DE69115923T2

DE69115923T2 - Brennstoffeinspritzdüse mit einem kugelförmigen ventilstössel

Info

Publication number: DE69115923T2
Application number: DE69115923T
Authority: DE
Inventors: Stephen Cranford
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: WO1992008047A1; JP2974774B2; US5076499A; DE69115923D1; EP0554281A1; EP0554281B1; JPH06502004A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft elektrisch betätigte Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen, wie sie üblicherweise zum Einspritzen von Kraftstoff in fremdgezündeten Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen weist der Ventilmechanismus typischerweise ein hin- und herbewegbares Ventilglied auf, das sich an einen Ventilsitz anlegt und von ihm abhebt. Eine Abdichtung des Ventilgliedes am Ventilsitz bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist wichtig, um eine Kraftstoffleckage bzw. ein Kraftstofftropfen zu vermeiden. Da die Abdichtung ausschließlich durch eine Metall-gegen-Metall-Berührung erzielt wird, sind die Formen des Ventugliedes und des Sitzes besonders wichtig. Ein Ventilglied, das eine sphärisch profilierte Oberfläche zur Anlage an einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz hat, sorgt, wie sich gezeigt hat, für eine wirksame Abdichtung. Es wurden verschiedene Konstruktionen vorgeschlagen, um eine sphärisch profilierte Oberfläche bei einem Ventilglied einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu verwirklichen.
Bei einer bekannten Konstruktion hat das distale Ende einer zylindrischen Nadel eine solche Form, daß es eine im wesentlichen halbkugelförmige Oberfläche besitzt. Bei einer anderen bekannten Konstruktion bildet eine abgeflachte Kugel (die beispielsweise geringfügig größer als eine Halbkugel ist) das ventilglied. Bei einer weiteren bekannten Konstruktion ist eine ganze Kugel mit einem Ende eines Rohres verbunden. Der Einsatz jeder dieser Konstruktionen beeinflußt die Kosten der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, da sie zum Herstellen des Ventilgliedes Verbindungs- und/oder Metallbearbeitungsvorgänge erfordern.
Der Einsatz einer einfachen Kugel ist von Vorteil, da derartige Kugeln in großer Zahl mit Präzision wirtschaftlich herstellbar sind. Wegen des Kostennachteils, der bei den gerade beschriebenen bekannten Konstruktionen unvermeidlich ist, wäre es von Vorteil, wenn eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Kugel verwenden könnte, ohne daß die Herstellung der Einspritzvorrichtung eine Verbindung und/oder Metallbearbeitung der Kugel erfordert. Mit anderen Worten wäre es von Vorteil, wenn die Kugel nichts anderes als ein Teil wäre, das während des Zusammenbauvorgangs lediglich in die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eingesetzt werden müßte.
Ein weiterer Faktor, der zu den Kosten bekannter Konstruktionen von Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wie denen, bei denen sich die sphärisch profilierte Oberfläche an einem Ende eines länglichen Teils befindet, beiträgt, besteht darin, daß eine präzise Ausrichtung des Ventilgliedes am Ventilsitz sichergestellt werden muß. Präzisionsmetallbearbeitungen müssen an verschiedenen einzelnen Teilen durchgeführt werden, und der Zusammenbau der Teile muß sorgfältig ausgeführt werden. Selbst bei dem Einsatz hochentwickelter Herstellungstechniken resultiert die heutige Massenproduktion von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen immer noch in einem erheblichen Prozentsatz, der die Spezifikationen nicht erfüllt, wenn er nach dem Zusammenbau getestet wird. Diese Einspritzvorrichtungen müssen dann nachbearbeitet werden, was zusätzliche Kosten verursacht.
Ein weiterer Aspekt bei der Auslegung von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ist der Wunsch, Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen für bestimmte Einsatzzwecke zu miniaturisieren. Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, die sich derzeit in kommerzieller Produktion befinden, sind keine großen Teile; der Markt sucht jedoch nach Einspritzvorrichtungen, die noch kleiner sind. Solche miniaturisierten Einspritzvorrichtungen erfordern kleinere Einzelteile, und da diese Teile schwieriger herzustellen sind, wird die Herstellung immer komplizierter. Dies ist ein weiterer Grund, warum der Einsatz einer einfachen Kugel als Ventilglied wünschenswert wäre.
Die DE 35 01 973 beschreibt eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die eine Kugel als Ventilglied hat. Die Kugel nimmt einen Abschnitt einer zentralen Durchgangsöffnung in einer Federscheibe ein, deren Außenrand auf einer erhabenen Leiste ruht. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung liegt die Kugel der DE 35 01 973 nicht an dem Rand der Durchgangsöffnung in der Scheibe an; vielmehr liegt die Scheibe an einem Ankerstück an, das an der Kugel angreift.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue und verbesserte elektrisch betätigte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die eine einfache Kugel als Ventilglied verwendet. Die Herstellung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erfordert nicht den Einsatz von Verbindungsvorgängen oder Metallbearbeitungen an der Kugel: Die Kugel ist einfach eines der Einzelteile der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung. Die Zusammenstellung und Anordnung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung sorgt für eine Selbstzentrierung der Kugel an dem Ventilsitz, während Feinbearbeitungsvorgänge, wie sie zum Sicherstellen einer präzisen Ausrichtung des Ventugliedes bezüglich des Ventilsitzes bei vorbekannten Herstellungsverfahren erforderlich sind, vermieden werden. Die Zusammenstellung und Anordnung eignet sich ferner für eine Miniaturisierung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung.
Als Folge schafft die Erfindung eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die elektrisch betätigt wird, und die miniaturisiert werden kann, ohne daß unverhältnismäßig hohe Herstellungskosten anfallen. Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzdüsenende mit einer Stirnwand, die ein zentrales Durchgangsloch aufweist, durch welches Kraftstoff ausgestoßen wird und welche einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz auf seiner Innenseite aufweist, einer unbefestigten Kugel, die im wesentlichen konzentrisch zu dem Ventilsitz ist, einem hin- und herbewegbaren Anker zum wahlweisen Anlegen und Abheben der unbefestigten Kugel am bzw. vom Ventilsitz, wobei der Anker an seinem Düsenende eine kegelstumpfförmige Fläche aufweist, die zu der Kugel so beabstandet ist, daß die Kugel einen begrenzten radialen Verstellbereich erhält, und einem Mittel, das die unbefestigte Kugel im wesentlichen konzentrisch zu dem Ventilsitz hält, während sich die Kugel bei einer Bewegung zum Verschließen des Durchgangsloches auf dem Ventilsitz selbst zentrieren kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aufweist: eine elastische Federscheibe mit Durchgangsöffnungen und einem Rand, der einen zentralen kreisförmigen Hohlraum eines Durchmessers definiert, der kleiner als der Durchmesser der Kugel ist, wobei die Kugel den Hohlraum füllt und an dem Rand anliegt, und eine erhabene Leiste, die den Ventilsitz außen mit Abstand konzentrisch umgibt, wobei die Scheibe in Umfangsrichtung kontinuierlich ausgebildet und an der Leiste abgestützt, im übrigen jedoch nicht damit verbunden ist, derart, daß eine begrenzte radiale Verstellung derselben ermöglicht wird, welche die Scheibe daran hindert, die Kugel daran zu hindern, sich an dem Ventilsitz letztlich präzise selbst zu zentrieren, wenn die Kugel beim Anlegen an den Ventilsitz exzentrisch zu dem Ventilsitz ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Auswirkungen der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen hervor, die von Zeichnungen begleitet sind. Die Zeichnungen offenbaren ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der zur Zeit für am besten gehaltenen Methode zur praktischen Umsetzung der Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eines der verschiedenen Teile der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, das für sich allein gezeigt ist.
Fig. 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Fig. 4 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels.
Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch eine viertes Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Das erste Ausführungsbeispiel des elektrisch betätigten Kraftstoff-Einspritzventils 10 weist ein Ventilgehäuse 12 mit einer Hauptlängsachse 14 auf. Das Ventilgehäuse 12 besteht aus zwei getrennten Teilen 12A, 12B, die an einer Verbindungsstelle 15 miteinander verbunden sind. Das Ventilgehäuse 12 besitzt eine zylindrische Seitenwand 16, die allgemein koaxial zu der Achse 14 verläuft, und eine Stirnwand 18, die an einem Längsende der Seitenwand 16 allgemein querverlaufend zu der Achse 14 angeordnet ist. Das Teil 12B enthält die Stirnwand 18 und einen Abschnitt der Seitenwand 16. Das Teil 12A enthält den Rest der Seitenwand 16, und es weist ferner eine querverlaufende Wand 19 auf, die mit Abstand innerhalb der Stirnwand 18 angeordnet ist.
Ein kreisförmiges Durchgangsloch 20 ist in der Stirnwand 18 im wesentlichen koaxial zu der Achse 14 vorgesehen und bildet hierbei einen Kraftstoffauslaß aus dem Inneren des Ventilgehäuses. Das Durchgangsloch 20 besitzt einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz 20 an seinem axialen Ende, das sich im Inneren des Ventilgehäuses befindet. Eine dünne Düsenscheibe (nicht gezeigt) ist typischerweise über dem offenen äußeren Ende des Durchgangsloches 20 angeordnet, so daß der Kraftstoff, der durch das Durchgangsloch 20 fließt, aus dem Einspritzventil über eine oder mehrere Öffnungen in der dünnen Düsenscheibe ausgestoßen wird.
Das Kraftstoff-Einspritzventil besitzt einen Kraftstoffeinlaß in Form mehrerer radialer Löcher 24, die durch die Seitenwand 16 verlaufen, und es enthält ferner einen - im folgenden noch näher zu beschreibenden - inneren Kraftstoffkanal von dem Kraftstoffeinlaß zu dem Kraftstoffauslaß. Die Löcher 24 sind unmittelbar angrenzend an der inneren querverlaufenden Wand 19 angeordnet, und zwar neben ihrer Stirnseite, die der Stimseite gegenüberliegt, an der das Teil 12B anliegt. Diese Konfiguration stellt dar, was üblicherweise als Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit seitlicher Kraftstoffzuführung oder Kraftstoffzuführung von unten bezeichnet wird.
Das Ventil 10 weist ferner einen elektrischen Betätigungsmechanismus auf, der eine Magnetspulenanordnung 26, einen Stator 28, einen Anker 30 und eine Vorspannfeder 32 umfaßt. Der Elektromagnet 26 weist eine elektromagnetische Spule 33 auf, deren Klemmen mit entsprechenden elektrischen Klemmen 34, 36 verbunden sind, die von dem Ventil an dem der Stirnwand 18 gegenüberliegenden Ende weg in Längsrichtung vorstehen. Die Klemmen 34, 36 haben eine solche Form, daß sie zu entsprechenden Klemmen eines elektrischen Verbindungssteckers (nicht gezeigt) passen, der im Betrieb mit dem Kraftstoff- Einspritzventil verbunden ist. Die Gesamtheit der Spule 33 einschließlich der Befestigung ihrer Klemmen an den Klemmen 34, 36 ist in einem geeigneten Kapselungsmittel 38 eingekapselt, was der Magnetanordnung eine allgemein rohrförmige Gestalt verleiht.
Der Stator 28 hat eine allgemein zylindrische Form, die dafür sorgt, daß er in die Magnetspulenanordnung 26 in der in Fig. 1 gezeigten Art und Weise eingepaßt werden kann, um den Magnetfluß zu konzentrieren, der von der Spule 33 erzeugt wird, wenn die Spule elektrisch erregt wird. Die Seitenwand des Stators 28 ist bezüglich der inneren Seitenwand der Elektromagnetanordnung 26 durch eine elastomere O-Ring-Dichtung 40 abgedichtet. Die Dichtung 40 verhindert, daß Kraftstoff, der in das Innere des Ventils über die Löcher 24 gelangt ist, aus dem Ventil über irgendwelche möglichen Leckwege durchleckt, die zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche des Stators und der inneren zylindrischen Oberfläche der Elektromagnetanordnung vorhanden sein können.
Der Stator 28 weist eine Schulter 42 auf, die sich auf der Kraftstoffseite der O-Ring-Dichtung 40 befindet und der Stirnwand 18 zugewandt ist. Ein Lagerring 44, der einen rechteckigen Querschnitt hat, wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist über dem Ende des Stators 28, das in Richtung auf die Stirnwand 18 verläuft, angeordnet und liegt an der Schulter 42 an. Der Anker 30 besitzt eine Schulter 46, die dem Ring 44 zugewandt ist. Die Feder 32 ist zwischen dem Ring 44 und der Schulter 46 angeordnet, um den Anker in Längsrichtung auf die Stirnwand 18 elastisch zu drücken.
Die innere querverlauf ende Wand 19 weist ein kreisförmiges Durchgangsloch 48 auf, das koaxial zu der Achse 14 ist und eine Führung für den Anker 30 bildet. Derjenige Abschnitt des Ankers, der sich zwischen der Schulter 46 und der der Stirnwand 18 zugewandten Ende des Ankers befindet, besitzt eine kreiszylindrische Seitenwandoberfläche, die so dimensioniert ist, daß sie mit Gleitsitz in das Durchgangsloch 48 paßt. Diese zylindrische Seitenwandoberfläche des Ankers 30 ist in Umfangsrichtung nicht kontinuierlich ausgebildet, sondern wird durch axial verlaufende Schlitze 50 unterbrochen, die in Umfangsrichtung um den Anker herum verteilt sind. Diese Schlitze 50 bilden einen Abschnitt des inneren Kraftstoffkanals zwischen dem Kraftstoffeinlaß und dem Kraftstoffauslaß, indem sie eine Verbindung herstellen zwischen einem Bereich, der an einem Längsende der querverlaufenden Wand 19 liegt, und einem Bereich, der an dem entgegengesetzten Längsende der Wand 19 liegt. Einer dieser beiden Bereiche ist ein ringförmiger Innenraum 52, der innerhalb der Löcher 24 liegt und den Anker 30 umgibt; der andere Bereich ist ein Innenraum 54, der in Umfangsrichtung von dem von dem Teil 12B gebildeten Abschnitt der Seitenwand 16 begrenzt wird und der in Längsrichtung von der Wand 18 an einem Längsende und von der Wand 19 und dem Anker 30 an dem anderen Längsende begrenzt wird. Innerhalb des Raumes 54 ist das Ventilglied der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung angeordnet.
Das Ventilglied ist eine Kugel 56, die in Fig. 1 koaxial zur Achse 14 dargestellt ist und an dem Ventilsitz 22 anliegt, um das Durchgangsloch 20 zu verschließen. Dies stellt den Schließzustand des Kraftstoff-Einspritzventiles 10 dar. In diesem Zustand ist die Elektromagnetanordnung nicht elektrisch erregt, und so wirkt die durch den Anker 30 wirkende elastische Vorspannung der Feder 32, daß die Kugel 56 fest am Ventilsitz 22 gehalten wird.
Die Kugel 56 ist ein vollständig getrenntes Teil, das nicht mit irgendeinem anderen Teil des Ventils verbunden ist. Mit anderen Worten kann die Kugel jede beliebige Position innerhalb des Raums 54 einnehmen, wenn auf sie keine Kraft durch den Anker 30 oder irgendein anderes Teil des Betätigungsmechanismus des Ventils ausgeübt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kugel 56 in spezieller Weise so geführt, daß sie der Längsbewegung des Ankers 30 folgt, wenn dieser von der Elektromagnetanordnung betätigt wird, jedoch solcher Art, daß sich die Kugel beim Schließen des Ventils immer am Ventilsitz 22 selbst zentriert.
Der Rest des Mechanismus, der mit dem Anker 30 beim Steuern der Kugel 56 zusammenwirkt, ist eine elastische Federscheibe 58, die in dem Raum 54 angeordnet ist, um mit der Kugel 56 zusammenzuwirken. Die Form der Scheibe 58, die repräsentativ ist für eine Auslegung aus einer Anzahl möglicher Auslegungen, ist am besten aus Fig. 2 ersichtlich. Die Scheibe besitzt eine zentrale Durchgangsöffnung 60, die einen kreisförmigen Hohlraum 62 definiert, der einen kleineren Durchmesser als die Kugel 56 hat. Sie definiert ferner drei nierenförmige Hohlräume 64, die in Abständen von 120º angeordnet sind und von denen jede mit dem Hohlraum 62 durch einen entsprechenden radialen Schlitz 66 verbunden ist. Der radial äußere umlaufende Rand der Scheibe ist in Umfangsrichtung kontinuierlich ausgebildet.
Die Scheibe 58 und die Kugel 56 sind in dem Ventil 10 so angeordnet, daß die Kugel 56 den gesamten Hohlraum 62 ausfüllt. Die Stirnwand 18 enthält eine erhabene ringförmige Leiste 68, die den Sitz 22 koaxial zu der Achse 14 umgibt. Der in Umfangsrichtung kontinuierliche äußere Umfangsrand der Scheibe 58 ruht auf der Leiste 68. Der Durchmesser der Scheibe ist kleiner als der Durchmesser des Raumes 54, so daß die Scheibe sich innerhalb des Raums 54 um einen bestimmten begrenzten Betrag radial verstellen kann.
In dem in Fig. 1 gezeigten Schließzustand hat die von der Feder 32 auf die Kugel 56 ausgeübte elastische Kraft - zusätzlich dazu, daß sie die Kugel in die das Durchgangsloch 20 verschließende Stellung gedrückt hat - die Federscheibe 58 so ausgelenkt, daß die Federscheibe eine bestimmte Kraft auf die Kugel in der entgegengesetzten Richtung wie die von der Feder 32 ausgeübte Kraft ausübt. In diesem Schließzustand ist ein kleiner Spalt 70 zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Stators 28 und des Ankers 30 vorhanden.
Durch Erregung der Elektromagnetanordnung 26 wird eine übersteuernde Kraft auf den Anker 30 ausgeübt, um den Spalt 70 zu schließen, wodurch die Feder 32 weiter zusammengedrückt wird. Die resultierende Bewegung des Ankers weg von der Kugel 56 bedeutet, daß die dominierende Kraft, die auf die Kugel in dieser Zeit ausgeübt wird, diejenige ist, die von der Scheibe 58 in eine Richtung ausgeübt wird, in der die Kugel zum Anker hin gedrückt wird. Die Scheibe 58 ist unter Einsatz herkömmlicher ingenieurmäßiger Auslegungsberechnungen so ausgelegt, daß die Kugel 56 im wesentlichen der Bewegung des Ankers in Richtung auf den Stator 26 folgt. Die Folge ist, daß die Kugel von dem Sitz 22 abhebt, so daß unter Druck stehender flüssiger Kraftstoff, der im Inneren der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung vorhanden ist, durch das Durchgangsloch 20 durchfließen kann. Solange die Kugel 56 von dem Sitz 22 abgehoben bleibt, kann Kraftstoff aus den Löchern 24 durch den Raum 52, durch die Kanäle 50, durch den Raum 54 insbesondere über die Hohlräume 64 zu dem Kraftstoffauslaß an dem Durchgangsloch 20 fließen.
Wenn die Elektromagnetanordnung 26 entregt wird, verschwindet die auf den Anker 30 ausgeübte magnetische Anziehungskraft, so daß die Feder 32 den Anker 30 wieder in Richtung auf die Kugel 56 drücken kann und dadurch die Kugel das Durchgangsloch 20 durch Anlage an dem Sitz 22 verschließt. Es ist zu beachten, daß der Betrag des Längshubes des Ankers ziemlich klein ist, so daß sich ein Abschnitt der Kugel immer in dem Sitz 22 befindet, obgleich die Kugel selbst das Durchgangsloch 20 hinsichtlich des Kraftstoffstromes nicht verschließt. Wenn die Kugel 56 aus irgendeinem Grund exzentrisch bezüglich des Sitzes 22 wird, erzeugt die Reaktion der Kugel mit dem Ventilsitz in Abhängigkeit von einer Ankerbewegung in Schließrichtung des Ventils eine selbstzentrierende Wirkung im Sinne einer Korrektur der Exzentrizität. Diese selbstzentrierende Wirkung wird dadurch ermöglicht, daß die Scheibe 58 nicht an dem Ventilgehäuse befestigt ist. Anders ausgedrückt, können die Kugel und die Scheibe als Einheit radial "schwimmen", so daß jegliche Exzentrizität zwischen der Kugel und dem Sitz eliminiert wird, wenn der Anker die Kugel gegen den Sitz drückt, mit dem Ziel, den Kraftstoffauslaß zu verschließen.
Wenngleich ein Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil hat, daß sich die Kugel beim Schließvorgang selbst zentriert, besteht ein weiterer Vorteil darin, daß während des Zusammenbaus des Ventils die Scheibe und die Kugel einfach zwei getrennte Teile sind, die in die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eingesetzt werden. Für keines dieser beiden Teile ist ein Verbindungs- oder Metallbearbeitungsvorgang erforderlich, nachdem sie hergestellt wurden. Die Kugel wird natürlich mittels herkömmlicher Kugelherstellungstechniken hergestellt, und die elastische Federscheibe wird mittels herkömmlicher Metallbearbeitungstechniken hergestellt. Selbst wenn es daher zu einer gewissen Fehlausrichtung (d.h. Exzentrizität) zwischen der Kugel und dem Sitz kommt, nachdem das Ventil zusammengebaut wurde, wird die Kugel bei Betriebsbeginn sofort auf dem Ventilsitz zentriert, so daß sich ein einwandfreier Verschluß des Durchgangsloches 20 ergibt, wenn sich das Ventil in der Schließstellung befindet.
Wenngleich die Kugel, wie gezeigt, zwischen dem Anker 30 und der Scheibe 58 axial gefangen ist, gibt es auch eine radiale Begrenzung, die durch die besondere Form des Ankerdüsenendes gebildet wird. Das Düsenende des Ankers ist so geformt, daß es eine kegelstumpfförmige Oberfläche 72 besitzt, die im wesentlichen koaxial zu der Achse 14 verlßuft. Wenn die Kugel 56 auf dem Sitz 22 sitzt, ist die Oberfläche 72 zu der Kugel beabstandet. Es gibt somit für die Kugel einen begrenzten radialen Verstellbereich (Exzentrizität bezüglich der Achse 14), der toleriert wird, ehe die Oberfläche 72 eine weitere radiale Verstellung der Kugel aktiv verhindert. Es ist ferner zu beachten, daß der Anker tatsächlich eine zweiteilige Konstruktion mit einem Hauptankerkörper 30A und einem Einsatz 30B ist, der die Kontaktfläche mit der Kugel 56 bildet, um die Kugel axial zu halten. Die von der Fläche 72 gebildete radiale Begrenzung hält die Kugel zumindest näherungsweise konzentrisch zu der Achse innerhalb der von dem Düsenende des Ankers gebildeten radialen Begrenzung für die Kugel, während die Scheibe und die Kugel gemeinsam immer noch relativ zu der Achse radial verstellt werden können, so daß beim Schließen der Einspritzvorrichtung jegliche Exzentrizität der Kugel relativ zum Ventilsitz durch den "Nockeneffekt" des Sitzes an der Kugel aufgehoben wird, mit der Folge, daß sich die Kugel an dem Sitz präzise selbst zentriert, um dadurch das Durchgangsloch 20 vollständig zu verschließen, während der Hohlraum 60 kontinuierlich gefüllt wird.
Die Einspritzvorrichtung wird typischerweise mit Impulsbreitenmodulierung betrieben. Die Impulsbreitenmodulierung führt zu einer axialen Hin- und Herbewegung der Kugel, so daß Kraftstoff in Form getrennter diskreter Einspritzungen eingespritzt wird. Das Äußere der Seitenwand 16 enthält axial zueinander beabstandete kreisförmige Nuten 74, 76, um das Gehäuse der Einspritzvorrichtung bezüglich eines die Einspritzvorrichtung aufnehmenden Sockels abzudichten, indem eine Einspritzvorrichtung mit seitlicher Kraftstoffzuführung typischerweise angeordnet ist. Die Zusammenstellung und Anordnung der dargestellten Einspritzvorrichtung sorgt für Kompaktheit und ermöglicht einen Zusammenbau durch automatisierte Zusammenbaugeräte. Die gesamte Herstellung läßt sich effektiver als im Stand der Technik durchführen, da die Selbstzentriereigenschaft, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, keine hochpräzise Feinbearbeitung und Ausrichtung der Teile erfordert, wie dies bei den oben beschriebenen vorbekannten Verfahren erforderlich ist. Außerdem sind die Kugel und die Scheibe getrennte Teile, die während des Zusammenbauvorgangs in die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einfach eingesetzt werden. Die Abmessungstoleranzen bestimmter Teile kßnnen größer sein (wodurch diese Teile weniger kostspielig werden), und außerdem eignet sich die Zusammenstellung und Anordnung zu einer Miniaturisierung des Kraftstoff-Einspritzventils.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 110 ist genau identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel, abgesehen von der Ausbildung und Anordnung der Leiste 68 und dem Einsatz eines weiteren Teiles 112. Wie in Fig. 3 ersichtlich, ist die Leiste 68 zu der Seitenwand des Raums 54 radial nach innen beabstandet, so daß die Scheibe 58 auf der Leiste 68 entlang eines radial weiter innen angeordneten Abschnittes ruht. Der äußere Umfangsrand der Scheibe steht mit dem zusätzlichen Teil 112 in Berührung, welches als kreisringförmiges, weiches, schwammartiges Teil eines geeigneten Materials ausgebildet ist, welches zwischen der Leiste 68 und dem die Seitenwand begrenzenden Raum 54 angeordnet ist. Das Teil 112 ermöglicht immer noch eine radiale Schwimmbewegung der Kugel und der Scheibe, jedoch mit einer gewissen Beschränkung, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel nicht vorhanden ist.
Das dritte Ausführungsbeispiel 210 der Fig. 4 entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß es ein weiches, schwammartiges ringförmiges Element 212 enthält. Das Element 212 wirkt auf die entgegengesetzte Fläche der Scheibe 58 gegenüber der des zweiten Ausführungsbeispiels. Es übt die gleiche Funktion aus, nämlich die Kugel und die Scheibe radial schwimmen zu lassen, jedoch mit einer kleinen Beschränkung, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel nicht vorhanden ist.
Fig. 5 stellt ein viertes Ausführungsbeispiel 310 dar. Dieses besitzt einen Elektromagneten 320 und ein Ventilgehäuse 312, das eine Hauptlängsachse 314 besitzt und aus zwei getrennten Teilen 312A, 312B besteht, die an einer Verbindungsstelle 315 mit einer Dichtung 317 miteinander verbunden sind. Der Elektromagnet 326 besitzt eine Spule 330 in funktionsmäßiger Zuordnung zu einem Stator 328. Elektrische Klemmen 334 (von denen nur eine in Fig. 5 tatsächlich erscheint) sorgen für die Verbindung des Elektromagneten mit einer Steuerschaltung. Das Teil 312B besitzt ein kreisförmiges Durchgangsloch 320 mit einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz 322 an seinem inneren Ende. Das äußere Ende des Durchgangsloches wird von einem dünnen scheibenförmigen Düsenteil 323 bedeckt, und dieses wird von einem ringförmigen Haltering 325 an Ort und Stelle gehalten, der mit dem Teil 312B in herkömmlicher Weise verbunden ist. Einlaßlöcher 324 führen zu einem Innenraum 352, welcher mit einem weiteren Innenraum 354 mittels eines radialen Freiraumes 353 kommuniziert, der zwischen dem (in der Zeichnung) unteren Ende eines Ankers 310 und dem oberen Ende des Teils 312B vorgesehen ist. Eine Kugel 356 und eine Scheibe 358 sind zwischen dem Anker 330 und dem Teil 312B in der gleichen Weise wie in dem Einspritzventil 10 angeordnet, wobei das Teil 312B eine Leiste 368 entsprechend der Leiste 68 enthält, der Anker 330 eine Fläche 372 entsprechend der Fläche 72 besitzt, und die Scheibe 358 identisch zu der Scheibe 58 ausgebildet ist. Der Anker 330 besitzt eine Schulter 346, das Teil 312A besitzt eine Schulter 347, und eine Schraubenfeder 332 ist zwischen diesen beiden Schultern angeordnet, um die Kugel zur Anlage an dem Sitz 322 vorzuspannen. O-Ring-Dichtungen 340 und 341 dichten den Elektromagneten 326 gegenüber dem Stator 328 bzw. dem Gehäuse 312 ab. Wenn der Anker 330 das Durchgangsloch 320 verschließt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein schmaler Spalt 370 zwischen dem Stator 328 und dem Anker 330 vorhanden. Eine axiale Führung des Ankers 330 bei seiner Bewegung in Abhängigkeit von einer Erregung und Entregung der Spule 333 erfolgt durch einen zylindrischen Stift 331, der zwischen dem Stator 328 und dem Anker 330 angeordnet ist, wie gezeigt.
Wenngleich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich jedoch, daß die Prinzipien der Erfindung auch bei anderen Ausführungsbeispielen anwendbar sind.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüsenende mit

einer Stirnwand (18), die ein zentrales Durchgangsloch (20) aufweist, durch welches Kraftstoff ausgestoßen wird und welche einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz (22) auf seiner Innenseite aufweist,

einer unbefestigten Kugel (56), die im wesentlichen konzentrisch zu dem Ventilsitz ist,

einem hin- und herbewegbaren Anker (30) zum wahlweisen Anlegen und Abheben der unbefestigten Kugel am bzw. vom Ventilsitz, wobei der Anker an seinem Düsenende eine kegelstumpfförmige Fläche (72) aufweist, die zu der Kugel so beabstandet ist, daß die Kugel einen begrenzten radialen Verstellbereich erhält, und

einem Mittel, das die unbefestigte Kugel im wesentlichen konzentrisch zu dem Ventilsitz hält, während sich die Kugel bei einer Bewegung zum Verschließen des Durchgangsloches auf dem Ventilsitz selbst zentrieren kann,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Mittel aufweist:

eine elastische Federscheibe (58) mit Durchgangsöffnungen (60) und einem Rand, der einen zentralen kreisförmigen Hohlraum (62) eines Durchmessers definiert) der kleiner als der Durchmesser der Kugel ist, wobei die Kugel den Hohlraum füllt und an dem Rand anliegt, und

eine erhabene Leiste (68), die den Ventilsitz außen mit Abstand konzentrisch umgibt, wobei die Scheibe in Umfangsrichtung kontinuierlich ausgebildet und an der Leiste abgestützt, im übrigen jedoch nicht damit verbunden ist, derart, daß eine begrenzte radiale Verstellung derselben ermöglicht wird, welche die Scheibe daran hindert, die Kugel daran zu hindern, sich an dem Ventilsitz letztlich präzise selbst zu zentrieren, wenn die Kugel beim Anlegen an den Ventilsitz exzentrisch zu dem Ventilsitz ist.

2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, bei der ein weiches, schwammartiges ringförmiges Teil (112; 212) in Berührung mit dem äußeren Umfangsrand der Scheibe angeordnet ist.

3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 2, bei der das weiche, schwammartige ringförmige Teil zwischen der Leiste und der Scheibe angeordnet ist.

4. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 2, bei der das weiche, schwammartige ringförmige Teil so angeordnet ist, daß sich die Scheibe zwischen dem weichen, schwammartigen ringförmigen Teil und der Leiste befindet.