(19) |
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(11) |
EP 0 704 620 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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10.02.1999 Patentblatt 1999/06 |
(22) |
Anmeldetag: 07.09.1995 |
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(54) |
Brennstoffeinspritzvorrichtung
Fuel injection apparatus
Dispositif d'injection de combustible
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT |
(30) |
Priorität: |
01.10.1994 DE 4435270
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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03.04.1996 Patentblatt 1996/14 |
(73) |
Patentinhaber: ROBERT BOSCH GMBH |
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70442 Stuttgart (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Taubitz, Bernd
D-71701 Schwieberdingen (DE)
- Mettner, Michael, Dipl.-Ing.
D-71640 Ludwigsburg (DE)
- Nguyen-Schaefer, Thanh-Hung, Dipl.-Ing.
D-71679 Asperg (DE)
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Entgegenhaltungen: :
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- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 286 (M-521) [2342] , 27.September 1986 & JP-A-61
104156 (NIPPON DENSO LTD), 22.Mai 1986,
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung
des Anspruchs 1.
[0002] Aus der JP 61-104156 A ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das stromabwärts
einer Ventilsitzfläche eine Abspritzöffnung besitzt, der wiederum in stromabwärtiger
Richtung ein netzähnliches Zerstäuberelement folgt. Dieses Zerstäuberelement weist
eine Vielzahl von Maschen auf, die jeweils voneinander durch im Querschnitt keilförmige
Stege getrennt sind. Die Querschnitte der keilförmigen bzw. dreieckigen Stege vergrößern
sich stetig von der stromaufwärtigen bis zur stromabwärtigen Stirnseite des Zerstäuberelements.
Mit Hilfe der keilförmigen, sich in stromabwärtiger Richtung verbreiternden Stege
soll der als Schnurstrahl auf das Zerstäuberelement treffende Brennstoff aufgespreizt
werden, wobei vor allen Dingen die Winkel der Stege Einfluß auf den Abspritzwinkel
des Brennstoffs haben.
[0003] Es ist bereits aus der EP 0 302 660 A ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, an dessen
stromabwärtigem Ende ein Adapter vorgesehen ist, in den aus einer Austrittsöffnung
kommender Brennstoff gelangt, der wiederum am stromabwärtigen Ende des Adapters auf
eine ebene, Maschen aufweisende Metallscheibe zum Aufbrechen des Brennstoffs trifft.
Die Metallscheibe ist dabei so angeordnet, daß ein Luftstrom über Löcher in dem Adapter
dafür sorgt, daß an der Metallscheibe hängenbleibende Brennstofftropfen weggerissen
werden. Eine bessere Zerstäubungsgüte wird also erst dann erreicht, wenn der Brennstoff
nahe der Metallscheibe von einem Luftstrom umfaßt wird, durch den aber eine genaue
Abspritzgeometrie nicht erreicht werden kann. Die quadratischen Maschen der Metallscheibe
sind aufgrund des gleichmäßigen Geflechts gleich groß und bilden ein in alle Richtungen
symmetrisches, kariertes Muster. Das Geflecht der Metallscheibe ist also gitterförmig
ausgebildet, wobei das Geflecht in axialer Richtung keine Querschnittsveränderungen
aufweist. Es sind somit keine speziellen Zerstäuberkanten vorgesehen.
[0004] Außerdem ist schon aus der DE 27 23 280 A bekannt, an einem Brennstoffeinspritzventil
stromabwärts einer Dosieröffnung ein Brennstoffaufbrechglied in der Form einer ebenen
dünnen Scheibe auszuführen, die eine Vielzahl von gebogenen schmalen Schlitzen aufweist.
Die bogenförmigen Schlitze, die durch Ätzen in der Scheibe eingebracht sind, sorgen
mit ihrer Geometrie, also mit ihrer radialen Breite und ihrer Bogenlänge, dafür, daß
ein Brennstoffschleier gebildet wird, der in kleine Tröpfchen aufbricht. Der Ätzvorgang
zur Herstellung der Schlitze ist dabei kostenintensiv. Außerdem müssen die einzelnen
Schlitzgruppen sehr exakt zueinander eingebracht werden, um das Aufbrechen des Brennstoffs
in gewünschter Weise zu erreichen. Über die gesamte axiale Erstreckung des Aufbrechgliedes
weisen die bogenförmigen Schlitze jeweils eine konstante Öffnungsweite auf. Die Zerstäubung
soll also durch die horizontale, radial ausgebildete Geometrie der Schlitze in der
Ebene des Aufbrechgliedes verbessert werden.
[0005] Aus der Literatur, beispielsweise aus Heuberger: "Mikromechanik", Springer-Verlag
1989, Seite 236 ff. und aus Reichl: "Micro System Technologies 90", Springer-Verlag
1990, Seite 521 ff. ist bereits das sogenannte LIGA-Verfahren zur Herstellung mikromechanischer
Bauelemente bekannt. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte
Lithographie,
Galvanoformung und Abformung. Einfach lassen sich so äußerst genaue Mikrostrukturen
in sehr guter Qualität und großen Stückzahlen herstellen. Im Gegensatz zu beispielsweise
Erodierverfahren läßt sich mit dem LIGA-Verfahren eine ungleich größere Geometrievielfalt
fertigen.
[0006] Bekannt ist aus der WO 92/13188 A bereits eine Vorrichtung zur Verbesserung der Brennstoffzerstäubung
durch Zuführen von Luft in den flüssigen Brennstoff noch vor einer Einspritzdüse.
Das Zuführen der Luft erfolgt dabei ansaugseitig über eine Luftstrahlpumpe bei Unterdruck
in eine Brennstoffpumpe. Die Einblasung der Luft wird über eine einzige Bohrung in
den Brennstoffströmungsweg hinein vorgenommen, so daß der Brennstoff immer nur an
einer Stelle mit einströmenden Luftblasen angereichert wird.
Vorteile der Erfindung
[0007] Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 hat den Vorteil, daß mit geringem Kostenaufwand ein Zerstäubungsgitter an einem
Brennstoffeinspritzventil vorgesehen sein kann, das ohne jegliche Hilfsenergie zu
einer deutlichen Verbesserung der Zerstäubungsgüte beiträgt, da der auf das Zerstäubungsgitter
treffende Brennstoff besonders fein in kleinste Tröpfchen zerstäubt wird, die einen
reduzierten sogenannten Sauter Mean Diameter (SMD) aufweisen, also einen verringerten
mittleren Tropfendurchmesser des abgespritzten Brennstoffs. Als Konsequenz können
u.a. die Abgasemission einer Brennkraftmaschine weiter reduziert und ebenso eine Verringerung
des Brennstoffverbrauchs erzielt werden.
[0008] Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Zerstäubungsgitter für die Einspritzung
von Brennstoffen völlig neuartige Zerstäuberstrukturen aufweist, die sich besonders
durch eine einfach und sehr variabel herstellbare, in der Geometrie jedoch komplizierte
Anordnung von Zerstäuberstegen mit Zerstäuberkanten auszeichnet. Die Zerstäuberstege
bzw. die gesamte Zerstäuberstruktur weisen bzw. weist dabei nicht nur horizontal,
also radial verlaufend neue Geometrien auf, sondern besitzen auch in axialer stromabwärtiger
Erstreckung, also über die Dicke des Zerstaubungsgitters Querschnittsverjüngungen,
die eine optimale Zerstäubung des Brennstoffs ermöglichen. Der Erennstoff trifft auf
die scharfkantigen Zerstäuberstrukturen mit ihren zum Ventilschließkörper zugewandten
Zerstäuberkanten, wird dadurch instabil und zerfällt in feinere Tröpfchen. Stromabwärts
der Zerstäuberkanten kommt es aufgrund der Geometrie der Zerstäuberstruktur, speziell
wegen der Querschnittsverkleinerung der Zerstäuberstege, zu lokalen Kavitationen,
also Unterdruckbereichen. Das Aufprallen des Brennstoffs auf die Zerstäuberstruktur
hat ebenfalls zur Folge, daß in dem zerstäubten Brennstoff stromabwärts der Zerstäuberkanten
Wirbel und Rückströmungen auftreten, wobei diese Turbulenzen besonders die Zerstäubungsgüte
erhöhen.
[0009] Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzvorrichtung möglich.
[0010] Besonders vorteilhaft ist es, die Zerstäubungsgitter mittels der sogenannten LIGA-
bzw. MIGA-Verfahren zu fertigen. Mit hoher Formgenauigkeit sind so große Stückzahlen
von Zerstäubungsgittern mit sehr geringen Abmessungen der Zerstäuberstrukturen herstellbar.
Das Zerstäubungsgitter kann entweder stromabwärts einer Spritzlochscheibe oder direkt
stromabwärts einer Ventilsitzfläche ohne zusätzliche Spritzlochscheibe sehr einfach
am Einspritzventil beispielsweise mittels Klebens, Lötens, Schweißens oder Einrastens
befestigt werden. Wenn eine Spritzlochscheibe dem Zerstäubungsgitter vorgeschaltet
ist, findet an dem Zerstäubungsgitter eine sogenannte sekundäre Zerstäubung statt.
[0011] Von Vorteil kann es sein, zur Zerstäubungsverbesserung des Erennstoffs eine zusätzliche
Gaseinblasvorrichtung vorzusehen. Noch vor dem Erreichen des Brennstoffeinspritzventils
wird in den Brennstoff mit dieser Vorrichtung ein Gas eingeblasen. In vorteilhafter
Weise erfolgt die Gaszufuhr über ein Einblasgitter mit einer Vielzahl von Öffnungen.
Auch das Einblasgitter läßt sich sehr gut mittels LIGA-Verfahren herstellen. Zur Gewinnung
des gewünschten Brennstoffdruckes wird direkt nach der Gaseinblasung das Gemisch aus
Brennstoff und Gasblasen abgebremst, indem der Querschnitt für die Brennstoffströmung
wieder vergrößert wird. Bei zunehmendem Druck werden die Gasblasen im Gemisch komprimiert.
Bis zu einer bestimmten Gaskonzentration im Gemisch herrscht noch eine Blasenströmung
(bubbly flows) im Einspritzventil. Unmittelbar stromabwärts einer Dichtkante des Einspritzventils
entspannen sich bei der Einspritzung die Gasblasen schlagartig und sorgen somit für
eine feine Zerstäubung des Brennstoffs. Die scharfkantige Zerstäuberstruktur sorgt
dann unmittelbar nachfolgend für eine weitere Zerstäubungsverbesserung entsprechend
der bereits erwähnten Vorgänge.
Zeichnung
[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein teilweise
dargestelltes Einspritzventil mit erfindungsgemäßen Zerstäubungsgittern, Figur 2 einen
vereinfachten Zerstäubungsbereich mit einem Zerstäubungsgitter, Figur 3 eine Vergrößerung
der Zerstäuberstruktur aus Figur 2, Figur 4 bis Figur 9 Beispiele für Zerstäuberstrukturen
mit dreieckförmigen, rauten- bzw. drachenviereckförmigen und zumindest teilweise gekrümmte
Begrenzungen aufweisenden Querschnitten, Figur 10 ein Zerstäubungsgitter mit viereckförmiger
Grundstruktur, Figur 11 ein Zerstäubungsgitter mit kreisförmiger Grundstruktur, Figur
12 ein Zerstäubungsgitter mit sechseckförmiger Grundstruktur, Figur 13 ein Zerstäubungsgitter
mit dreieckförmiger Grundstruktur, Figur 14 eine schematische Darstellung der Brennstoffeinspritzvorrichtung
mit einer Gaseinblasvorrichtung, Figur 15 ein Ausführungsbeispiel einer Gaseinblasvorrichtung
und Figur 16 ein Einblasgitter für eine Gaseinblasvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0013] In der Figur 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils
für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
teilweise dargestellt. Das Einspritzventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger
1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet
ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die
an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper
7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 vorgesehen sind, verbunden
ist.
[0014] Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch.
Zur axialen Eewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft
einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient
ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11
und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten
Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht mittels eines Lasers verbunden
und auf den Kern 12 ausgerichtet.
[0015] Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung
15 eines Ventilsitzkörpers 16. In das stromabwärts liegende, dem Kern 12 abgewandte
Ende des Ventilsitzträgers 1 ist in der konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufenden
Längsöffnung 3 der zylinderförmige Ventilsitzkörper 16 durch Schweißen dicht montiert.
An seiner dem Ventilschließkörper 7 abgewandten, unteren Stirnseite 17 ist der Ventilsitzkörper
16 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 21 konzentrisch
und fest verbunden, die also unmittelbar an dem Ventilsitzkörper 16 anliegt.
[0016] Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 erfolgt beispielsweise
durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht
22. Durch diese Art der Montage ist die Gefahr einer unerwünschten Verformung der
Spritzlochscheibe 21 in ihrem zentralen Bereich 24, in dem sich wenigstens eine, beispielsweise
vier durch Stanzen oder Erodieren ausgeformte Abspritzlöcher 25 befinden, vermieden.
Die Spritzlochscheibe 21 ist des weiteren mit der Wandung der Längsöffnung 3 im Ventilsitzträger
1 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 30 verbunden.
[0017] Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und topfförmiger Spritzlochscheibe
21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 bestimmt die Größe des Hubs der
Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule
10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers
16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule
10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg
zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar.
[0018] Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig
verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen, die in axialer
Richtung zwischen der Führungsöffnung 15 und der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers
16 ausgebildet ist.
[0019] Stromabwärts der Spritzlochscheibe 21 ist in der Längsöffnung 3 des Ventilsitzträgers
1 ein erfindungsgemäßes Zerstäubungsgitter 32 angeordnet. Das Zerstäubungsgitter 32
stellt eine dünne Scheibe dar, die mit dem Ventilsitzträger 1 beispielsweise mittels
Klebens fest verbunden ist. Der Bereich der Befestigung des Zerstäubungsgitters 32
ist in der Figur 1 nur beispielhaft und schematisch dargestellt, da die verschiedensten
Verbindungstechniken 33 zum Fixieren des Zerstäubungsgitters 32 zum Einsatz kommen
können, wie z. B. Schweißen, Löten oder Einrasten. Alternativ zu dem beispielsweise
in der Längsöffnung 3 eingeklebten Zerstäubungsgitter 32 ist in der Figur 1 noch ein
zweites Zerstäubungsgitter 32 dargestellt, das in Umfangsrichtung von einem umlaufenden
Klemmring 34 begrenzt wird. In dem Klemmring 34 ist das Zerstäubungsgitter 32 eingeklemmt,
eingespannt oder umgossen. Der Klemmring 34 ermöglicht eine sehr einfache Montage
des Zerstäubungsgitters 32, da das Zerstäubungsgitter 32 mit dem Klemmring 34 in einem
Verfahrensschritt zwischen dem stromabwärtigen Ende des Ventilsitzträgers 1 und einer
den stromabwärtigen Abschluß des Einspritzventils bildenden Schutzkappe 35 eingespannt
werden kann. Die Montage kann beispielsweise so erfolgen, daß das Zerstäubungsgitter
32 bereits in die Schutzkappe 35 eingelegt und dann zusammen mit der Schutzkappe 35
am Ventilsitzträger 1 befestigt wird, indem die Schutzkappe 35 und der Ventilsitzträger
1 eine Rastverbindung eingehen. Weitere hier nicht beschriebene, aber durchaus übliche
Fügeverfahren 33, wie Schweißen oder Löten, sind ebenfalls zur Befestigung des Zerstäubungsgitters
32 denkbar. Die Verbindungstechniken 33 spielen jedoch nur eine untergeordnete Rolle,
da Zerstäuberstrukturen 36 in mittleren Bereichen 37 der erfindungsgemäßen Zerstäubungsgitter
32 entscheidend für eine gewünschte hervorragende Zerstäubungsqualität des Brennstoffs
sind.
[0020] Die beispielsweise vier Abspritzlöcher 25 der Spritzlochscheibe 21 befinden sich
z. B. symmetrisch um die Ventillängsachse 2 in Form von Eckpunkten eines Quadrates
verteilt und besitzen damit jeweils den gleichen Abstand zueinander und zur Ventillängsachse
2. Die aus den Abspritzlöchern 25 austretenden Brennstoffstrahlen kollidieren stromabwärts
der Spritzlochscheibe 21 mit den Zerstäuberstrukturen 36 des Zerstäubungsgitters 32.
Das Kollidieren bzw. Aufprallen und Umströmen des Brennstoffs an den erfindungsgemäßen
Zerstäuberstrukturen 36 stellt eine besonders wirksame Aufbereitungsart dar, bei der
eine Zerstäubung in besonders kleine Tröpfchen erfolgt und die nachfolgend näher erläutert
wird. An dem Zerstäubungsgitter 32 findet also eine sogenannte sekundäre Zerstäubung
statt, durch die die Brennstofftröpfchen in ihrer Größe weiter reduziert werden. Die
Anordnung der Spritzlochscheibe 21 ist keinesfalls Bedingung für das optimale Wirken
des Zerstäubungsgitters 32; vielmehr erweist sich die Zerstäuberanordnung ohne Spritzlochscheibe
21 stromabwärts der Ventilsitzfläche 29 im Einspritzventil als besonders wirksam.
[0021] Um das Aufbereitungsprinzip näher zu erläutern, zeigt die Figur 2 vereinfacht den
Abspritzbereich des Einspritzventils, besonders die Bereiche um die Ventilsitzfläche
29 und das Zerstäubungsgitter 32 herum. Eine Spritzlochscheibe 21 ist dabei nicht
vorgesehen. Der bei von der Ventilsitzfläche 29 abgehobenem Ventilschließkörper 7
in Richtung Zerstäubungsgitter 32 abgegebene Brennstoff trifft also unmittelbar ohne
Beeinflussung einer Spritzlochscheibe 21 auf die Zerstäuberstruktur 36.
[0022] Mit dem erfindungsgemäßen Zerstäubungsgitter 32 soll besonders die Zerstäubungsqualität
des Brennstoffs ohne zusätzliche Hilfsenergie verbessert werden, wobei insbesondere
die neuen Geometrien der Zerstäuberstruktur 36 dazu beitragen. Bisher ist es bei Einspritzventilen
üblich, die Zerstäubung des Brennstoffs unter anderem mittels Spritzlochscheiben 21
vorzunehmen. Der Druckabfall an der Spritzlochscheibe 21 beträgt dabei ca. 90 % der
Druckdifferenz zwischen dem Einspritzventil und einem nicht dargestellten Saugrohr
der Brennkraftmaschine. Die Druckenergie wird infolge viskoser Reibung und turbulenter
Dissipation in Wärmeenergie und außerdem in kinetische Energie umgewandelt. In den
Abspritzlöchern 25 der Spritzlochscheibe 21 nimmt die Geschwindigkeit des Brennstoffs
aufgrund der Querschnittsverengung deutlich zu, die ein Faktor für die Zerstäubungsgüte
des Brennstoffs ist. Durch den Kontakt mit den scharfkantigen Rändern der Abspritzlöcher
25 werden aufgrund der Störung der Oberfläche des Fluids, hier des Brennstoffs, und
der Entstehung von lokaler Kavitation die Brennstoffstrahlen stromabwärts der Spritzlochscheibe
21 instabil und turbulent.
[0023] Für eine gute Zerstäubung des Brennstoffs ist eine Turbulenz des Fluidstrahls erforderlich,
die sich in einer großen Reynoldschen Zahl ausdrückt. Zur Realisierung der Turbulenz
des Brennstoffstrahls bietet sich z. B. die erfindungsgemäße Zerstäuberstruktur 36
mit ihrer besonderen Geometrie an. In der Figur 2 sind die Zerstäuberstruktur 36 und
die Fluidbewegungen schematisch dargestellt. Der Druckabfall an dem Zerstäubungsgitter
32 ist aufgrund relativ großer, quer zur Ventillängsachse 2 verlaufender Querschnittsflächen
von Durchströmbereichen 38 zwischen den Zerstäuberstrukturen 36 wesentlich geringer
als der Druckabfall an der Spritzlochscheibe 21. Deshalb verlagert sich ein großer
Teil des Gesamtdruckabfalls im Einspritzventil an eine Dichtkante 39, die an der Ventilsitzfläche
29 genau dort gebildet ist, wo der Ventilschließkörper 7 im geschlossenen Zustand
des Einspritzventils weitgehend mit einer Linienberührung an der Ventilsitzfläche
29 anliegt. Infolgedessen ist die Anströmgeschwindigkeit des Fluidstrahles 40 stromaufwärts
des Zerstäubungsgitters 32 höher als im Fall einer folgenden Spritzlochscheibe 21,
so daß eine qualitativ hochwertige Zerstäubung an der Zerstäuberstruktur 36 möglich
ist.
[0024] In der Figur 3 ist noch einmal ein Teilbereich des Zerstäubungsgitters 32 vergrößert
dargestellt, wobei das dreieckförmige Gitterprofil im Querschnitt besonders deutlich
wird. Das Zerstäubungsgitter 32 besitzt z. B. eine solche dreieckförmige Zerstäuberstruktur
36, daß eine ebene Fläche 41 mit einer inneren und äußeren Zerstäuberkante 42 zum
Ventilschließkörper 7 hin zeigt, während eine Dreieckspitze 43 vom Ventilschließkörper
7 abgewandt ausgebildet ist. Der Zerstäubungsvorgang des Brennstoffs ist anhand der
Figur 3 erkennbar. Der Fluidstrahl 40 mit einer großen Anströmgeschwindigkeit, die
durch einen Pfeil 45 angedeutet ist, wird zunächst durch die Anströmung an der scharfkantigen
Zerstäuberstruktur 36, speziell an den Zerstäuberkanten 42 instabil und zerfällt danach
in feine Tröpfchen. Von den Zerstäuberkanten 42 aus verlaufende Stromlinien 47 verdeutlichen
die Instabilität des Brennstoffs. Stromabwärts der Zerstäuberkanten 42 kommt es aufgrund
der dreieckigen Geometrie der Zerstäuberstruktur 36 zu lokalen Kavitationen 48, also
Unterdruckbereichen. Das Aufprallen des Brennstoffs auf die Zerstäuberstruktur 36
hat ebenfalls zur Folge, daß in dem zerstäubten Brennstoff stromabwärts der Zerstäuberkanten
42 Wirbel bzw. Rückströmungen 49 auftreten. Die Zerstäubung des Brennstoffs wird zudem
durch aerodynamische Kräfte der Umgebungsluft verbessert. Als Resultat liegt ein aus
kleinsten Tröpfchen gebildeter feiner Brennstoffnebel vor, wobei sich die Brennstofftröpfchen
durch einen deutlich reduzierten sogenannten Sauter Mean Diameter (SMD), also einen
verringerten mittleren Tropfendurchmesser des abgespritzten Brennstoffs, auszeichnen.
[0025] Ziel dieser Aufbereitungsart ist es, besonders fein zerstäubten Brennstoff in Form
kleinster Tröpfchen aus dem Einspritzventil abzuspritzen, um beispielsweise sehr geringe
Abgasemissionen der Brennkraftmaschine zu erreichen und den Brennstoffverbrauch zu
senken. Mit dem Zerstäubungsgitter 32 kann genau diese Forderung in besonders vorteilhafter
Weise erfüllt werden. Durch das Aufreißen des Brennstoffs am Zerstäubungsgitter 32
entsteht nämlich stromabwärts des Zerstäubungsgitters 32 der eben beschriebene feine
Tröpfchennebel. Diese besonders kleinen, den Tröpfchennebel bildenden Brennstofftröpfchen
besitzen nun eine wesentlich größere Oberfläche als die Brennstoffstrahlen vor dem
Auftreffen auf dem Zerstäubungsgitter 32, die wiederum für eine gute Zerstäubung ein
Indiz ist. Man kann auch davon sprechen, daß stromabwärts des Zerstäubungsgitters
32 ein Brennstoffspray gebildet wird. Diese soeben beschriebene Wirkungsweise zeichnet
auch alle nachfolgend aufgeführten Ausführungsbeispiele der Zerstäuberstrukturen 36
aus.
[0026] In den Figuren 4 bis 9 sind einige vorteilhafte und einfach herstellbare Zerstäuberstrukturen
36 im Querschnitt dargestellt, die in Zerstäubungsgittern 32 für Einspritzventile
einsetzbar sind. Die Winkel der Brennstoffsprays können durch die unterschiedlichen
Geometrien der Zerstäuberstrukturen 36 variiert werden. Die Figuren 4 und 5 zeigen
dreieckförmige Zerstäuberstrukturen 36, die sich durch ihre Winkel voneinander unterscheiden.
An der vom Ventilschließkörper 7 abgewandten Dreieckspitze 43 liegt beispielsweise
einmal ein spitzer Winkel (Figur 4) und bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 5 ein
stumpfer Winkel vor. Weitere Ausführungsbeispiele für Zerstäuberstrukturen 36 sind
in den Figuren 6 und 7 dargestellt, wobei die Zerstäuberstrukturen 36 hier einen rauten-
bzw. drachenviereckförmigen Querschnitt aufweisen. Der Brennstoff trifft bei diesen
Zerstäuberstrukturen 36 nicht auf eine senkrecht zur Ventillängsachse 2 verlaufende
ebene Fläche 41, sondern auf zwei schräg zur Ventillängsachse 2 verlaufende Flächen
44, die neben den zwei Zerstäuberkanten 42 noch eine weitere zum Ventilschließkörper
7 hin gerichtete Aufreißkante 50 besitzen, die genau zwischen den beiden schrägen
Flächen 44 liegt. Die Ausführungsbeispiele in den Figuren 8 und 9 weisen jeweils eine
ebene Fläche 41 und eine gekrümmte Fläche 46 auf, wobei die gekrümmte, dem Ventilschließkörper
7 abgewandte Fläche 46 sowohl mit einem konstanten als auch mit einem variablen Radius
ausgeformt sein kann. Die Übergänge von der ebenen Fläche 41 zu der gekrümmten Fläche
46 stellen jeweils die zwei Zerstäuberkanten 42 dar.
[0027] Die Figuren 10 bis 13 zeigen einige Ausführungsbeispiele von Zerstäubungsgittern
32 in ihrer Draufsicht und verdeutlichen damit die Anordnung der Zerstäuberstrukturen
36 auch in radialer Erstreckung. Die kreisförmigen Zerstäubungsgitter 32 weisen jeweils
eine äußere kreisringförmige Randzone 52 auf, die damit in Umfangsrichtung den mittleren
Bereich 37 mit der Zerstäuberstruktur 36 und den sich dazwischen ergebenden Durchströmbereichen
38 vollständig umgibt. Die Zerstäuberstrukturen 36 können sehr variabel hergestellt
und auf gewünschte Formen von Brennstoffnebeln abgestimmt werden. So weisen die Zerstäuberstrukturen
36 in ihrer Grundtendenz beispielsweise viereckförmige (Figur 10), kreisförmige (Figur
11), sechseckförmige (Figur 12) oder dreieckförmige (Figur 13) Geometrien auf. Neben
dieser Grundstruktur 53 im Zerstäubungsgitter 32 sind in den Zerstäuberstrukturen
36 weitere meist durch einen Mittelpunkt 54 der Zerstäubungsgitter 32 verlaufende
und von der Randzone 52 ausgehende Zerstäuberstege 55 vorgesehen. Diese Zerstäuberstege
55 kreuzen entsprechend der Ausbildung der Grundstruktur 53 der Zerstäuberstruktur
36 diese unter verschiedenen Winkeln. So verlaufen die Zerstäuberstege 55 bei der
kreisförmigen Grundstruktur 53 (Figur 11) beispielsweise unter rechten Winkeln zueinander
von der Randzone 52 zum Mittelpunkt 54, während die Zerstäuberstege 55 bei der sechseckförmigen
Grundstruktur 53 (Figur 12) jeweils einen Winkel von 60° einschließen. In der dreieckförmigen
Grundstruktur 53 (Figur 13) sind die Zerstäuberstege 55 z. B. unter einem Winkel von
jeweils 120° eingebracht und verlaufen vollständig innerhalb der dreieckförmigen Grundstruktur
53, da diese ebenfalls von der Randzone 52 ausgehend ausgebildet ist.
[0028] Im Gegensatz dazu sind die kreisförmige, die viereckförmige bzw. die sechseckförmige
Grundstruktur 53 mit radialem Abstand von der Randzone 52 im Inneren des Zerstäubungsgitters
32 ausgeformt. Da die Zerstäuberstege 55 von der Randzone 52 zum Mittelpunkt 54 verlaufen
und dabei die Grundstruktur 53 kreuzen, ergeben sich sowohl zwischen der Randzone
52 und der Grundstruktur 53 als auch zwischen der Grundstruktur 53 und dem Mittelpunkt
54 Durchströmbereiche 38. In der Zerstäuberstruktur 36 mit der sechseckförmigen Grundstruktur
53 werden durch die Zerstäuberstege 55 folglich sechs äußere und sechs innere Durchströmbereiche
38 gebildet. Die Zerstäuberstruktur 36 mit der viereckförmigen Grundstruktur 53 ist
z. B. so ausgebildet, daß die das Viereck bildenden Zerstäuberstege 55 jeweils bis
zur Randzone 52 verlaufen, während innerhalb der viereckförmigen Grundstruktur 53
in Form eines Kreuzes Zerstäuberstege 55 angeordnet sind, wodurch vier Durchströmbereiche
38 innerhalb der Grundstruktur 53 entstehen. Zwischen der viereckförmigen Grundstruktur
53 und der Randzone 52 ergeben sich aufgrund der Anordnung der Zerstäuberstege 55
z. B. acht Durchströmbereiche 38, wobei jeweils vier Durchströmbereiche 38 eine gleiche
Größe aufweisen.
[0029] Zur Herstellung der Zerstäubungsgitter 32 als Metallgitter mit diesen Zerstäuberstrukturen
36 werden beispielsweise die sogenannten LIGA (
Lithographie,
Galvanoformung,
Abformung)- bzw. MIGA (
Mikrostrukturierung,
Galvanoformung,
Abformung)- Verfahren angewandt, die sich besonders zur Herstellung dreidimensionaler
Mikrostrukturen eignen. Näher beschrieben ist das LIGA-Verfahren beispielsweise in
Heuberger: "Mikromechanik", Springer-Verlag 1989, Seite 236 ff. und in Reichl: "Micro
System Technologies 90", Springer-Verlag 1990, Seite 521 ff. In einem ersten Verfahrensschritt
wird dabei mittels optischer Lithographie eine Resiststrukturierung vorgenommen. Von
einer Maske werden die entsprechenden Strukturen auf die resistbeschichtete Substratoberfläche
z. B. mittels Projektionsbelichtung übertragen. Nach der Resistentwicklung liegt ein
strukturiertes Resistprofil auf dem Träger vor, das nun weiterverarbeitet werden kann.
Da die mikromechanischen Anwendungsmöglichkeiten von Lackprofilen begrenzt sind, bietet
sich eine galvanoplastische Abformung der Resiststrukturen an. Als Materialien hierfür
kommen alle galvanikfähigen Metalle (z. B. Nickelsulfamat) in Betracht. Die nach der
Galvanoformung entstandenen metallischen Strukturen können anschließend mit konventionellen
Abformtechniken vervielfältigt werden. Dazu ist zunächst eine Kunststoff-Zwischenform
herzustellen, aus der dann z. B. mittels galvanischer Abformung das endgültige Werkstück
gefertigt werden kann. Besonders vorteilhaft beim LIGA-Verfahren ist der Fakt, daß
eine Vielzahl von Materialien verwendet werden kann, z. B. Metalle, Kunststoffe oder
Keramiken, und eine Herstellung großer Stückzahlen gleichzeitig möglich ist. Mit den
genannten Verfahren sind problemlos Zerstäuberstrukturen 36 bzw. Zerstäuberstege 55
erzeugbar, die eine größte Breite zwischen < 50 µm und 200 µm und eine axiale Erstreckung,
also eine Profilhöhe von rund 200 µm aufweisen.
[0030] Die Zerstäuberstrukturen 36 sind beispielsweise auch mittels Kunststoffspritzgießens
erzeugbar. Dafür eignen sich einige gegen Erennstoffe beständige Kunststoffe, insbesondere
Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Epoxidharz (EP) und Phenolharz
(PH). Mit dem Spritzgießen sind ebenfalls sehr exakte Strukturen erzielbar, die scharfe
Zerstäuberkanten 42 aufweisen. Wegen einer erwünschten Eigenstabilität sollten die
einzelnen Zerstäuberstege 55 eine Mindestbreite an ihrer breitesten Stelle von 100
µm und eine Mindestprofilhöhe von 100 µm besitzen. Außerdem können die Zerstäuberstrukturen
36 durchaus mittels bekannter Siliziumtechnologie z. B. durch Ätzen hergestellt werden.
[0031] Eine weitere Verbesserung der Zerstäubungsgüte des Brennstoffs ist erreichbar, wenn
der Brennstoff mit Gas, beispielsweise mit Luft versetzt wird. Die Figur 14 zeigt
eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung, bei der eine Gaseinblasvorrichtung
57 einem Einspritzventil mit der erfindungsgemäßen Zerstäuberstruktur 36 vorgeschaltet
ist. Die Gaseinblasvorrichtung 57 ist beispielsweise zwischen einem nicht dargestellten
Massenstromsensor und dem Einspritzventil angeordnet. Die Gaszufuhr 58 in die Gaseinblasvorrichtung
57 erfolgt beispielsweise senkrecht zur Brennstoffströmungsrichtung.
[0032] In der Figur 15 ist ein Ausführungsbeispiel einer Gaseinblasvorrichtung 57 vergrößert
gegenüber der Figur 14 nochmals als einzelnes Bauteil schematisch dargestellt. Die
Gaseinblasvorrichtung 57 ist dabei so ausgestaltet, daß in einem mittleren Gaseinblasbereich
59 eine deutliche Querschnittsverengung 60 für den Brennstoff vorgesehen ist. In dem
Gaseinblasbereich 59 liegt also ein enger Spalt zum Durchströmen des Brennstoffs vor.
Die Geschwindigkeit des Erennstoffs nimmt aufgrund der Querschnittsverengung 60 spürbar
zu, wobei die in mit einem Systemdruck einströmenden Brennstoff gespeicherte Druckenergie
in kinetische Energie umgewandelt wird. In den Brennstoff mit niedrigem Überdruck
von beispielsweise 0,5 bar wird nun das Gas eingeblasen.
[0033] Zur Zuführung des Gases, das der verbesserten Aufbereitung und Zerstäubung des Brennstoffs
dient, ist an der Gaseinblasvorrichtung 57 ein Einlaßstutzen 61 vorgesehen. Als Gas
kann z. B. die durch einen Bypass vor einer Drosselklappe in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine
abgezweigte Saugluft, durch ein Zusatzgebläse geförderte Luft, aber auch rückgeführtes
Abgas der Brennkraftmaschine oder eine Mischung von Luft und Abgas verwendet werden.
Die Verwendung rückgeführten Abgases ermöglicht eine Reduzierung der Schadstoffemission
der Brennkraftmaschine. Die Zuführung des Gases bis hin zu der Gaseinblasvorrichtung
57 ist nicht näher dargestellt.
[0034] Von dem Einlaßstutzen 61 aus tritt das Gas in eine Kammer 63, die zu der Querschnittsverengung
60 hin von einem scheibenförmigen Einblasgitter 64 begrenzt ist. Die Gaseinblasvorrichtung
57 kann auch derart ausgebildet sein, daß über zwei Kammern 63 und zwei Einblasgitter
64 Gas in den Brennstoff einblasbar ist, wobei die Kammern 63 miteinander verbunden
sein können oder auch getrennt voneinander mit Gas über verschiedene Einlaßstutzen
61 versorgt werden können. Des weiteren ist es möglich, eine Kammer 63 mit kreisringförmigem
Querschnitt und einem sie innen begrenzenden, rohrförmigen Einblasgitter 64 vorzusehen.
Anstelle des Einblasgitters 64 können in der Gaseinblasvorrichtung 57 auch mehrere
gelochte Röhrchen verwendet werden. Über im Einblasgitter 64 ausgeformte Öffnungen
66 gelangt das Gas direkt in den Brennstoff.
[0035] Zur Gewinnung des gewünschten Brennstoffdruckes wird direkt nach der Gaseinblasung
das Gemisch aus Brennstoff und Gasblasen 67 abgebremst, indem der Querschnitt für
die Brennstoffströmung beispielsweise wieder auf die Größe des Querschnitts beim Eintritt
in die Gaseinblasvorrichtung 57 vergrößert wird. Bei zunehmendem Druck werden die
Gasblasen 67 im Gemisch komprimiert. Aufgrund der Oberflächenspannung zwischen Gas
und Brennstoff ist je nach Blasengröße der Druck in den Gasblasen 67 entsprechend
höher als der Gemischdruck. Bis zu einer bestimmten Gaskonzentration im Gemisch herrscht
noch eine Blasenströmung (bubbly flows) im Einspritzventil. Unmittelbar stromabwärts
der Dichtkante 39 entspannen sich bei der Einspritzung die Gasblasen 67 schlagartig.
Der Vorgang wird als Blasenexplosion bezeichnet, die nach den "Shear-Type"-Zerfallmechanismen
des Brennstoffs für eine Feinstzerstäubung sorgt. Die scharfkantige Zerstäuberstruktur
36 sorgt dann unmittelbar nachfolgend für eine weitere Verbesserung der Zerstäubungsgüte
entsprechend der bereits beschriebenen Vorgänge. Bei Verwendung von Brennstoff mit
Gasblasen 67 sollte zwischen der Dichtkante 39 und der Zerstäuberstruktur 36 auf die
Spritzlochscheibe 21 verzichtet werden, um eine Blasenverstopfung in den Abspritzlöchern
25 zu vermeiden.
[0036] Ein Ausführungsbeispiel des Einblasgitters 64 ist in der Figur 16 dargestellt. Das
Einblasgitter 64 stellt dabei einen rechteckigen Grundkörper dar, dessen Kantenlängen
z.B. zwischen 1 mm und 5 mm betragen und in dem eine Vielzahl von Öffnungen 66 siebähnlich
angeordnet sind, so daß man von einer Löcherfolie sprechen kann. Das bereits beschriebene
LIGA-Verfahren kann auch zur Herstellung des Einblasgitters 64 sehr gut verwendet
werden. Dabei sind die Einblasgitter 64 in sehr großen Stückzahlen mit hoher Formgenauigkeit
herstellbar. Anstelle des in Figur 16 gezeigten Einblasgitters 64 sind auch andere
sieb- bzw. gitterförmige Einblasmittel denkbar. Da mit dem LIGA-Verfahren kleinste
Strukturen präzise fertigbar sind, ist es jederzeit möglich, das Einblasgitter 64
mit Öffnungen 66, die Durchmesser z. B. zwischen 10 µm und 50 µm aufweisen, vorzusehen.
1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen,
mit einem Brennstoffeinspritzventil, mit einer Ventillängsachse (2), mit einem Ventilschließkörper
(7), der mit einer Ventilsitzfläche (29) zusammenwirkt, mit wenigstens einer Abspritzöffnung
(25) und mit einem stromabwärts der wenigstens einen Abspritzöffnung (25) angeordneten
Zerstäubungsgitter (32), dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsgitter (32) mit
einer Zerstäuberstruktur (36) ausgestattet ist, die in axialer stromabwärtiger Richtung,
also über die Dicke des Zerstäubungsgitters (32) zumindest teilweise Querschnittsverjüngungen
aufweist, wobei die Zerstäuberstruktur (36) Durchströmbereiche (38) mit quer zur Ventillängsachse
(2) verlaufenden Querschnittsflächen beinhaltet und sich die Querschnittsflächen in
axialer stromabwärtiger Richtung zumindest teilweise vergrößern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstruktur (36)
des Zerstäubungsgitters (32) in axialer Richtung zumindest teilweise einen dreieckförmigen
Querschnitt hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen dreieckförmigen
Querschnitt besitzende Zerstäuberstruktur (36) mit einer ebenen, senkrecht zur Ventillängsachse
(2) verlaufenden und dem Ventilschließkörper (7) zugewandten Fläche (41) mit sie begrenzenden
Zerstäuberkanten (42) ausgebildet ist, während eine Dreieckspitze (43) dem Ventilschließkörper
(7) abgewandt vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstruktur (36)
des Zerstäubungsgitters (32) in axialer Richtung zumindest teilweise einen viereckförmigen
Querschnitt hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstruktur (36)
den Querschnitt in der Form eines Drachenvierecks besitzt, wobei eine Aufreißkante
(50) dem Ventilschließkörper (7) am weitesten zugewandt ausgebildet ist, während weitere
Zerstäuberkanten (42) erst weiter stromabwärts folgen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstruktur (36)
des Zerstäubungsgitters (32) in axialer Richtung einen zumindest teilweise gekrümmte
Begrenzungen aufweisenden Querschnitt hat.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Begrenzungen
durch gekrümmte Flächen (46) gebildet sind und die Flächen (46) der Zerstäuberstruktur
(36) dem Ventilschließkörper (7) abgewandt verlaufen, während eine ebene Fläche (41)
mit Zerstäuberkanten (42) dem Ventilschließkörper (7) zugewandt ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zerstäubungsgitter (32) kreisförmig ausgebildet ist, wobei eine kreisringförmige Randzone
(52) einen mittleren Bereich (37) mit der Zerstäuberstruktur (36) vollständig umgibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstruktur (36)
in dem mittleren Eereich (37) des Zerstäubungsgitters (32) eine geometrische Grundstruktur
(53) besitzt, die zumindest teilweise über Zerstäuberstege (55) mit der Randzone (52)
verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstruktur (36)
in dem mittleren Bereich (37) des Zerstäubungsgitters (32) eine geometrische Grundstruktur
(53) besitzt, die direkt aus der Randzone (52) heraus verläuft.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberstege (55),
die nicht zu der Grundstruktur (53) gehören, durch einen Mittelpunkt (54) des Zerstäubungsgitters
(32) verlaufen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundstruktur
(53) die Form eines Vielecks hat.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundstruktur (53) die
Form eines Kreises hat.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zerstäuberstruktur (36) des Zerstäubungsgitters (32) mittels LIGA, das heißt Lithographie,
Galvanoformung, Abformung,- bzw. MIGA, das heißt Mikrostrukturierung, Galvanoformung,
Abformung, -Verfahren, Kunststoffspritzgießen oder Ätzen hergestellt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennstoffeinspritzventil
eine Gaseinblasvorrichtung (57) vorgeschaltet ist, mit der Gasblasen (67) in den abzuspritzenden
Erennstoff eingeblasen werden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gaseinblasvorrichtung
(57) die unmittelbare Gaszufuhr zum Brennstoff über wenigstens ein Einblasgitter (64)
erfolgt, das eine Vielzahl von Öffnungen (66) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasgitter (64) mittels
LIGA- bzw. MIGA-Verfahren hergestellt ist.
1. Fuel injection device for fuel injection systems of internal combustion engines, with
a fuel injection valve, with a valve longitudinal axis (2), with a valve closing body
(7) which cooperates with a valve seat face (29), with at least one spray orifice
(25) and with an atomizing grid (32) arranged downstream of the at least one spray
orifice (25), the atomizing grid (32) is equipped with an atomizing structure (36)
which at least partially possesses taperings in cross section in the axial, downstream
direction, that is to say over the thickness of the atomizing grid (32), the atomizing
structure (36) containing throughflow regions (38) having cross-sectional areas extending
transversely relative to the valve longitudinal axis (2), and the cross sectional
areas being at least partially enlarged in the axial, downstream direction.
2. Device according to Claim 1, wherein the atomizing structure (36) of the atomizing
grid (32) has at least partially a triangular cross section in the axial direction.
3. Device according to Claim 2, wherein the atomizing structure (36) possessing a triangular
cross section is designed with a plane face (41) extending perpendicularly to the
valve longitudinal axis (2) and facing the valve closing body (7), with atomizing
edges (42) limiting the face (41), whilst a triangle vertex (43) is provided so as
to face away from the valve closing body (7).
4. Device according to Claim 1, wherein the atomizing structure (36) of the atomizing
grid (32) has at least partially a square cross section in the axial direction.
5. Device according to Claim 4, wherein the atomizing structure (36) has the cross section
in the form of a kite square, a breakup edge (50) being formed nearest the valve closing
body (7), whilst further atomizing edges (42) follow only further downstream.
6. Device according to Claim 1, wherein the atomizing structure (36) of the atomizing
grid (32) has in the axial direction a cross section possessing at least partially
curved limitations.
7. Device according to Claim 6, wherein the curved limitations are formed by curved faces
(46), and the faces (46) of the atomizing structure (36) face away from the valve
closing body (7), whilst a plane face (41) having atomizing edges (42) is designed
to face the valve closing body (7).
8. Device according to one of the preceding claims, wherein the atomizing grid (32) is
made circular, an annular edge zone (52) completely surrounding a middle region (37)
having the atomizing structure (36).
9. Device according to Claim 8, wherein the atomizing structure (36) possesses, in the
middle region (37) of the atomizing grid (32), a basic geometrical structure (53)
which is connected at least partially via atomizing webs (55) to the edge zone (52).
10. Device according to Claim 8, wherein the atomizing structure (36) possesses, in the
middle region (37) of the atomizing grid (32), a basic geometrical structure (53)
which extends directly out of the edge zone (52).
11. Device according to Claim 9, wherein the atomizing webs (55) which do not belong to
the basic structure (53) pass through a midpoint (54) of the atomizing grid (32).
12. Device according to Claim 9 or 10, wherein the basic structure (53) has the form of
a polygon.
13. Device according to Claim 9, wherein the basic structure (53) has the form of a circle.
14. Device according to one of the preceding claims, wherein the atomizing structure (36)
of the atomizing grid (32) is produced by means of LIGA, i.e. Lithographie, Galvanoformung,
Abformung [Lithography, Electroforming, Cast-taking], or MIGA Mikrostrukturierung,
Galvanoformung, Abformung [Microstructuring, Electroforming, Cast-taking] processes,
plastic injection-moulding or etching.
15. Device according to Claim 1, wherein the fuel injection valve is preceded by a gas
blow-in device (57), by means of which gas bubbles (67) are blown into the fuel to
be sprayed.
16. Device according to Claim 15, wherein the direct feed of gas to the fuel takes place
in the gas blow-in device (57) via at least one blow-in grid (64) which has a multiplicity
of orifices (66).
17. Device according to Claim 16, wherein the blow-in grid (64) is produced by means of
LIGA or MIGA processes.
1. Dispositif d'injection de carburant pour des installations d'injection de carburant
de moteurs à combustion interne, comprenant un injecteur de carburant, ayant un axe
longitudinal (2), un organe d'obturation d'injecteur (7) coopérant avec une surface
formant siège de soupape (29), au moins un orifice d'éjection (25) et une grille de
pulvérisation (32) prévus en aval d'au moins un orifice d'éjection (25),
caractérisé en ce que
la grille de pulvérisation (32) présente une structure de pulvérisation (36) ayant
dans la direction axiale, vers l'aval, c'est-à-dire suivant l'épaisseur de la grille
de pulvérisation (32), au moins en partie des réductions de section,
et la structure de pulvérisation (36) comporte des zones de passage (38) avec des
surfaces de sections transversales par rapport à l'axe longitudinal (2) de l'injecteur,
et les surfaces des sections augmentent au moins partiellement dans la direction axiale
vers l'aval.
2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) de la grille de pulvérisation (32) a, dans la direction
axiale, au moins en partie, une section de forme triangulaire.
3. Dispositif selon la revendication 2,
caractérisé en ce qu'
une structure de pulvérisation (36) a section triangulaire comporte une surface (41)
plane, perpendiculaire à l'axe longitudinal (2) de l'injecteur et du côté tourné vers
l'organe d'obturation (7) la surface (41) est limitée par des arêtes de pulvérisation
(42), alors qu'une pointe de triangle (43) est prévue à l'opposé de l'organe d'obturation
(47).
4. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) de la grille de pulvérisation (32) présente, au
moins en partie, une section carrée dans la direction axiale.
5. Dispositif selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) présente une section en forme de losange, avec
une arête d'ouverture (50) du côté le plus éloigné par rapport à l'organe d'obturation
(7) alors que d'autres arêtes de pulvérisation (42) suivent plus loin en aval.
6. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) de la grille de pulvérisation (32) présente, dans
la direction axiale, une section avec des limites au moins en partie arrondies.
7. Dispositif selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
les limites arrondies sont formées par des surfaces courbes (46) et les surfaces (46)
de la structure de pulvérisation (36) ne sont pas tournées vers l'organe d'obturation
de soupape (7) alors que du côté tourné vers l'organe d'obturation (7) on a une surface
plane (41) avec des arêtes de pulvérisation (42).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la grille de pulvérisation (32) est de forme circulaire et une zone de bord (52),
circulaire, entoure complètement la zone centrale (37) avec la structure de pulvérisation
(36).
9. Dispositif selon la revendication 8,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) possède, dans la zone centrale (37) de la grille
de pulvérisation (32), une structure de base géométrique (53) reliée au moins en partie
à la zone de bord (52) par des entretoises de pulvérisation (55) .
10. Dispositif selon la revendication 8,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) possède, dans la zone médiane (37) de la grille
de pulvérisation (32), une structure de base géométrique (53) qui est issue directement
de la zone de bord (52).
11. Dispositif selon la revendication 9,
caractérisé en ce que
les branches de pulvérisation (55), qui n'appartiennent pas à la structure de base
(53), passent par le centre (54) de la grille de pulvérisation.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10,
caractérisé en ce que
la structure de base (53) a la forme d'un polygone.
13. Dispositif selon la revendication 9,
caractérisé en ce que
la structure de base (53) a la forme d'un cercle.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la structure de pulvérisation (36) de la grille de pulvérisation (32) est réalisée
par le procédé LIGA, c'est-à-dire lithographie, galvanoplastie et moulage ou par le
procédé MIGA, c'est-à-dire microstructuration, galvanoplastie, copie, par injection
de matière plastique ou attaque chimique.
15. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
un dispositif d'insufflation de gaz (57) est prévu en amont de l'injecteur de carburant
qui permet d'injecter des bulles de gaz (67) dans le carburant à éjecter.
16. Dispositif selon la revendication 15,
caractérisé en ce que
dans le dispositif d'injection de gaz (57), l'alimentation de gaz se fait directement
dans le carburant par au moins une grille d'entrée (64) ayant un grand nombre d'ouvertures
(66).
17. Dispositif selon la revendication 16,
caractérisé en ce que
la grille d'insufflation (64) est réalisée par le procédé LIGA ou le procédé MIGA.