DE3046890A1

DE3046890A1 - Elektromagnetisch betaetigbares ventil, insbesondere kraftstoffeinspritzventil fuer kraftstoffeinspritzanlagen

Info

Publication number: DE3046890A1
Application number: DE19803046890
Authority: DE
Inventors: Udo Ing.(Grad.) 7073 Lorch Hafner; Rudolf 7000 Stuttgart Krauss; Rudolf Dr.-Ing. 7141 Benningen Sauer; Hans Ing.(grad.) 8600 Bamberg Waldemar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-12-12
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1982-07-15
Also published as: JPH0327755B2; JPS57122161A; US4502632A

Description

R. 670 9

2k.11.1980 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Ventil vorgeschlagen worden, bei dem das Ventilgehäuse und die Kraftstoffstutzen aus mehreren Einzelteilen gebildet werden, so daß nicht nur die Fertigung einen relativ großen Aufwand erfordert, sondern auch die Montage des Ventiles. Außerdem erfordert die vorgeschlagene Ausbildung des Magnetteiles zur Erzeugung der gewünschten Magnetkräfte einen relativ großen Bauraum, der einer gewünschten Verkleinerung des Ventiles entgegensteht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, einer einfachen Fertigung von Ventilgehäuse und Anschlußstutzen durch z.B. Tiefziehen, Rollen usw. und einer einfachen Montage. Besonders vorteilhaft ist die kleinbauende Ausbildung des Magnetteiles utfd die reibungsarme und

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planparallele Führung des Flachankers. Vorteilhaft ist ebenfalls die vom Ventil zugemessene Kraftstoffmenge mit Aufbereitungsluft oder durch Dralleinspritzung aufzubereiten .

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil mit Luftumfassung zur Kraftstoffaufbereitung, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1, Figur k ein in Teilausschnitt dargestelltes Kraftstoffeinspritzventil mit Drallaufbereitung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in den Figuren 1 bis k dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage dient beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere mit niederem Druck in das Saugrohr von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. 'Dabei ist mit 1 ein Ventilgehäuse bezeichnet, das durch spanlose Formgebung, z.B. Tiefziehen, Rollen und ähnliches gefertigt ist und eine topfförmige Gestalt mit einem Boden 2 hat, von dem ausgehend ein erster rohrförmiger Kraftstoffstutzen 3 ausgebildet ist, der eine Innenbohrung k aufweist, die ebenfalls den Boden 2 durchdringt und im Innenraum 5 des Ventilgehäuses 1 mündet. In den Innenraum 5 des Ventilgehäuses 1 ist ein Schalenkern T eingesetzt, der einen geringeren Durchmesser als der Innenraum 5 hat und mit ei-

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nein Bund 8 an einem Inncnarisatz Q der; Vent !.!g anliegt. Auf der dem Innenansatz 9 abgewandten Seite des Bundes 8 greift ein Distanzring 10 an, an den sich eine Führungsmembran 11 und ein Düsenträger 12 anschließt, wobei eine Bördelkante 13 teilweise die Stirnfläche des Düsenträgers 12 umgreift und auf diesen eine axiale Spannkraft ausübt, die eine Lagefixierung des Schalenkerns T₃ des Distanzringes 10, der Führungsmembran 11 und des Düsenträgers 12 gewährleistet. Als Schalenkern T kann z.B. ein handelsüblicher Schalenkern T 26 der Firma Siemens Verwendung finden, der einen ringförmigen Außenkern

15 und einen mit diesem über ein Joch 16 verbundenen ringförmigen Innenkern 17 hat. Eine Magnetspule 18 ist mindestens teilweise von einem isolierenden Trägerkörper 19 umschlossen, der mit der Magnetspule 18 in den zwischen Außenkern 15 und Innenkern 17 gebildeten Ringraum d .-s Schalenkerns 7 eingeschoben und formschlüssig, z.B. durch Nieten 20 oder eine lösbare Schnappverbindung mit dem Joch

16 verbunden ist. Die Stromzuführung zur Magnetspule 18 erfolgt vorteilhafterweise über Kontaktstifte 22, von denen nur einer dargestellt ist, die in einem Isolationseinsatz 233 z.B. Glas, eingefaßt sind, wobei der Isolationseinsatz 23 von einem Befestigungsring 2h umgeben sein kann, der in einer Durchführungsbqhrung 25 des Ventilgehäusebodens 2 dichtend eingesetzt und"beispielsweise verlötet ist. Mit den Kontaktstiften 22 köpnen entweder in nicht dargestellter, aber bekannfcia# tyeis.e'Sgteckanschlüsse verbunden sein, oder wie darg^s^eili; elektrische Kabel 26. Erster Kraftstoff stutzen 3₅ K^^akt^t^te 22 und Kabel 26 können zum Teil in einem auf· 4^^m Yf?ntilgehäuseboden 2 aufsitzenden Kunststoff ringteil·''^f- eingebettet sein.

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Zwischen der dem Joch 16 abgewandten Stirnfläche des Schalenkerns 7 und der Führungsmembran 11 ist ein Flachanker 29 angeordnet. Im mittleren Bereich des Flachankers

29 ist mit dem Flachanker als bewegliches Ventilteil eine Kugel 30 verbunden, z.B. verlötet oder verschweißt. Die Kugel 30 durchdringt eine zentrale Öffnung 31 in der Führungsmembran 11 und arbeitet mit einem festen Ventilsitz 32 zusammen, der in einem Düsenkörper 33 ausgebildet ist. Der Düsenkörper 33 ist in den Düsenträger 12 eingesetzt und wird beispielsweise durch eine Bördelung 3^ in diesem gehalten. Die als Ventilteil dienende Kugel

30 und der Flachanker 29 werden durch die zentrale Öffnung 31 der Führungsmembran 11 in radialer Richtung einerseits zum Ventilsitz 32 und andererseits zur Stirnfläche des Schalenkerns 7 geführt. Eine starre Verbindung der Führungsmembran 1 1 besteht weder mit der Kugel 30 .--och mit dem Flachanker 29· Der Flachanker 29 kann als Stanzoder Preßteil ausgebildet sein und beispielsweise einen ringförmigen, der Führungsmembran 11 zugewandten Führungskranz 35 aufweisen, der zum einen die Steifigkeit des Flachankers 29 verbessert, zum zweiten einen ersten Arbeitsbereich 36 des Flachankers, der der Stirnfläche des Außenkerns 15 zugeordnet ist, von einem zweiten Arbeitsbereich 37» eier der Stirnfläche des Innenkerns 17 zugeordnet ist, trennt und drittens eine Führungskante bildet, die an der Führungsmembran 11 anliegt, wodurch der Flachanker 29 planparallel zur Stirnfläche des Schalenkerns 7 geführt wird. Die als Ventilteil dienende Kugel 30 wird in Schließrichtung des Ventiles durch eine Druckfeder 39 beaufschlagt, die andererseits in eine Innenbohrung kO des Schalenkernes 7 ragt und sich an einem rohrförmigen zweiten Kraftstoff stutzen U1 abstützt.

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Die Kraft der Druckfeder 39 auf den Flachanker 29 und die Kugel 30 ist durch Verschieben des zweiten Kraftstoff Stutzens Ui beeinflußbar.

Der rohrförmig ausgebildete zweite Kraftstoffstutzen M dient als Kraftstoffzuflußstutzen und ist mit einem geringeren Durchmesser als die Innenbohrung k derart versehen, daß zwischen dem zweiten Kraftstoff stutzen 1+1 und der Wandung der Innenbohrung k ein Strömungskanal 1+3 gebildet wird. Der erste Kraftstoff stutzen 3 ist durch Verquetschen mit nach Innen gerichteten Hasen kk (siehe auch Figur 2) versahen, die um ca. 120 gegeneinander versetzt sind und den bereits in der Innenbohrung■Uo des Schalenkernes 7 geführten zweiten Kraftstoffstutzen kl nach Einstellung der Federkraft der Druckfeder 39 in seiner Lage fixieren. Es kann zweckmäßig sein, den Aussenumfang des zweiten KraftstoffStutzens k] in einem Bereich, an dem die I^as.e.fl.¹ kk d-es ersten Kraftstoffstutzens 3 angreifen, mit Ker-ben" k5, beispielsweise flache Ringnuten, Gewinde, R^nde}. oder- ähnliches zu versehen, um eine bessere axia^e'-ii^igrung des zweiten Kraftstoffstutzens 1+1 zu gewäh^ieigten. Der Kraf tstof fanschluß des Kraftstoffeinspeitzyentiles erfolgt über einen Stecknippel k6, der §ina" fyf af^toff Verteilerleitung kl und eine darunter liegende "^^ftstoffrückströmleitung k8 . umgreift und jeweils te|.ivgise. über das Kunststoffringteil 27s den qpgter}-" Krfifia|;pffsiiHtzen 3 und den zweiten Kraftstoff stutzen ifj'.^ä dgr aug "dem ersten Kraf tstof f stutzen 3 herausragt j ges-te.qjs'jsiii^t, D.er zweite Kraftstoffstutzen 111 rag^ ;'d.ab,e:j.' |n/e}.np Bohrung U9 des Stecknippels k6, die mj-t der 'JCü^f^^lipf fverteilerleitung hj in Verbindung steht μηα duPßh e4.nen Dichtring 50 anderer-

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seits von einer Bohrung 51 des Stecknippels U6 abgedichtet ist, die mit der Kraftstoffrückströmleitung ^8 in Verbindung steht. In die Bohrung 51 des Stecknippels k6 ragt mit seinem Ende der erste Kraftstoffstutzen 3, so daß der Strömungskanal 1*3 in die Bohrung 51 mündet. In der Bohrung 51 des Stecknippels k6 ist ein den hindurchragenden zweiten Kraftstoffstutzen 1*1 derart umgreifendes zylinderförmig ausgebildetes Kraftstoffsieb 52 so angeordnet, daß der über den Strömungskanal 1*3 abströmende Kraftstoff nur über das Kraftstoffsieb 52 in die Kraftstoffrückströmleitung kB gelangen kann. Das Kraftstoffsieb 52 stützt sich einerseits auf der Stirnfläche des ersten Kraftstoffstutzens 3 ab und dient andererseits zur axialen Fixierung des Dichtringes 50. Ein weiterer Dichtring 53 sitzt auf der Stirnfläche des Kunststoffringteiles 27 auf und dichtet den ersten Kraftstoffstutzen 3 umgreifend die Bohrung 51 des Stecknippels U6 "zur Atmosphäre hin. Von der Kraftstoffverteiierleitung 1*7 strömt der Kraftstoff über den zweiten Kraftstoffstutzen 1*1 bis zum Flachanker 29 und von dort entweder über Öffnungen 55 durch den Flachanker oder um den Flachanker herum über Öffnungen 56 in der Führungsmembran 11 zum Ventilsitz 32. Ein Teil des so zugeführten Kraftstoffes strömt auch bei geöffnetem Ventilsitz zur Kühlung des Magnetteils J, 18 über Öffnungen 57 im Bund 8 des Schalenkernes 7 über den zwischen der Innenwandung des Ventilgehäuses 1 und dem Außenumfang des Schalenkerns 7 gebildeten Ringspalt 58 in Richtung zum Boden 2 des Ventilgehäuses 1 und von dort über den Strömungskanal ^3 in die KraftstoffrückströmlRituiig ![8. BuI geöffnetem Kruf batof f f?iriax;rd L/.v until strömt der Kraftstoff über den Ventilsitz 32 zu einer im Düsenkörper 33 vorgesehenen zumessenden Düsen-

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bohrung 60, an die sich ein Führungskanal 61 mit größerem Durchmesser als die Düsenbohrung 60 anschließt. Der Führungskanal 61 kann teilweise noch in dem Düsenkörper 33 ausgebildet sein und zum anderen Teil in einem Gemischführungsrohr 62 verlaufen, das die Saugrohrwand 63 der Brennkraftmaschine durchdringt. Wie dargestellt ist, kann das Gemischführungsrohr 62 auf den Düsenkörper 33 aufgesetzt sein und durch eine elastische Haltehülse 6k konzentrisch zur Ventilachse geführt werden, die das Ventilgehäuse 1 in axialer Richtung teilweise dichtend umschließt und mit einem Rastwulst 6'5 in eine Außennut 66 einrastet. Die Haltehülse 6k kann aus Gummi oder einem geeigneten Kunststoff gebildet sein. Das dem Rastwulst 65 abgewandte Ende der Haltehülse 6k kann als Dichtwulst 67 ausgebildet sein, der bei in eine Aufnahmebohrung 68 der Saugrohrwand 63 eingesetztem Kraftstoffeinspritzventil die Abdichtung zwischen dem Saugrohrinnern und der Atmosphäre bewirkt. Die Lagefixierung des Kraftstoffeinspritzventiles kann dadurch erfolgen, daß eine Spannpratze 70 am Rastwulst 65 der Haltehülse 6^ angreift und andererseits mit mindestens einer Schraube 71 mit der Saugrohrwand 63 versehraubt ist.

Insbesondere bei geringen Kraftstoffdrücken ist es zweckmäßig, dem einzuspritzenden Kraftstoff bereits vor dem Einspritzen in das Saugrohr zur Aufbereitung Luft zuzuführen. Als Aufbereitungaluftq.uelle kann beispielsweise eine Luftpumpe dienen oder Luft aus der Atmosphäre, die vorzugsweise von dem Saugrohrabschnitt zwischen dem Luftfilter und der Drosselklappe der Brennkraftmaschine abgezweigt wird. Diese Aufbereitungsluft wird zweckmäßigerweise über eine Aufbereitungsluftleitung 72, die teilweise innerhalb der Haltehülse 6k ausgebildet ist einen Ringraum.

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73 zugeführt, der in der Haltehülse 6h ausgebildet ist und das Gemischführungsrohr 62 ringförmig umschließt. Im Bereich des Ringraumes 73 sind in dem Gemischf ührungsrolir 62 Luftkanäle 7** ausgebildet, die einerseits mit dem Ringraum 73 in Verbindung stehen und andererseits in den Führungskanal 61 münden, so daß -torn Ringraum 73 über die Luftkanäle 7^ Aufbereitungsluft dem einzuspritzenden Kraftstoff zugeführt werden kann. Das Gemischführungsrohr 62 kann auch direkt in der Haltehülse 6k ausgebildet sein und die Aufbereitungsluft über einen Luftspalt 69 zwischen der Stirnfläche des Düsenkörpers 33 und der Stirnfläche des gegenüberliegenden Gemischführungsrohres 62 dem Kraftstoff zugeführt werden (Figur k) .

Bei dem in Figur k dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventiles sind die gegenüber dem bisherigen Ausführungsbeispiel gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Da sich bei diesem Ausführungsbeispiel nur der Bereich des Kraftstoffeinspritzventiles stromabwärts des Ventilsitzes 32 ändert, wurde in Figur k nur ein Teilausschnitt des Kraftstoff einspritzventiles dargestellt. Um einen möglichst geringen Totraum stromabwärts des Ventilsitzes 32 zu erzielen, ist die als Ventilteil dienende Kugel 30 stromabwärts des zur Dichtung dienenden und mit dem Ventilsitz 32 zusammenarbeitenden Umfangsbereiches mit einer Abflachung 76 versehen. An den Ventilsitz 32 schließt sich im Düsenkörper 33 ein Sammelraum 77 an, dessen Volumen möglichst klein gehalten ist und von dem Drallkanäle 78 abzweigen, die unter einem Winkel zur Ventilachse geneigt sind und beispielsweise tangential in eine Drallkammer 79 münden. An den Drallkanälen 78 erfolgt die Zumessung des Kraftstoffes. Der sich an

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der Wandung der Drallkammer 79 bildende Kraftstoffilm reißt am scharfen Ende der Drallkammer 79₅ die in das Saugrohr mündet, ab und tritt so kegelförmig in den Luftstrom des Saugrohres ein.

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Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO.Stuttgart 1

Ansprüche

/Iy Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse, einer auf einem Kern aus ferromagnetischem Material aufgebrachten Magnetspule und einem Anker, der mit einem mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilteil fest verbunden und durch eine an ihrem Außenumfang gehäusefest eingespannte Führungsmembran geführt ist sowie mit einem ersten konzentrisch zur Ventilachse angeordneten rohrförmigen Kraftstoffstutzen und einem zweiten rohrförmigen Kraftstoffstutzen, der so innerhalb des ersten Kraftstoffstutzens angeordnet ist, daß zwischen ersten und zweitem Kraftstoffstutzen ein Strömungskanal für den Kraftstoff gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kraftstoffstutzen (3) als Teil des topfförmig gestalteten Ventilgehäuses (1) ausgebildet ist und durch Verquetschen nach ^Tinen gerichtete Nasen (kk) aufweist, die den zweiten Kraftstoffstutzen (kl) fixieren.

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2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (1*3) an seinem dem Ventilsitz (32) abgewandten Ende mit einer ersten Kraftstoffleitung (Π8) und der zweite Kraftstoffstutzen (Ui) mit einer zweiten Kraftstoffleitung (kl) verbunden ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem zweiten Kraftstoffstutzen (IfI) eine Druckfeder (39) abstützt, die andererseits das Ventilteil (30) in Schließrichtung des Ventils beaufschlagt.
k. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des zweiten KraftstoffStutzens (4i) in einem Bereich, an dem die Nasen (hk) des ersten Kraftstoffstutzens (3) angreifen, mit Kerben (^5) versehen sind.
5- Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kraftstoffstutzen C»1) als Kraftstoffaufuhrstutzen dient, der mit seinem dem Ventilsitz (32) abgewandten Ende mit der als Kraftstoffverteilerleitung dienenden zweiten Kraftstoffleitung (hf) verbunden ist und der Strömungskanal (U3) dem Ventilsitz (32) abgewandt mit der als Kraftstoffrückstromleitung dienenden ersten Kraftstoffleitung (U8) in Verbindung steht.
6. Ventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der über den Kraftstoff zuflußstutzen (i+1) zufließende Kraftstoff durch und/oder um den Anker (29) und die Führungsmembran (11) zum Ventilsitz (32) geleitet wird und der nicht zugemessene Kraftstoff das Magnetteil (7» 18) umströmend über den Strömungskanal (U3) zur Kraftstoffrückströmleitung (3+8) fließt.
7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (7) als Schalenkern mit einem Außenkern (15) und einem über ein Joch (16) mit diesem verbundenen konzentrischen Innenkern (17)j auf dem die Magnetspule (18) sitzt, ausgebildet ist.
8. Ventil nach Anspruch 7 s dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (18) mindestens teilweise von einem Trägerkörper (19) umschlossen wird, der formschlüssig mit dem Joch (16) des Schalenkerns (7) verbunden ist.
9· Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (29) als Flachanker ausgebildet ist mit einem ersten A_beitsbereich (36), der der Stirnfläche des Außenkerns (15) zugeordnet ist und einem zweiten Arbeitsbereich (37)» der der Stirnfläche des Innenkerns (17) zugeordnet ist.

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10. Ventil nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmembran (11) mit einer zentralen Öffnung (31) das Vcntiltcil (30) umgreift und in radialer Richtung führt.
11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmembran (11) auf der dem Ventilsitz (32) zugewandten Seite des Flachankers (29) an einer konzentrischen Führungskante (35) unter Federspannung anliegt und den Flachanker (29) parallel zu Ventilsitz (32) und Kernstirnfläche führt.
12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichent, daß als Ventilteil eine Kugel (30) dient.
13- Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Ventilsitzes (32) eine die Zumessung bewirkende Düsenbohrung (60) vorgesehen ist, an die sich ein Führungskanal (βΐ) mit größerem Durchmesser anschließt, in den eine Aufbereitungsluftleitung (72, 7U) mündet.
1U. Ventil nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung (60) in einem Düsenkörper (33) und der Führungskanal (6i) überwiegend in einem Gemischführungsrohr (62) ausgebildet sind, und das Gemischführungsrohr (62) von einer Haltehülse (6k) konzentrisch zur Ventilachse gehalten wird.
15. Ventil nach Anspruch lh, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltehülse (6^) aus elastischem Material wie Gummi oder Kunststoff besteht und das Ventilgehäuse (1) teilweise umgreifend formschlüssig mit diesem verbunden ist.
16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungsluftleitung (72) teilweise bis zur Mündung in den Führungskanal (61) in der Haltehülse (6h) verläuft.
17· Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ventilgehäuse (1) abgewandte Ende der Haltehülse (6h) als Dichtwulst (67) ausgebildet ist.
18. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das als Kugel (30) ausgebildete Ventilteil stromabwärts des zur Dichtung dienenden Umfangsbereiches abgeflacht ist und stromabwärts des Ventilsitzes (32) ein ein möglichst kleines Volumen einschließender Sammelraum (77) vorgesehen ist, von dem unter einem Winkel zur Ventilachse geneigte Drallkanäle (78) abzweigen, die in eine Drallkammer (79) münden. ·/