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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Aus
der
DE 196 36 396
A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei
dem stromabwärts der Ventilsitzfläche eine Lochscheibe
vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Abspritzöffnungen
aufweist. Die günstigerweise zehn bis zwanzig Abspritzöffnungen
befinden sich in einer Ebene der Lochscheibe, die senkrecht zur
Ventillängsachse verläuft. Der größte
Teil der Abspritzöffnungen ist schräg bzw. geneigt
in der Lochscheibe eingebracht, so dass die Öffnungsachsen
der Abspritzöffnungen keine Parallelität zur Ventillängsachse
besitzen. Da die Neigungen der Abspritzöffnungen unterschiedlich
gewählt werden können, ist eine Divergenz der
abzuspritzenden Einzelstrahlen leicht erreichbar. Die Abspritzöffnungen
sind beispielsweise durch Laserstrahlbohren in der Lochscheibe in
einer weitgehend einheitlichen Größe eingebracht.
Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen.
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Aus
der
DE 198 47 625
A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei
dem am stromabwärtigen Ende eine schlitzförmige
Austrittsöffnung vorgesehen ist. Die Austrittsöffnung
ist entweder in einer Lochscheibe oder unmittelbar im Düsenkörper selbst
ausgebildet. Die schlitzförmigen Austrittsöffnungen
sind stets zentral an der Ventillängsachse eingebracht,
so dass die Abspritzung des Brennstoffs achsparallel aus dem Brennstoffeinspritzventil
heraus erfolgt. Stromaufwärts des Ventilsitzes ist eine Drallnut
vorgesehen, die den zum Ventilsitz strömenden Brennstoff
in eine kreisförmige Drehbewegung versetzt. Die flache
Austrittsöffnung sorgt dafür, dass der Brennstoff
fächerartig abgespritzt wird.
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Bekannt
ist zudem noch ein Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen
von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus der
US 6,019,296 A ,
bei dem am stromabwärtigen Ende eine schlitzförmige
Austrittsöffnung vorgesehen ist, aus der Brennstoff unter
einem Winkel zur Ventillängsachse austreten kann.
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Aus
der
DE 10 2005
000 620 A1 ist bereits eine Multi-Fächerstrahl-Düse
für ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, die in einem
zentralen Bereich eine kalottenförmige Auswölbung
besitzt, in der z. B. eine Vielzahl von richtungsparallelen schlitzförmigen Abspritzöffnungen
eingebracht sind. Anhand der
1 und
2 wird
diese bekannte Fächerstrahl-Düse nachfolgend erläutert.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil,
dass eine sehr hohe Funktionsintegration in einer erfindungsgemäßen Ventilhülse
höchster Präzision erreicht ist. Die Ventilhülse
ist dabei als Multifunktionshülse ausgeführt,
da sie sowohl den Ventilsitz trägt als auch die Ventilnadel
während ihrer Axialbewegung an der inneren Wandung führt.
Neben den Funktionen Nadelführung, Kraftstoffdurchlass
und Dichtheit ist auch die Funktion Gemischaufbereitung in der Multifunktionshülse
integriert. Am stromabwärtigen Ende der präzisionstiefgezogenen
Ventilhülse sind in einem gewölbten Bodenbereich
Abspritzöffnungen unmittelbar eingebracht. Bei einer großen
Anzahl von Abspritzöffnungen, insbesondere von richtungsparallelen
Abspritzschlitzen, ist die Rissgefahr der Materialstege zwischen
zwei benachbarten Abspritzöffnungen deutlich reduziert.
Erfindungsgemäß wird auf eine dünne Lochscheibe
und ein Umformen einer solchen Lochscheibe nach dem Einbringen der
Abspritzöffnungen ganz verzichtet. Stattdessen besitzt
das Brennstoffeinspritzventil in der Ventilhülse selbst
unmittelbar die Abspritzöffnungen. Das Einbringen der Abspritzöffnungen
erfolgt dabei grundsätzlich erst nach dem Umformen der
Ventilhülse. Die Gefahr des Reißens der Stege
zwischen den Abspritzöffnungen ist damit deutlich reduziert.
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Mit
den so eingebrachten Abspritzöffnungen wird auf einfache
Art und Weise eine gleichmäßige Feinstzerstäubung
des Brennstoffs erreicht, wobei eine besonders hohe Aufbereitungsqualität
und Zerstäubungsgüte mit sehr kleinen Fluidtröpfchen
erzielt wird. In idealer Weise besitzt die Ventilhülse
so viele Abspritzöffnungen, dass sie wie eine Multi-Fächerstrahl-Düse
am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils
wirken kann, so dass aus der Ventilhülse eine Vielzahl
von räumlich versetzten Fächerstrahlen austreten,
die Lamellenpakete bilden, wobei sich die einzelnen Flüssigkeitslamellen
divergent zueinander bewegen und eine Lufteinsaugung zwischen die
Fächerstrahlen ermöglichen. Auf diese Weise sind
Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen
mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 μm abspritzbar.
Insofern kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine
deutlich reduziert werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Das
Design der erfindungsgemäßen Ventilhülse
bietet die nötigen geometrischen Freiheitsgrade zur variantenabhängigen
Richtungs- und Auffächerungs-Steuerung der einzelnen Fächerstrahlen. Mit
den vorhandenen Geometrieparametern lässt sich die Strahlsteuerung
sehr gut beherrschen.
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Um
eine hohe Präzision der Tiefziehteile sicherzustellen,
ist der Tiefziehprozess dahingehend angepasst, dass in Nachbarbereichen
von Bereichen mit hoher Präzisionsforderung Freiformflächen
vorgesehen sind, die als Stoffüberlauf dienen, womit Prozessschwankungen
ausgeglichen werden können. Eine weitere Möglichkeit
der Präzisionsverbesserung ist eine lokale Erwärmung
(Laser, Induktion, Widerstandserwärmung, Reibung, chemische
Reaktion) der Ventilhülse während des Tiefziehprozesses. Durch
Plattieren eines höherwertigen Werkstoffs auf den Werkstoff
der Ventilhülse können lokale Eigenschaftsverbesserungen
bzgl. Härte, Festigkeit, Härtbarkeit, Verschleiß,
Elastizität usw. erreicht werden.
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Für
höchste Dichtheiten und besondere Festigkeitsanforderungen
bzw. aus Verschleißgründen können gezielt
angepasste Nachbearbeitungsverfahren angewendet werden. Die Ventilsitzfläche
wird beispielsweise in einer Finishbearbeitung mittels Ringhonen
mit gebundenem Korn auf die gewünschte Oberflächenqualität
gebracht und mittels Laser gehärtet. Indem die Ventilsitzfläche
umlaufend wulstartig nach innen hervorsteht, muss nur die dem Dichtsitz
dienende Wulstspitze exakt bearbeitet werden.
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Durch
entsprechende Prägeprozesse in einer geeigneten Ziehstufe
kann eine lokale Anpassung der Wandstärke erreicht werden,
die eine wirtschaftliche Herstellung der Abspritzöffnungen
für eine optimierte Gemischaufbereitung ermöglicht.
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Die
Abspritzöffnungen werden nach dem Tiefziehprozess der Ventilhülse
insbesondere mittels der Ultra-Kurzpuls-Lasertechnik eingebracht.
Diese Lasertechnik ermöglicht die lasertechnische Herstellung
von Abspritzöffnungen in ausreichend genauer Querschnittspräzision,
die z. B. zum Abspritzen von Flüssigkeitslamellen in Multi-Fächerstrahlform
erforderlich ist.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
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1 ein
teilweise dargestelltes Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils
mit einem Ausführungsbeispiel einer bekannten Multi-Fächerstrahl-Düse
in einer Seitenansicht,
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2 das
Ventilende mit der Multi-Fächerstrahl-Düse gemäß 1 in
einer um 90° gedrehten Seitenansicht,
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3 ein
Ventilende eines ersten erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
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4 einen
Schnitt durch das stromabwärtige Ende des Brennstoffeinspritzventils
entlang der Linie IV-IV in 3,
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5 eine
vergrößerte Darstellung von geschlitzten Abspritzöffnungen
in einer Ventilhülse und
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6 ein
Ventilende eines zweiten erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
der 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein
Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen
von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
teilweise dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil hat einen nur
schematisch angedeuteten, einen Teil eines Ventilgehäuses
bildenden, 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 zum
Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden
ist.
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Die
Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter
Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Eine Betätigung
des Brennstoffeinspritzventils mit einem piezoelektrischen oder
magnetostriktiven Aktor ist jedoch ebenso denkbar. Zur axialen Bewegung
der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen
der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder
bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein schematisch
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 mittels eines Lasers
ausgebildete Schweißnaht verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.
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In
dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 ist
ein Ventilsitzkörper 16 z. B. durch Schweißen
dicht montiert. An der dem Ventilschließkörper 7 abgewandten,
unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ist
eine Lochscheibe 23 in der Form einer Multi-Fächerstrahl-Düse
als Zerstäubereinrichtung befestigt. Die Verbindung von
Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 23 erfolgt
beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers
ausgebildete Schweißnaht 26, die z. B. an der
Stirnseite 17 oder am äußeren Umfang
von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 23 vorgesehen ist.
Zur sicheren Befestigung der sehr dünnen Lochscheibe 23 am
Ventilsitzkörper 16 wird die Lochscheibe 23 von
einer Stützscheibe 25 untergriffen. Die Stützscheibe 25 ist
dabei ringförmig ausgeführt, um einen mittleren
kalottierten bzw. ausgewölbten kuppenartigen Düsenbereich 28 der
Lochscheibe 23 in einer inneren Öffnung aufzunehmen.
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In
dem Ventilsitzkörper 16 ist stromabwärts einer
Ventilsitzfläche 29 eine Austrittsöffnung 27 vorgesehen,
von der aus der abzuspritzende Brennstoff in einen Strömungshohlraum 24 eintritt,
der durch die gewölbte oder kalottierte Ausbildung des
Düsenbereichs 28 der Lochscheibe 23 gebildet
ist. Dabei weist die Lochscheibe 23 z. B. im Bereich der
Ventillängsachse 2 ihren größten
Abstand zur Stirnseite 17 auf, während im Bereich
der Schweißnaht 26 die Lochscheibe 23 als
Scheibe ohne Wölbung unmittelbar am Ventilsitzkörper 16 anliegt
und durch die Stützscheibe 25 stabilisiert ist.
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In
der Lochscheibe 23 und insbesondere in deren Düsenbereich 28 ist
eine Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen 30 vorgesehen,
die schlitzförmig ausgebildet sind und richtungsparallel verlaufen.
Die Abspritzöffnungen 30 weisen eine Schlitzbreite
von jeweils ca. 20 bis 50 μm und eine Schlitzlänge
von bis zu 150 μm auf, so dass Brennstoffsprays mit extrem
kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter
(SMD) von ca. 20 μm abspritzbar sind. Auf diese Weise kann
sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich
gegenüber bekannter Einspritzanordnungen reduziert werden.
Pro Lochscheibe 23 sind zwischen zwei und sechzig Abspritzöffnungen 30 vorgesehen, wobei
eine Anzahl von acht bis vierzig Abspritzöffnungen 30 optimale
Zerstäubungsergebnisse bringt.
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2 zeigt
das stromabwärtige Ventilende des Brennstoffeinspritzventils
mit der Lochscheibe 23 gemäß 1 in
einer um 90° gedrehten Seitenansicht. Dabei wird besonders
deutlich, dass der mittlere Düsenbereich 28 eine
langgestreckte elliptische Form hat. Während das abgespritzte
Brennstoffspray in seiner Längsausrichtung gemäß 1 z.
B. einen Außenwinkel β mit ca. 15° besitzt,
ist ein Außenwinkel α des Brennstoffsprays in
seiner Querausrichtung gemäß 2 ca.
30° groß.
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Die
1 und
2 sind
der
DE 10 2005 000
620 A1 entnommen und zeigen insofern eine bekannte Multi-Fächerstrahl-Düse
23.
Der mittlere Düsenbereich
28 mit den Abspritzöffnungen
30 wird nach
der galvanischen Herstellung der Scheibe prägetechnisch
ausgeformt. Dabei können Prägewerkzeuge zur Herstellung
des Düsenbereichs
28 der Lochscheibe
23 zum
Einsatz kommen, die entweder kreisringförmig bzw. teilkreisringförmig
oder elliptisch bzw. teilelliptisch ausgeführt sind (
10 und
11 der
DE 10 2005 000 620
A1 ). Dabei wird die Wölbung des Düsenbereichs
28 konvex
in Abspritzrichtung zeigend ausgeformt. Bei dieser bekannten Lösung des
elliptisch ausgewölbten Düsenbereichs
28 kann das
nachteilige Problem auftreten, dass die Materialstege zwischen jeweils
zwei benachbarten schlitzförmigen Abspritzöffnungen
30 beim
mechanischen Umformen, also dem Einformen der beulentypischen Wölbung
des Düsenbereichs
28, reißen können.
In negativer Weise kann es so zu erheblichen Abweichungen vom gewünschten
Strahlbild bzw. von der abzugebenden Brennstoffmenge kommen. Gefährdete
enge Schlitzabstände treten besonders bei Auslegungen der
Lochscheibe
23 auf, bei denen eine große Durchflussmenge
und eine große Anzahl von Abspritzöffnungen
30 gewünscht
sind.
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3 zeigt
ein Ventilende eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
bei dem auf eine Lochscheibe 23 ganz verzichtet wird. Bei
dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist
die Rissbildungsgefährdung deutlich reduziert, da die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 30 erst
nach dem Umformen einer Ventilhülse 35, die insbesondere
durch Tiefziehen hergestellt wird, in diese eingebracht werden.
Die Ventilhülse 35 umfasst dabei verglichen mit
dem 1 gezeigten Brennstoffeinspritzventil die Bauteile
Ventilsitzträger 1 und Ventilsitzkörper 16,
wobei die Ventilsitzfläche 29 unmittelbar an der
inneren Wandung der Ventilhülse 35 mitausgeformt
ist. Die Ventilsitzfläche 29 wird beispielsweise
mittels Ringhonen auf die gewünschte Oberflächenqualität
gebracht und mittels Laser gehärtet.
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Die
Ventilhülse 35 ist insofern als Multifunktionshülse
ausgeführt, da sie sowohl den Ventilsitz 29 trägt
als auch die Ventilnadel 5 während ihrer Axialbewegung
an der inneren Wandung führt. Die Ventilnadel 5 ist
an ihrem stromabwärtigen Ende, das als Ventilschließkörper 7 fungiert,
ohne die an sich bekannten Abflachungen 8 (1)
zum Vorbeiströmen des Brennstoffs ausgebildet und verläuft
stattdessen fortgesetzt hohlzylindrisch. Dagegen weist die Ventilhülse 35 über
ihren stromabwärtigen Umfangsbereich mehrere stegförmige
Führungsbereiche 36 auf, die radial nach innen
verschoben gegenüber dem zylindrischen Verlauf der Ventilhülse 35 vorliegen
und die zur Führung der Ventilnadel 5 dienen.
In idealer Weise sind die Führungsbereiche 36 in
der Ventilhülse 35 in ungerader Anzahl eingeprägt,
also z. B. in einer Anzahl von drei oder fünf, wie dies
aus der Schnittdarstellung durch das untere Ende der Ventilhülse 35 in 4 zu
erkennen ist. Am Außenumfang der Ventilhülse 35 ergeben
sich in den Bereichen der nach innen gerichteten Führungsbereiche 36 Vertiefungen 41,
da das Material der Ventilhülse 35 an diesen Stellen
nach innen verdrückt, verschoben, eingeprägt o. ä.
wird. Durch die Anordnung der über den Umfang verteilten
Führungsbereiche 36 entstehen dazwischen in entsprechender
Anzahl Strömungskanäle 40, die der Brennstoffweiterleitung
zur Ventilsitzfläche 29 hin dienen. Die Ventilnadel 5 ist
z. B. ebenso wie die Ventilhülse 35 mittels Tiefziehen
hergestellt.
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Als
besonderer Teil der Funktionsintegration in der Ventilhülse 35 ist
am stromabwärtigen Ende die tiefgezogene Ventilhülse 35 mit
einer Wölbung 37 versehen, in der die insbesondere
schlitzförmigen Abspritzöffnungen 30 unmittelbar
eingebracht sind. Die Wölbung 37 der Ventilhülse 35 ist
im Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch kalottenförmig ausgeführt,
sie kann auch abweichend davon z. B. paraboloidförmig und
von ihrer Grundfläche elliptisch statt kreisförmig
sein. Die Abspritzöffnungen 30 werden nach dem
Tiefziehprozess mittels der Ultra-Kurzpuls-Lasertechnik eingebracht.
Diese Lasertechnik ermöglicht erstmals die lasertechnische
Herstellung von Abspritzöffnungen 30 in ausreichend
genauer Querschnittspräzision, die zum Abspritzen von Flüssigkeitslamellen
in Multi-Fächerstrahlform (siehe 1) erforderlich
ist. Die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 30 können
mittels der Lasertechnik senkrecht oder schräg zur Oberflächennormalen
der gewölbten Ventilhülse 35 eingeformt
werden. Werden beide gegenüberliegenden Schlitzlängswandungen schräg
und richtungsparallel zueinander eingebracht, kann die Mittelachse
des austretenden Fächerstrahls unabhängig von
der Form der Wölbung 37 gegenüber der
Oberflächennormalen der Wölbung 37 gekippt
werden.
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In 5 ist
eine vergrößerte Darstellung von geschlitzten
Abspritzöffnungen 30 in einer Ventilhülse 35 gezeigt.
Dabei wird deutlich, dass in vorteilhafter Weise die Schlitzwandungen,
die in Schlitzlängsrichtung verlaufen, nicht exakt richtungsparallel
zueinander ausgerichtet die Abspritzöffnungen 30 begrenzen,
sondern entsprechend einem einzustellenden Fächerstrahl-Auffächerungswinkel
in Abspritzrichtung auseinander divergieren. Anstelle der gezeigten
planaren Wandungen der Abspritzöffnungen 30 können
diese auch konvex/konkav gewölbt sein. Das spezifische
Ausrichten des Lasers zur Erzeugung dieser Wandungen kann durch
Umlenken des Laserstrahls über kippbare Spiegel erfolgen.
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Die
Abspritzöffnungen 30 können die Querschnittsform
eines Rechtecks, einer Ellipse bzw. einer Linse o. ä. haben.
Zwei benachbarte Abspritzöffnungen 30 weisen z.
B. einen Abstand von ca. 40 bis 60 μm auf.
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In
der tiefgezogenen Ventilnadel 5 kann zusätzlich
zu den schlitzförmigen Abspritzöffnungen 30 der
Ventilhülse 35 eine ebenfalls schlitzförmige Struktur
stromaufwärts des Ventilsitzes 29 vorgesehen sein,
die als Filter 38 dient und z. B. mittels Laser hergestellt
wird.
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6 zeigt
ein Ventilende eines zweiten erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils, bei dem auf eine Lochscheibe 23 ganz
verzichtet wird. Gegenüber dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich diese Ausführung
insbesondere in der Ausgestaltung der Ventilnadel 5 bzw.
des Ventilschließkörpers 7 sowie in der
Ausbildungen der Abspritzöffnungen 30. Es soll
mit dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel
verdeutlicht werden, dass die insbesondere durch Tiefziehen ausgeformte Ventilhülse 35 auch
eine an sich bekannte Ventilnadel 5 mit einem kugelförmigen
Ventilschließkörper 7 aufnehmen kann.
Die Kombination der hochpräzisen Ventilhülse 35 mit
einem weichen, hochelastischen Ventilschließkörper 7,
der sich an den umgeformten Ventilsitz 29 anpasst, führt
zu einem verbesserten und kostengünstigen Dichtsitz. Die
Ventilhülse 35 übernimmt wiederum die
Funktionen eines Ventilsitzträgers und zugleich des Ventilsitzkörpers,
wobei die Ventilsitzfläche 29 unmittelbar an der
inneren Wandung der Ventilhülse 35 mitausgeformt
ist.
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Die
Ventilhülse 35 ist als Multifunktionshülse ausgeführt,
da sie sowohl den Ventilsitz 29 trägt als auch
die Ventilnadel 5 während ihrer Axialbewegung an
der inneren Wandung führt. Neben den Funktionen Nadelführung,
Kraftstoffdurchlass und Dichtheit ist auch die Funktion Gemischaufbereitung
in der Multifunktionshülse integriert. Am stromabwärtigen Ende
der präzisionstiefgezogenen Ventilhülse 35 sind
in einem z. B. gewölbten Bodenbereich die Abspritzöffnungen 30 unmittelbar
eingebracht. Die Abspritzöffnungen 30 können
dabei neben der zuvor beschriebenen schlitzförmigen Ausgestaltung
auch kreisförmig oder mehreckig ausgebildet sein. Die Abspritzöffnungen 30 werden
nach dem Tiefziehprozess mittels der Ultra-Kurzpuls-Lasertechnik
eingebracht.
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Um
eine hohe Präzision der Tiefziehteile sicherzustellen,
ist der Tiefziehprozess dahingehend angepasst, dass in Nachbarbereichen
von Bereichen mit hoher Präzisionsforderung Freiformflächen
vorgesehen sind, die als Stoffüberlauf dienen, womit Prozessschwankungen
ausgeglichen werden können. Eine weitere Möglichkeit
der Präzisionsverbesserung ist eine lokale Erwärmung
(Laser, Induktion, Widerstandserwärmung, Reibung, chemische
Reaktion) der Ventilhülse 35 während
des Tiefziehprozesses. Des weiteren werden durch geeignete Materialauswahl
und gezielte thermomechanische Behandlung der Einfluss von Eigenspannungen
und Textur weitgehend reduziert. Dies kann durch eine Schlussglühung
mit anschließendem Kalibrierarbeitsgang und/oder den Einsatz
von texturfreiem Blech oder Blech mit rotationssymmetrischer Textur
erfolgen. Durch Plattieren, das Aufbringen eines Zusatzwerkstoffs,
eines höherwertigen Werkstoffs auf den Werkstoff der Ventilhülse 35 können
lokale Eigenschaftsverbesserungen bzgl. Härte, Festigkeit,
Härtbarkeit, Verschleiß, Elastizität
usw. erreicht werden.
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Für
höchste Dichtheiten und besondere Festigkeitsanforderungen
bzw. aus Verschleißgründen können gezielt
angepasste Nachbearbeitungsverfahren angewendet werden. Die Ventilsitzfläche 29 wird beispielsweise
in einer Finishbearbeitung mittels Ringhonen mit gebundenem Korn
auf die gewünschte Oberflächenqualität
gebracht und mittels Laser gehärtet. Der Schleifstift ist
dabei so ausgelegt, dass der Ventilsitz 29 und der Nadelführungsbereich
in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden, so dass ein sehr
guter Rundlauf zwischen Ventilsitz 29 und Führung
erreicht wird. Aufgrund der präzisen Vorbearbeitung ist
auch jederzeit eine wirtschaftliche Nachbearbeitung mit den gängigen
Feinbearbeitungsverfahren (Schleifen, Lappen, Prägen, EDM, ECM,
Laserbearbeitung, Elektronenstrahlbearbeitung usw.) möglich.
Die Innenkontur der Ventilhülse 35 wird z. B.
präzise durch μ-ECM bearbeitet, indem die Kontur
mit der Elektrode angetastet wird, um den ECM-Prozess durchführen
zu können. Indem die Ventilsitzfläche 29,
wie in den 3 bis 5 gezeigt,
umlaufend wulstartig nach innen hervorsteht, muss nur die dem Dichtsitz
dienende Wulstspitze exakt bearbeitet werden. Durch eine flexible
Aufspannung der Ventilhülse kann erreicht werden, dass
sich die Innenkontur der Ventilhülse 35 am Schleifstift ausrichtet,
so dass durch das Tiefziehen verursachte Lageabweichungen zwischen
Innen- und Außenkontur ausgeglichen werden. Für
die Herstellung des Aufpressdurchmessers wird die Ventilhülse 35 vorzugsweise
an der Innenkontur ausgerichtet, um eine lagegerechte Montage der
Ventilhülse 35 am Brennstoffeinspritzventil zu
ermöglichen.
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Durch
entsprechende Prägeprozesse in einer geeigneten Ziehstufe
kann eine lokale Anpassung der Wandstärke erreicht werden,
die eine wirtschaftliche Herstellung der Gemischaufbereitung ermöglicht.
Die Herstellung der Abspritzöffnungen 30 kann
durch alle gängigen Verfahren, wie Bohren, Stanzen, Laserbohren,
EDM, ECM, EDCM, Ionenstrahl, Elektronenstrahl erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19636396
A1 [0002]
- - DE 19847625 A1 [0003]
- - US 6019296 A [0004]
- - DE 102005000620 A1 [0005, 0027, 0027]