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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 52 604 A1 ist ein Magnetventil zur
Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine bekannt,
das ein Ventilgehäuse
mit einer Längsbohrung aufweist,
in der ein Ventilkolben angeordnet ist, der mit seinem einen Ende
auf eine Ventilnadel einwirkt. Der Steuerdruckraum ist durch ein
Ventilstück
begrenzt, das mit dem Ventilgehäuse
verspannt ist. Koaxial zu dem Ventilkolben zweigt aus dem Steuerdruckraum
eine im Ventilstück
verlaufende Bohrung ab, die einen mit einer Ablaufdrossel versehenen Kraftstoffablaufkanal
bildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, die kostengünstig her stellbar ist und ein
gutes Einspritzverhalten aufweist.
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Die
Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem
Ventilkolben, der ein Ventilkolbenende aufweist, das in einem Ventilstück einen
Ventilsteuerraum begrenzt, der über
eine Ablaufdrossel mit einem Druckentlastungsraum verbindbar ist,
dadurch gelöst,
dass die Ablaufdrossel in einem Ablaufdrosselstück vorgesehen ist, das in das
Ventilstück
eingelegt ist. Der Ventilsteuerraum steht, vorzugsweise über eine
Zulaufdrossel, mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher in
Verbindung, aus dem der Steuerraum mit Kraftstoff versorgt wird, der
mit Hochdruck beaufschlagt ist. Über
die Ablaufdrossel ist der Ventilsteuerraum mit einem Druckentlastungsraum
verbindbar. Bei der Entwicklung von Kraftstoffeinspritzventileinrichtungen
ist man, zum Beispiel zur Vereinfachung der Montage, oft bestrebt, die
Anzahl der verwendeten Einzelteile gering zu halten. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
sind das Ablaufdrosselstück
und das Ventilstück
als separate Teile eines Ventilgehäuses ausgeführt. Der vermeintliche Nachteil
eines zusätzlichen
Bauteils wird bewusst in Kauf genommen, um die Qualität der Einspritzung
zu verbessern. Die Gestalt und/oder Lage des Ablaufdrosselstücks sind/ist
frei wählbar
und nicht von fertigungsbedingten Einschränkungen beeinflusst. Mit dem
separaten Ablaufdrosselstück
kann ein unerwünschtes
Tot- beziehungsweise Schadvolumen zwischen der Ablaufdrossel und
einem Ventilsitz zum Druckentlastungsraum deutlich reduziert werden.
Darüber
hinaus ist es durch das separate Ablaufdrosselstück insbesondere möglich, eine
Ankerführung
an dem Ventilstück
vorzusehen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventilstück
einen Ankerführungsabschnitt
für einen
Anker umfasst, mit Hilfe dessen die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
betätigt wird.
Der Anker ist in dem Ventilgehäuse
hin und her bewegbar an dem Ankerführungsabschnitt geführt und
wirkt mit einem Magneten zusammen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Ankerführungsabschnitt
an einem Ankerführungszapfen
ausgebildet ist, der von einem Ventilstückgrundkörper ausgeht. Der Ankerführungszapfen
ist einstückig
mit dem Ventilstückgrundkörper verbunden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Ankerführungszapfen
einen Verbindungskanal aufweist, der den Ventilsteuerraum über die
Ablaufdrossel mit dem Druckentlastungsraum verbindet. Der Verbindungskanal mündet im
Bereich eines Ventilsitzes zwischen dem Anker und dem Ventilstück.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Ventilstückgrundkörper beziehungsweise
im Bereich des Übergangs
zwischen den Ventilstückgrundkörper und dem
Ankerführungsab schnitt
eine Dichtfläche
vorgesehen ist. An der Dichtfläche
kann eine an dem Anker vorgesehene Dichtkante zur Anlage kommen.
Die Dichtkante und die Dichtfläche
bilden einen Ventilsitz zwischen dem Anker und dem Ventilstück.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass an dem freien Ende des Ankerführungszapfens eine Dichtkante
vorgesehen ist. Die Dichtkante kann an einer Dichtfläche zur
Anlage kommen, die an dem Anker vorgesehen ist. Die Dichtkante und
die Dichtfläche
bilden einen Ventilsitz zwischen dem Anker und dem Ventilstück.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Anker einen Ankerführungskörper umfasst,
der an dem Ankerführungsabschnitt
des Ventilstücks
geführt
ist. Der Ankerführungskörper hat
im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels und wird
von einem Bund begrenzt, der mit einem Ventilmagneten zusammenwirkt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventilstück
einen Ventilkolbenführungsabschnitt
für das
Ventilkolbenende umfasst, das in dem Ventilstück den Ventilsteuerraum begrenzt.
Das Ventilkolbenende ist in axialer Richtung in dem Ventilkolbenführungsabschnitt
des Ventilstücks
geführt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilkolbenführungsabschnitt
an einem Ventilkolbenführungskörper vorgesehen
ist, der einstückig
mit dem Ventilstück verbunden
ist. Der Ventilkolbenführungskörper hat
im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Ablaufdrosselstück im
Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der
an einer Stirnseite durch einen Deckel verschlossen ist, der die
Ablaufdrossel umfasst.
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Bei
der Herstellung des Ablaufdrosselstücks können bekannte Fertigungsverfahren,
wie Erodieren, hydroerosives Verrunden, und/oder Stanzen, angewendet
werden. Das als Einlegeteil ausgeführte Ablaufdrosselstück kann
unterschiedlich gestaltet werden. Durch unterschiedliche Ausführungen
kann die Strömung
durch gezielte Formgebung des Ablaufdrosselstücks, zum Beispiel in Form eines
Stufendiffusors, vorteilhaft beeinflusst werden. Ebenso ist die
Lage des Einlegeteils frei wählbar
und nicht von fertigungsbedingten Einschränkungen beeinflusst. Dadurch
ist eine für
die Strömungsführung und die
Funktion der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung vorteilhafte Position
des Einlegeteils möglich.
Insbesondere kann dadurch das Volumen des Steuerraums und das Volumen
zwischen der Ablaufdrossel und dem Ventilsitz optimal an die Funktion
der Kraftstoffein spritzventileinrichtung angepasst werden. Vorzugsweise
ist die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung in einen Kraftstoffinjektor
integriert.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind.
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Zeichnung
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Es
zeigen:
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1 einen
Teil einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung im Längsschnitt;
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2 einen
Teil einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
im Längsschnitt und
die
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3 bis 6 eine
vergrößerte Darstellung
eines Aus schnitts mit einem Ablaufdrosselventilstück aus 2 gemäß verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
mit einem Ventilgehäuse 1.
Bei der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung handelt es sich vorzugsweise
um einen Kraftstoffinjektor eines Kraftstoffeinspritzsystems. Das
Ventilgehäuse 1 wird
daher auch als Injektorgehäuse 1 bezeichnet.
Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung dient insbesondere zum
direkten Einspritzen von Kraftstoff oder Brennstoff, insbesondere
von Dieselkraftstoff, in einen Brennraum einer Gemisch verdichtenden
selbstzündenden
Brennkraftmaschine. Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil
eignet sich jedoch auch für
andere Anwendungsfälle.
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Das
Ventilgehäuse
oder Injektorgehäuse 1 umfasst
einen Injektorgehäusekörper 2,
in den ein Ventilstück 4 eingespannt,
eingepresst oder eingeschraubt ist. An der dem Brennraum abgewandten Stirnfläche des
Ventilstücks 4 befindet
sich ein Führungskörper 5 in
dichter Anlage. Von dem Führungskörper 5 erstreckt
sich ein Ankerführungszapfen 6 vom
Brennraum weg. Der Ankerführungszapfen 6 dient
zum Führen
eines Ankers 7 eines Magnetventils. Der Anker 7 umfasst
einen hülsenartigen
Führungskörper 8,
der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist.
An seinem brennraumfernen Ende weist der Ankerführungskörper einen Bund 9 auf.
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Von
der dem Brennraum zugewandten Stirnfläche des Ventilstücks 4 geht
ein Ventilkolbenführungskörper 12 aus,
in dem Ventilkolbenende 14 eines Ventilkolbens 15 hin
und her bewegbar geführt ist.
Der Ventilkolben 15 wirkt mit seinem dem Brennraum zugewandten
Ende auf eine (nicht dargestellte) Ventilnadel ein. Die Ventilnadel
ist in einem Druckraum angeordnet, der mit unter Hochdruck stehendem
Kraftstoff befüllt
ist. Bei einer Öffnungsbewegung
des Ventilkolbens wird die Ventilnadel aus einer Schließstellung
in eine Öffnungsstellung
angehoben.
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Das
brennraumferne Ende des Ventilkolbens 15 begrenzt mit der
Stirnfläche
an dem Ventilkolbenende 14 einen Ventilsteuerraum 18,
der mit Kraftstoff befüllt
ist. Von dem Ventilsteuerraum 18 geht ein Kraftstoffablaufkanal 20 aus,
der den Ventilsteuerraum 18, der auch als Steuerraum bezeichnet
wird, mit einem (nicht dargestellten) Druckentlastungsraum verbindet.
Der Kraftstoffablaufkanal 20 umfasst einen ersten Kraftstoffablaufkanalabschnitt 21,
der durch das Ventilstück 4 verläuft. Der
Kraftstoffablaufkanal 20 umfasst im Anschluss an den ersten
Kraftstoffablaufkanalabschnitt 21 einen zweiten Kraftstoffablaufkanalabschnitt 22,
der in dem Führungskörper 5 in
einen dritten Kraftstoffablaufkanalabschnitt 23 mündet. Der
dritte Kraftstoffablaufkanalabschnitt 23 erstreckt sich
quer zu dem in axialer Richtung verlaufenden zweiten Kraftstoffablaufkanalabschnitt 22.
In dem ersten Kraftstoffablaufkanalabschnitt 21 ist eine Ablaufdrossel 24 vorgesehen.
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In
dem Ventilkolbenführungskörper 12 ist
ein quer verlaufender Kraftstoffzulaufkanal 26 mit einer Zulaufdrossel
vorgesehen. über
den Kraftstoffzulaufkanal 26 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff in den Steuerraum 18. Der Steuerraum 18 steht über den
Kraftstoffablaufkanal 20 mit einem Ringraum 27 in
Verbindung, der zwischen dem Ankerführungskörper 8 und dem Ankerführungszapfen 6 vorgesehen
ist. Der Ringraum 27 ist durch einen Ventilsitz begrenzt,
der von einer Dichtkante 28 gebildet wird, die an dem brennraumnahen
Ende des Ankerführungskörpers 8 vorgesehen
ist und sich an einer Dichtfläche 29 des
Führungskörpers 5 in
Anlage befindet. Wenn die Dichtkante 28 von der Dichtfläche 29 abhebt,
dann wird eine Verbindung zwischen dem Ringraum 27 und
dem Druckentlastungsraum freigegeben.
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In 2 ist
eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung,
die auch als Injektor oder Kraftstoffinjektor bezeichnet wird, umfasst
ein Injektorgehäuse 41 mit einem
Injektorgehäusekörper 42.
In dem Injektorgehäusekörper 42 ist
ein Ventilstück 44 angeordnet. Das
Ventilstück 44 umfasst
einen Ventilstückgrundkörper 45,
von dessen brennraumferner Stirnseite ein Ankerführungszapfen 46 ausgeht.
Der Ankerführungszapfen 46 dient
dazu, einen Anker 47; 47' in axialer Richtung hin und her
bewegbar zu führen.
Zu diesem Zweck weist der Anker 47; 47' einen Ankerführungskörper 48; 48' auf, der im
Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist. Von dem
brennraumfernen Ende des Ankerführungskörpers 48; 48' erstreckt sich
ein Bund 49 radial nach außen, der mit einem Ventilmagneten
zusammenwirkt.
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Von
der brennraumnahen Stirnseite des Ventilstückgrundkörpers 45 geht ein
Ventilkolbenführungskörper 52 aus.
Der Ventilkolbenführungskörper 52 und
der Ankerführungszapfen 46 sind
einstückig mit
dem Ventilstückgrundkörper 45 verbunden.
Der Ventilkolbenführungskörper 52 hat
im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels, in dem ein Ventilkolbenende 54 eines
Ventilkolbens 55 hin und her bewegbar geführt ist.
Der Ventilkolben 55 wirkt mit seinem dem Brennraum zugewandten
Ende auf eine Ventilnadel ein, wie sie vorab in Bezug auf 1 beschrieben
ist. Die brennraumferne Stirnfläche
des Ventilkolbenendes 54 begrenzt in dem Ventilkolbenführungskörper 52 einen
Ventilsteuerraum 58, der auch als Steuerraum bezeichnet
wird. Der Ventilsteuerraum 58 geht in eine Ausnehmung 60 über, die
in axialer Richtung zentral in dem Ventilstückgrundkörper 45 angeordnet
ist. Von der Ausnehmung 60 erstreckt sich ein zentraler
Kraftstoffablaufkanal 61 in axialer Richtung durch den
Ventilstückgrundkörper 45 bis
in den Ankerführungszapfen 46.
Der Kraftstoffablaufkanal 61 mündet in einen quer verlaufenden Kraftstoffablaufkanalabschnitt 62; 62', der radial
außen
in einen Ringraum 63; 63' mündet. Der Ringraum 63 ist
in dem Übergangsbereich
zwischen dem Ventilstückgrundkörper 45 und
dem Ankerführungszapfen 46 vorgesehen.
Der Ringraum 63' ist
an dem brennraumfernen Ende des Ankerführungskörpers 48' vorgesehen.
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An
dem brennraumnahen Ende des Ankerführungskörpers 48 ist eine
Dichtkante 65 ausgebildet, die an dem Ventilstückgrundkörper 45 anliegt. Die
Dichtkante 65 ist durch eine Druckfeder 66 gegen den
Ventilstückgrundkörper 45 vorgespannt.
An dem brennraumfernen Ende des Ankerführungszapfens 46 ist
eine Dichtkante 65' ausgebildet,
die an dem Ankerführungskörper 48' anliegt. Der
Ankerführungskörper 48' ist durch eine
Druckfeder 66' gegen
die Dichtkante 65' vorgespannt.
Wenn der Anker 47 mit Hilfe eines (nicht dargestellten)
Magneten gezogen wird, dann hebt die Dichtkante 65 von
dem Ventilstückgrundkörper 45 und
der Ringraum 63 wird mit einem Druckentlastungsraum 68 verbunden.
Mit den Bezugszeichen 48', 49', 62', 63', 65' und 66', ist in 2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
im Halbschnitt angedeutet. Wenn der Anker 47' durch den zugehörigen Ventilmagneten
gezogen wird, dann hebt die an dem Anker 47' im Bereich des Ringraums 63' vorgesehene
Dichtfläche
von der Dichtkante 65' ab
und eine Verbindung zwischen dem Ringraum 63' und dem Druckentlastungsraum 68 wird
freigegeben.
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Der
Ventilsteuerraum 58 wird durch einen Kraftstoffhochdruckkanal 70 über einen
Ringraum 72 und einen Kraftstoffzulaufkanal 73,
der mit einer Zulaufdrossel 74 ausgestattet ist, mit unter
Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllt. In die Ausnehmung 60 des
Ventilstückgrundkörpers 45 ist
ein Ablaufdrosselstück 80 eingelegt.
Das Ablaufdrosselstück 80 ist zum
Beispiel in die Ausnehmung 60 eingepresst. Das Ablaufdrosselstück 80 hat
im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einer zentralen
Ablaufdrossel 81. Durch das eingelegte Ablaufdrosselstück 80 kann
das Volumen des Kraftstoffablaufkanals 61 reduziert werden.
Die in 2 dargestellten Ausführungsformen haben unter anderem
den Vorteil, dass die Absteuerung des Kraftstoffs beim Öffnen des
Ankers 47; 47' symmetrisch
erfolgt. Zur Vermeidung von unerwünschten Kavitationsschäden am Ventilsitz
kann eine ausreichende Diffusorlänge
nach der Ablaufdrossel 81 bereitgestellt werden. Durch
die einteilige Ausführung
des Ventilstückgrundkörpers 45 mit
dem Ankerführungszapfen 46 und
dem Ventilkolbenführungskörper 52 kann
ohne Funktionseinfluss der Ventilsitz mit der Dichtkante 65' an das obere
Ende des Ankerführungszapfens 46 gelegt
werden.
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In
den 3 bis 6 ist angedeutet, dass das Ablaufdrosselstück 80; 90; 100; 110 unterschiedlich
ausgeführt
sein kann. Durch die unterschiedlichen Ausführungen kann die Strömung durch
gezielte Formgebung des Ablaufdrosselstücks vorteilhaft beeinflusst
werden. Ebenso ist die Lage des Ablaufdrosselstücks frei wählbar. Dadurch ist eine für die Strömungsführung und
die Funktion des Injektors vorteilhafte Gestaltung des Ablaufdrosselstücks möglich. So
kann zum Beispiel das Volumen des Steuerraums und das Volumen zwischen
der Ablaufdrossel und dem Ventilsitz optimal an die Funktionales
Injektors angepasst werden. Durch die einteilige Ausführung des
Ventilstücks 44 kann
eine ansonsten erforderliche Hochdruckdichtstelle entfallen. Außerdem wird
eine wesentlich kompaktere Bauweise der Ventilgruppe und des gesamten
Injektors ermöglicht.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Ablaufdrosselstück 90 die
Gestalt einer Hülse 91,
die durch einen Deckel 92 verschlossen ist. In dem Deckel 92 ist
eine Ablaufdrossel 94 vorgesehen. Der Deckel 92 ist
am brennraumfernen Ende der Ausnehmung 60 angeordnet. Im
Bereich des Deckels 92 ist in radialer Richtung zu dem
Ventilstückgrundkörper 45 hin
ein Freiraum 95 vorgesehen.
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Das
in 4 dargestellte Ablaufdrosselstück 100 umfasst eine
Hülse 101,
die durch einen Boden oder Deckel 102 mit einer Ablaufdrossel 104 einseitig geschlossen
ist. Der Boden 102 ist im Bereich des brennraumnahen Endes
der Ausnehmung 60 angeordnet. Zwischen dem brennraumfernen
Ende der Hülse 101 und
dem Ventilstückgrundkörper 45 ist
in radialer Richtung ein ringförmiger
Freiraum 105 vorgesehen.
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In 5 ist
das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel mit dem Ablaufdrosselstück 80 ausschnittsweise
vergrößert dargestellt.
In 5 sieht man, dass zwischen dem brennraumfernen
Ende des Ablaufdrosselstücks 80 und
dem Ventilstückgrundkörper 45 in
radialer Richtung ein ringraumartiger Freiraum 106 vorgesehen
ist.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ablaufdrosselstück 110 mit
einer Ablaufdrossel 111 ausgestattet. Das Ablaufdrosselstück 110 umfasst
eine Hülse 114,
die an ihrem brennraumnahen Ende einseitig durch einen Deckel 115 verschlossen
ist, der die Ablaufdrossel 111 aufweist. Die Hülse 114 weist
einen Innendurchmesser 121 auf, der kleiner als ein Innendurchmesser 122 des
Kraftstoffablaufkanals 61 ist. Durch die Kombination der beiden
Durchmesser 121, 122 im Anschluss der Ablaufdrossel 111 wird
auf einfache Art und Weise ein Stufendiffusor zur Optimierung der
Strömung
geschaffen.