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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung bezieht sich auf die
US-Provisional-Anmeldung mit der Anmeldenummer 62/245649 , eingereicht am 23. Oktober 2015, und betitelt mit „ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING METHOD FOR GENERATING VARIABLE SPRAY HOLE GEOMETRY“, wobei die gesamte Offenbarung derselben hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Erzeugung von Spritzloch-Geometrien, und insbesondere auf ein Verfahren, das ein elektrisches Funkenerosions-Verfahren zur Erzeugung einer Spritzlochgeometrie mit einer Venturi- und/oder einem konvergierend-divergierenden Spritzlochgestaltung verwendet.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Ein elektrisches Funkenerosions-Verfahren („EDM“) ist ein Prozess, durch den leitende Partikel von der Oberfläche eines positiv geladenen Werkstückes durch eine Reihe von Entladungen, die von einer negativ geladenen Elektrode ausgehen, entfernt werden. Die elektrischen Entladungen oder Funken erzeugen auf dem Werkstück durch Wegnahme von Material entlang der Schneidbahn Mikrokrater durch Schmelzen und Verdampfen. EDM wird typischerweise zur Erzeugung von sehr kleinen und präzisen Löchern mit im Allgemeinen geraden Wänden verwendet. Eine übliche Anwendung für EDM liegt in der Herstellung von Kraftstoff-Einspritzdüsen mit einer oder mehreren Einspritzöffnungen. Die Einführung von Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine wird üblicherweise durch Verwendung von Kraftstoffinjektoren erreicht. Designer von Verbrennungsmotoren kamen zunehmend zu der Auffassung, dass wesentlich verbesserte Kraftstoffversorgungssysteme erforderlich sind, um die ständig steigenden staatlichen und regulatorischen Anforderungen an Emissionsminderung und Kraftstoff-Effizienz zu erfüllen.
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Als solches ist ein Aspekt der Kraftstoffversorgungssysteme, die im Mittelpunkt des Designers stehen, ist die Notwendigkeit Kraftstoff-Einspritzdüsen mit einem oder mehreren Injektionsöffnungen oder Spritzlöchern herzustellen, die eine Venturi- und/oder eine konvergierend-divergierende Spritzlochgestaltung aufweisen. Sollen solche Ziele erreicht werden, müssen Kraftstoffinjektoröffnungs-Auslegungsverfahren entwickelt werden, um zuverlässige und wiederholbare Prozesse zur Erzeugung von genauen Venturi-Einspritzöffnungen zu erzielen. Kraftstoffinjektoren mit Einspritzöffnungen mit variabler Geometrie, wie Venturi- oder konvergierend-divergierende Spritzlochentwürfe, sind weitgehend in Ausbildungsinstitutionen untersucht worden, und die Venturi-Gestalt wird angesehen, die Kraftstoffeinspritz- und Kraftstoffzerstäubungsprozesse zu begünstigen. Aufgrund der hohen Investitionskosten der Laserbohrtechnik, wird ein neues EDM-Verfahren angestrebt, das das Potential hat, genau ausgebildete Venturi-Injektionsöffnungen zu erzeugen und die Lebensdauer von im Kraftstoffinjektor-Design und Herstellungsprozess eingesetzten EDM-Maschinen zu erhöhen. Es ist daher wünschenswert, ein Injektionsöffnungs-Entwurfsverfahren zu entwickeln, das EDM zur Erzeugung von Venturi- und/oder eine konvergierend-divergierenden Spritzlochgestaltung anzuwenden.
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KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren bereitgestellt, aufweisend: Identifizierung eines Ausrichtungspunkts eines Werkstückes; durch eine Steuerung Positionieren eines ersten Endes einer Elektrode in die Richtung des Ausrichtungspunktes des Werkstückes; durch die Steuerung Anlegen einer ersten Spannung an die Elektrode, wobei die angelegte erste Spannung einen Funken erzeugt; durch die Steuerung Drehen der Elektrode in einer ersten Richtung; durch die Steuerung Vorbewegen der Elektrode in Richtung auf den Ausrichtungspunkt um einen ersten Abstand, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der ersten Spannung einen ersten Öffnungsabschnitt erzeugt; durch die Steuerung Anlegen einer zweiten Spannung an die Elektrode und Modifizierung eines oder mehrerer Betriebsparameter der Elektrode; und durch die Steuerung Vorbewegen der Elektrode in Richtung auf den Ausrichtungspunkt um einen zweiten Abstand, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der zweiten Spannung die Bildung mindestens eines zweiten Öffnungsabschnitts bewirkt, wobei der erste Öffnungsabschnitt und der zweite Öffnungsabschnitt bei der Bildung zumindest eines ersten Teilbereichs einer Öffnung mit einem ersten Strömungsbereich und einem zweiten Strömungsbereich zusammenwirken, wobei der erste Strömungsbereich größer als der zweite Strömungsbereich ist. In einem Beispiel ist die zweite Spannung größer als die erste Spannung. Optional ist der zweite Abstand größer als der erste Abstand.
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Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ umfassen: durch die Steuerung Anlegen einer dritten Spannung an die Elektrode und das Modifizieren des einen oder der mehreren Betriebsparameter der Elektrode; durch die Steuerung Vorbewegen der Elektrode in Richtung auf den Ausrichtungspunkt um einen dritten Abstand, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der dritten Spannung einen dritten Öffnungsabschnitt erzeugt; durch die Steuerung Anlegen einer vierten Spannung an die Elektrode und Modifizierung des einen oder der mehreren Betriebsparameter der Elektrode; und durch die Steuerung Vorbewegen der Elektrode in Richtung auf den Ausrichtungspunkt um einen vierten Abstand, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der vierten Spannung die Bildung mindestens eines vierten Öffnungsabschnitts bewirkt, wobei der dritte Öffnungsabschnitt und der vierte Öffnungsabschnitt bei der Bildung zumindest eines zweiten Teilbereichs einer Öffnung mit einem dritten Strömungsbereich und einem vierten Strömungsbereich zusammenwirken. In einem Beispiel ist der vierte Strömungsbereich größer als der dritte Strömungsbereich. Zusätzlich oder alternativ ist die vierte Spannung größer als die dritte Spannung. Optional ist der vierte Abstand größer als der dritte Abstand.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren bereitgestellt, aufweisend eine Identifizierung eines Ausrichtungspunkts eines Werkstückes; Kommandierung einer Führungsanordnung zur Positionierung eines ersten Endes einer Elektrode in die Richtung des ersten Ausrichtungspunktes eines Werkstückes; Kommandierung einer Logikschaltung, um eine erste Spannung an die Elektrode anzulegen, wobei die angelegte Spannung einen Funken erzeugt; Kommandierung der Führungsanordnung, um die Elektrode in einer ersten Richtung zu drehen; Kommandierung der Führungsanordnung, um die Elektrode in Richtung des Ausrichtungspunkts um einen ersten Abstand vorzuschieben, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der ersten Spannung einen ersten Öffnungsabschnitt erzeugt; Kommandierung der Logikschaltung, um zumindest eine zweite Spannung an die Elektrode anzulegen und um einen oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode zu modifizieren; und Kommandierung der Führungsanordnung, um die Elektrode in Richtung auf den Ausrichtungspunkt um einen zweiten Abstand vorzuschieben, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der zweiten Spannung zumindest einen zweiten Öffnungsabschnitt erzeugt.
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Zusätzlich oder alternativ weist das Verfahren auf: Kommandierung der Logikschaltung, um eine dritte Spannung an die Elektrode anzulegen und um den einen oder die mehreren Betriebsparameter der Elektrode zu modifizieren; Kommandierung der Führungsanordnung, um die Elektrode in Richtung des Ausrichtungspunkts um einen dritten Abstand vorzuschieben, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der dritten Spannung zumindest einen dritten Öffnungsabschnitt erzeugt; Kommandierung der Logikschaltung um zumindest eine vierte Spannung an die Elektrode anzulegen und um einen oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode zu modifizieren; und Kommandierung der Führungsanordnung, um die Elektrode in Richtung auf den Ausrichtungspunkt um einen vierten Abstand vorzuschieben, wobei das Vorbewegen der Elektrode und das Anlegen der vierten Spannung zumindest einen vierten Öffnungsabschnitt erzeugt.
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Zum Beispiel können der erste Öffnungsabschnitt und der zweite Öffnungsabschnitt zumindest einen Teilbereich eines Auslassabschnitts der Öffnung bilden. Der dritte Öffnungsabschnitt kann zumindest einen Teilbereich eines mittleren Abschnitts der Öffnung bilden. Der vierte Öffnungsabschnitt kann zumindest einen Teilbereich eines Einlassabschnittes der Öffnung bilden. In einem Beispiel bilden der Teilbereich des Auslassabschnitts und der Teilbereich des Einlassabschnittes eine Venturi-Form. Der Durchmesser des Auslassabschnitts der Öffnung kann einen Durchmesser haben, der größer als ein Durchmesser des mittleren Abschnitts der Öffnung ist. In ähnlicher Weise kann ein Durchmesser des Einlassabschnitts der Öffnung einen Durchmesser haben, der größer als der Durchmesser des mittleren Teils der Öffnung ist.
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Verschiedene Ausführungsformen umfassen eine Steuerung, die einen Aufbau hat, um eine oder mehrere der oben beschriebenen Verfahren zu implementieren.
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Bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, aufweisend: eine Steuerung, der mindestens einen Prozessor und Speicher aufweist, eine Führungsanordnung, eine Steuerung, eine Führungsanordnung, die an die Steuerung gekoppelt ist; und eine Elektrode, die an die Führungsanordnung gekoppelt ist und derart gestaltet ist, einen oder mehrere Spannungsfunken auf ein Werkstück zu entladen. Der Speicher enthält Anweisungen, die bei Ausführung durch den Prozessor mindestens eines des Folgenden bewirken: die Führungsanordnung dreht die Elektrode und schiebt die Elektrode in Richtung eines Ausrichtungspunktes um einen ersten Abstand vor; die Elektrode erzeugt eine oder mehrere Funken, die eine erste Spannungscharakteristik aufweisen, wobei die Funken in Richtung des Ausrichtungspunkts des Werkstücks gerichtet sind; die Elektrode erzeugt einen oder mehrere Funken, die eine zweite Spannungscharakteristik aufweisen, wobei die Funken in Richtung des Ausrichtungspunktes des Werkstückes gerichtet sind; und die Steuerung passt einen oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode an und die Führungsanordnung schiebt die Elektrode in Richtung zum Ausrichtungspunkt um einen zweiten Abstand vor. Zusätzlich oder alternativ kann der Speicher Anweisungen enthalten, die bei Ausführung durch den Prozessor ein Gebilde von zumindest einem ersten Teilbereich einer Öffnung mit einem ersten Strömungsbereich und einem zweiten Strömungsbereich erzeugen, wobei der erste Strömungsbereich größer als der zweite Strömungsbereich ist.
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Der Speicher kann auch Anweisungen enthalten, die bei Ausführung durch den Prozessor mindestens eines des Folgenden bewirken: die Steuerung passt einen oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode an und die Führungsanordnung schiebt die Elektrode in Richtung zum Ausrichtungspunkt um einen dritten Abstand vor; die Steuerung passt einen oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode an und die Führungsanordnung schiebt die Elektrode in Richtung zum Ausrichtungspunkt um einen vierten Abstand vor. Zusätzlich oder alternativ kann der Speicher Anweisungen enthalten, die bei Ausführung durch den Prozessor ein Gebilde von zumindest einem zweiten Teilbereich einer Öffnung mit einem dritten Strömungsbereich und einem vierten Strömungsbereich erzeugen, wobei der vierte Strömungsbereich größer als der dritte Strömungsbereich ist.
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Figurenliste
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Die oben erwähnten und andere Merkmale dieser Offenbarung und die Weise, diese zu erhalten, werden deutlicher und die Offenbarung selbst wird besser durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden, wobei:
- 1 eine Diagrammdarstellung eines Einspritzöffnungs-Systems einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2A-2C Diagrammdarstellungen von einer oder mehreren Einspritzöffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
- 3 ein beispielartiges EDM-Programm zur Herstellung einer Injektionsöffnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4A und 4B das Einspritzöffnungs-System von 1 zeigen, das eine Schnittstelle mit einer beispielartigen Kraftstoff-Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bildet;
- 5A und 5B eine beispielartige Elektrode, die eine Schnittstelle mit einer beispielartigen Kraftstoff-Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bildet; und
- 6 ist ein Flussdiagramm eines beispielartigen Verfahrens zum Betreiben des Einspritzöffnungs-Systems der 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die hier offenbarten Ausführungsformen sollen nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung auf die genauen Formen begrenzen, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind. Vielmehr wurden die Ausführungsformen ausgewählt und beschrieben, damit andere Fachleute deren Lehren anwenden können.
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Bezugnehmend auf 1 ist ein Spritzloch-/ Injektionsblendensystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielartiger Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen zu beschränken. Wie hier verwendet, soll der Ausdruck mindestens eines von A, B oder C unter Verwendung einer nicht-exklusiven, logischen ODER-Verknüpfung als ein logisches (A oder B oder C) zu verstehen sein. Es soll verstanden werden, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens ohne Änderung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können. Wie hier verwendet, kann sich der Begriff Steuerung auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder eine Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, beziehen.
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Wie in der Ausführungsform der 1 gezeigt, umfasst das Spritzloch-/ Injektionsöffnungs-System 100 (im Folgenden „System 100“) allgemein eine Injektionsöffnung 101, eine Elektrode 102, eine Steuerung 122, eine Elektrodenführungskopf-Baugruppe 120 (im Folgenden „Führungsbaugruppe 120“) und eine Kraftstoff-Einspritzdüse 112. Wie verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, kann die Kraftstoff-Einspritzdüse 112 als Düse 112 und/oder Werkstück 112 bezeichnet werden. In der Ausführungsform der 1 kann die Führungsanordnung 120 des Systems 100 mechanisch und elektrisch an die Elektrode 102 gekoppelt sein, so dass die Führungsanordnung 120 eine mechanische und positionelle Steuerung der Elektrode 102 ausüben kann, um einem Benutzer die Möglichkeit zu geben, die gewünschte Anordnung und Positions-Ausrichtung der Elektrode 102 relativ zum Werkstück 112 zu erreichen. Die Elektrode 102 umfasst ein erstes Ende 103, das auf das Werkstück 112 gerichtet ist, und ein zweites Ende 105, das mit der Führungsanordnung 120 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Elektrode 102, die Führungsanordnung 120 und die Steuerung 122 sind in einem beispielartigen elektrischen Entladungs-Bearbeitungssystem, wie beispielsweise dem Microfor FP1 EDM, das von der Posalux SA Schweiz gefertigt ist, integriert. Die Elektrode 102 kann jede beliebige geeignete Elektrode wie eine Hohl- oder Vollelektrode sein. In einer Ausführungsform ist die Elektrode 102 eine gleichmäßig zylindrische Sonde, mit Ausnahme der Stelle, an der sie sich zu einem Punkt an einem Ende, das entgegen gesetzt zu dem Eingriff mit der Führungsbaugruppe 120 liegt, verjüngt. Die Elektrode 102 kann aus einem beliebigen geeigneten Material, wie z. B. Graphit oder Metallen einschließlich Messing, Kupfer, Zink, Wolfram oder Aluminium, hergestellt sein. In einer Ausführungsform kann die Elektrode 102 aus einer Wolframlegierung hergestellt sein. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann die Elektrode 102 auch aus einer Legierung hergestellt sein, wie z. B. Kupfer-Wolfram, Silber-Wolfram, kohlenstoffarmer Stahl und Edelstahl.
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Die Steuerung 122 kann allgemein mit Prozessor 121 und Speicher 123. Bei einer Ausführungsform kann die Steuerung 122 einen einzigen Prozessor 121 oder mehrere Prozessoren 121 verkörpern, die ein Mittel zur Steuerung des Betriebs des Systems 100 umfassen 100. Zahlreiche handelsüblich verfügbare Mikroprozessoren können die Funktionen der Steuerung 122 ausführen. Es sollte beachtet werden, dass die Steuerung 122 einen allgemeinen Maschinen-Mikroprozessor verkörpern kann, der ohne weiteres zahlreiche Maschinenfunktionen steuern kann. Der Speicher 123 kann zur Speicherung von Daten, wie z. B. einer Betriebsbedingung, einer Designgrenze, und einer Leistungscharakteristik oder Spezifikation des Systems 100 genutzt werden. Insbesondere kann die Steuerung 122 den Speicher 123 zur Speicherung einer oder mehrerer vorbestimmter Größen oder Schwellwerte nutzen. Verschiedene andere bekannte Schaltungen können der Steuerung 122 zugeordnet sein, einschließlich einer Stromversorgungsschaltung, einer Signalaufbereitungsschaltung, einer Solenoid-Treiberschaltung, einer Kommunikationsschaltung und einer anderen geeigneten Schaltungsanordnung. Die Steuerung 122 kann mit der Führungsanordnung 120 des Systems 100 in Verbindung stehen. Deshalb kann die Steuerung 122 auch ein lineares Vorbewegen der Elektrode 102 in Richtung Düse 112 steuern. Die Steuerung kann auch eine bestimmte Ladung (d.h. Polarität) auf jede Elektrode 102 und jedes Werkstück 112 anwenden.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 ist eine Diagrammdarstellung einer Einspritzöffnung 101 des Systems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In der Ausführungsform der 1 ist die Öffnung 101 ist eine repräsentative Öffnung, die generell innerhalb eines Düsen-Teilbereichs einer beispielartigen Kraftstoffeinspritz-Vorrichtung angeordnet ist und dazu verwendet wird, Hochdruckkraftstoff durch die Öffnung 101 in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzen. Die Öffnung 101 kann im Allgemeinen in einem Wandbereich einer exemplarischen Düse wie der Düse 112 ausgebildet sein, wobei der Wandbereich eine vorgegebene Dicke umfasst. Die Wandstärke kann in einem oder mehre Dickenbereiche oder Inkremente aufgeteilt sein. Bei einer Ausführungsform kann die Wandstärke in 4 oder weniger Bereiche unterteilt werden, während bei einer oder mehreren alternativen Ausführungsformen die Wanddicke in 4 oder mehr Bereiche/Inkremente aufgeteilt sein kann. Das Ausführungsbeispiel der 1 weist ferner einen Kraftstoff-Strömungseinlass 118, einen Kraftstoff-Strömungsauslass 119, ein zweites Inkrement 104, ein drittes Inkrement 106, ein viertes Inkrement 108, ein fünftes Inkrement 110, einen ersten Durchmesser D1, einen zweiten Durchmesser D2, einen dritten Durchmesser D3, eine Elektroden-Drehrichtung 114 und eine Elektroden-Drehrichtung 116 auf. Die Öffnung 101 kann im Allgemeinen mit zwei Abschnitten beschrieben werden, wobei der Strömungseinlass 118 einem ersten Abschnitt / Einlassabschnitt und der Strömungsauslass 119 einem zweiten Abschnitt / Auslassabschnitt entspricht. Folglich kann der Strömungseinlass 118 als Einlassabschnitt und der Strömungsauslass 119 als Auslassabschnitt bezeichnet werden. Wie weiter im Detail in der offenbarten Ausführungsform der 2 beschrieben ist, weist die Öffnung 101 ein positives konisches Loch im Einlassabschnitt 118, ein negatives konisches Loch in Auslassabschnitt 119 und einen mittleren Abschnitt 117 zwischen dem Einlassabschnitt 118 und dem Auslassabschnitt 119 auf. Der Durchmesser D1 gehört zu einem bestimmten Bereich des Auslassabschnitts 119, der Durchmesser D3 gehört zu einem bestimmten Bereich des Einlassabschnitts 118, und der Durchmesser D2 gehört zu dem mittleren Abschnitt 117.
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Wie allgemein bekannt ist, kann EDM zur Herstellung von Kraftstoff-Einspritzdüsen mit Sprühlöchern oder Einspritzöffnungen verwendet werden, die in Design und ihrem allgemeinen Aussehen variieren. Eine oder mehrere beispielartige Verfahren zur Verwendung von EDM zur Erzeugung von Injektions-Einspritzlöchern ist in dem US-Patent Nr.
US 7 572 997 B2 von Chen-Chun Kao offenbart, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist. Derzeit umfasst das vorherrschende Spritzloch-Design, das von den meisten Herstellern Kraftstoffinjektors verwendet wird, verjüngte oder konische Sprühlöcher. Wie jedoch oben erwähnt, sind Venturi-förmige Spritzlöcher der aktuelle Fokus des Kraftstoffinjektor-Designers und die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Kraftstoff-Einspritzdüsen mit einer oder mehreren Einspritzöffnungen bereit und, die eine Venturi- und/oder eine konvergierend-divergierenden Spritzlochgestaltung aufweisen. Eine Venturi-förmige Spritzloch-/Injektionsöffnung kann als Spritzloch definiert werden, die eine sich verjüngende Engstelle in der Mitte aufweist, die eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des durch das Loch fließenden Fluids und eine entsprechende Abnahme des Fluiddrucks verursacht. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung weist generell ein Elektroden-Ausrichtungsverfahren und ein EDM-Verfahren oder -Programm auf. Das Ausrichtungsverfahren
102 beinhaltet eine Abweichung von konventioneller oder bekannter EDM-Elektroden-Ausrichtungstheorie. Das EDM-Programm umfasst ein Einstellen oder Modifizieren eines oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode
102 bei jedem Inkrement-Abschnitt, indem die Führungsanordnung
120 die Elektrode
102 durch die Wanddicke der Düse
112 und die entsprechenden Inkrement-Abschnitte vorschiebt.
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Die 2A-2C zeigen Diagrammdarstellungen von einer oder mehreren Einspritzöffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bei herkömmlichen EDM-Justierverfahren kann die Elektrode 102 an einem Drehpunkt nahe der Oberfläche eines beispielartigen Werkstücks ausgerichtet werden. Das Ausführungsbeispiel der 2A zeigt eine Diagrammdarstellung eines negativen verjüngten Spritzloches, das unter Verwendung eines exemplarisches EDM-Verfahrens hergestellt worden ist, das einen herkömmlichen Ausrichtungspunkt 124 in der Nähe einer ersten Oberfläche der Düse 112, die auf dem inneren Teilbereich der Düse 112 gelegen ist, verwendet. In ähnlicher Weise zeigt die Darstellung der 2B eine Diagrammdarstellung eines sich positiv verjüngenden Spritzloches, das unter Anwendung eines exemplarischen EDM-Verfahrens unter Verwendung eines herkömmlichen Ausrichtungspunkts 126 in der Nähe einer zweiten Oberfläche der Düse 112 an der Außenseite der Düse 112 hergestellt worden ist. Die 2C zeigt eine Diagrammdarstellung eines Venturi-förmigen Spritzlochs, das nach einem Verfahren der vorliegenden Offenbarung hergestellt worden ist, das einen Ausrichtungspunkts 125 verwendet, der auf der zentralen Längsachse 127 des Mittelabschnitts 117 gelegen ist. Bei einer Ausführungsform weist das Venturi-förmige Spritzloch einen Einlassabschnitt 118 mit einer positiven Verjüngung und einem Auslassabschnitt 119 mit einer negativen Verjüngung aufweist. Nach einem Aspekt dieser Ausführungsform kann ein Korrekturfaktor zur Bestimmung der Besserung verwendet werden, um die ungefähre Lage des Ausrichtpunktes 125 zu bestimmen. Ein beispielartiger Korrekturfaktor kann zu einem Anfangswert, einem vorläufigen oder theoretischen Ausrichtungspunkt der Elektrode 102 hinzuaddiert werden, um den Elektrodenverschleiß während des Bohrens abzuschwächen. Bei einer Ausführungsform kann ein Korrekturfaktor von 0,79 Millimeter (mm) zu einem theoretischen Ausrichtungspunkt von 1,01 mm hinzugefügt werden, wobei 1,01 mm einen Abstand von 0,5 mm von der Führungsanordnung 120 und einen Abstand von 0,51 mm, welcher in etwa den halben Weg durch die Wandstärke des Werkstücks / der Düse 112 entspricht, umfasst. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Korrekturfaktor je nach Elektrodengröße (z.B. Länge & Durchmesser) und Werkstück-/ Düsenwandstärke unterschiedlich sein. Wie in dem Ausführungsbeispiel der 2C gezeigt, weist der Strömungseinlassabschnitt 118 einen Durchmesser D3 auf, der grösser ist als der Durchmesser D2 des mittleren Abschnitts 117. Bei einer Ausführungsform sind der Durchmesser D1 und der Durchmesser D2 im Wesentlichen gleich groß. Wenn sich dementsprechend die Elektrode 102 durch das Werkstück 112 in Längsrichtung nach unten bewegt, entsteht die Venturi-förmige Gestalt der 2C, woraus sich eine Injektionsöffnung 101 mit einem vergrößerten Durchmesser in dem Strömungseinlass 118 und dem Strömungsauslass 119 und einen verringerten Durchmesser in der Nähe des Zentrums / der Mitte der Einspritzöffnung des Werkstücks 112 ergibt.
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3 zeigt ein beispielhaftes EDM-Programm 300 zur Herstellung einer Venturi-Einspritzöffnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das EDM-Programm 300 weist verschiedene Parameterwerte und Einstellungsindikatoren auf, die bei der Einstellung oder Änderung eines oder mehrere Betriebsparameter der Elektrode 102 bei jedem Inkrement-Abschnitt verwendet werden können. Das EDM-Programm 300 enthält allgemein ein bekanntes EDM-Unterprogramm 330 und ein Venturi-EDM-Unterprogramm 340. Das EDM-Programm 300 weist weiterhin Elektroden-Parameter 302, ein erstes herkömmliches Inkrement („CI“) 303, das zweite CI 306, Parameterwerte 304 und Parameterwerte 305 auf. Das Programm 300 enthält auch ein erstes Venturi-Inkrement („VI“) 307 mit entsprechendem Einstellungs-Indikator 316, das zweite VI 308 mit einem entsprechenden Einstellungsindikator 318, ein drittes VI 310 mit einem entsprechenden Einstellungsindikator 320, das vierte VI 312 mit entsprechender Einstellungsindikator 322, und das fünfte VI 314 mit einem entsprechenden Einstellungsindikator 324. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird, wenn die Führungsanordnung 120 die Elektrode 102 durch die Wandstärke der Düse 112 vorschiebt, können Elektrodenparameter 302 an jedem Inkrement-Abschnitt bzw. Bohrschritt des EDM-Verfahrens verändert bzw. eingestellt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Benutzer, wie im EDM-Unterprogramm 340 gezeigt, Elektrodenparameter 302 einstellen, um eine Venturi-Injektionsöffnung, wie die voranstehend diskutierte beispielartige Venturi-Injektionsöffnung der 2C, und die hierin nachstehend beschriebene Venturi-Injektionsöffnung der 4 und 5 herzustellen. Bei einer Ausführungsform können Elektrodenparameter 302 und die Einstellungsindikatoren, die jedem Venturi-Inkrement entsprechen, im Speicher 123 der Steuerung 122 gespeichert werden. Bei dieser Ausführungsform kann der Prozessor 121 der Steuerung 122 auf den Speicher 123 zugreifen und ein beispielartiges Software-Programm ausführen, das die Steuerung 122 veranlasst, eine oder mehrere Steuersignale der Führungsanordnung 120 bereitzustellen. Die von der Führungsanordnung 120 empfangenen Steuersignale verursachen dann die Elektrode 102 eine Spritzloch-Bohrsequenz zu initiieren, die zur Herstellung einer beispielartigen Venturi-förmigen Injektionsöffnung führt.
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Bei einer Ausführungsform kann die Steuerung 102 während der Ausführung des Software-Programmes die Energiemenge, die durch die Führungsanordnung 120 transportiert wird, variieren, um die Elektrode 102 gemäß den hierin offenbarten Verfahren zu bewegen, um ein oder mehrere Venturi-Spritzlöcher in dem Werkstück 112 zu erzeugen. Die Steuerung 122 kann auch die Polarität der Ladung an die Elektrode 102 und das Werkstück 112 derart modifizieren, dass beispielsweise die Elektrode 102 positiv geladen und das Werkstück 112 negativ geladen wird. Die Steuerung 122 kann auch ein oder mehrere Steuersignale bereitstellen, um eine angelegte Spannung und/oder Strom an die Elektrode 102 und/oder das Werkstück 112 in Übereinstimmung mit verschiedenen Parameterwerten des Programms 330 oder Einstellungsindikatoren des Programms 340 zu erhöhen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen die Elektrodenparameter 302 mindestens eines des Folgenden: 1) Inkrement-Tiefe (Inc.); 2) Elektrodenpolarität (PL); 3) angelegte Elektrodenspannung (UT), gemessen in Volt Gleichstrom (VDC); 4) Anzahl / Menge von Stromspitzen (IP); 5) Impulsfrequenz (FR), die der Frequenz in Kilohertz entspricht, wobei die Elektrode 102 Spannungsfunken abgibt, die auf das Material der Düse 112 treffen;6) Impulsbreite (WH), die der Dauer zwischen den Entladungsspannungsfunken entspricht, 7) Spaltprozentsatz (GP) entsprechend dem Prozentsatz an Spannungsfunken, die auf das Material des Werkstücks 112 aufprallen; 8) Elektrodenverstärkung (GN) entsprechend der Geschwindigkeit, mit der sich die Elektrode 102 in Richtung auf das Werkstück 1 bewegt; oder 9) Elektrodengeometrie (Geom) entsprechend einem Betrag, um den die Elektrode 102 gegenüber der Mittellängsachse 127 außermittig oder abgewinkelt ist.
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Gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung erfolgt ein gesamtes Zusammenwirken einer genauen Ausrichtung der Elektrode 102 an bestimmten hervorstehenden Tiefenlagen wie dem Ausrichtungspunkt 125, eines Vorbewegens der Elektrode 102 durch die in der 1 gezeigten Inkrement-Abschnitte und eines Einstellens des einen oder der mehreren Betriebsparameter, wie sie in dem Unterprogramm 340 dargestellt sind, um Venturi-förmige Spritzlöcher mit einer Flexibilität für den Benutzer zur Lokalisierung der „Einschnürung“ sowie der positiven oder negativen Verjüngung von Spritzlöchern herzustellen. Bekannte EDM-Verfahren können, wie oben erwähnt, nur Spritzlochkonstruktionen mit positiver oder negativer Verjüngung, wie in 2A und 2B gezeigt, erzeugen. Die vorliegende Erfindung stellt jedoch ein Verfahren zur Durchführung eines EDM-Verfahrens bereit, welches das Hinzufügen von Inkrement-Abschnitten und, an jedem Inkrement-Abschnitt, das Ändern mehrerer Parameter innerhalb des EDM-Programms zur Steuerung der Loch- / Öffnungsgröße im gesamten Wandbereich des Werkstücks 112 einschließt. Bei einer Ausführungsform sieht das Verfahren Veränderungen vor, also zum Beispiel der Zunahme der Tiefe, der Polarität, der Spannung, der Stromspitzen, der Impulsfrequenz, der Impulsbreite, des Entladungsspalts und der Elektroden / Servo-Verstärkung an den jeweiligen Inkrementen, um entweder den Spritzlochdurchmesser zu erhöhen oder zu verringern. Bei einer Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin das Anpassen der Inkrement-Abschnitte an einen Parameter (z.B. Geom) vornimmt, das den Abstand der Elektrode 102 pneumatisch steuert und um einen Winkel zur Mittellängsachse 127 dreht. Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird die Position des ersten Endes 103 der Elektrode in Bezug auf das Werkstück 112, auch während des gesamten EDM-Prozesses/-Programms gesteuert, um die Prozesskonsistenz sicherzustellen.
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Wie oben erwähnt, umfasst das Ausrichtungsverfahren der vorliegenden Offenbarung eine Abweichung von der herkömmlichen EDM-Elektrodenausrichtungs-Theorie und ermöglicht das Erreichen des Venturi-förmigen Spritzlochs wie hierin beschrieben. Die bekannte EDM-Theorie zur Erzeugung eines kegelförmigen/konischen Spritzlochs wird derzeit in der Dieselkraftstoffsystem-Industrie eingesetzt. Der Drehpunkt (oder Gelenkpunkt) der Elektrode nach dem Stand der Technik wird üblicherweise an der Außenfläche der Kraftstoff-Einspritzdüse gesetzt. Mit dem Drehpunkt an der Außenfläche wird ein Punkt für die Elektrode bereitgestellt, um mit dem Verbrennen durch die Düse zu beginnen, und mit dem Drehen der Elektrode und dem in Längsrichtung Nach-Unten-Bewegen derselben wird ein sich verjüngendes Loch geschaffen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird zur Erzeugung eines Venturi-förmigen Spritzlochs der Drehpunkt der Elektrode 102 entlang der zentralen Längsachse 127 bewegt und die Kopfanordnung 120 ist entsprechend konfiguriert, die Ausrichtung der Elektrode 102 am Ausrichtungspunkt 125 zu erleichtern. Bei einer Ausführungsform basiert der Abstand, von dem der Drehpunkt relativ zu der herkömmlichen Ausrichtungsposition bewegt wird, auf der Wanddicke des Werkstücks 112 und einem exemplarischen Umwandlungsfaktor. Wie oben erwähnt kann der Drehpunkt bei einer Ausführungsform zur Erzeugung eines Venturi-förmigen Sprühlochs theoretisch an dem Ausrichtungspunkt 125 entsprechend der Längsachse 127 im mittleren Abschnitt 117 der Wanddicke des Werkstückes 112 gesetzt werden.
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Zusätzlich zu der oben beschriebenen eindeutigen Ausrichtungsprozedur umfasst das Erzeugen des Venturi-förmigen Spritzlochs der vorliegenden Erfindung ferner die Verwendung von mehreren Inkrement-Abschnitten mit eindeutigen Parameterwerten in jedem Inkrement. Bei einer Ausführungsform kann jedes Inkrement als ein Teilprozess des Bohr-EDM-Unterprogramms 340 definiert sein, wobei sich jedes Inkrement von anderen Inkrementen z. B. durch eine bestimmte Bohrtiefe und zugehörigen EDM-Parameterwerten unterscheidet. Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das System 100 die Ausführung eines EDM-Unterprogramms 330, das Vorbewegen der Elektrode 102 bis zu einer Inkrement-Tiefe von 0,3 Mikrometer und das anfängliche Konfigurieren von Elektrodenparametern 302 gemäß Parameterwerten 304 realisiert. Bei dieser Ausführungsform liefert die Steuerung 122 Steuersignale an die Führungsbaugruppe 120, um die Elektrode 102 zu folgendem zu veranlassen:1) Vorbewegen der Elektrode 102 bis zu einer Inkrement-Tiefe von 0,3 Mikrometer; 2) Einstellen der Polarität der elektrischen Ladung auf positiv;3) Einstellen eines Spannungsausgangs der Elektrode 102 auf 150 VDC;4) Einstellen einer Anzahl von Stromspitzen (IP) der Elektrode 102 auf 70; 5) Einstellen einer Impulsfrequenz der Elektrode 102 auf 150 KHz; 6) Einstellen einer Impulsbreite der Elektrode 102 auf 4 Mikrosekunden; 7) Einstellen eines Spaltprozentsatzes auf 70%; 8) Einstellen einer Verstärkung der Elektrode 102 auf 20; und 9) Einstellen einer Elektrodengeometrie auf 15 Mikrometer. Bei dieser Ausführungsform kann das System 100 dann das EDM-Unterprogramm 330 ausführen, die Elektrode 102 bis zu einer Inkrement-Tiefe von 2,1 Mikrometer vorschieben und die Elektrodenparameter 302 gemäß den Parameterwerten 305 konfigurieren. Bei dieser Ausführungsform liefert die Steuerung 122 der Führungsbaugruppe 120 Steuerungssignale und veranlasst die Elektrode 102 das folgende zu realisieren: 1) Vorbewegen der Elektrode 102 bis zu einer Inkrementtiefe von 2,1 mm; 2) Einstellen der Polarität der elektrischen Ladung auf negativ; 3) Einstellen eines Spaltprozentsatzes auf 85%; und 4) Einstellen einer Verstärkung der Elektrode 102 auf 75.
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Bei dem illustrativen Ausführungsbeispiel der 3 weist das EDM-Unterprogramm 340 zur Erzeugung eines beispielartigen Venturi-Spritzlochs fünf Inkremente auf. Bei dieser Ausführungsform kann das erste Venturi-Inkrement 307 verwendet werden, um die Elektrode 102 zu konditionieren und diese für die Funkenerosions-Bearbeitung vorzubereiten und kann auch als Elektroden-Dressing bezeichnet werden. In einem ersten Venturi-Schritt 307 wird die Polarität der an die Elektrode 102 angelegten elektrischen Ladung auf positiv geschaltet, wodurch bewirkt wird, dass die Spitze an dem ersten Ende 103 der Elektrode 102 verschlissen oder weggebrannt wird. als Resultat wird die Form der Spitze der Elektrode 102, wenn die die Elektrode 102 das Werkstück 1 zu durchdringen beginnt, eben und gleichmäßig sein. Während des Bearbeitungsprozesses wird die Spitze der Elektrode 102 auf einer Seite verschlissen, während diese sich um zumindest einen ersten Teilbereich eines beispielartigen Sprühlochs, der innerhalb der Düse 112 zu erzeugen ist, dreht. Deshalb ist es erforderlich, die Elektrode 102 durch Entfernen der verschlissenen Spitze zuzurichten. Die Elektroden-Zurichtung soll zur Gewährleistung einer Wiederholbarkeit des Prozesses und zur Gewährleistung einer Maßhaltigkeit des letztendlich erzeugten Venturi-Spritzlochs vorgenommen werden.
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Das erste Venturi-Inkrement 307 enthält ferner das Setzen der Werte der Elektroden-Einstellparameter 302 gemäß Einstellungs-Indikatoren 316. Wie oben erwähnt, kann das System 100 das EDM-Unterprogramm 330 ausführen und anfänglich die Elektroden-Parameter 302 gemäß den Parameterwerten 304 konfigurieren und dann die Elektroden-Parameter 302 gemäß den Parameterwerten 305 konfigurieren. Daher schließt das Setzen der Werte der Elektroden-Parameter 302 nach dem Einstellungs-Indikatoren 316 zumindest eines des Folgenden ein: Absenken („gering“) der in dem zweiten CI 306 verwendeten Parameterwerts, Anheben („hoch“ an) des in dem zweiten CI 306 verwendeten Parameterwerts, oder Zulassen, dass der in dem zweiten CI 306 verwendete Parameterwert unverändert bleibt („nominal“). Z.B. wird die Elektrode 102 an dem ersten Inkrement 307 zu dem Werkstück 112 um 0,01 mm vorgeschoben, die Polarität der elektrischen Ladung 102, die an der Elektrode angelegt wird, auf positiv geschaltet, die Ausgangsspannung der Elektrode 102 auf einen Wert von niedriger als 150 VDC eingestellt, die Anzahl der Stromspitzen wird am Nominalwert von 70 gehalten, die Impulsfrequenz der Elektrode 102 wird auf einen Wert eingestellt, der niedriger als 150 kHz ist, die Impulsbreite der Elektrode 102 wird auf einen Wert von weniger als 4 Mikrosekunden eingestellt, der Spalt-Prozentsatz wird auf einen Wert von weniger als 85 % eingestellt, die Verstärkung der Elektrode 102 wird auf einen Wert von weniger als 75 eingestellt, und die Elektrodengeometrie wird auf einen Wert von weniger als 15 eingestellt.
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Wieder bezugnehmend auf das Ausführungsbeispiel von 3: aufgrund des Abschlusses der Durchführung des Bohrprozesses gemäß den Parameterwerten des ersten Venturi-Inkrements 307 schreitet das im Unterprogramm 340 enthaltene Verfahren zu dem zweiten Venturi-Inkrement 308. Das Venturi-Inkrement 308 beinhaltet deshalb das Vorbewegen der Elektrode 102 in Richtung des Werkstücks 112 um einen Abstand von 0,150 mm und das Einstellen von Parameterwerten 302 gemäß den Einstellungs-Indikatoren 318. Das Inkrement 308 wird verwendet, dass die Elektrode 102 sich weiter durch das Werkstück 112 brennt und arbeitet und die Einstellung von Parameterwerten 302 während dem Inkrement 308 basiert auf den abgesetzten / ermittelten Werten des Inkrements 307 aufgrund Implementierung von Einstellungsindikatoren 316. Demgemäß weist das Venturi-Inkrement 308 eine relativ niedrige Spannung, Frequenz und Servo-Verstärkung auf, um den Aufwand der Elektrode 102, die Bearbeitung des Materials der Düse 112 zu beginnen, um zumindest einen ersten Teilbereich eines exemplarischen Venturi- Spritzloch zu erleichtern. Die Strecke, um die die Elektrode 102 in Längsrichtung nach unten im Inkrement 308 vorwärts bewegt wird, ist im Vergleich zu den anderen Schritten des Unterprogrammes 340 relativ kurz.
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Nach Vollendung der Durchführung des Bohrprozesses gemäß den Parameterwerten des zweiten Venturi-Inkrements 308, geht das Verfahren, das im Unterprogramm 340 beinhaltet ist, zu dem dritten Venturi-Inkrement 310. Das Venturi-Inkrement 310 beinhaltet somit das Vorrücken der Elektrode den 102 in Richtung Werkstück 112 um einen Abstand von 0,600 mm und Einstellen der Parameterwerte 302 gemäß den Einstellungs-Indikatoren 320. Das Venturi-Inkrement 310 wird verwendet, den Strömungsauslass-Durchmesser des Auslassabschnitts 119 eines beispielartigen Venturi-Spritzlochs zu vergrößern. Zusätzlich basiert die Einstellung von Parameterwerten 302 während des Inkrements 310 auf den festgesetzten / ermittelten Werten des Inkrements 308 aufgrund der Implementierung der Einstellungs-Indikatoren 318. Beispielsweise erfolgt während dem Venturi-Inkrement 310 eine offensichtliche Erhöhung der Elektrodenspannung und der Impulsfrequenz. Um jedoch zu vermeiden, dass sich die Elektrode 102 zu schnell durch das Material der Düse 112 brennt, sind die Servo-Verstärkung und der Entladespalt (der Abstand zwischen Elektrode und Werkstück) relativ vereinbar mit den übrigen Inkrementen des Unterprogramms 340.
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Nach Abschluss der Ausführung des Bohrvorganges gemäß den Parameterwerten des dritten Venturi-Inkrements 310 geht das Verfahren, das im Unterprogramm 340 beinhaltet ist, zum vierten Venturi-Inkrement 312. Das Venturi-Inkrement 312 beinhaltet daher ein Vorrücken der Elektrode 102 in Richtung Werkstück 112 um einen Abstand von 0.700 mm und Setzen von ParameterWerten 302 gemäß Einstellungs-Indikatoren 322. Das Venturi-Inkrement 312 wird, den Durchmesser D2 an dieser Bohrtiefe zu halten (wo der Drehpunkt und Ausrichtungspunkt 125 gelegen ist) so klein wie möglich, um eine wohldefinierte Venturi-Form aufrechtzuerhalten, die benötigt wird, um ein beispielartiges Venturi-Spritzloch zu erzeugen. Zusätzlich erfolgt die Einstellung von Parameterwerten 302 während des Inkrements 312 auf der Grundlage der festgesetzten / ermittelten Werte des Inkrements 310 nach Implementierung der Einstellungs-Indikatoren 320. Beispielsweise tritt während des Venturi-Inkrements 312 in dem Inkrement eine offensichtliche Abnahme der Elektrodenspannung, Impulsfrequenz und Servo-Verstärkung in diesem Zuwachs. Jedoch wird der Entladungsspalt erhöht, um zu verhindern, dass die Elektrode 102 das Werkstück 112 berührt (und damit einen möglichen Kurzschluss verursacht) und/oder Lichtbogenbildung erzeugt. Ohne die Einstellung der Elektroden-Parameter 302 gemäß Inkrement 312 würde die Elektrode 102 absterben und nicht weiterfahren, die gewünschte Venturi-Spritzlochgestaltung zu brennen. Darüber hinaus wird das Resultat in dem Fall, in dem der Prozess in Inkrement 312 zu lange dauert, ein gerades Injektor-Spritzloch als die gewünschte Venturi-Spritzlochgestalt sein.
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Nach Abschluss des Bohrvorganges gemäß der Parameterwerte des vierten Venturi-Inkrements 312 nach Ausführung, geht das Verfahren, das im Unterprogramm 340 beinhaltet ist, zum fünften Venturi-Inkrement 314. Das Venturi-Inkrement 314 schließt daher das Vorrücken der Elektrode 102 in Richtung Werkstück 112 um einen Abstand von 1.000 mm und eine Einstellung der Parameterwerte 302 gemäß den Einstellungs-Indikatoren 324 ein. Das Venturi-Inkrement 314 wird verwendet, um den Strömungseintritts-Durchmesser D3 des Einlassabschnitts 118 zu vergrößern, um das gewünschte Venturi-Spritzlochgestalt herzustellen. Zusätzlich wird eine Einstellung von Parameterwerten 302 während des Inkrements 314 basierend auf den gesetzten / ermittelten Werten des Inkrements 312 nach Implementierung der Einstellungs-Indikatoren 322 vorgenommen. Beispielsweise erfolgt während des Venturi-Inkrements 314 eine offensichtliche Erhöhung der Elektrodenspannung und der Impulsfrequenz. Um jedoch zu vermeiden, dass sich die Elektrode 102 zu schnell durch das Material der Düse 112 brennt, sind die Servo-Verstärkung und der Entladespalt relativ konsistent mit den übrigen Inkrementen des Unterprogramms 340. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Parameterwerte leicht variieren abhängig von dem Typ der Elektrode, die verwendet wird, um den Bohrvorgang durchzuführen.
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Die 4A, 4B, 5A und 5B zeigen das System 100 der 1, einschließlich der Elektrode 112, die eine Schnittstelle mit einer beispielartigen Kraftstoff-Einspritzdüse 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. Das illustrative Ausführungsbeispiel der 2C entspricht allgemein der Düsenlinien-Zeichenansicht von 4B sowie der Düsenmodell-Ansicht der 5A und 5B. Beispielsweise schließen die 4A, 4B, 5A und 5B generell die Kraftstoff-Einspritzdüse 112 und den Düsen-inneren Kraftstoff-Strömungsbereich 128 ein. Wie in den 4B, 5A und 5B gezeigt, hat der Auslassabschnitt 119 einen Durchmesser D1, hat der mittlere Abschnitt 117 einen Durchmesser D2, und hat der Einlass-Abschnitt 118 einen Durchmesser D3. 4B veranschaulicht die Venturi-Öffnungslänge L1.
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6 ist ein Flussdiagramm eines beispielartigen Verfahrens 600 zum Betreiben eines Einspritzöffnungs-Systems 100 der 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Als solche können eine Beschreibung des Verfahrens 600 die vorgenannten Komponenten und weitere Merkmale des Systems 100 in Bezug nehmen. Das Verfahren 600 beginnt bei Block 602 und umfasst die Identifizierung eines Ausrichtungspunkts des Werkstücks 112 und durch die Steuerung 122 eine Positionierung des ersten Endes 103 der Elektrode 102 in Richtung des Ausrichtungspunkts des Werkstücks 112. Bei einer Ausführungsform entspricht der Ausrichtungspunkt dem Ausrichtungspunkt 125. Das Verfahren 600 geht dann zum Block 604 und umfasst das Anlegen einer ersten Spannung durch die Steuerung 120 an die Elektrode 102, wobei die angelegte erste Spannung einen Funken erzeugt. Der Block 604 enthält ferner ein Drehen der Elektrode 102 durch die Steuerung 120 in einer ersten Richtung. Bei Block 606 umfasst das Verfahren 600 das Vorbewegen der Elektrode 102 durch die Steuerung 120 zu dem Ausrichtungspunkt um einen ersten Abstand, wobei das Vorbewegen der Elektrode 102 und das Anlegen der ersten Spannung einen ersten Öffnungsabschnitt erzeugt. Bei einer Ausführungsform kann der erste Öffnungsabschnitt der Auslassabschnitt 119 sein. Der Block 608 des Verfahrens 600 umfasst das Anlegen einer zweiten Spannung an die Elektrode 102 durch die Steuerung 120 und das Ändern / Einstellen eines oder mehrerer Betriebsparameter der Elektrode 102. In einem Block 610 umfasst das Verfahren 600 ein Vorbewegen der Elektrode 102 durch die Steuerung 120 zu dem Ausrichtungspunkt um einen zweiten Abstand, wobei das Vorbewegen der Elektrode 102 und das Anlegen der zweiten Spannung die Ausbildung von zumindest einem zweiten Öffnungsabschnitt verursacht. Bei einer Ausführungsform kann der zweite Öffnungsabschnitt der Einlassabschnitt 118 sein. Bei Block 612 stellt das Verfahren sicher, dass der erste Öffnungsabschnitt und der zweite Öffnungsabschnitt zusammenwirken, um zumindest einen Teilbereich einer Öffnung zu bilden, der einen ersten Strömungsbereich und einen zweiten Strömungsbereich aufweist, wobei der erste Strömungsbereich größer als der zweite Strömungsbereich ist. Bei einer Ausführungsform kann der erste Strömungsbereich zumindest einem Einlassabschnitt 118 oder Auslassabschnitt 119 entsprechen, während der zweite Strömungsbereich einem mittleren Abschnitt 117 entsprechen kann.
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Die obige detaillierte Beschreibung der Erfindung und die darin beschriebenen Beispiele sind nur für die Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung und nicht durch Einschränkung dargestellt. Es ist daher vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung jegliche und alle Modifikationen, Variationen oder Äquivalente abdeckt, die in den Geist und den Umfang der zugrunde liegenden Grundprinzipien fallen, die hierin offenbart und beansprucht sind. In diesem Sinne sind in der vorhergehenden Beschreibung spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden. Jedoch wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Offenbarung, wie in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt, zu verlassen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren in einem veranschaulichenden und nicht in einem einschränkenden Sinne zu betrachten. Die Nutzen, Vorteile, Lösungen von Problemen und jegliches Element / jegliche Elemente, die das Auftreten eines Nutzens, eines Vorteils oder einer Lösung verursachen können oder die sich stärker ausprägen, sind nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente eines oder aller Ansprüche zu verstehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62/245649 [0001]
- US 7572997 B2 [0019]
