DE69402964T2

DE69402964T2 - FUEL INJECTION VALVE

Info

Publication number: DE69402964T2
Application number: DE69402964T
Authority: DE
Inventors: Michael Chabon; Bruce Harvey; Thomas Lahnala; Hans Sailer; Bac Ta; Christopher Treusch
Original assignee: Ford Motor Co; Siemens Automotive LP
Current assignee: Ford Motor Co; Siemens Automotive LP
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2014-02-15
Also published as: DE69402964D1; WO1994019601A1; CN1120364A; CN1077955C; EP0685035B1; EP0685035A1

Description

FIELD OF INVENTION

Diese Erfindung betrifft Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen.This invention relates to fuel injection devices for internal combustion engines.

BACKGROUND OF THE INVENTION

Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen erfreuen sich eines zunehmenden Einsatzes bei fremdgezündeten Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen in den letzten Jahrzehnten und haben weitgehend den Vergaser als Mittel für die Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine ersetzt. Bei einer typischen Mehrpunkt-Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung pro Maschinenzylinder vorgesehen. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung spritzt Kraftstoff in den angesaugten Luftstrom ein, so daß er mit der zu den Zylindern strömenden Verbrennungsluft mitgerissen wird. Heutzutage sind typische Vierzylinder-, Sechszylinder- oder Achtzylinder-Motoren mit vier, sechs oder acht Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen ausgerüstet.Fuel injectors have enjoyed increasing use in spark-ignition automotive internal combustion engines over the past few decades and have largely replaced the carburetor as the means of metering fuel to the internal combustion engine. A typical multi-point fuel injection system for a multi-cylinder internal combustion engine has one fuel injector per engine cylinder. The fuel injector injects fuel into the intake air stream so that it is entrained with the combustion air flowing to the cylinders. Today, typical four-cylinder, six-cylinder or eight-cylinder engines are equipped with four, six or eight fuel injectors.

Von Hause aus ist eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Hochpräzisionskomponente. Die Möglichkeit, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu entwerfen, die sich ohne Qualitätseinbuße kostengunstiger herstellen läßt, ist näherer Untersuchungen wert, da im Hinblick auf die Größe des weltweiten Kraftfahrzeugmarktes und der Aussicht, daß der Einsatz von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ständig zunimmt, die Erwartung gerechtfertigt ist, daß der Markt einen Hersteller, der eine derartige Lösung findet, belohnen wird.By its very nature, a fuel injector is a high-precision component. The possibility of designing a fuel injector that can be manufactured more cost-effectively without compromising quality is worth further investigation, as given the size of the global automotive market and the prospect of ever-increasing use of fuel injectors, it is reasonable to expect that the market will reward a manufacturer who finds such a solution.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die insbesondere aufgrund von Herstellungsüberlegungen eine verbesserte Kosteneffizienz besitzt. Die Beachtung von Herstellungsüberlegungen hat zu einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung geführt, bei der eine Anzahl von Präzisionsteilen eine relativ einfache Form haben und nur einige wenige Teile komplizierter sind.The present invention relates to a novel fuel injector which has improved cost efficiency, particularly due to manufacturing considerations. Attention to manufacturing considerations has resulted in a fuel injector in which a number of precision parts are relatively simple in shape and only a few parts are more complex.

Die relativ einfachen Teile können, wenngleich sie Präzisionsteile sind, in Massenproduktion durch bewährte kostengünstige Herstellungsvorgänge hergestellt werden. Die relativ komplizierteren Teile sind offensichtlich kostspieliger in der Herstellung als die relativ einfachen Teile; in der Aggregation ergibt sich jedoch eine kostengunstigere Kraftstoff-Einspritzvorrichtung. Die Teile ermöglichen außerdem kostengünstigere Montage- und Einstellverfahren. Die durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichten Verbesserungen ziehen beziehen sich sowohl auf die Anzahl der Einzelteile wie auch auf die fünktionale Beziehung zwischen den verschiedenen Teilen.The relatively simple parts, although precision parts, can be mass-produced using proven low-cost manufacturing processes. The relatively more complex parts are obviously more expensive to manufacture than the relatively simple parts, but when aggregated they result in a less expensive fuel injector. The parts also allow for less expensive assembly and adjustment procedures. The improvements made possible by the fuel injector of the present invention relate to both the number of individual parts and the functional relationship between the various parts.

Um kommerziell akzeptabel zu sein, muß eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bestimmte Spezifikationen, die keinem Kompromiß unterliegen dürfen, erfüllen. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung muß in der Lage sein, präzise und in wiederholbarer Weise zu bestimmten Zeiten zu öffnen und zu schließen. Im geschlossenen Zustand darf die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nicht lecken. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung muß außerdem ein zuverlässiges Langzeitverhalten haben, das über ihre Lebensdauer in hohem Maße konstant bleibt.To be commercially acceptable, a fuel injector must meet certain specifications that cannot be compromised. The fuel injector must be able to open and close at specific times in a precise and repeatable manner. When closed, the fuel injector must not leak. The fuel injector must also have reliable long-term performance that remains highly consistent over its service life.

Beispiele für Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen gibt es viele, und beispielsweise sei auf die JP-A-63 109 277 Bezug genommen, die eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit einem bewegbaren Ventilkörper offenbart, welcher von einer durch einen Elektromagneten erzeugten magnetischen Kraft angezogen wird. Wenn der Ventilkörper betätigt wird, wird die Bewegung des Ventilkörpers durch ein Anschlagteil begrenzt. Wenn der Ventilkörper betätigt wird, entsteht ein Geräusch, das für die Insassen des Kraftfahrzeuges bzw. die Bedienungsperson der mit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung versehenen Brennkraftmaschine lästig werden kann. Die JP-A-63 109 277 lehrt die Verwendung von Nuten, die radial in Richtung auf die Miffe des Ventilkörpers gerichtet sind, was die Fortpflanzung des Aufprallgeräusches verringert. Die EP-A-0 314 337 offenbart ein unmagnetisches Abstandsteil, das ringförmig ausgebildet ist. Um die Möglichkeit,daß daß der Ventilkörper an dem Anschlagteil haften bleibt, zu verringern, ist die innere Umfangsfläche so ausgebildet, daß sie eine Vielzahl von nach innen gerichteten Zungen bildet, um den Kontaktbereich zu verkleinern.Examples of fuel injection devices are many and reference is made, for example, to JP-A-63 109 277 which discloses a fuel injection device having a movable valve body which is attracted by a magnetic force generated by an electromagnet. When the valve body is actuated, the movement of the valve body is limited by a stop member. When the valve body is actuated, a noise is generated which can be annoying to the occupants of the motor vehicle or the operator of the internal combustion engine provided with the fuel injection device. JP-A-63 109 277 teaches the use of grooves which are directed radially towards the center of the valve body, which reduces the propagation of the impact noise. EP-A-0 314 337 discloses a non-magnetic spacer which is annular in shape. In order to reduce the possibility of the valve body sticking to the stop member, the inner peripheral surface is designed that it forms a plurality of inward-facing tongues to reduce the contact area.

Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, diese Erfordernisse in kosteneffizienter Weise durch Merkmale zu erfüllen, die sich unter anderem beziehen auf: ein kombiniertes Ankerventilteil, das ein relativ stärker magnetisch permeables Ankerelement und ein härteres, relativ weniger magnetisch permeables Ventilelement aufweist, die durch Laserschweißung miteinander verbunden sind; auf Dichtungs- und Stegringe an einer ebenen Stirnfläche des Ventilelementes, das einer ebenen Stirnfläche eines kreisförmigen Ventilsitzteiles mit einem zentralen Durchgangsloch zugewandt ist, welches von dem Ventilelement geöffnet und geschlossen wird; auf die Art und Weise, in der Kraftstoffkanäle durch das Ventilelement zu diesen Dichtungs- und Stegringen in Beziehung gesetzt werden; auf ein ringförmiges Anschlagteil, das einen unterbrochenen (gerippten, gewellten) Innenrand hat, an den sich das Ventilelement anlegen kann, um eine Verschiebung des Ankerventilteils weg von dem Ventilsitz zu begrenzen, wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung geöffnet wird; auf die Herstellung dieses unterbrochenen Randes durch einen Ätzvorgang; auf eine mit einer Schürze versehene Düsenscheibe und die Art und Weise, in der sie zu anderen inneren Teilen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in Beziehung gesetzt wird; auf die Art und Weise, in der die Betätigungsvorrichtung zu der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in Beziehung gesetzt wird; auf verschiedene innere Dichtmittel; und auf Verfahren zum Montieren verschiedener Teile der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung.The present invention is able to meet these needs in a cost-effective manner by features relating, among others, to: a combined armature valve part comprising a relatively more magnetically permeable armature element and a harder, relatively less magnetically permeable valve element, which are joined together by laser welding; sealing and land rings on a flat face of the valve element facing a flat face of a circular valve seat part having a central through hole which is opened and closed by the valve element; the manner in which fuel channels through the valve element are related to these sealing and land rings; an annular stop part having an interrupted (ribbed, corrugated) inner edge against which the valve element can abut to limit displacement of the armature valve part away from the valve seat when the fuel injector is opened; to the production of this discontinuous edge by an etching process; to a skirted nozzle disk and the manner in which it is related to other internal parts of the fuel injector; to the manner in which the actuator is related to the fuel injector; to various internal sealing means; and to methods of assembling various parts of the fuel injector.

Das Ventilsitzteil ist eines der relativ einfachen Teile, die in Massenproduktion mit Präzision wirtschaftlich hergestellt werden können. Es besteht aus einer ebenen kreisförmigen Scheibe, die ein zentrales Durchgangsloch besitzt und dessen gegenüberliegende Stirnflächen mit hoher Genauigkeit oberflächenbehandelt sind. Eine dieser beiden Flächen ist dem kombinierten Ankerventilteil zugewandt, und es ist diese Fläche, an die sich das Ventilelement des Ankerventilteils anlegt und von dem es abhebt, um das zentrale Durchgangsloch in dem Ventilsitzteil zu schließen und zu öffnen. Das Ventilsitzteil läßt sich wegen seiner einfachen Geometrie mit der erforderlichen Genauigkeit äußerst wirtschaftlich herstellen.The valve seat part is one of the relatively simple parts that can be mass-produced economically with precision. It consists of a flat circular disc having a central through hole and the opposite faces of which are surface-treated with high accuracy. One of these two faces faces the combined armature valve part and it is this face against which the valve element of the armature valve part engages and from which it lifts off to close the central through hole in the valve seat part and to open. Due to its simple geometry, the valve seat part can be manufactured extremely economically with the required accuracy.

Zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitzteil sind Dichtungsmittel vorgesehen, so daß im geschlossenen Zustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung kein Kraftstoff aus dem Kraftstoffauslaß durchleckt. Diese Dichtungsmittel haben die Form eines erhabenen kreisförmigen Dichtrings an der ebenen Fläche des Ventilelementes, die der ebenen Dichtfläche des Ventilsitzteils gegenüberliegt Da dieser Dichtring für eine präzise Abdichtung auf der ebenen Sitzfläche des Ventilsitzteils sorgen muß, wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung geschlossen ist, muß das Ventilelement ebenfalls ein Präzisionsteil sein. Um die Präzision der Dichtung während der Lebensdauer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung aufrechtzuerhalten, ist außerdem ein Präzisionsstegring in der gleichen Fläche des Ventilelementes wie der Dichtring vorgesehen, um an dem Ventilsitzteil anzuliegen, wenn die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung geschlossen wird, um dadurch einen wesentlichen Teil der beim Schließen entstehenden Aufprallkraft abzufangen, so daß die Kraft allein von dem Dichtring aufgefangen wird. Außerdem muß die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Kraftstoff an den Bereich des Ventilsitzes so abgeben, daß das Totvolumen so klein wie möglich gehalten wird, und das Ankerventilteil darf nicht aus dem hydraulischen Gleichgewicht gebracht werden (Das Totvolumen ist derjenige Abschnitt des Kraftstoftkanals, der stromab der Stelle liegt, an der der Dichtring wirksam ist). Um das Totvolumen zu einem Minimum zu machen, werden der Durchmesser und die axiale Abmessung des Dichtringes klein gehalten. Um das Ankerventilteil in einem zufriedenstellenden hydraulischen Gleichgewicht zu halten, sind durch ihn hindurch verlaufende Kraftstoffkanäle vorgesehen, so daß, wenn das Ventilelement in geschlossenem Zustand an dem Ventilsitzteil anliegt, unter Druck stehender Kraftstoff einen Ringraum zwischen dem Stegring und dem Dichtring sowie einen weiteren Ringraum, der radial außerhalb des Stegrings liegt, einnimmt. Diese Kraftstoftkanäle sind diametral gegenüberliegnd zueinander angeordnet, und sie schneiden den Dichtring, wodurch er in Umfangsrichtung diskontinuierlich wird, während der Dichtring in Umfangsrichtung kontinuierlich bleibt. Wenngleich bestimmte Herstellungskosten durch dieses kombinierte Ankerventilteil bedingt sind, ergibt sich eine Gesamtkosteneffizienz der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung aufgrund der wirtschaftlichen Herstellung anderer Teile.Sealing means are provided between the valve element and the valve seat portion so that when the fuel injector is closed, no fuel leaks through from the fuel outlet. This sealing means takes the form of a raised circular sealing ring on the flat surface of the valve element which is opposite the flat sealing surface of the valve seat portion. Since this sealing ring must provide a precise seal on the flat seating surface of the valve seat portion when the fuel injector is closed, the valve element must also be a precision part. In order to maintain the precision of the seal over the life of the fuel injector, a precision land ring is also provided in the same surface of the valve element as the sealing ring to bear against the valve seat portion when the fuel injector is closed, thereby absorbing a substantial part of the impact force generated during closure, so that the force is absorbed solely by the sealing ring. In addition, the fuel injection device must deliver fuel to the valve seat area in such a way that the dead volume is kept as small as possible and the armature valve member must not be brought out of hydraulic equilibrium (the dead volume is that portion of the fuel passage which is downstream of the point at which the sealing ring is effective). In order to minimize the dead volume, the diameter and axial dimension of the sealing ring are kept small. In order to maintain the armature valve member in satisfactory hydraulic equilibrium, fuel passages are provided therethrough so that when the valve element rests against the valve seat member in the closed state, pressurized fuel occupies an annular space between the web ring and the sealing ring and a further annular space which is located radially outside the web ring. These fuel passages are arranged diametrically opposite one another and they intersect the sealing ring, making it discontinuous in the circumferential direction while the sealing ring remains continuous in the circumferential direction. Although While certain manufacturing costs are due to this combined armature valve part, the overall cost efficiency of the fuel injector is achieved due to the economical manufacture of other parts.

Das Ventilelement wird in Umfangsrichtung von einem kreisförmigen Abstandsring begrenzt, der an dem Ventilkörper der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung festgelegt ist. Dieser Abstandsring kann ebenfalls in kosteneffizienter Weise hergestellt werden. Der äußere Umfangsrand der Stirnfläche des Ventilsitzteils, die dem Ventilelement zugewandt ist, dient dazu, den Abstandsring an einer Schulter des Ventilkörpers zu halten, wobei das Anschlagteil zwischen dem Abstandsring und der Schulter des Ventilkörpers angeordnet ist. Der radial innere Rand des Anschlagteils überlappt in radialer Richtung den radial äußeren Rand der Stirnfläche des Ventilelementes, die der Stirnfläche gegenüberliegt, welche den Dichtungsring und Stegring enthält. Der radial innere Rand des Anschlagteils weist eine unterbrochene Anschlagfläche auf, die dem Ventilelement zugewandt ist. Die Unterbrechungen werden durch eine Reihe rechteckiger Taschen gebildet, die in dem Anschlagteil nebeneinander beabstandet sind und sowohl axial in Richtung auf das Ventilelement wie auch in radial einwärtiger Richtung offen sind, jedoch im übrigen von taschenbegrenzenden Wandflächen verschlossen werden. Dieser unterbrochene Abschnitt des Anschlagteils hilft mit, die Auswirkungen der statischen Reibung abzuschwächen, die andernfalls, wenn die Anschlagfläche eben und nicht unterbrochen wäre, auftreten würden. Die Unterbrechungen des Anschlagteils werden vorteilhafterweise durch einen Ätzvorgang hergestellt. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel wird der Ätzvorgang so durchgeführt, daß eine unterbrochene Anschlagfläche mit einer kreisförmigen Ringnut, die um die Nut herum gleichmäßig beabstandete kleine kreisförmige Knöpfe enthält, erzeugt wird.The valve element is circumferentially delimited by a circular spacer ring which is fixed to the valve body of the fuel injector. This spacer ring can also be manufactured in a cost-effective manner. The outer peripheral edge of the end face of the valve seat part which faces the valve element serves to hold the spacer ring on a shoulder of the valve body, with the stop part being arranged between the spacer ring and the shoulder of the valve body. The radially inner edge of the stop part radially overlaps the radially outer edge of the end face of the valve element which is opposite the end face which contains the sealing ring and web ring. The radially inner edge of the stop part has an interrupted stop surface which faces the valve element. The interruptions are formed by a series of rectangular pockets spaced apart in the stop member and open both axially toward the valve element and radially inwardly, but otherwise closed by pocket-defining wall surfaces. This interrupted portion of the stop member helps to mitigate the effects of static friction that would otherwise occur if the stop surface were flat and uninterrupted. The interruptions in the stop member are advantageously produced by an etching process. In a modified embodiment, the etching process is carried out to produce an interrupted stop surface with a circular annular groove containing small circular buttons evenly spaced around the groove.

Wenn das Ventilelement im wesentlichen symmetrisch zu der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist, wird das Ankerelement absichtlich asymmetrisch ausgebildet, um einen unausgeglichenen Arbeitsspalt zwischen dem Ankerelement und dem Stator zu bilden. Die Folge ist, daß das Ventilankerteil eine Kippbewegung weg von dem Ventilsitzteil ausführt, wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung geöffnet wird. Außerdem erfolgt diese Kippbewegung an der gleichen Umfangsstelle des Ventilankerteils, wodurch die Wiederholbarkeit des Betriebsverhaltens gefördert wird, die sich nicht ergeben würde, wenn der Anker symmetrisch ausgebildet wäre, da eine derartige Symmetrie dazu führen würde, daß die Kippbewegung in zufälliger Verteilung um den Umfang des Ventilankerteils herum erfolgen würde.If the valve element is substantially symmetrical to the longitudinal axis of the fuel injector, the armature element is intentionally designed to be asymmetrical in order to form an unbalanced working gap between the armature element and the stator. The result is that the valve armature part performs a tilting movement away from the valve seat part when the fuel injector is opened. In addition, this tilting movement takes place at the same circumferential location of the valve armature part, thereby promoting repeatability of the operating behavior, which would not arise if the armature were designed symmetrically, since such symmetry would result in the tilting movement occurring in a random distribution around the circumference of the valve armature part.

Das Anschlagteil kann in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden, da es ein flacher, dünner Ring ist, und die Taschen, die seinen unterbrochenen Flächenabschniff bilden, können durch eine bekannte Ätztechnik erzeugt werden. Die Düsenscheibe, die entsprechend dem Ventilsitzteil ausgebildet ist, läßt sich durch herkömmliche Techniken in wirtschaftlicher Weise herstellen. Der Hauptventilkörper und der Ventilsitzhalter sind allgemein rohrförmig ausgebildete Teile, die sich durch herkömmliche spanabhebende Bearbeitung wirtschaftlich herstellen lassen. Da das Ventilankerteil aus zwei Elementen besteht, die nicht gerade von einfacher Geometrie sind, müssen ohnehin aufwendigere Techniken zu ihrer Herstellung eingesetzt werden. Somit wird eine Anzahl von konstruktiven Merkmalen wie z.B. der Stegring und der Dichtungsring des Ventilelementes, die Strömungskanäle des Ventilankerteils, die Form des Ankerelementes und seine Verbindung mit dem Ventilelement bei Teilen vorgesehen, die ohnehin eine Anzahl von Herstellungsvorgängen erfordern. Dennoch ergibt sich insgesamt eine hohe Wirtschaftlichkeit, da die Verwendung dieser Merkmale bei Teilen, die von Hause aus keine einfache Geometrie haben, zu beträchtlichen Einsparungen bei anderen Teilen führt, deren Geometrie als Folge hiervon vereinfacht werden kann.The stop member can be manufactured economically because it is a flat, thin ring, and the pockets that form its discontinuous surface portion can be produced by a known etching technique. The nozzle disc, which is shaped like the valve seat member, can be manufactured economically by conventional techniques. The main valve body and the valve seat retainer are generally tubular shaped parts that can be manufactured economically by conventional machining. Since the valve armature member consists of two elements that are not exactly of simple geometry, more complex techniques must be used to manufacture it anyway. Thus, a number of design features such as the web ring and the sealing ring of the valve element, the flow channels of the valve armature member, the shape of the armature element and its connection to the valve element are provided for parts that already require a number of manufacturing operations. Nevertheless, the overall efficiency is high, since the use of these features on parts that do not have a simple geometry by nature leads to considerable savings on other parts whose geometry can be simplified as a result.

Weitere neue Merkmale der Erfindung umfassen: die Verwendung einer einzigen O-Ring-Dichtung, um eine innere Dreipunkt-Dichtungsberührung mit drei verschiedenen Teilen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu erzeugen; eine kegelstumpfförmige Schürze, die in dem äußeren Rand der Düsenscheibe gebildet ist; eine konische Scheibenfeder, die zwischen dem Körper der elektrischen Betätigungsvorrichtung (d.h. dem Spulenträger der Magnetspule) und einer Schulter des Kraftstoff-Einlaßrohres, welche durch den Spulenträger verläuft, elastisch wirksam ist, um den unteren Flansch des Spulenträgers mit großer Kraft gegen den Ventilkörper anzudrücken, während gleichzeitig verhindert wird, daß Gußmaterial zwischen das Kraftstoff-Einlaßrohr und das Innere des Spulenträgers eindringt, wenn Gußmaterial in die zusammengebauten Einzelteile der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, um den Fertignngsvorgang durch Einhüllen dieser Teile in gegossenen Kunststoff zu vervollständigen; und ein seitlich offener Rahmen, in den die Spulenanordnung eingesetzt wird und der zusammen mit dem Kraftstoff-Einlaßrohr einen Abschnitt des Magnetkreises bildet, um den Magnetfluß zu dem Ankerelement des Ventilankerteils zu leiten.Other novel features of the invention include: the use of a single O-ring seal to create a three-point internal sealing contact with three different parts of the fuel injector; a frusto-conical skirt formed in the outer edge of the nozzle disk; a conical disk spring resiliently operative between the body of the electrical actuator (i.e., the solenoid coil carrier) and a shoulder of the fuel inlet tube which passes through the coil carrier. to press the lower flange of the coil carrier against the valve body with great force while at the same time preventing molding material from penetrating between the fuel inlet pipe and the interior of the coil carrier when molding material is injected into the assembled components of the fuel injector to complete the manufacturing process by encasing these components in molded plastic; and a laterally open frame into which the coil assembly is inserted and which together with the fuel inlet pipe forms a portion of the magnetic circuit to conduct the magnetic flux to the armature element of the valve armature part.

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, ist sowohl hinsichtlich der Metallbearbeitung wie auch der Montage zur Massenherstellung bestens geeignet. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist außerdem in der Lage, die Betriebsspezifikationen zum Erzielen einer erwünschten Betriebsweise der Brennkraftmaschine zu erfüllen, wobei geringer Kraftstoffverbrauch, Abgasemissionen und der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine im Auge behalten werden.A fuel injector made in accordance with the present invention is highly suitable for both metalworking and assembly for mass production. The fuel injector is also capable of meeting the operating specifications for achieving a desired engine operation while keeping in mind low fuel consumption, exhaust emissions and engine efficiency.

Das oben Stehende zusammen mit weiteren Merkmalen, Vorzügen und vorteilhaften Auswirkungen der Erfindung wird noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen sind. Die beigefügten Zeichnungen offenbaren ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der zur Zeit für am besten gehaltenen Methode zur praktischen Umsetzung der Erfindung.The foregoing, together with other features, advantages and advantageous effects of the invention, will become more apparent from the following description and claims, which should be read in conjunction with the accompanying drawings. The accompanying drawings disclose a presently preferred embodiment of the invention according to the best mode presently contemplated for carrying out the invention in practice.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel injector according to the present invention;

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1;Fig. 2 is a longitudinal sectional view taken in the direction of arrows 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der Fig. 1, jedoch rechtwinklig zu der Schnittansicht der Fig. 2;Fig. 3 is a longitudinal sectional view of the fuel injector of Fig. 1, but perpendicular to the sectional view of Fig. 2;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines unteren Abschnitts der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung allein, und zwar in der gleichen Blickrichtung wie die Ansicht der Fig. 2;Fig. 4 is an enlarged view of a lower portion of the fuel injector alone, looking in the same direction as the view of Fig. 2;

Fig. 5 ist eine Gesamtansicht in Richtung der Pfeile 5-5 in Fig. 4;Fig. 5 is an overall view taken in the direction of arrows 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eines der Teile der Fig. 4 und 5 für sich allein;Fig. 6 is a plan view of one of the parts of Figs. 4 and 5 taken alone;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch das Teil der Fig. 6 in Richtung der Pfeile 7- 7 in Fig. 6;Fig. 7 is a sectional view through the part of Fig. 6 in the direction of arrows 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Gesamtansicht des Teils der Fig. 6 von unten;Fig. 8 is an overall view of the part of Fig. 6 from below;

Fig. 9 ist eine vergrößerte Teilansicht des mit dem Kreis 9 in Fig. 7 umgebenen Bereichs;Fig. 9 is an enlarged partial view of the area surrounded by the circle 9 in Fig. 7;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Fig. 6;Fig. 10 is a perspective view of the part of Fig. 6;

Fig. 11 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Teil des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Abschnittes der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;Fig. 11 is a plan view of another part of the portion of the fuel injector shown in Figs. 4 and 5;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht in Richtung der Pfeile 12-12 in Fig. 11;Fig. 12 is a sectional view taken in the direction of arrows 12-12 in Fig. 11;

Fig. 13 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Teil des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Abschnitts der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;Fig. 13 is a plan view of another part of the portion of the fuel injector shown in Figs. 4 and 5;

Fig. 14 ist eine Schnittansicht in Richtung der Pfeile 14-14 in Fig. 13;Fig. 14 is a sectional view taken in the direction of arrows 14-14 in Fig. 13;

Fig. 15 ist eine Ansicht eines weiteren Teils des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Abschnittes der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von unten;Fig. 15 is a bottom view of another portion of the portion of the fuel injector shown in Figs. 4 and 5;

Fig. 16 ist eine vergrößerte Schnittansicht in Richtung der Pfeile 16-16 in Fig. 15;Fig. 16 is an enlarged sectional view taken in the direction of arrows 16-16 in Fig. 15;

Fig. 17 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Teils der Fig. 15;Fig. 17 is an enlarged perspective view of the portion of Fig. 15;

Fig. 18 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Abschnittes der Fig. 17;Fig. 18 is an enlarged fragmentary view of a portion of Fig. 17;

Fig. 19 ist eine Draufsicht auf ein Teil, das in einem anderen Abschnitt der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verwendet wird;Fig. 19 is a plan view of a part used in another portion of the fuel injection device;

Fig. 20 ist eine Ansicht in Richtung der Pfeile 20-20 in Fig. 19;Fig. 20 is a view taken in the direction of arrows 20-20 in Fig. 19;

Fig. 21 ist eine Ansicht der Fig. 20 von unten;Fig. 21 is a bottom view of Fig. 20;

Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 22-22 in Fig. 20;Fig. 22 is a cross-sectional view taken in the direction of arrows 22-22 in Fig. 20;

Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Fig. 19 bis 21;Fig. 23 is a perspective view of the part of Figs. 19 to 21;

Fig. 24 ist eine vergrößerte Draufsicht auf ein weiteres Teil, das bei der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verwendet wird;Fig. 24 is an enlarged plan view of another part used in the fuel injection device;

Fig. 25 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 25-25 in Fig. 24;Fig. 25 is a cross-sectional view taken in the direction of arrows 25-25 in Fig. 24;

Fig. 26 ist eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels;Fig. 26 is a view corresponding to Fig. 7 of a modified embodiment;

Fig. 27 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht der Fig. 26;Fig. 27 is an enlarged fragmentary view of Fig. 26;

Fig. 28 ist eine der Fig. 15 entsprechende Ansicht eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiels;Fig. 28 is a view corresponding to Fig. 15 of a further modified embodiment;

Fig. 29 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 29-29 in Fig. 28.Fig. 29 is an enlarged cross-sectional view taken in the direction of arrows 29-29 in Fig. 28.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Die Fig. 1 bis 3 zeigen den allgemeinen Aufbau und die Anordnung einer exemplarischen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Erfindung. Allgemein gesprochen, besteht sie aus mehreren Einzelteilen, die zusammen einen Ventilabschnitt bzw. eine Ventilgruppe 52 bilden, mehreren Einzelteilen, die zusammen einen Betätigungsabschnitt bzw. eine Antriebsgruppe 54 bilden, und einen Umgießungsabschnitt 56, der auf die beiden Gruppen 52 und 54 gegossen wird, um den Körper der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu vervollständigen. Die beiden Gruppen 52, 54 teilen eine gemeinsame Längsachse 57.Figures 1-3 show the general construction and arrangement of an exemplary fuel injector 50 according to the present invention. Generally speaking, it consists of several individual parts that together form a valve section or valve group 52, several individual parts that together form an actuator section or drive group 54, and an overmold section 56 that is molded onto the two groups 52 and 54 to complete the body of the fuel injector. The two groups 52, 54 share a common longitudinal axis 57.

Die Einzelteile, die die Ventilgruppe 52 bilden, umfassen: ein Ventilsitz-Trägerteil 58, ein Düsenteil 60, ein Ventilsitzteil 62, ein Abstandsteil 64, ein Anschlagteil 66, einen Hauptventilkörper 68 und ein kombiniertes Ventilankerteil 70. Die Einzelteile, die die Antriebsgruppe 54 bilden, umfassen: ein Rahmenteil 72, eine Spulen-Trägeranordnung 74, ein Einlaßrohr 76, ein Verstellrohr 78, eine konische Federscheibe 80 und ein Filter 82.The individual parts that make up the valve group 52 include: a valve seat support member 58, a nozzle member 60, a valve seat member 62, a spacer member 64, a stop member 66, a main valve body 68, and a combined valve armature member 70. The individual parts that make up the drive group 54 include: a frame member 72, a spool support assembly 74, an inlet tube 76, an adjustment tube 78, a conical spring washer 80, and a filter 82.

Unmittelbar an dem untern Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung befindet sich am Außendurchmesser des Ventilsitz-Trägerteils 58 eine Nut 86, in der eine O- Ring-Dichtung 88 angeordnet ist, um den Außendurchmesser des unteren axialen Endes der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gegenüber dem Innendurchmesser eines Loches in einer Sammelleitung (nicht gezeigt) abzudichten, wenn die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung an einer Brennkraftmaschine angebracht ist. In gleicher Weise ist unmittelbar neben dem oberen Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine weitere O-Ring-Dichtung 90 um den Außendurchmesser des Einlaßrohres 76 herum angeordnet, und er wird axial am Einlaßrohr zwischen einem oberen Ende 92 des Umgießungsabschnittes 56 und einer Haltescheibe 94, die an dem Außendurchmesser des Einlaßrohres befestigt ist, axial gehalten. Die O-Ring-Dichtung 90 dichtet das obere axiale Ende des Außendurchmessers der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gegenüber dem Innendurchmesser eines Loches in einer Kraftstoff-Verteilerleiste (nicht gezeigt) ab, die Kraftstoff an die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung abgibt. Außerdem sind eine Schraubendruckfeder 96, eine O-Ring-Dichtung 98 und ein ringförmiges Schild 100 vorgesehen, die innerhalb der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zwischen den beiden Gruppen 52 und 54 angeordnet sind.Immediately at the lower end of the fuel injection device, on the outer diameter of the valve seat carrier part 58, there is a groove 86 in which an O-ring seal 88 is arranged to seal the outer diameter of the lower axial end of the fuel injector to the inside diameter of a hole in a manifold (not shown) when the fuel injector is mounted on an internal combustion engine. Similarly, immediately adjacent the upper end of the fuel injector, another O-ring seal 90 is disposed around the outside diameter of the inlet tube 76 and is axially retained on the inlet tube between an upper end 92 of the overmold portion 56 and a retaining disk 94 secured to the outside diameter of the inlet tube. The O-ring seal 90 seals the upper axial end of the outside diameter of the fuel injector to the inside diameter of a hole in a fuel rail (not shown) which delivers fuel to the fuel injector. In addition, a helical compression spring 96, an O-ring seal 98 and an annular shield 100 are provided, which are arranged within the fuel injector between the two groups 52 and 54.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Ventilgruppe 54 ohne den O-Ring 88 in vergrößertem Maßstab. Das Ventilsitz-Trägerteil 58 und der Hauptventilkörper 68 sind teleskopierbar ineinander angeordnet, wobei der untere Abschnitt des letzteren einen oberen Abschnitt des ersteren, wie gezeigt, axial überlappt, um das Düsenteil 60, das Ventilsitzteil 62, das Abstandsteil 64 und das Anschlagteil 66 zwischen sich selbst zu halten und festzulegen. Die obere Stirnseite des Ventilsitz-Trägerteils 58 bildet eine flache ebene Fläche 102, die rechtwinklig zu der Achse 57 verläuft, jedoch von einem auf der Achse 57 zentrierten Loch 104 durch eine Ringnut 106, die nach außen beabstandet und ebenfalls zu dem Loch 104 konzentrisch ist, sowie durch eine Fase 108 an ihrem radial äußeren Rand unterbrochen ist. Das Loch 104 verläuft vollständig durch das Ventilsitz-Trägerteil 58, wobei es einen relativ kleineren kreisförmigen Eingang 104a dort, wo die Oberseite des Ventilsitzteils 58 der Düsenscheibe 60 gegenüberliegt, und einen relativ größeren kegelstumpfförmigen Ausgang 104b am unteren Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung aufweist.Figures 4 and 5 show the valve assembly 54 without the O-ring 88 on an enlarged scale. The valve seat support member 58 and the main valve body 68 are telescopically arranged one inside the other, the lower portion of the latter axially overlapping an upper portion of the former as shown to hold and secure the nozzle member 60, the valve seat member 62, the spacer member 64 and the stop member 66 therebetween. The upper face of the valve seat support member 58 forms a flat planar surface 102 which is perpendicular to the axis 57, but is interrupted by a hole 104 centered on the axis 57 by an annular groove 106 which is spaced outwardly and also concentric with the hole 104 and by a chamfer 108 at its radially outer edge. The hole 104 extends completely through the valve seat support member 58, having a relatively smaller circular entrance 104a where the top of the valve seat member 58 faces the nozzle disk 60, and a relatively larger frusto-conical exit 104b at the lower end of the fuel injector.

Das Düsenteil 60 ist kreisförmig und aus einem Metall gleichförmiger Dicke hergestellt. Es ist für sich allein in den Fig. 13 und 14 dargestellt. Es besitzt einen flachen zentralen Bereich 110, der rechtwinklig zu der Achse 57 verläuft. Sein äußerer Rand ist so geformt, daß er eine kegelstumpfförmige Schürze 111 besitzt. In seiner Mitte hat er eine einzige kleine kreisförmige Öfffiung 112, die koaxial zu der Achse 57 ist und mit dem Eingang 104a des Loches 104 fluchtet. Die untere Fläche des Bereiches 110 liegt an der Fläche 102 des Ventilsitz-Trägerteils 58 an, und die Schürze 111 sitzt passend auf der Fase 108.The nozzle member 60 is circular and made of a metal of uniform thickness. It is shown alone in Figs. 13 and 14. It has a flat central portion 110 which is perpendicular to the axis 57. Its outer edge is shaped to have a frustoconical skirt 111. At its center it has a single small circular opening 112 which is coaxial with the axis 57 and aligned with the entrance 104a of the hole 104. The lower surface of the portion 110 bears against the surface 102 of the valve seat support member 58 and the skirt 111 fits snugly against the bevel 108.

Das Ventilsitzteil 62, das für sich allein in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, ist kreisförmig und hat ebene, zueinander parallele Ober- und Unterseiten. Seine Unterseite liegt an der Oberseite des Düsenteils 60 an, und es besitzt ein zentrales kreisförmiges Durchgangsloch 114, das koaxial zu der Achse 57 ist und somit mit der Öffnung 112 fluchtet.The valve seat member 62, which is shown by itself in Figures 11 and 12, is circular and has flat, parallel top and bottom surfaces. Its bottom surface abuts the top of the nozzle member 60 and it has a central circular through hole 114 which is coaxial with the axis 57 and thus aligned with the opening 112.

Ein axial dazwischen liegender Abschnitt der inneren kreisförmigen Wandfläche des Hauptventilkörpers 68, der Außenrand der Unterseite des Ventilsitzteils 62, der radial äußere Rand der Fase 108 und die Fläche der Schürze 111, die von der Fase 108 weggerichtet ist, bilden einen kreisringförmigen Innenraum, und innerhalb dieses Innenraums ist eine O-Ring-Dichtung 116 angeordnet. Die O-Ring-Dichtung 116 besitzt drei getrennte endlose kreisförmige Kontaktlinien, und zwar eine erste mit der Unterseite des äußeren Randes des Ventilsitzteils 62, eine zweite mit der nach oben und außen gerichteten Fläche des Mantels 111 und eine dritte mit der inneren kreisförmigen Wandfläche des Hauptventilkörpers 68. Auf diese Weise bildet die Dichtung 116 eine Abdichtung, die ein Entweichen von Kraftstoff aus dem Inneren der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung durch die Teleskopverbindung verhindert, durch die das Ventilsitz-Trägerteil 58 und der Hauptventilkörper 68 aneinander anliegen.An axially intermediate portion of the inner circular wall surface of the main valve body 68, the outer edge of the underside of the valve seat portion 62, the radially outer edge of the chamfer 108 and the surface of the skirt 111 facing away from the chamfer 108 form an annular inner space, and within this inner space an O-ring seal 116 is arranged. The O-ring seal 116 has three separate continuous circular lines of contact, a first with the underside of the outer edge of the valve seat member 62, a second with the upward and outward facing surface of the skirt 111, and a third with the inner circular wall surface of the main valve body 68. In this way, the seal 116 forms a seal that prevents fuel from escaping from the interior of the fuel injector through the telescopic connection by which the valve seat support member 58 and the main valve body 68 abut one another.

Das Abstandsteil 64 ist ein kreisförmiger Ring rechteckigen Querschnitts. Es hat eine bestimmte axiale Abmessung und eine bestimmte radiale Abmessung. Radial außen paßt sein Außendurchmesser genau in die Innendurchmesser-Wandfläche des Hauptventilkörpers 68. Axial und radial innen steht das Abstandsteil 64 zu dem Ventilankerteil 70 in Beziehung, wie noch weiter unten genauer erläutert wird. An dieser Stelle mag der Hinweis genügen, daß die Dicke des Abstandsteils 64 den Hub des Ventilankerteils 70 zwischen der Schließstellung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, in der das Teil 70 an dem Ventilsitzteil 62 anliegt, und der Öfffiungsstellung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, in der das Teil 70 an dem Anschlagteil 66 anliegt, bestimmt.The spacer 64 is a circular ring of rectangular cross-section. It has a certain axial dimension and a certain radial dimension. Radially outward, its outer diameter fits exactly into the inner diameter wall surface of the main valve body 68. Axially and radially inward, the spacer 64 is related to the valve armature part 70, as will be explained in more detail below. At this point, it may suffice to point out that the thickness of the spacer 64 determines the stroke of the valve anchor part 70 between the closed position of the fuel injection device, in which the part 70 rests against the valve seat part 62, and the open position of the fuel injection device, in which the part 70 rests against the stop part 66.

Ein Anschlagteil 66, das nicht unter den Schutzumfang des Anspruchs 1 fällt, ist in den Fig. 15 bis 18 dargestellt, und die Bezugnahme auf diese Figuren soll das Verständnis dafür erleichtern, auf welche Weise es mit dem Abstandsteil 64, dem Hauptventilkörper 68 und dem Ventilankerteil 70 in Beziehung steht. Das Anschlagteil 66 ist - allgemein gesprochen - eine dünne ringförmige Scheibe, die einen kreisförmigen Innendurchmesser und einen kreisförmigen Außendurchmesser besitzt und deren Dicke durchgehend gleichförmig ist, außer über einem unterbrochenen Anschlagflächenabschnitt an seinem radial inneren Rand. Der unterbrochene Anschlagflächenabschnitt besitzt eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen 118 in der Unterseite des radial inneren Randes des Anschlagteils. Jede Tasche hat eine näherungsweise rechteckige Form, die axial nach unten und radial nach innen offen, im übrigen jedoch geschlossen ist. Jede Tasche kann daher als aus vier Wandflächenabschnitten 120, 122, 124 und 126 bestehend angesehen werden. Die Taschen sind identisch und mit gleichem Abstand um den Umfang des Innendurchmessers des Anschlagteiles herum angeordnet. Wegen bestimmter Merkmale der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die weiter unten noch genauer erläutert werden, kann das Anschlagteil 66 entweder aus einem relativ weniger magnetisch permeablen Material oder einem relativ stärker magnetisch permeablen Material bestehen. Durch Verwendung eines gehärteten Materials für das Anschlagteil wie z.B. gehärteten Stahl, ist es besser in der Lage, seine Anschlagfünktion für eine größere Anzahl von Ventilbetätigungen auszuführen, wie weiter unten noch genauer erläutert wird. Das Anschlagteil ist relativ dünn, und seine Taschen sind noch dünner.A stop member 66, not falling within the scope of claim 1, is shown in Figures 15 to 18 and reference to these figures is intended to facilitate an understanding of how it relates to the spacer member 64, the main valve body 68 and the valve armature member 70. The stop member 66 is, generally speaking, a thin annular disk having a circular inner diameter and a circular outer diameter and having a uniform thickness throughout except over a discontinuous stop surface portion at its radially inner edge. The discontinuous stop surface portion has a series of circumferentially spaced pockets 118 in the underside of the radially inner edge of the stop member. Each pocket is approximately rectangular in shape, open axially downwardly and radially inwardly, but otherwise closed. Each pocket can therefore be considered to consist of four wall surface sections 120, 122, 124 and 126. The pockets are identical and equally spaced around the circumference of the inner diameter of the stop member. Due to certain characteristics of the fuel injector, which will be discussed in more detail below, the stop member 66 can be made of either a relatively less magnetically permeable material or a relatively more magnetically permeable material. By using a hardened material for the stop member, such as hardened steel, it is better able to perform its stop function for a greater number of valve actuations, as will be discussed in more detail below. The stop member is relatively thin and its pockets are even thinner.

Eine Möglichkeit zum Herstellen der Taschen ist das Ätzen mit Säure. Ausgegangen wird hierbei von einer gestanzten Scheibe. Sie wird mit einem photoresistenten Material bedeckt, das nicht geätzt werden soll, und es wird dort, wo es geätzt werden soll, unbedeckt gelassen. Die Stellen, an denen die Taschen erzeugt werden sollen, werden somit unbedeckt gelassen. Die Scheibe wird solange in Säure getaucht, bis die Taschen die gewünschte Tiefe in der Scheibe haben. Danach wird die Scheibe aus der Säure entfernt, und das photoresistente Material wird von der Scheibe entfernt. Das Loch in der Mitte des Anschlagteils wird in entsprechender Weise hergestellt, ehe die Taschen geätzt werden.One way to create the pockets is by acid etching. This involves starting with a punched disc. It is covered with a photo-resistant material that is not to be etched and left uncovered where it is to be etched. The places where the pockets are created are thus left uncovered. The disc is dipped in acid until the pockets have the desired depth in the disc. The disc is then removed from the acid and the photoresist material is removed from the disc. The hole in the center of the stop part is made in a similar manner before the pockets are etched.

Der unterbrochene Innenrand des Anschlagteils 66, der von den Taschen 118 gebildet wird, bildet eine gehärtete Anschlagfläche, die in der Bewegungsbahn des Ventilankerteils 70 angeordnet ist, so daß es daran anschlagen kann. Ein Zweck der Taschen besteht darin, den Kontaktflächenbereich zwischen dem Anschlagteil und dem Ventilankerteil zu verringern, wenn die beiden aneinander anliegen. Auf diese Weise behindert die statische Reibung beim Schließen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Trennung der beiden weniger als dies der Fall wäre, wenn das Anschlagteil keine Taschen hätte. Vorteilhafterweise beeinträchtigen die Taschen die "Integrität" des Anschlagteils nicht, da jede Tasche auf vier Seiten geschlossen und nur auf zwei Seiten offen ist.The discontinuous inner edge of the stop member 66 formed by the pockets 118 forms a hardened stop surface located in the path of movement of the valve armature member 70 so that it can abut against it. One purpose of the pockets is to reduce the contact surface area between the stop member and the valve armature member when the two are in contact. In this way, static friction during closing of the fuel injector is less likely to impede separation of the two than would be the case if the stop member did not have pockets. Advantageously, the pockets do not compromise the "integrity" of the stop member since each pocket is closed on four sides and open on only two sides.

Es wird nun wieder auf Fig. 4 Bezug genommen. Ein radial äußerer Abschnitt des Anschlagteils 66, der eine durchgehende gleichförmige Dicke hat, wird zwischen der Oberseite des Abstandsteils 64 und einer radialen Schulter 128 an der inneren Wandfläche des Hauptventilkörpers 68 gehalten. Radial gesehen, hat das Anschlagteil 66 eine enge Passung bezüglich der axial verlaufenden inneren Wandfläche des Hauptventilkörpers 68, und somit verläuft es koaxial zu der Achse 57. Die Schulter 128 steht radial nach innen etwas über den Innendurchmesser des Abstandsteils 64 vor, so daß die Gesamtheit eines radial inneren Randabschnitts der Oberseite des Anschlagteils 66 flach an der Schulter 128 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der unterbrochene Bereich, der durch die Taschen 118 gebildet wird, radial innerhalb des Innendurchmessers des Abstandsteils 64 angeordnet.Referring again to Fig. 4, a radially outer portion of the stop member 66, having a uniform thickness throughout, is retained between the top of the spacer member 64 and a radial shoulder 128 on the inner wall surface of the main valve body 68. Viewed radially, the stop member 66 has a close fit with respect to the axially extending inner wall surface of the main valve body 68 and thus is coaxial with the axis 57. The shoulder 128 projects radially inwardly slightly beyond the inner diameter of the spacer member 64 so that the entirety of a radially inner edge portion of the top of the stop member 66 lies flat against the shoulder 128. On the opposite side, the discontinuous region formed by the pockets 118 is located radially inwardly of the inner diameter of the spacer member 64.

Es wird nun auf die Fig. 6 bis 10 für eine detaillierte Beschreibung des kombinierten Ventilankerteils 70 Bezug genommen. Dieses Teil besteht aus zwei Elementen, und zwar einem Ventilelement 130 und eineni Ankerelement 131, die miteinander verbunden sind. Das Ventilelement 130 ist eine kreisförmige Platte, deren Oberseite eben ist und deren Unterseite, bis auf das Vorhandensein eines radial inneren Dichtringes 132 und eines radial äußeren Stegringes 134, ebenfalls eben ist. Jeder der beiden Ringe hat eine erhabene Rippe, die durchgehend eine gleichförmige axiale Abmessung hat, und die axialen Abmessungen der beiden Ringe sind identisch. Im radialen Querschnitt hat der Stegring 134 eine rechteckige Form, während der Dichtring 132 eine Trapezform hat, wie am besten in Fig. 9 zu sehen ist. Der Dichtring 132 ist in Umfangsrichtung kontinuierlich ausgebildet, während der Umfang des Stegrings 134 dadurch unterbrochen ist, daß das Ventilelement 130 zwei kreisförmige Durchgangslöcher 136, 138 besitzt, welche zu der Achse 57 exzentrisch sind, derart, daß sie den Stegring auf diametral gegenüberliegenden Seiten schneiden, wodurch der Stegring in Umfangsrichtung diskontinuierlich gemacht wird. Fig. 4 zeigt den Schließzustand, bei dem das Ventilelement 130 an dem Ventilsitzteil 62 anliegt. In diesem Schließzustand hat der Dichtring 132 eine in Umfangsrichtung kontinuierliche Dichtberührung mit dem Ventilsitzteil 62 um das Durchgangsloch 114 herum.Reference is now made to Figs. 6 to 10 for a detailed description of the combined valve armature part 70. This part consists of two elements, namely a valve element 130 and an armature element 131, which are connected to each other. The valve element 130 is a circular plate, the top surface is flat and the bottom surface is also flat except for the presence of a radially inner sealing ring 132 and a radially outer web ring 134. Each of the two rings has a raised rib which has a uniform axial dimension throughout and the axial dimensions of the two rings are identical. In radial cross-section the web ring 134 is rectangular in shape while the sealing ring 132 is trapezoidal in shape as best seen in Fig. 9. The sealing ring 132 is continuous in the circumferential direction while the circumference of the web ring 134 is interrupted by the valve element 130 having two circular through holes 136, 138 which are eccentric to the axis 57 such that they intersect the web ring on diametrically opposite sides, thereby making the web ring discontinuous in the circumferential direction. Fig. 4 shows the closed state in which the valve element 130 rests against the valve seat part 62. In this closed state, the sealing ring 132 has a circumferentially continuous sealing contact with the valve seat part 62 around the through hole 114.

Das Ventilelement 130 kann durch herkömmliche Metallbearbeitungsverfahren hergestellt werden. Wenngleich es vollständig durch spanabhebende Bearbeitung aus Vollmaterial hergestellt werden kann, kann es jedoch auch in der Weise hergestellt werden, daß zuerst eine Scheibe durch Tiefziehen hergestellt wird. Die Löcher 136 und 138 können durch Tiefziehen oder spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Der Stegring und der Dichtungsring können durch Drehen der Scheibe auf einer Drehmaschine hergestellt werden. Glatte und ebene Oberflächengüte und Dimensionsgenauigkeit werden durch Abriebbearbeitung (d.h. durch Scheibenläppen) erzeugt.The valve element 130 can be manufactured by conventional metalworking techniques. Although it can be completely machined from solid material, it can also be manufactured by first forming a disk by deep drawing. The holes 136 and 138 can be formed by deep drawing or machining. The web ring and seal ring can be formed by turning the disk on a lathe. Smooth and flat surface finish and dimensional accuracy are produced by abrasive machining (i.e., disk lapping).

Das Ankerelement 131 ist ein ungefähr kreisförmiges Teil, das entlang einer Kreissehne abgestumpft ist. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, besteht der Umfang des Ankerelementes somit aus zwei kreisförmig konturierten Segmenten 140, 142, die auf einem zur Achse 57 konzentrischen gedachten Kreis liegen, und einem entlang einer Sehne abgestumpften Segment 144, das ein Paar benachbarter Enden der Segmente 140, 142 verbindet. Das andere Paar benachbarter Enden der Segmente 140, 142 sind durch eine axial verlaufende durchgehende Nut 146 in dem Ankerelement zueinander beabstandet. Diese durchgehende Nut ist ungefähr U-förmig und besitzt drei Seiten 148, 150, 152. Die axiale Abmessung der Seite 148 gleicht der der Seite 150; die axiale Abmessung der Seite 152 ist jedoch kleiner als die der Seiten 148 und 150. Dies deshalb, weil das Ankerelement in seiner oberen Hälfte einen diametral verlaufenden Schlitz 154 besitzt, der senkrecht zu dem Segment 144 verläuft, wie in Fig. 6 zu sehen ist. In seiner Mitte besitzt das Ankerelement ein kreisförmiges Sackloch 156, das sich von seiner Oberseite aus näherungsweise über Dreiviertel der axialen Abmessung des Ankerelements erstreckt.The anchor element 131 is an approximately circular part which is truncated along a chord. As can be seen in Fig. 6, the circumference of the anchor element thus consists of two circularly contoured segments 140, 142 which lie on an imaginary circle concentric with the axis 57, and a segment 144 which is truncated along a chord and which connects a pair of adjacent ends of the segments 140, 142. The other pair of adjacent ends of the segments 140, 142 are spaced apart by an axially extending through-groove 146 in the anchor element. This through-groove is approximately U-shaped and has three sides 148, 150, 152. The axial dimension of side 148 is equal to that of side 150; however, the axial dimension of side 152 is smaller than that of sides 148 and 150. This is because the anchor element has a diametrically extending slot 154 in its upper half which is perpendicular to the segment 144, as can be seen in Fig. 6. In its center, the anchor element has a circular blind hole 156 which extends from its top approximately three-quarters of the axial dimension of the anchor element.

Das Ankerelement 131 ist mit dem Ventilelement 130 so verbunden, daß das Loch 156 zu dem kreisförmigen Ventilelement koaxial ist. Das Ankerelement ist in Umfangsrichtung zu dem Ventilelement im zusammengebauten Zustand so ausgerichtet, daß die durchgehende Nutz 146 mit dem Loch 138 fluchtet, und dies läßt den größten Teil des Loches 136 unbedeckt von dem Ankerelement. Die Verbindung der Elemente 130 und 131 miteinander erfolgt durch Laserschweißen in der Mitte zum Herstellen einer Schweißung 157.The anchor element 131 is connected to the valve element 130 such that the hole 156 is coaxial with the circular valve element. The anchor element is circumferentially aligned with the valve element in the assembled state such that the through hole 146 is aligned with the hole 138 and this leaves most of the hole 136 uncovered by the anchor element. The connection of the elements 130 and 131 to one another is accomplished by laser welding at the center to create a weld 157.

Die resultierende Form des Ventilankerteils 70 ist derart, daß es bezüglich der Achse 57 der Ventilgruppe nicht symmetrisch ist. Wie weiter unten noch genauer erläutert wird, führt dies dazu, daß das Ventilankerteil bei Betätigung einer Kippbewegung ausführt.The resulting shape of the valve armature part 70 is such that it is not symmetrical with respect to the axis 57 of the valve group. As will be explained in more detail below, this results in the valve armature part executing a tilting movement when actuated.

Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Teile der Antriebsgruppe 54, und die Aufmerksamkeit wird zunächst auf Einzelheiten des Rahmenteils 72 gerichtet, das in den Fig. 19 bis 23 zu sehen ist. Die Zwecke des Rahmenteils 72 umfassen: die Herstellung einer Magnetflußbahn zum Übertragen des von der Spule 160 der Spulen-Trägeranordnung 24 abgegebenen Magnetflusses auf die Ventilgruppe 52 für die Betätigung des Ventilankerteils 70 und die Bereitstellung eines Mittels, durch das das Einlaßrohr 76 das Rahmenteil 72 und die Spulen-Trägeranordnung 74 koaxial positionieren kann. Das Rahmenteil 72 weist einen Boden 162 auf, der ein zentrales kreisförmiges Loch 164 hat. Es hat ferner Seiten 166, 168, die sich axial von entgegengesetzten Seitenrändern des Bodens 162 wegerstrecken, um eine rohrförmige Oberseite 170 zu umgeben und mit dieser verbunden zu werden. Die Oberseite 170 weist ein kreisförmiges Durchgangsloch 172 auf, das koaxial zu der Achse 57 in der fertiggestellten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist. Die Seiten 166, 168 sind über das Rahmenteil hinweg einander zugewandt, wobei sie gegenüberliegende Seitenöffnungen 174, 176 freilassen, die aufeinanderzu gerichtet sind und die unter 900 zu den Seiten 166, 168 angeordnet sind. Zusätzlich zu der Spule 160 weist die Spulen-Trägeranordnung 74 einen Spulenträger 178 auf, der einen rohrförmigen Kern 180 mit kreisförmigen Flanschen 182, 184 an entgegengesetzten Enden hat. Die Enden des die Spule 160 bildenden Drahtes sind mit den inneren Enden entsprechender elektrischer Klemmen 186, 188 verbunden, die in einen Vorsprung des Spulenträgers 178 eingebettet sind, welcher sich unter einem Winkel von einer Stelle am Umfang des Flansches 182 wegerstreckt. Die äußeren Enden der Klemmen 186, 188 sind frei, um an entsprechende Klemmen eines Steckers (nicht gezeigt) angepaßt zu werden, über den Erregerstrom der Spule 160 wahlweise zugeführt wird, um die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu betätigen. Die Spulen-Trägeranordnung 74 ist dem Rahmenteil 72 dadurch zugeordnet, daß sie durch eine der Seitenöffnungen 174, 176 eingesetzt ist, um den rohrförmigen Kern 180 zu dem Durchgangsloch 172 auszurichten, ehe das Einlaßrohr 76 in das Durchgangsloch 172 und durch den rohrförmigen Kern 180 hindurch eingesetzt wird.A detailed description of the parts of the drive assembly 54 now follows, and attention is first directed to details of the frame member 72, which can be seen in Figs. 19 to 23. The purposes of the frame member 72 include: providing a magnetic flux path for transmitting the magnetic flux emitted by the coil 160 of the coil carrier assembly 24 to the valve assembly 52 for actuation of the valve armature member 70, and providing a means by which the inlet tube 76 can position the frame member 72 and the coil carrier assembly 74 coaxially. The frame member 72 has a bottom 162 having a central circular hole 164. It also has sides 166, 168 extending axially from opposite side edges of the bottom 162 to define a tubular to surround and be connected to top surface 170. Top surface 170 includes a circular through hole 172 that is coaxial with axis 57 in the completed fuel injector. Sides 166, 168 face each other across the frame member, leaving opposite side openings 174, 176 that face each other and are disposed at 900 to sides 166, 168. In addition to coil 160, coil support assembly 74 includes a coil support 178 having a tubular core 180 with circular flanges 182, 184 at opposite ends. The ends of the wire forming the coil 160 are connected to the inner ends of respective electrical terminals 186, 188 embedded in a projection of the coil carrier 178 which extends at an angle from a location on the circumference of the flange 182. The outer ends of the terminals 186, 188 are free to be mated with respective terminals of a connector (not shown) through which excitation current is selectively supplied to the coil 160 to actuate the fuel injector. The coil carrier assembly 74 is associated with the frame member 72 by being inserted through one of the side openings 174, 176 to align the tubular core 180 with the through hole 172 before the inlet tube 76 is inserted into the through hole 172 and through the tubular core 180.

Es folgt nun eine Beschreibung der Art und Weise, in der die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zusammengebaut wird. Das obere Ende des Hauptventilkörpers 68 hat eine solche Form, daß er teleskopierbar mit dem Loch 164 in Eingriff steht und an dem Rahmenteil 72 anliegt, um das Rahmenteil 72 und den Ventilkörper 68 relativ zueinander axial und radial zu positionieren. Nachdem das Rahmenteil und der Hauptventilkörper auf diese Weise zueinander in Beziehung gesetzt wurden, werden sie, beispielsweise durch Laserschweißen, verbunden. Die Dichtung 98 und das Schild 100 werden in das Teil 68 eingesetzt, die Spulenträgeranordnung 74 wird in dem Rahmenteil angeordnet, und das Einlaßrohr 76 wird durch das Loch 172, den rohrförmigen Kern 180, der Spule 178, die Dichtung 98 und das Schild 100 hindurchgeführt. Der Zweck des Schildes 100, das in den Fig. 24 und 25 im einzelnen dargestellt ist, besteht darin, die axiale Positionierung der Dichtung 98 weg von dem Ventilankerteil 70 sicherzustellen. Zu beachten ist ferner, daß der untere innere Rand des Schildes 100 ausgenommen ist, so daß das Schild nicht mit dem Ventilankerteil 70 in Berührung gelangt.A description will now be given of the manner in which the fuel injector is assembled. The upper end of the main valve body 68 is shaped to telescopically engage the hole 164 and abut the frame member 72 to axially and radially position the frame member 72 and the valve body 68 relative to one another. After the frame member and the main valve body have been thus related to one another, they are joined, for example by laser welding. The seal 98 and shield 100 are inserted into the member 68, the coil support assembly 74 is placed in the frame member, and the inlet tube 76 is passed through the hole 172, the tubular core 180, the coil 178, the seal 98 and the shield 100. The purpose of the shield 100, which is shown in detail in Figs. 24 and 25 is to ensure the axial positioning of the seal 98 away from the valve armature portion 70. It should also be noted that the lower inner edge of the shield 100 is recessed so that the shield does not come into contact with the valve armature portion 70.

Das Einlaßrohr 76 wird durch eine Vorrichtung (nicht gezeigt) in der richtigen Weise axial positioniert, worauf es mit dem Rahmenteil 72 vereinigt wird. Die Vereinigung des Einlaßrohres und des Rahmenteils erfolgt mittels einer kreisförmigen Nut 192 in der Oberseite 170, die dazu dient, die Wanddicke des Rohres - wie gezeigt - örtlich zu verringern, und dann werden die Teile an der Stelle der verringerten Dicke des Rohres miteinander laserverschweißt. Zu beachten ist, daß während des Positionierens des Einlaßrohres die konische Scheibenfeder 80 zwischen einer um die Außenseite des Kraftstoff-Einlaßrohres herum verlaufende Schulter 190 und einem Flansch 182 der Spule 178 elastisch eingespannt wird. Die Vorrichtung zum Positionieren des Einlaßrohres positioniert das untere Ende des Rohres relativ zur Schulter 128. Diese zusammengebauten Teile werden in einer Gießform (nicht gezeigt) angeordnet, und es wird der Übergußabschnitt 56 auf ihnen gebildet, um die dargestellte Form zu erzeugen. Der Übergußabschnitt umschließt ferner alles, bis auf die äußeren Enden der Klemmen 186 und 188 und bildet eine Umhüllung um diese äußeren Enden zur Aufnahme eines Verbindersteckers (nicht gezeigt), der Klemmen enthält, die zu den Klemmen 186 und 188 passen. Die konische Scheibenfeder 80 bildet eine Sperre zwischen dem oberen Ende des Spulenträgers 178 und dem Einlaßrohr 76, und sie erzeugt eine Sperre an dem unteren Ende des Spulenträgers, indem sie den letzteren gegen den oberen Rand des Rauptventilkörpers 68 drückt. Diese Sperren verhindern das Eindringen von Kunststoff in den inneren Ventilmechanismus.The inlet tube 76 is properly positioned axially by a device (not shown) and then joined to the frame member 72. The inlet tube and frame member are joined by means of a circular groove 192 in the top surface 170 which serves to locally reduce the wall thickness of the tube as shown and then the parts are laser welded together at the location of the reduced thickness of the tube. Note that during positioning of the inlet tube, the conical disc spring 80 is resiliently clamped between a shoulder 190 extending around the outside of the fuel inlet tube and a flange 182 of the coil 178. The inlet tube positioning device positions the lower end of the tube relative to the shoulder 128. These assembled parts are placed in a mold (not shown) and the overmold section 56 is formed on them to produce the shape shown. The overmold section also encloses all but the outer ends of the terminals 186 and 188 and forms an enclosure around these outer ends for receiving a connector plug (not shown) containing terminals that mate with the terminals 186 and 188. The conical disk spring 80 forms a lock between the upper end of the spool carrier 178 and the inlet tube 76 and creates a lock at the lower end of the spool carrier by pressing the latter against the upper edge of the main valve body 68. These locks prevent plastic from entering the internal valve mechanism.

Anschließend werden die verbleibenden Teile der Ventilgruppe in das untere offene Ende des Hauptventilkörpers 68 eingebaut, wobei die Feder 96 zwischen dem Ankerelement 131 und dem Verstellrohr 78 angeordnet wird. Das Ventilsitz- Trägerteil 58 hält die Teile 62, 64 und 66 sandwichartig an der Schulter 128, und anschließend werden es und der Hauptventilkörper 68 verbunden, beispielsweise durch Laserschweißen an der mit 196 bezeichneten Stelle.The remaining parts of the valve assembly are then installed in the lower open end of the main valve body 68, with the spring 96 placed between the anchor member 131 and the adjustment tube 78. The valve seat support member 58 holds the parts 62, 64 and 66 in a sandwich-like manner on the shoulder 128, and It and the main valve body 68 are then connected, for example by laser welding at the location indicated at 196.

Der Übergußabschnitt 56 enthält zwei radiale Löcher 198, 200 in einem Bereich, in dem sich die Rohre 76 und 78 überlappen. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird in der Weise kalibriert, daß das Verstellrohr 78 innerhalb des Einlaßrohres 76 in der richtigen Weise positioniert wird und dann die beiden Rohre - beispielsweise durch Bördeln - über den Zugang, der durch die Löcher 198, 200 geschaffen wird, vereinigt werden.The overmold portion 56 includes two radial holes 198, 200 in an area where the tubes 76 and 78 overlap. The fuel injector is calibrated by properly positioning the adjustment tube 78 within the inlet tube 76 and then joining the two tubes together, for example by flaring, via the access provided by the holes 198, 200.

Wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in Betrieb ist, wird flüssiger Kraftstoff, wie z.B. Benzin, durch das Einlaßrohr 76 eingeführt, wobei er von dem Filter 82 gefiltert wird, und dann fließt er vollständig durch das Rohr 76 in den Innenraum, in dem das Ventilankerteil 70 angeordnet ist. Der Kraftstoff kann ohne weiteres durch das Ventilankerteil 70 hindurch sowohl zu dem Ringraum zwischen dem Dichtring und dem Stegraum wie auch zu dem Ringraum, der sich radial außerhalb des Stegrings befindet, strömen.When the fuel injector is in operation, liquid fuel, such as gasoline, is introduced through the inlet pipe 76, filtered by the filter 82, and then flows entirely through the pipe 76 into the interior space in which the valve armature member 70 is located. The fuel can flow readily through the valve armature member 70 to both the annular space between the sealing ring and the land space and to the annular space located radially outside the land ring.

Wenn die Spule 160 nicht erregt ist, sitzt das Ventilelement 131 auf dem Ventilsitzteil 62, so daß der Dichtring 132 das Loch 114 strömungsmäßig gegenüber den Löchern 136 und 138 isoliert. Der Ring 132 und die Oberseite des Ventilsitzteils 62 haben eine ausreichend feine Oberflächengüte und einen angepaßten Oberflächenbereich, um in diesem Zustand eine Metall-gegen-Metall-Dichtung zu bilden, und somit kann kein Kraftstoff aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung herausfließen.When the coil 160 is not energized, the valve element 131 is seated on the valve seat portion 62 so that the sealing ring 132 fluidly isolates the hole 114 from the holes 136 and 138. The ring 132 and the top of the valve seat portion 62 have a sufficiently fine surface finish and matched surface area to form a metal-to-metal seal in this condition and thus no fuel can flow out of the fuel injector.

Wenn die Spule 160 erregt wird, öffnet das Ventil. Durch Erregen der Spule 160 wird ein Magnetfluß erzeugt, der eine Magnetkraft hervorruft, die zwischen dem unteren axialen Ende des Einlaßrohres 76 und dem Ankerelement 131 wirkt. Wegen der oben beschriebenen Form des Ankerelements greift die Kraft an dem Ventilankerelement exzentrisch zu der Achse 57 an. Während der Außendurchmesser des Ventilelementes 130 einen engen Sitz bezüglich des Innendurchmessers des Abstandsteils 64 hat, ist dieser Sitz nicht so eng, daß das Ventilankerteil auf exakt axiale Verschiebungen in Richtung auf das Einlaßrohr 76 beschränkt ist; vielmehr ist es möglich, daß die exzentrisch angreifende Anzugskraft das Ventilankerteil kippt, bis der kippende Abschnitt an dem Anschlagteil 66 anschlägt. Wenn somit das Ventilankerteil in Abhängigkeit von einer Erregung der Spule 160 zu kippen beginnt, wird die Achse des Ventilankerteils bezüglich der Achse 57 zunehmend schräg gestellt, bis der kippende Abschnitt an dem Anschlagteil 66 anschlägt. Zu diesem Zeitpunkt setzt sich die Bewegung des Ventilankerteils fort, wobei jedoch nun das Ventilankerteil um die Stelle kippt, an der es am Anschlagteil 66 anliegt. Während sich diese Kippbewegung fortsetzt, wird die Anstellung der Achse des Ventilankerteils kleiner, und die Achse fällt wieder mit der Achse 57 zusammen, wenn die Kippbewegung durch Anlage des gesamten Randes des Ventilelementes 130 an dem Anschlagteil 66 angehalten wird. Dieser Rand des Ventilelementes 130 stellt somit einen Anschlagflächenabschniff des Ventilankerteils 70 dar. Es sollte beachtet werden, daß das Ankerelement, wenn die Öffnungsbewegung des Ventilankerteils 68 angehalten worden ist, immer noch einen Abstand zu dem Ende des Einlaßrohres 76 hat. Wenn das Ventilelement von dem Ventilsitzteil abgehoben ist, kann Kraftstoff durch die Löcher 114, 112 und 104 fließen, um aus dem unteren Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung abgespritzt zu werden.When the coil 160 is energized, the valve opens. By energizing the coil 160, a magnetic flux is generated which causes a magnetic force acting between the lower axial end of the inlet tube 76 and the armature element 131. Because of the shape of the armature element described above, the force acts on the valve armature element eccentrically to the axis 57. While the outer diameter of the valve element 130 has a tight fit with respect to the inner diameter of the spacer part 64, this fit is not so tight that the valve armature part is restricted to exact axial displacements in the direction of the inlet tube 76; rather it is possible for the eccentrically applied attraction force to tilt the valve armature part until the tilting portion strikes the stop part 66. Thus, when the valve armature part begins to tilt in response to energization of the coil 160, the axis of the valve armature part is increasingly inclined with respect to the axis 57 until the tilting portion strikes the stop part 66. At this point, the movement of the valve armature part continues, but now the valve armature part tilts about the point at which it rests against the stop part 66. As this tilting movement continues, the angle of the axis of the valve armature part becomes smaller and the axis again coincides with the axis 57 when the tilting movement is stopped by the entire edge of the valve element 130 abutting the stop part 66. This edge of the valve element 130 thus represents a stop surface portion of the valve armature portion 70. It should be noted that when the opening movement of the valve armature portion 68 has been stopped, the armature element is still spaced from the end of the inlet tube 76. When the valve element is lifted from the valve seat portion, fuel can flow through the holes 114, 112 and 104 to be sprayed out of the lower end of the fuel injector.

Wenn die Erregung der Spule 160 auffiört, hört die magnetische Anziehungskraft ebenfalls auf Die Feder 96 drückt das Ventilankerteil in Schließrichtung gegen das Ventilsitzteil 62, wodurch die Strömung durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung beendet wird, so daß Kraftstoff nicht länger aus dem unteren Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung abgespritzt wird. Zu beachten ist, daß der Betrag der axialen Bewegung, die von dem Ventilankerteil zwischen der geschlossenen und der voll geöffneten Stellung ausgeführt wird, gleich der Dicke des Ventilelementes 130 weniger der Dicke des Abstandsteils 64 ist.When energization of coil 160 ceases, the magnetic attraction also ceases. Spring 96 urges the valve armature member in a closing direction against valve seat member 62, thereby terminating flow through the fuel injector so that fuel is no longer sprayed from the lower end of the fuel injector. Note that the amount of axial movement performed by the valve armature member between the closed and fully open positions is equal to the thickness of valve element 130 less the thickness of spacer member 64.

Der Aufbau und die Anordnung der Ventilgruppe haben wichtige Vorteile. Da das Ventilankerteil entsprechende Anker- und Ventilelemente aufweist, kann das Ventilelement aus einem Material bestehen, das am besten geeignet ist, um einen einwandfreien Dichtungskontakt mit dem Ventilsitzteil während der Lebensdauer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung sicherzustellen, während das Ankerelement aus einem Material bestehen kann, das geeignete ferromagnetische Eigenschaften besitzt. Eine zuverlässige Verbindung der beiden Elemente wird durch Verwendung von Laserschweißung in der angegebenen Art und Weise sichergestellt. Das untere Ende des Einlaßrohres 76 bildet einen Stator für den von der Spule 160 erzeugten Magnetfluß Der Magnetfluß verläuft über den Arbeitsspalt, um auf das Ankerelement 131 einzuwirken. Der Rückfluß verläuft von den Seiten des Ankerelementes 131 zu dem Hauptventilkörper 68 und von da über das Rahmenteil 72 zurück zu dem Rohr 76 an dem oberen Ende der Spulenträgeranordnung 74. Somit bildet das Anschlagteil 66 im wesentlichen keinen Teil des Magnetflußpfades, so daß es aus einem harten Material hergestellt sein kann, das zur Verwendung mit dem gehärteten Ventilelement 130 bestens geeignet ist. Während des Zusammenbaues der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist eine Ausrichtung der Ventilgruppenteile in Umfangsrichtung unnötig; der unausgeglichene Aufbau des Ventilankerteils stellt jedoch sicher, daß es immer um die gleiche Stelle an dem Umfang des Ventilelementes kippt, unabhängig von seiner speziellen Umfangsausrichtung innerhalb der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, und dies ist von Vorteil im Hinblick auf die Sicherstellung einer gleichförmigen Betriebsweise des Ventils.The design and arrangement of the valve group have important advantages. Since the valve armature part has corresponding armature and valve elements, the valve element can be made of a material that is best suited to ensure a perfect sealing contact with the valve seat part during the service life of the fuel injection device, while the armature element can be made of a material having suitable ferromagnetic properties. Reliable connection of the two elements is ensured by using laser welding in the manner indicated. The lower end of the inlet tube 76 forms a stator for the magnetic flux generated by the coil 160. The magnetic flux passes across the working gap to act on the armature element 131. The return flow passes from the sides of the armature element 131 to the main valve body 68 and from there across the frame member 72 back to the tube 76 at the upper end of the coil support assembly 74. Thus, the stop member 66 forms substantially no part of the magnetic flux path so that it can be made of a hard material which is most suitable for use with the hardened valve element 130. During assembly of the fuel injector, circumferential alignment of the valve group parts is unnecessary; However, the unbalanced design of the valve armature portion ensures that it always tilts about the same location on the circumference of the valve element, regardless of its particular circumferential orientation within the fuel injector, and this is advantageous in ensuring uniform operation of the valve.

Die Fig. 26 und 27 offenbaren ein Anschlagteil gemäß der Erfindung, das mit 66' bezeichnet ist. Wie das Anschlagteil 66 weist es einen unterbrochenen Anschlagflächenabschniff auf, der jedoch eine etwas andere Form als das Anschlagteil 66 hat. Das Anschlagteil 66' ist ein kreisringförmiges Teil, das eine gleichförmige Dicke radial außerhalb seines radial inneren unterbrochenen Randes hat, der den Anschlagflächenabschnitt bildet. Der radial innere unterbrochene Rand kann so angesehen werden, daß er eine kreisringförmige Nut 66a' mit einer Reihe identischer kreisförmiger Knöpfe 66b' in regelmäßigen Abständen aufweist. Die Unterbrechungen des Anschlagteils 66' können daher - wie bei dem Anschlagteil 66 - so angesehen werden, daß sie aus einer Reihe von Seite an Seite angeordneten Taschen bestehen, wobei sich die Knöpfe 66b' zwischen den Taschen befinden. Die Nut 66a' wird durch Ätztechniken erzeugt und die Höhe der Knöpfe ist gleich der Tiefe der Nut, so daß Endflächen der Knöpfe in der gleichen Ebene wie die entsprechende axiale Endfläche des ungebrochenen Abschnittes des Anschlagteils liegen.Figures 26 and 27 disclose a stop member according to the invention, designated 66'. Like stop member 66, it has an interrupted stop surface portion, but of a slightly different shape than stop member 66. Stop member 66' is an annular member having a uniform thickness radially outside its radially inner interrupted edge which forms the stop surface portion. The radially inner interrupted edge can be considered to have an annular groove 66a' with a series of identical circular buttons 66b' at regular intervals. The interruptions of stop member 66' can therefore be considered - as with stop member 66 - to consist of a series of side-by-side pockets with buttons 66b' between the pockets. Groove 66a' is created by etching techniques and the height of the buttons is equal to the depth of the groove, so that end surfaces of the buttons lie in the same plane as the corresponding axial end surface of the unbroken portion of the stop member.

Die Fig. 28 und 29 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Anschlagteils gemäß der Erfindung, das mit 66" bezeichnet ist. Wie die Anschlagteile 66 und 66' besitzt einen unterbrochenen Anschlagflächenabschnitt, der jedoch eine etwas andere Form hat. Das Anschlagteil 66" ist ein kreisringförmiges Teil, das eine gleichförmige Dicke radial außerhalb seines radial inneren unterbrochenen Randes hat, welcher den Anschlagflächenabschnitt bildet. Man kann sagen, daß dieser Anschlagflächenabschnitt eine kreisringförmige Nut 66a" aufweist, die eine radial einwärts gerichtete Wand und eine axial gerichtete Wand hat und entlang des radial inneren Randes ein Muster von in Umfangsrichtung sich abwechselnden Zwischenräumen 118" und Rippen 118''' enthält. Die Rippen 118''' steigen von der axial gerichteten Nutwand in Richtung auf den äußeren Rand des Ventilelementes 130 an, und sie bilden die eigentlichen Anschlagflächen, ähnlich den Knöpfen 66b' der Fig. 26 und 27. Die Rippen 118''' haben eine wesentlich größere gekrümmte Erstrekkung als die Zwischenräume 118", und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es acht derartiger Rippen und acht derartiger Zwischenräume in einem gleichförmigen Muster um das Anschlagteil herum. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat jeder Zwischenraum eine Umfangserstreckung von 15º und jede Rippe eine Umfangserstreckung von 30º, und es hat sich gezeigt, daß dies günstig ist, um die statische Reibung zu minimieren, welche auftreten kann, wenn sich das Ventilelement aus seiner Öffnungsstellung in Richtung auf seine Schließstellung bewegt, während außerdem ein ausreichender Flächenbereich vorhanden ist, wenn das Ventilelement beim Öffnen des Ventils auf das Anschlagteil auftrifft. Andere Abmessungen sind möglich, beispielsweise bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Erstreckung eines Zwischenraums 10º und die einer Rippe 50º ist. Die Merkmale des radial inneren Randes des Anschlagteiles 66" können ebenfalls durch das Ätzverfahren hergestellt werden. Die gedachte gestrichelte kreisförmige Linie in Fig. 28 stellt den Umriß des Ventilelementes 130 dar; um zu veranschaulichen, daß der Ringraum an dem radial äußeren Rand der Nut 66a" unbedeckt bleibt, wenn das Ventilelement 130 an dem Anschlagteil angreift und letztlich angehalten wird.Figures 28 and 29 show another embodiment of a stop member according to the invention, designated 66". Like the stop members 66 and 66', it has an interrupted stop surface portion, but of a slightly different shape. The stop member 66" is an annular member having a uniform thickness radially outside its radially inner interrupted edge which forms the stop surface portion. This stop surface portion may be said to have an annular groove 66a" having a radially inwardly directed wall and an axially directed wall and containing a pattern of circumferentially alternating spaces 118" and ribs 118''' along the radially inner edge. The ribs 118''' rise from the axially directed groove wall toward the outer edge of the valve member 130 and form the actual stop surfaces, similar to the buttons 66b' of Figs. 26 and 27. The ribs 118''' have a substantially greater curved extent than the spaces 118", and in the illustrated embodiment there are eight such ribs and eight such spaces in a uniform pattern around the stop member. In the illustrated embodiment each space has a circumferential extent of 15° and each rib has a circumferential extent of 30° and this has been found to be beneficial in minimizing the static friction which can occur as the valve member moves from its open position toward its closed position, while also providing sufficient surface area when the valve member strikes the stop member when the valve is opened. Other dimensions are possible, for example in an embodiment in which where the extension of a gap is 10º and that of a rib is 50º. The features of the radially inner edge of the stop member 66" can also be produced by the etching process. The imaginary dashed circular line in Fig. 28 represents the outline of the valve element 130; to illustrate that the annular space at the radially outer edge of the groove 66a" remains uncovered when the valve element 130 engages the stop part and is ultimately stopped.

Die obige Beschreibung offenbart Einzelheiten eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels einer neuartigen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, und was für die Erfindung beansprucht wird, ist das folgende:The above description discloses details of a presently preferred embodiment of a novel fuel injector for internal combustion engines, and what is claimed for the invention is as follows:

Claims

1. A fuel injection device (50) having a fuel inlet for fluid communication with a supply of pressurized liquid fuel and a fuel outlet for ejecting fuel from the fuel injection device, and with

a solenoid actuating section (54) and a valve section (52) sharing a longitudinal axis (57),

wherein the solenoid actuating section comprises a solenoid actuating device (74),

the valve section has a valve body (68) which contains a combined valve armature part (70) which is selectively adjustable between an open position and a closed position in order to open and close the fuel injector with respect to a flow between the fuel inlet and the fuel outlet,

Stator means (76) through which it exerts a magnetic force on the combined valve armature part when the solenoid actuator is energized,

a valve seat part (62) provided in the valve body with a seat surface facing the valve armature part,

wherein the valve seat part has a central through hole (114) with an inlet at the seat surface and an outlet to the fuel outlet,

channels (136,138) running through the valve armature part for conveying fuel that has flowed into the fuel injection device at the fuel inlet to its end face, wherein an end face of the valve armature part faces the seat surface of the valve seat part,

Means (96) which elastically prestress the valve armature part along the axis so that the end face rests against the seat surface of the valve seat part and closes the flow channels extending from the through hole when the Solenoid actuator actuates the valve armature part to close the fuel injection device,

wherein the valve armature part is opposite the stator means such that upon energization and de-energization of the solenoid actuator, a force is exerted on the valve armature part to move it towards and away from the valve seat part, and

stop means (66; 66'; 66") arranged with respect to the movement of the valve armature part away from the valve seat part so that they limit such movement of the valve armature part by engaging the valve armature part, the stop means comprising a stop part,

characterized in that

the stop part has an interrupted stop surface section which faces a stop surface section of the armature valve part,

wherein the interrupted stop surface portion of the stop member has interruptions (66a", 118") facing the stop surface portion of the armature valve member and formed by a series of buttons (66b') or circumferentially extending arcs (118''') arranged on and around an annular groove (66a") in a radial edge of the stop member (66) in the circumferential direction and separated in the circumferential direction by gaps (118"),

wherein the annular groove is formed by both an axially directed wall (122) which faces the stop surface portion of the armature valve part and closes an axial end of the groove, and a radially directed wall (126) which closes a radial end of the groove;

wherein the arcs running in the circumferential direction rise axially from the axial end of the annular groove in the direction of the stop surface section of the armature valve part and are radially separated from the radially directed wall of the annular groove by an annular space, so that the outer circumference of the armature valve part is axially aligned with the annular space.

2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the circumferential arcs (118''') are arranged in a uniform pattern around the entire circumference of the stop member so that each has a circumferential extent of substantially 30° and the spaces 118" each have a circumferential extent of substantially 15°.

3. A method for producing a fuel injection device according to claims 1 and 2, comprising the following steps:

an interrupted stop surface in the stop part is produced by etching an interrupted pattern (66a", 118", 118''') in an edge of a disk blank of uniform thickness, and

the stop part in the fuel injection device is arranged in such a way that when the fuel injection device is opened, the valve part strikes the interrupted stop surface and when the fuel injection device is closed, the interrupted stop surface reduces the risk of the valve part sticking in the stop part to a minimum.