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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 195 22 284
A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das
unter anderem ein Ventilgehäuse,
einen in einer Längsöffnung des Ventilgehäuses angeordneten
Ventilsitzkörper
und eine an dem Ventilsitzkörper
befestigte Spritzlochscheibe aufweist. Um die Gefahr von Ablagerungen an
den Abspritzöffnungen
der Spritzlochscheibe infolge Ausdampfens des an den Abspritzöffnungen verbleibenden
Brennstoffs zu verringern, ist stromabwärts der Spritzlochscheibe im
Ventilgehäuse
noch zusätzlich
eine Spaltscheibe mit geringem axialen Abstand angeordnet. Durch
die Spaltscheibe ist eine Ausnehmung in axialer Richtung begrenzt,
die auf den an den Abspritzöffnungen
austretenden Brennstoff eine Kapillarwirkung in radialer Richtung
nach außen
ausübt.
Zwischen der Spritzlochscheibe und der Spaltscheibe kann zusätzlich noch
eine weitere Kapillarscheibe aus Kunststoff oder Gummi mit sternförmigen Ausnehmungen
vorgesehen sein. Zusätzlich
zur Spritzlochscheibe ist somit mindestens eine weitere Scheibe
zum Aufbau der Kapillarwirkung erforderlich.
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Aus
den
DE 39 27 390 A1 und
DE 40 19 752 A1 sind
bereits Brennstoffeinspritzventile bekannt, die an ihren stromabwärtigen Ventilenden
topfförmige
Schutzkappen aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet sind,
dass zwischen einer Spritzlochscheibe mit mehreren Abspritzöffnungen
und einem Bodenteil der Schutzkappe jeweils eine Ausnehmung gebildet
ist. Diese Ausnehmung ist so schmal ausgebildet, dass sie eine Kapillarwirkung
auf den Kraftstoff ausübt,
so dass sich beim Abstellen der Brennkraftmaschine die hochsiedenden
Bestandteile des Kraftstoffs infolge der Kapillarwirkung am radialen äußeren Rand
der Ausnehmung ablagern und die Abspritzöffnungen frei von Ablagerungen
bleiben. Die Schutzkappen sind entweder mittels mehrerer Rastnasen
in Vertiefungen am Düsenkörperumfang oder
mittels mehrerer nach innen ragender Haltezungen, die in eine Ringnut
am Umfang des Düsenkörpers eingreifen,
befestigt. Es müssen
also an der Schutzkappe jeweils mehrere Rast- bzw. Halteelemente
zur sicheren Befestigung dieser Schutzkappe am Düsenkörper vorgesehen sein.
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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 es auf besonders einfache Art und Weise kostengünstig herstellbar
ist. Erfindungsgemäß kann vor
allen Dingen gegenüber
bekannter Lösungen
auf eine komplizierte und aufwändige
Befestigungstechnik der Kapillarspalthülse verzichtet werden. Insofern
ist auch der Montageaufwand wegen einfacher Verbindungstechniken
der Kapillarspalthülse
reduziert. Die Montage des Ventils ist auch insofern vereinfacht,
dass keine Werkzeuge zum Befestigen des Bauteils in diesem sensiblen
Abspritzbereich angreifen müssen.
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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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Von
Vorteil ist es, den Ringkragen als untere Umspritzung des Ventils
aus einem Kunststoff herzustellen. Dieser Ringkragen kann im gleichen
Kunststoffspritzgießprozess
wie andere Teile der Kunststoffumspritzung des Brennstoffeinspritzventils
erzeugt werden. Die Montage des Brennstoffeinspritzventils in diesem
Bereich erfolgt, indem sowohl ein Ventilmantel als auch die Kapillarspalthülse auf
den Düsenkörper aufgeschoben
werden bis die gewunschte Endposition beider Bauteile erreicht ist, wobei
die endgültige
Position der Kapillarspalthülse dann
erreicht ist, wenn die optimale Kapillarwirkung erzielbar ist. In
dieser Position wird zumindest die Kapillarspalthülse festgehalten
, und nachfolgend wird der Ringkragen als Umspritzung aufgebracht.
Auf diese Weise sind sehr einfach, sicher und zuverlässig der
Ventilmantel und die Kapillarspalthülse fixiert.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass der Ringkragen eine Seitenflanke einer
Ringnut zur verliersicheren Aufnahme eines Dichtrings am Umfang
des Ventils bildet.
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Von
Vorteil kann es zudem sein, die Kapillarspalthülse mittels einer Rast- oder
Clipverbindung an dem Ringkragen zu befestigen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, den Düsenkörper als
dünnwandige
Ventilhülse
auszuführen
und die Ventilhülse
mittels Blechtiefziehen herzustellen, da dieses Verfahren einfach
und preiswert ist und trotzdem die geforderte Genauigkeit erreicht
wird.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen A ein Brennstoffeinspritzventil
in einer erfindungsgemäßen Ausbildung, 1B eine Unteransicht auf
den Bodenabschnitt der Kapillarspalthülse gemäß 1A, 2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
und 3 ein drittes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Das
in der 1 beispielhaft
dargestellte, elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form
eines Einspritzventils für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Innenpol
und teilweise als Brennstoffdurchfluss dienenden weitgehend rohrförmigen Kern 2.
Die Magnetspule 1 ist von einem äußeren, hülsenförmigen und gestuft ausgeführten, z. B.
ferromagnetischen Ventilmantel 5, der ein als Außenpol dienendes äußeres Magnetkreisbauteil
darstellt, in Umfangsrichtung vollständig umgeben. Die Magnetspule 1,
der Kern 2 und der Ventilmantel 5 bilden zusammen
ein elektrisch erregbares Betätigungselement.
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Während die
in einem Spulenkörper 3 eingebettete
Magnetspule 1 eine Ventilhülse 6 von außen umgibt,
ist der Kern 2 in einer inneren, konzentrisch zu einer
Ventillängsachse 10 verlaufenden Öffnung 11 der
Ventilhülse 6 eingebracht.
Die z.B. ferritische Ventilhülse 6 ist
langgestreckt und dünnwandig
ausgeführt
und bildet den Düsenkörper des
Ventils. Die Öffnung 11 dient
auch als Führungsöffnung für eine entlang
der Ventillängsachse 10 axial
bewegliche Ventilnadel 14. Die Ventilhülse 6 erstreckt sich
in axialer Richtung z.B. über
mehr als die Hälfte
der axialen Gesamterstreckung des Brennstoffeinspritzventils.
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Neben
dem Kern 2 und der Ventilnadel 14 ist in der Öffnung 11 des
weiteren ein Ventilsitzkörper 15 angeordnet,
der an der Mantelfläche
der Ventilhülse 6 z.B.
mittels einer Schweißnaht 8 befestigt
ist. Der Ventilsitzkörper 15 weist
eine feste Ventilsitzfläche 16 als
Ventilsitz auf. Die Ventilnadel 14 wird beispielsweise
von einem rohrförmigen
Ankerabschnitt 17, einem ebenfalls rohrförmigen Nadelabschnitt 18 und einem
kugelförmigen
Ventilschließkörper 19 gebildet, wobei
der Ventilschließkörper 19 z.B.
mittels einer Schweißnaht
fest mit dem Nadelabschnitt 18 verbunden ist. An der stromabwärtigen Stirnseite
des Ventilsitzkörpers 15 ist
eine z.B. topfförmige
Spritzlochscheibe 21 angeordnet, deren umgebogener und umfangsmäßig umlaufender
Halterand 20 entgegen der Strömungsrichtung nach oben gerichtet
ist. Die feste Verbindung von Ventilsitzkörper 15 und Spritzlochscheibe 21 ist
z. B. durch eine umlaufende dichte Schweißnaht realisiert. Im Nadelabschnitt 18 der Ventilnadel 14 sind
eine oder mehrere Queröffnungen 22 vorgesehen,
so dass den Ankerabschnitt 17 in einer inneren Längsbohrung 23 durchströmender Brennstoff
nach außen
treten und am Ventilschließkörper 19 z.B.
an Abflachungen 24 entlang bis zur Ventilsitzfläche 16 strömen kann.
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Die
Betätigung
des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch.
Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 14 und damit zum Öffnen entgegen
der Federkraft einer an der Ventilnadel 14 angreifenden
Rückstellfeder 25 bzw.
Schließen
des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der
Magnetspule 1, dem inneren Kern 2, dem äußeren Ventilmantel 5 und
dem Ankerabschnitt 17. Der Ankerabschnitt 17 ist
mit dem dem Ventilschließkörper 19 abgewandten
Ende auf den Kern 2 ausgerichtet.
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Der
kugelförmige
Ventilschließkörper 19 wirkt
mit der sich in Strömungsrichtung
kegelstumpfförmig
verjüngenden
Ventilsitzfläche 16 des
Ventilsitzkörpers 15 zusammen,
die in axialer Richtung stromabwärts
einer Führungsöffnung im
Ventilsitzkörper 15 ausgebildet
ist. Die Spritzlochscheibe 21 besitzt wenigstens eine,
beispielsweise vier durch Erodieren, Laserbohren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 27.
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Die
Einschubtiefe des Kerns 2 im Einspritzventil ist unter
anderem entscheidend für
den Hub der Ventilnadel 14. Dabei ist die eine Endstellung
der Ventilnadel 14 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die
Anlage des Ventilschließkörpers 19 an
der Ventilsitzfläche 16 des
Ventilsitzkörpers 15 festgelegt, während sich
die andere Endstellung der Ventilnadel 14 bei erregter
Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankerabschnitts 17 am
stromabwärtigen
Kernende ergibt. Die Hubeinstellung erfolgt durch ein axiales Verschieben
des beispielsweise durch ein spanendes Verfahren wie Drehen hergestellten
Kerns 2, der entsprechend der gewünschten Position nachfolgend fest
mit der Ventilhülse 6 verbunden
wird.
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In
eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 verlaufende
Strömungsbohrung 28 des
Kerns 2, die der Zufuhr des Brennstoffs in Richtung der
Ventilsitzfläche 16 dient,
ist außer
der Rückstellfeder 25 ein Einstellelement
in der Form einer Einstellhülse 29 eingeschoben.
Die Einstellhülse 29 dient
zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 29 anliegenden
Rückstellfeder 25,
die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 14 abstützt, wobei
auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit der Einstellhülse 29 erfolgt.
Ein Brennstofffilter 32 ist oberhalb der Einstellhülse 29 in
der Ventilhülse 6 angeordnet.
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Das
bis hierher beschriebene Einspritzventil zeichnet sich durch seinen
besonders kompakten Aufbau aus, so dass ein sehr kleines, handliches
Einspritzventil entsteht. Diese Bauteile bilden eine vormontierte
eigenständige
Baugruppe, die nachfolgend Funktionsteil 30 genannt wird.
Das Funktionsteil 30 umfasst also im wesentlichen den elektromagnetischen
Kreis 1, 2, 5 und ein Dichtventil (Ventilschließkörper 19,
Ventilsitzkörper 15)
mit einem nachfolgenden Strahlaufbereitungselement (Spritzlochscheibe 21)
sowie als Grundkörper
die Ventilhülse 6.
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Unabhängig vom
Funktionsteil 30 wird eine zweite Baugruppe erzeugt, die
im folgenden als Anschlussteil 40 bezeichnet wird. Das
Anschlussteil 40 zeichnet sich vor allen Dingen dadurch
aus, dass es den elektrischen und den hydraulischen Anschluss des
Brennstoffeinspritzventils umfasst. Das weitgehend als Kunststoffteil
ausgeführte
Anschlussteil 40 besitzt deshalb einen als Brennstoffeinlassstutzen dienenden
rohrförmigen
Grundkörper 42.
Eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 43 eines
inneren Rohres 44 im Grundkörper 42 dient als
Brennstoffeinlass und wird von dem zuströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils
aus in axialer Richtung vom Brennstoff durchströmt.
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Eine
hydraulische Verbindung von Anschlussteil 40 und Funktionsteil 30 wird
beim vollständig
montierten Brennstoffeinspritzventil dadurch erreicht, dass die
Strömungsbohrungen 43 und 28 beider
Baugruppen so zueinander gebracht werden, dass ein ungehindertes
Durchströmen
des Brennstoffs gewährleistet
ist. Bei der Montage des Anschlussteils 40 an dem Funktionsteil 30 ragt
ein unteres Ende 47 des Rohres 44 zur Erhöhung der
Verbindungsstabilität
in die Öffnung 11 der
Ventilhülse 6 hinein.
Der Grundkörper 42 aus
Kunststoff kann auf das Funktionsteil 30 aufgespritzt werden,
so dass der Kunststoff unmittelbar Teile der Ventilhülse 6 sowie des
Ventilmantels 5 umgibt. Eine sichere Abdichtung zwischen
dem Funktionsteil 30 und dem Grundkörper 42 des Anschlussteils 40 wird
beispielsweise über
eine Labyrinthdichtung 46 am Umfang des Ventilmantels 5 erzielt.
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Zu
dem Grundkörper 42 gehört auch
ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 56. An
ihrem dem Anschlussstecker 56 gegenüberliegenden Ende sind die
Kontaktelemente mit der Magnetspule 1 elektrisch verbunden.
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Erfindungsgemäß ist eine
Kapillarspalthülse 50 am
stromabwärtigen
Ende des Brennstoffeinspritzventils vorgesehen, wobei die Kapillarspalthülse 50 topfförmig mit
einem Mantelabschnitt 51 und einem Bodenabschnitt 52 ausgebildet
ist. Die Kapillarspalthülse 50 ist
derart ausgestaltet und gegenüber den
Abspritzöffnungen 27 mit
ihrem Bodenabschnitt 52 beabstandet angeordnet, dass eine
Ausnehmung 60 mit geringer axialer Ausdehnung gebildet
ist, die auf den aus der wenigstens einen Abspritzöffnung 27 austretenden
Brennstoff eine Kapillarwirkung ausübt, so dass nach dem Schließen des
Brennstoffeinspritzventils eventuell an der wenigstens einen Abspritzöffnung 27 vorhandener
Brennstoff in die Ausnehmung 60 radial nach außen weggezogen
wird und durch Verdampfung verbleibende Ablagerungen nur in der Ausnehmung 60 zurückbleiben.
Im Bodenabschnitt 52 der Kapillarspalthülse 50 ist eine mittlere
Durchgangsöffnung 61 vorgesehen,
die einen solchen Durchmesser aufweist, dass der aus den Abspritzöffnungen 27 austretende
Brennstoff ungehindert abgespritzt werden kann und somit nicht am
Bodenabschnitt 52 kollidiert. Die Ausnehmung 60 weist
z.B. eine axiale Erstreckung von </=
1 mm auf. Durch diese einfache konstruktive Maßnahme wird sehr effektiv und
wirkungsvoll erreicht, dass an den Abspritzöffnungen 27 negative Durchmesser
reduzierende und damit die Brennstoffmengen verändernde Ablagerungen vermieden
werden.
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Der
Mantelabschnitt 51 endet an seinem dem Bodenabschnitt 52 gegenüberliegenden
axialen Ende mit einem umlaufenden Kragen 53. Nahe diesem
Kragen 53 der Kapillarspalthülse 50 befindet sich
auch das untere Ende des gestuften, topfförmigen Ventilmantels 5.
Der Ventilmantel 5 bildet mit seinem unteren Ende eine
Ringnut 54 zur Aufnahme eines Dichtrings 55, der
z.B. als O-Ring ausgeführt
ist und der der Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils gegenüber einer
Ventilaufnahme an einem Saugrohr oder Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
dient. Der Nutgrund und die obere Seitenflanke der Ringnut 54 wird
durch den äußeren Umfang
des Ventilmantels 5 gebildet, während die untere Seitenflanke
der Ringnut 54 von einem radial nach außen stehenden Ringkragen 57 gebildet
ist. Der Ringkragen 57 stellt als Teil der Kunststoffumspritzung
des Brennstoffeinspritzventils, die vor allen Dingen den Grundkörper 42 und
den elektrischen Anschlussstecker 56 umfasst, eine untere
Umspritzung aus Kunststoff dar. In vorteilhafter Weise werden sowohl
das untere Ende des Ventilmantels 5 als auch der Kragen 53 und
Teile des Mantelabschnitts 51 der Kapillarspalthülse 50 mit dem
Ringkragen 57 umspritzt. Die Montage des Brennstoffeinspritzventils
in diesem Bereich erfolgt, indem sowohl der Ventilmantel 5 als
auch die Kapillarspalthülse 50 auf
die Ventilhülse 6 aufgeschoben werden
bis die gewünschte
Endposition beider Bauteile erreicht ist, wobei die endgültige Position
der Kapillarspalthülse 50 dann
erreicht ist, wenn die Ausnehmung 60 das gewünschte axiale
Maß von </= 1 mm, z.B. 0,7
mm, mit der optimalen Kapillarwirkung einnimmt. In dieser Position
werden beide Bauteile auf der Ventilhülse 6 festgehalten
, und nachfolgend wird der Ringkragen 57 als untere Umspritzung
z.B. mittels Kunststoffspritzgießen aufgebracht. Auf diese Weise
sind sehr einfach, sicher und zuverlässig der Ventilmantel 5 und
die Kapillarspalthülse 50 fixiert, wobei
zusätzlich
noch die Ringnut 54 zur verliersicheren Aufnahme des Dichtrings 55 entsteht.
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1B zeigt eine Unteransicht
auf den Bodenabschnitt 52 der Kapillarspalthülse 50.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
weist der Bodenabschnitt 52 der Kapillarspalthülse 50 ausgehend
von der an sich kreisförmigen
Durchgangsöffnung 61 vier
radial verlaufende Schlitze 62 auf. Auf diese Weise ist
der Bodenabschnitt 52 der Kapillarspalthülse 50 segmentiert
ausgebildet. In vorteilhafter Weise verlaufen vier voneinander im
Winkel von jeweils 90° beabstandete
Schlitze 62 im Bodenabschnitt 52; es können jedoch auch mehr oder
weniger als vier Schlitze 62 vorgesehen sein.
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Fig. 2 zeigt ein zweites
Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils. Die
nachfolgende Beschreibung ist dabei jedoch nur auf den erfindungswesentlichen
Bereich der Kapillarspalthülse 50 gerichtet.
Während
die Kapillarspalthülse 50 gemäß Fig. 1A und 1B aus einem metallischen Material hergestellt
ist, besteht die Kapillarspalthülse 50 gemäß 2 aus einem Kunststoff. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kapillarspalthülse 50 zweiteilig
ausgeführt.
Neben dem unteren Ende des Ventilmantels 5 wird nämlich ein
Kragen 53 eines z.B. metallischen Halterings 58 mit
dem Ringkragen 57 aus Kunststoff umspritzt. Der Haltering 58 weist
gegenüber
der in 1 gezeigten Kapillarspalthülse 50 eine
geringere axiale Erstreckung auf, die nicht bis zum Ende der Ventilhülse 6 reicht.
Vielmehr wird auf diesem Haltering 58 erst durch eine Rast-,
Schnapp- oder Clipverbindung die Kapillarspalthülse 50 befestigt.
Dazu sind an dem Haltering 58 und an der Kapillarspalthülse 50 korrespondierende
Rast-, Schnapp- oder Clipelemente 59a, 59b in Form
von Erhebungen und Vertiefungen vorgesehen, die eine sichere und
zuverlässige,
aber lösbare
Verbindung ermöglichen.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
kann der Bodenabschnitt 52 der Kapillarspalthülse 50 ausgehend
von der an sich kreisförmigen
Durchgangsöffnung 61 vier
bzw. eine andere Anzahl radial verlaufender Schlitze 62 aufweisen.
Auf diese Weise ist der Bodenabschnitt 52 der Kapillarspalthülse 50 segmentiert
ausgebildet.
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In
der 3 ist ein drittes
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
dargestellt. Bei dieser Variante ist die Kapillarspalthülse 50 als
Kunststoffteil ausgeführt.
Die Kapillarspalthülse 50 ist
dabei mit ihrem Mantelabschnitt 51 so ausgebildet, dass
dieser mit einem radialen Abstand die Ventilhülse 6 umgibt. Dies
rührt daher,
dass die Kapillarspalthülse 50 nicht
vom Ringkragen 57 umspritzt ist, sondern außen an dem
Ringkragen 57 in eine Ringnut 65 eingreift. Dazu
weist die Kapillarspalthülse 50 an
ihrem oberen Ende anstelle des bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
nach außen
stehenden Kragens 53 einen nach innen stehenden Kragen 53a auf,
der nasenartig durch Einrasten in die Ringnut 65 bzw. Aufklipsen
auf die die Ringnut 65 begrenzende Ringschulter 66 eine
sichere und zuverlässige
Verbindung mit dem Ringkragen 57 eingeht. Der Ringkragen 57 ist
mit diesem die Ringnut 65 bzw. die Ringschulter 66 aufweisenden
Befestigungsbereich verlängert
ausgebildet. Die Kapillarspalthülse 50 besitzt
beispielsweise vom Mantelabschnitt 51 ausgehend mehrere
radial verlaufende Rippen 67, die bis zur Ventilhülse 6 reichen
und sich bis in den Bodenabschnitt 52 erstrecken, wo sie über ihre
Höhe z.B.
die axiale Ausdehnung der Ausnehmung 60 durch Anlage am
unteren Ende der Ventilhülse 6 festlegen.
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Durch
den Einsatz der relativ preiswerten Ventilhülse 6 ist es möglich, auf
in Einspritzventilen übliche
Drehteile, wie Ventilsitzträger
oder Düsenhalter,
die aufgrund ihres größeren Außendurchmessers voluminöser und
bei der Herstellung teurer als die Ventilhülse 6 sind, zu verzichten.
Die dünnwandige Ventilhülse 6 ist
beispielsweise durch Tiefziehen ausgebildet worden, wobei als Werkstoff
ein magnetisches ferritisches Material verwendet ist. Die als Blechziehteil
vorliegende Ventilhülse 6 dient,
wie bereits erwähnt,
aufgrund ihrer großen
Erstreckung zur Aufnahme des Ventilsitzkörpers 15, der Spritzlochscheibe 21,
der Ventilnadel 14 mit dem Anker 17, der Rückstellfeder 25 sowie
des Kerns 2. Die Ventilhülse 6 zeichnet sich
so durch eine besonders hohe Funktionsintegration aus.