ventilaufnahmeabschnitts 2A des
Gehäuses 2 angeordnet
und nimmt das Ventilsitzelement 5 auf. Sie besitzt eine
ringförmige
Gestalt und ist aus demselben Harzwerkstoff wie die Abdeckung 18 hergestellt.
Die Schutzabdeckung 20 umfaßt einen an der äußeren Umfangsfläche des
axialen Endabschnitts des Ventilaufnahmeabschnitts 2A befestigten
Nabenabschnitt 20A sowie einen vom Nabenabschnitt 20A radial auswärts sich
erstreckenden Flanschabschnitt 20B. Der Nabenabschnitt 20A deckt
die Schweißnahtverbindung 14 zwischen
dem axialen Endabschnitt 13A1 des Anbringungsabschnitts 13A der
Aktuatorabdeckung 13 und der äußeren Umfangsfläche des
Ventilaufnahmeabschnitts 2A in Umfangsrichtung ab. Der
Nabenabschnitt 20A verhindert das Ein dringen von Fremdstoffen
wie etwa Staub oder Wasser, die in der Einlaßluft vorhanden sind, die in
ein Einlaßrohr
eingeleitet wird, das zu einem Motor gehört, für den die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
verwendet wird. Selbst wenn ein Schweißwulst Stufen oder Vorsprünge an der
Oberfläche
der Schweißnahtverbindung 14 bildet,
kann der Nabenabschnitt 20A eine Abdichtung an der Schweißnahtverbindung 14 sicherstellen.
Der Flanschabschnitt 20B hält eine am Anbringungsabschnitt 13A der
Aktuatorabdeckung 13 angebrachte Dichtung 21 fest.
Die Dichtung 21 deckt einen Zwischenraum zwischen dem axialen Endabschnitt
des Ventilaufnahmeabschnitts 2A und einem Montageort, beispielsweise
einem Höckerabschnitt,
der am Einlaßrohr
vorgesehen ist und an dem der axiale Endabschnitt des Ventilaufnahmeabschnitts 2A angebracht
ist, ab. In dieser Ausführungsform
besitzt die Dichtung 21 die Form eines O-Rings. Der Flanschabschnitt 20B besitzt
einen Außendurchmesser,
der größer als
der Innendurchmesser der Dichtung 21 ist, und verhindert
eine Lösung der
Dichtung 21 vom axialen Endabschnitt des Ventilaufnahmeabschnitts 2A.
Wie am besten in 4 ersichtlich ist, wird die
Dichtung 21 zwischen dem Flanschabschnitt 20B der
Schutzeinrichtung 20 und einem Schulterabschnitt zwischen
dem Anbringungsabschnitt 13A und dem Abdeckungsabschnitt 13B der
Aktuatorabdeckung 13 gehalten.
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Nun
wird die Funktionsweise der so konstruierten Kraftstoffeinspritzeinrichtung
erläutert.
Dem Kraftstoffdurchlaß 3 im
Gehäuse 2 wird
durch einen Kraftstoffilter 4 Kraftstoff zugeführt. Wenn
die Spule 12B des elektromagnetischen Aktuators 12 durch
einen über
die Anschlußstifte 19A des
Verbinders 19 zugeführten
Strom erregt wird, wird ein Magnetfeld H erzeugt, das sich zum Anziehungszylinder 8C des Ventilelements 8 und
zum Kernzylinder 9 durch den axialen Luftspalt S erstreckt,
wie in 4 gezeigt ist. Die magnetische Anziehung wird
zwi schen dem Ventilelement 8 und dem Kernzylinder 9 hervorgerufen, wodurch
das Ventilelement 8 entgegen der Kraft der Feder 10 zu
einer Bewegung aus seiner geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung
gezwungen wird. In der geöffneten
Stellung ist der Ventilkörper 8B nicht
mit dem Ventilsitz 5B des Ventilsitzelements 5 in
Kontakt, so daß der
Kraftstoff im Kraftstoffdurchlaß 3 aus
den Kraftstoffauslaß 5A in
das Einlaßrohr des
Motors gesprüht
wird.
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Durch
Vorsehen des Reluktanzabschnitts 16 des Gehäuses 2 kann
die magnetische Reluktanz, die bei der Erregung des elektromagnetischen
Aktuators 12 erzeugt wird, erhöht werden. Da sich der Reluktanzabschnitt 16 um
die gesamte äußere Umfangsfläche des
Gehäuses 2 erstreckt,
kann die magnetische Reluktanz um den gesamten Umfang des Reluktanzabschnitts 16 stabil
erhöht
werden. Die erhöhte
magnetische Reluktanz kann die magnetische Leitung zwischen dem
Ventilaufnahmeabschnitt 2A und dem Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des Gehäuses verringern,
so daß der
Ventilaufnahmeabschnitt 2A und der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B im
wesentlichen magnetisch unterbrochen werden können. Zu diesem Zeitpunkt kann
ein axialer Kurzschluß des
erzeugten Magnetfeldes H zwischen dem Ventilaufnahmeabschnitt 2A und
dem Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B verhindert
werden, statt dessen verläuft
das Magnetfeld H dann durch den Luftspalt S zwischen dem Ventilelement 8 und
dem Kernzylinder 9. Daher kann eine ausreichende magnetische
Kraft auf das Ventilelement 8 ausgeübt werden, damit das Ventilelement 8 stabil
in die geöffnete Stellung
angetrieben wird.
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Nun
wird mit Bezug auf die 7 bis 9 und 11 ein
Verfahren für
die Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Zunächst wird ein
aus einem magnetischen Werkstoff wie etwa einem Metall hergestelltes
Rohr vorbereitet. Wie in 7 gezeigt ist, besitzt das Rohr
einen Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser, der als Ventilaufnahmeabschnitt 2A und
als Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des
Gehäuses 2 verwendet
wird, und einen Abschnitt mit großem Innendurchmesser, der als Kraftstoffzufuhrabschnitt 2C des
Gehäuses 2 verwendet
wird. Durch Bearbeitung, beispielsweise Pressen oder Schneiden,
wird an einer äußeren Umfangsfläche des
Rohrs eine ringförmige
Nut 17 erzeugt, um den Reluktanzabschnitt 16 zu
schaffen. Das Gehäuse 2 wird
auf diese Weise hergestellt.
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Anschließend werden
der mit den Anschlußstiften 19A verbundene
elektromagnetische Aktuator 12, die Aktuatorabdeckung 13 und
der Verbindungskern 15 am Gehäuse 2 angebracht.
Daraufhin wird der axiale Endabschnitt 13A1 des Anbringungsabschnitts 13A der
Aktuatorabdeckung 13 an dem in 9 gezeigten
Schweißwulst 14 mit
der gesamten äußeren Umfangsfläche des
Ventilaufnahmeabschnitts 2A verbunden. Das Ventilsitzelement 5 und die
Düsenplatte 7,
die daran angeschweißt
ist, werden in das Gehäuse 2 eingepaßt und an
der Schweißnaht 6 wie
in 9 gezeigt mit der gesamten inneren Umfangsfläche des
Ventilaufnahmeabschnitts 2A verbunden. Die Baueinheit 25,
die das Gehäuse 2,
das Ventilsitzelement 5, den elektromagnetischen Aktuator 12,
die Aktuatorabdeckung 13 und den Verbindungskern 15 umfaßt, ist
dann fertiggestellt.
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Anschließend werden
die Abdeckung 18, der Verbinder 19 und die Schutzeinrichtung 20 durch Druckguß hergestellt.
Wie in 10 gezeigt ist, wird die Baueinheit 25 in
eine Gießform 22 eingesetzt,
die einen Abdeckungsgießabschnitt 22A und
einen Schutzeinrichtungs-Gießabschnitt 22B umfaßt. Der erste
Gießabschnitt 22A ist
entsprechend der Abdeckung 18 und dem Verbinder 19 gebildet,
während der
zweite Gießabschnitt 22B entsprechend
der Schutzein richtung 20 gebildet ist. In den ersten Gießabschnitt 22A und
in den zweiten Gießabschnitt 22B wird
ein Harzwerkstoff eingespritzt, um im wesentlichen gleichzeitig
die Abdeckung 18, den Verbinder 19 und die Schutzeinrichtung 20 herzustellen
und die Abdeckung 18, den Verbinder 19 und die
Schutzeinrichtung 20 am Gehäuse 2 zu befestigen.
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Wie
in 11 gezeigt ist, sind das Ventilelement 8,
der Kernzylinder 9, die Feder 10 und der Federsitz 11 im
Gehäuse 2 angebracht
und an ihren vorgegebenen axialen Positionen im Gehäuse 2 angeordnet.
Der Hubbetrag des Ventilelements 8 wird auf einen im voraus
festgelegten Wert eingestellt, indem der axiale Luftspalt S zwischen
dem Anziehungsabschnitt 8C und dem Kernzylinder 9 variiert wird.
Anschließend
wird die Dichtung 21 am Nabenabschnitt 13A der
Aktuatorabdeckung 13 am axialen Endabschnitt des Ventilaufnahmeabschnitts 2A des Gehäuses 2 angebracht.
Dann ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung fertiggestellt.
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Bei
der Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung
wird das Gehäuse 2 einteilig
aus dem aus einem magnetischen Werkstoff wie etwa einem Metall hergestellten
Rohr gebildet, wobei der Reluktanzabschnitt 16 einfach
durch Ausbilden der ringförmigen
Nut 17 auf der gesamten Umfangsfläche des Gehäuses 2 durch eine
allgemeine Bearbeitung wie etwa ein Pressen oder Schneiden vorgesehen
wird. Dieses Herstellungsverfahren kann die Anzahl der Teile der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung verringern und eine einfache Struktur
erzielen.
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Ferner
ist es nicht erforderlich, eine nichtmagnetische Verbindung zu verwenden
oder das Gehäuse
einer Wärmebehandlung
zu unterwerfen, um den nichtmagnetischen Abschnitt auszubilden,
wie dies im Stand der Technik vorgeschlagen wird. Dadurch kann die
Anzahl der Teile der Kraftstoffeinspritzeinrichtung weiter verringert
werden, was zu einer Erleichterung der Montagearbeit und einer Verbesserung
der Produktivität
beiträgt.
Ferner kann verhindert werden, daß der Ventilaufnahmeabschnitt 2A und/oder
der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B des Gehäuses 2 eine
Verzerrung oder Verziehung erfahren, wie dies bei dem Gehäuse 2 geschehen kann,
das einer Wärmebehandlung
unterworfen wird, um den nichtmagnetischen Abschnitt zu bilden.
Der Ventilaufnahmeabschnitt 2A und der Kernzylinder-Aufnahmeabschnitt 2B können daher
mit hoher Genauigkeit gebildet werden, so daß das Ventilsitzelement 5,
das Ventilelement 8, der Kernzylinder 9 und der
elektromagnetische Aktuator 12 am Gehäuse 2 ohne Feder angebracht
werden können.
Im Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann das Ventilelement 8 stabil
zwischen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung bewegt werden.
Dies trägt
zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei.
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Ferner
werden die Abdeckung 18, der mit der Abdeckung 18 einteilig
ausgebildete Verbinder 19 und die Schutzeinrichtung 20,
die aus demselben Harzwerkstoff hergestellt werden können, durch Druckguß wie oben
erläutert
gleichzeitig gebildet. Dadurch werden das Gießen der Abdeckung 18,
des Verbinders 19 und der Schutzeinrichtung 20 und
die Montage dieser Elemente am Gehäuse 2 in einem einzigen
Druckgußprozeß ausgeführt. Auf
diese Weise können
ein getrennter Gießvorgang
für die
Schutzeinrichtung 20 als ein Einzelteil und eine getrennte Montage
der Schutzeinrichtung 20 am Gehäuse 2 mit Hand beseitigt
werden, was einer Verringerung der Anzahl von Teilen und einer Verbesserung
der Effizienz der Montagearbeit dient. Dadurch kann die Produktivität der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
verbessert werden. Ferner können
die Abdeckung 18 und die Schutzeinrichtung 20 einfach
unter Verwendung einer einzigen Gießform hergestellt werden, welche durch
ge ringfügige
Abwandlung der Konfiguration einer herkömmlichen Gießform produziert
werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungsformen
eingeschränkt.
Der Reluktanzabschnitt 16 kann in der inneren Umfangsfläche des
Gehäuses 2 ausgebildet
sein. Die den Reluktanzabschnitt 16 definierende Nut 17 kann
eine andere Form besitzen, beispielsweise eine gekrümmte Querschnittsform
in Längsrichtung
des Gehäuses 2.
Bei der Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann das
Ventilsitzelement 5 mittels Preßpassung am axialen Endabschnitt
des Gehäuses 2 angebracht
werden, nachdem die Baueinheit, die das Gehäuse 2, den elektromagnetischen
Aktuator 12, die Aktuatorabdeckung 13 und den
Verbindungskern 15 umfaßt, zusammengefügt und die
Abdeckung 18 und die Schutzeinrichtung 20 mittels Druckguß hergestellt
worden sind.
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Nun
wird mit Bezug auf 12 eine zweite Ausführungsform
der Erfindung erläutert,
in der die Schutzeinrichtung 31 gegenüber der Schutzeinrichtung 20 gemäß der ersten
Ausführungsform
abgewandelt ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile,
ferner wird eine genaue Beschreibung dieser Teile weggelassen. Wie
in 12 gezeigt ist, ist die Schutzeinrichtung 31 ähnlich wie
die Schutzeinrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform
am axialen Endabschnitt des Ventilaufnahmeabschnitts 2A des
Gehäuses 2 angebracht.
Die Schutzeinrichtung 31 ist aus dem gleichen Harzwerkstoff
wie die Abdeckung 18 hergestellt und durch Druckguß zusammen
mit der Abdeckung 18 gebildet. Die Schutzeinrichtung 31 umfaßt einen
Anbringungsabschnitt 31A, der an der äußeren Umfangsfläche des
axialen Endabschnitts des Ventilaufnahmeabschnitts 2A befestigt
ist, einen Flanschabschnitt 31B, der sich vom Anbringungsabschnitt 31A radial
auswärts
erstreckt, und einen umgebogenen Abschnitt 31C, der mit
dem Anbringungs abschnitt 31A verbunden ist und eine axiale
Stirnfläche
des Ventilaufnahmebschnitts 2A abdeckt. Wie in 12 gezeigt
ist, erstreckt sich der umgebogene Abschnitt 31C axial
abwärts
vom Anbringungsabschnitt 31A längs der äußeren Umfangsfläche des
axialen Endabschnitts des Ventilaufnahmeabschnitts 2A und
dann radial einwärts
längs des axialen
Endes des Ventilaufnahmeabschnitts 2A, um dessen axiale
Stirnfläche
abzudecken. Der umgebogene Abschnitt 31C erstreckt sich
dann längs
der inneren Umfangsfläche
des Ventilaufnahmeabschnitts 2A axial aufwärts. Daher
besitzt der umgebogene Abschnitt 31C im allgemeinen eine
C-Form. Die zweite Ausführungsform
besitzt im wesentlichen die gleiche Wirkung wie die erste Ausführungsform.
Ferner kann in dieser zweiten Ausführungsform das axiale Ende
des Ventilaufnahmeabschnitts 2A durch den umgebogenen Abschnitt 31C vor
einem Auftreffen von Fremdstoffen und vor einer durch dieses Auftreffen
hervorgerufenen Beschädigung
geschützt
werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
verbessert.
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Nun
wird mit Bezug auf 13 eine dritte Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
In dieser dritten Ausführungsform
ist die Schutzeinrichtung 41 einteilig mit der Abdeckung 18 ausgebildet.
Wie in 13 gezeigt ist, umfaßt die Schutzeinrichtung 41 einen
Anbringungsabschnitt 41A, der an der äußeren Umfangsfläche des
axialen Endabschnitts des Ventilaufnahmeabschnitts 2A des
Gehäuses 2 befestigt ist,
und einen Flanschabschnitt 41B, der sich vom Anbringungsabschnitt 41A radial
auswärts
erstreckt. Die Schutzeinrichtung 41 enthält außerdem einen Verbindungsabschnitt 42, über den
die Schutzeinrichtung 41 mit der Abdeckung 18 verbunden
ist. Der Verbindungsabschnitt 42 erstreckt sich vom Flanschabschnitt 41B längs der äußeren Umfangsfläche des
Nabenabschnitts 13A und des Abdeckungsabschnitts 13B der
Aktuatorabdeckung 13 und ist mit der Abdeckung 18 verbunden.
Somit besitzt der Verbindungsabschnitt 42 die Form eines
gestuften Zylinders und bildet eine ringförmige äußere Nut 43, in die eine
Dichtung 21 eingesetzt ist. Die Schutzeinrichtung 41 ist
aus demselben Harzwerkstoff wie die Abdeckung 18 hergestellt
und wird mit der Abdeckung 18 im selben Druckgußprozeß einteilig
gebildet. Die dritte Ausführungsform
kann im wesentlichen die gleiche Wirkung wie die erste Ausführungsform
erzielen. Ferner kann in dieser dritten Ausführungsform die einteilig mit
der Abdeckung 18 ausgebildete Schutzeinrichtung 41 die
Festigkeit sicherstellen, was zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung beiträgt.
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Die
Erfindung ist nicht auf Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingeschränkt, die
ein Ventilelement 8 verwenden, das einen kugelförmigen Ventilkörper 11 enthält, wie
in den obigen Ausführungsformen
beschrieben worden ist. Statt dessen kann sie auch auf Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
angewendet werden, die ein Nadelventilelement einschließlich eines
konischen Ventilkörpers
verwenden.