DE4104019C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Lochplatte und einem Brennstoff
einspritzventil mit einer Lochplatte nach der Gattung der Ansprüche
1 und 11.
Aus der EP 03 54 659 A2 ist ein Brennstoffeinspritzventil
mit einem stromabwärts eines Ventilsitzes angeordneten Silizium
düsenplättchen bekannt, das eine sich in Strömungsrichtung erwei
ternde Zerstäubungsöffnung aufweist. Durch diese Zerstäubungsöffnung
wird ein Schnurstrahl mit einer relativ schlechten Zerstäubung des
Brennstoffs erzeugt, so daß die Bildung eines weitestgehend homoge
nen Brennstoff-Luft-Gemisches nicht gewährleistet ist.
Die Erzeugung von Flachstrahlen oder Fächerstrahlen, die eine bes
sere Zerstäubung des Brennstoffs ermöglichen, ist aus der
DE 39 04 446 A1 bekannt. Dort ist in der Lochplatte zumindest eine
längliche Einprägung vorgesehen, die in jeweils eine Zerstäubungs
öffnung mündet. Der Fertigungsaufwand für die möglichst enge Maß
toleranzen aufweisenden Einprägungen ist jedoch sehr groß, so daß
die Herstellung einer solchen Lochplatte mit hohen Kosten verbunden
ist. Zudem bereitet die Einhaltung der engen Fertigungstoleranzen
der Einprägungen bei einer Serienfertigung Schwierigkeiten.
Die erfindungsgemäße Lochplatte mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, aufgrund der zumin
dest einen in jeweils eine Zumeßöffnung mündenden länglichen Ausneh
mung der Lochplatte die Bildung von Flachstrahlen zu ermöglichen und
so eine wesentlich bessere Zerstäubung des abgegebenen Brennstoffs
zu erzielen. Die Ausbildung der länglichen Ausnehmungen und der Zer
stäubungsöffnungen in der Silizium-Lochplatte durch Ätzen ermöglicht
eine hohe Fertigungsgenauigkeit. Die erfindungsgemäße Lochplatte ist
auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar, da der
Fertigungsaufwand auch bei den geforderten engen Fertigungstoleran
zen gering ist. Bei dem in der Halbleitertechnik üblichen Ferti
gungsverfahren, dem Batchverfahren, können viele Lochplatten gleich
zeitig hergestellt werden.
Durch eine Variation der Geometrie der länglichen Ausnehmungen und
der Zerstäubungsöffnungen, also z. B. durch eine Veränderung der
Querschnitte und/oder der Ätztiefen der länglichen Ausnehmungen und
der Zerstäubungsöffnungen lassen sich die Größe des Strahl- und des
Zerstäubungswinkels beeinflussen.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnen
den Merkmalen des Anspruches 11 hat den Vorteil, den Brennstoff be
sonders fein zerstäubt abzugeben und so die Bildung eines besonders
homogenen Brennstoff-Luft-Gemisches zu ermöglichen. Die Ausbildung
der zumindest einen länglichen Ausnehmung und der jeweiligen Zer
stäubungsöffnung durch Ätzen der Silizium-Lochplatte erlaubt eine
einfache und kostengünstige Herstellung des Brennstoffeinspritzven
tils.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 ange
gebenen Lochplatte und des im Anspruch 11 angegebenen Brennstoffein
spritzventils möglich.
Für eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Loch
platte und des Brennstoffeinspritzventils ist es vorteilhaft, wenn
die zumindest eine längliche Ausnehmung ausgehend von der oberen
Stirnseite und die zumindest eine Zerstäubungsöffnung ausgehend von
der unteren Stirnseite der Lochplatte durch zweiseitiges anisotropes
Ätzen ausgeformt sind.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die zumindest eine längliche Aus
nehmung zwei einander gegenüberliegende, sich in Richtung der Zer
staubungsöffnung erstreckende Längsflächen hat, deren mit der oberen
Stirnseite der Lochplatte gebildeten Längskanten parallel zueinander
und zu einer Längsachse der länglichen Ausnehmung verlaufen, die zu
mindest eine Zerstäubungsöffnung viereckförmig ausgebildet ist und
die Längsachse der länglichen Ausnehmung parallel zu einer zwei ge
genüberliegende Ecken der Zerstäubungsöffnung miteinander verbinden
den Diagonalen der viereckförmigen Zerstäubungsöffnung verläuft.
Hierdurch wird der Brennstoff flachstrahlförmig und besonders fein
zerstäubt aus der Zerstäubungsöffnung abgegeben.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn die beiden einander gegen
überliegenden Längsflächen der länglichen Ausnehmung parallel zuein
ander und senkrecht zu der oberen Stirnseite der Lochplatte verlau
fen und die Längskanten der beiden Längsflächen die größte Länge al
ler mit der oberen Stirnseite der Lochplatte gebildeten Kanten der
länglichen Ausnehmung aufweisen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lochplatte zwei nebeneinander angeord
nete längliche Ausnehmungen mit je einer Zerstäubungsöffnung hat.
Eine solche Lochplatte eignet sich besonders gut für Brennstoffein
spritzventile für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen
mit zwei Einlaßventilen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein teilweise dargestelltes Brennstoffeinspritzventil
mit einer gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels ausgebildeten
Lochplatte, Fig. 2 eine Draufsicht der Lochplatte gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels in Richtung des Pfeiles X in Fig. 1, Fig. 3
einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine
Draufsicht einer Lochplatte gemäß eines zweiten Ausführungsbei
spiels, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V und Fig. 6 ei
nen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4, wobei in den Fig.
4 bis 6 der Strömungsverlauf des Brennstoffs und die Strahlbildung
angedeutet sind, Fig. 7 eine Draufsicht einer Lochplatte gemäß ei
nes dritten Ausführungsbeispiels, in der der Strömungsverlauf und
die Strahlbildung des Brennstoffs angedeutet sind, Fig. 8 einen
Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7, Fig. 9 eine Drauf
sicht einer Lochplatte gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels, Fig.
10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9, Fig. 11 ei
nen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 9, Fig. 12 einen
Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 9 und Fig. 13 einen
Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 9.
Die Fig. 1 zeigt ein teilweise dargestelltes, beispielsweise für
Einspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brenn
kraftmaschinen verwendbares Brennstoffeinspritzventil mit einer
Lochplatte gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Konzentrisch zu
einer Ventillängsachse 1 weist ein Düsenkörper 3 des Brennstoffein
spritzventils eine abgestufte Durchgangsöffnung 7 auf. In der Durch
gangsöffnung 7 ist ein Ventilschließkörper 9 angeordnet. Mit seinem
stromabwärtigen Ende, das z. B. als stromabwärts sich konisch verjün
gender Dichtbereich 11 ausgebildet ist, wirkt der Ventilschließkör
per 9 mit einer sich beispielsweise in Strömungsrichtung konisch
verjüngenden Ventilsitzfläche 13 der abgestuften Durchgangsöffnung 7
des Düsenkörpers 3 zusammen. Ein stromaufwärts der Ventilsitzfläche
ausgebildeter Führungsabschnitt 15 der Durchgangsöffnung 7 dient zur
Führung des Ventilschließkörpers 9 an dessen zumindest einem Füh
rungsbereich 16.
Die Axialbewegung des Ventilschließkörpers 9 und damit das Öffnen
und Schließen des Ventils erfolgt beispielsweise in bekannter Weise
mechanisch oder elektromagnetisch.
An die Ventilsitzfläche 13 schließen sich in stromabwärtiger Rich
tung ein z. B. zylinderförmiger Strömungsabschnitt 17, ein sich in
Strömungsrichtung radial nach außen erweiternder Übergangsabschnitt
19 sowie ein Aufnahmeabschnitt 21 der Durchgangsöffnung 7 an, dessen
Wandung parallel zu der Ventillängsachse 1 verläuft. In dem Auf
nahmeabschnitt 21 ist eine Lochplatte 23 so angeordnet, daß die
Lochplatte 23 durch die Wandung des Aufnahmeabschnittes 21 eng um
geben ist.
Um die Lochplatte 23 vor Beschädigungen zu schützen, ist an dem
stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 3 eine Schutzkappe 25 angeord
net, die mit einem Zylinderabschnitt 27 den Umfang des Düsenkörpers
3 im Bereich seines stromabwärtigen Endes umgibt und mit einem
stromabwärts der Lochplatte 23 radial nach innen weisenden Radialab
schnitt 29 an einer der Ventilsitzfläche 13 abgewandten unteren
Stirnseite 31 der Lochplatte 23 anliegt. Die Schutzkappe 25 wird
durch eine Rastverbindung 33 an dem Umfang des Düsenkörpers 3 gehal
ten. Es ist aber auch möglich, daß eine metallene Schutzkappe 25
mittels einer Laserschweißung an dem Umfang des Düsenkörpers 3
befestigt ist.
Mit ihrer der Ventilsitzfläche 13 zugewandten oberen Stirnseite 35
liegt die Lochplatte 23 an einem der Lochplatte zugewandten, in ra
dialer Richtung ausgehend von dem Aufnahmeabschnitt 21 nach innen
verlaufenden Halteabsatz 37 der abgestuften Durchgangsöffnung 7 des
Düsenkörpers 3 an.
Die Lochplatte 23 ist aus monokristallinem Silizium ausgebildet. Die
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Lochplatte 23 in Richtung des
Pfeiles X in Fig. 1 und die Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie
III-III in Fig. 2. Ausgehend von der oberen Stirnseite 35 ist in
der Lochplatte 23 beispielsweise durch anisotropes Ätzen zumindest
eine längliche Ausnehmung 39 ausgebildet, die sich in Richtung zur
unteren Stirnseite 31 hin in die Lochplatte 23 bis zu einem ebenen
Boden 43 erstreckt. Die beispielsweise eine längliche Ausnehmung 39
überschneidet sich zum Teil mit einer Zerstäubungsöffnung 41, die
sich bis zu der unteren Stirnseite 31 der Lochplatte 23 erstreckt,
so daß die Ausnehmung 39 und die Zerstäubungsöffnung 41 zusammen ei
nen die Lochplatte 23 durchdringenden Strömungskanal bilden. Die
Zerstäubungsöffnung 41 ist beispielsweise ausgehend von der unteren
Stirnseite 31 der Lochplatte 23 durch anisotropes Ätzen ausgebildet.
Zur Reduzierung der Herstellkosten einer solchen Lochplatte 23 ist
es möglich, die längliche Ausnehmung 39 und die Zerstäubungsöffnung
41 in einem gemeinsamen Arbeitsgang durch beidseitiges anisotropes
Ätzen auszubilden. Dadurch ergeben sich für die längliche Ausnehmung
39 und für die Zerstäubungsöffnung 41 identische Ätztiefen und damit
identische Erstreckungen in Richtung der Ventillängsachse 1.
Die längliche Ausnehmung 39 weist an der oberen Stirnseite 35 einen
rechteckförmigen Öffnungsquerschnitt auf, der sich der unteren
Stirnseite 31 der Lochplatte 23 zugewandt bis zu dem Boden 43 der
länglichen Ausnehmung 39 verjüngt. Die Wandung der länglichen Aus
nehmung 39 wird durch jeweils zwei zu der Ventillängsachse 1 geneigt
verlaufende Längsflächen 45 und Querflächen 47 gebildet. Die Längs
flächen 45 bilden mit der oberen Stirnseite 35 der Lochplatte 23 je
eine Längskante 49 und die Querflächen 47 je eine Querkante 51 aus,
wobei die beiden Längskanten 49 parallel zueinander und die beiden
Querkanten 51 parallel zueinander verlaufen. Die Längskanten 49 wei
sen bei dem ersten, in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel eine größere Kantenlänge auf als die Querkanten 51 der
länglichen Ausnehmung 39. Parallel zu den Längskanten 49 weist die
längliche Ausnehmung 39 eine Längsachse 53 und senkrecht dazu eine
parallel zu den Querkanten 51 verlaufende Querachse 55 auf, wobei
sowohl die Längsachse 53 als auch die Querachse 55 wie Symmetrieach
sen der länglichen Ausnehmung verlaufen und sich die Längsachse 53
und die Querachse 55 beispielsweise in einem Punkt der Ventillängs
achse 1 schneiden. Vom Boden 43 der länglichen Ausnehmung 39 aus
gehend erstreckt sich die beispielsweise rechteckförmige Zerstäu
bungsöffnung 41 z. B. konzentrisch zu der länglichen Ausnehmung 39 in
Richtung zur unteren Stirnseite 31 der Lochplatte 23. Dabei erwei
tert sich der Querschnitt der Zerstäubungsöffnung 41 in Strömungs
richtung.
Die Zerstäubungsöffnung 41 weist zwei einander gegenüberliegende
Längsflächen 58 auf, die mit der unteren Stirnseite 31 der Loch
platte 23 jeweils eine Längskante 57 bilden. Die Längskanten 57 der
Zerstäubungsöffnung 41 verlaufen parallel zu der Längsachse 53 der
länglichen Ausnehmung 39 und weisen eine wesentlich kürzere Kanten
länge auf als die Längskanten 49 der länglichen Ausnehmung 39, wobei
das Verhältnis der Kantenlängen der Längskanten 49 der länglichen
Ausnehmung 39 zu den Längskanten 57 der Zerstäubungsöffnung 41 etwa
1,5 : 1 bis 10 : 1 beträgt. Senkrecht zu den Längskanten 57 verläuft
jeweils eine mit der unteren Stirnseite 31 gebildete Querkante 60
einer Querfläche 61 der Zerstäubungsöffnung 41. Die Querkanten 60
haben auch aus Fertigungsgründen eine etwas, beispielsweise um 5 bis
30 µm größere Kantenlänge als die Querkanten 51 der länglichen
Ausnehmung 39. Die Querkanten 60 der Zerstäubungsöffnung 41 können
eine bis zu zweimal größere Kantenlänge aufweisen als die Querkanten
51. Hierdurch wird die Erstreckung der Längsflächen 45 der längli
chen Ausnehmung 39 in Richtung der Ventillängsachse 1 beim teilwei
sen Überschneiden der länglichen Ausnehmung 39 und der Zerstäubungs
öffnung 41 im Bereich der Längsflächen 58 der Zerstäubungsöffnung 41
verringert und so die Ablenkung des Brennstoffstrahls beim Austritt
aus der Zerstäubungsöffnung 41 in Richtung der Querachse 55 ver
kleinert.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein zweites erfindungsgemäßes Ausfüh
rungsbeispiel, bei dem gleiche und gleichwirkende Teile mit den
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind wie in den Fig. 1 bis
3. Die Lochplatte 23 weist zwei mit Abstand nebeneinanderliegende
längliche Ausnehmungen 39 auf, die sich jeweils teilweise mit einer
Zerstäubungsöffnung 41 überschneiden. Die beiden länglichen Ausneh
mungen 39 sind dabei so angeordnet, daß ihre beiden Längsachsen 53
parallel zueinander auf einer gemeinsamen Linie verlaufen. Die läng
lichen Ausnehmungen 39 und die Zerstäubungsöffnungen 41 sind dabei
genauso ausgebildet wie bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel. In den Fig. 4 bis 6 ist der Strö
mungsverlauf des Brennstoffs durch Pfeile 56 angedeutet, um die
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lochplatte zu verdeutlichen.
Die Geometrie der länglichen Ausnehmung 39 und der Zerstäubungsöff
nung 41 bewirkt, wie in den Fig. 4 bis 6 dargestellt, eine Umlen
kung der Strömung 56 des Brennstoffs. Im Bereich der länglichen Aus
nehmung 39 wird die Strömung 56 in Richtung des Bodens 43 umgelenkt,
so daß zwei Strömungshälften des Brennstoffs, die in Richtung der
Längsachse 53 aufeinander zuströmen, über der Zerstäubungsöffnung 41
aufeinander prallen. Durch den Übergang der länglichen Ausnehmung 39
in die einen engen Querschnitt aufweisende Zerstäubungsöffnung 41
und den Aufprall der Strömungshälften aufeinander wird die Brenn
stoffströmung 56 beim Austritt aus der Zerstäubungsöffnung 41 in
Richtung der Querachse 55 flachstrahlförmig aufgeweitet und zer
stäubt, wie es die gestrichelte Linie 59 andeutet. Dieser durch die
gestrichelte Linie 59 angedeutete, flachstrahlförmig abgegebene
Brennstoffstrom hat den Vorteil einer besonders feinen Zerstäubung.
Durch die Veränderung der Geometrie der Ausnehmungen 39 und der Zer
stäubungsöffnungen 41, also z. B. durch eine Variation der Ätztiefen
und der Querschnittsgrößen der länglichen Ausnehmungen 39 und der
Zerstäubungsöffnungen 41 läßt sich die Form des durch die gestri
chelte Linie 59 gekennzeichneten Flachstrahls und die Größe des Zer
stäubungswinkels beeinflussen.
Wird z. B. die Erstreckung 63 des Bodens 43 der länglichen Ausnehmung
39 in Richtung der Längsachse 53 der Lochplatte 23 verändert, so
verändert sich auch die Weite 65 des durch die gestrichelte Linie 59
gekennzeichneten Flachstrahls in Richtung der Querachse 55 der Loch
platte 23 und damit die Größe des Zerstäubungswinkels.
Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Lochplatte gemäß des zweiten
Ausführungsbeispiels eignet sich besonders für die Verwendung in
Brennstoffeinspritzventilen für Brennkraftmaschinen mit zwei Einlaß
ventilen je Zylinder, wobei jeder Flachstrahl entsprechend der ge
strichelten Linie 59 jeweils einem Einlaßventil zugeordnet ist.
Es ist aber auch möglich, in der Lochplatte 23 drei oder mehr läng
liche Ausnehmungen 39 und Zerstäubungsöffnungen 41 vorzusehen.
Die in den Fig. 7 und 8, die einen Schnitt entlang der Linie
VIII-VIII in Fig. 7 zeigt, dargestellte Lochplatte 23 gemäß des
dritten Ausführungsbeispiels weist ebenso wie die Lochplatte gemäß
des zweiten Ausführungsbeispiels zwei nebeneinanderliegende recht
eckförmige längliche Ausnehmungen 39 auf, die sich jeweils teilweise
mit einer rechteckigen Zerstäubungsöffnung 41 überschneiden. Gleiche
und gleichwirkende Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen ge
kennzeichnet wie in den Fig. 1 bis 6. Im Gegensatz zu dem ersten
und dem zweiten Ausführungsbeispiel sind bei dem dritten Ausfüh
rungsbeispiel die längliche Ausnehmung 39 und die Zerstäubungsöff
nung 41 nicht konzentrisch zueinander ausgeformt. Die Zerstäubungs
öffnung 41 der linken länglichen Ausnehmung 39 ist nach links ver
schoben und die Zerstäubungsöffnung 41 der rechten länglichen Aus
nehmung 39 nach rechts. Hierdurch wird erreicht, daß die beiden aus
den asymmetrisch zu den länglichen Ausnehmungen 39 liegenden zwei
Zerstäubungsöffnungen 41 abgegebenen Flachstrahlen, wie in der Fig.
7 durch die gestrichelten Linien 59 angedeutet, ebenfalls in von
einander abgewandter Richtung asymmetrisch zur jeweiligen Querachse
55 versetzt sind. Wie durch die gestrichelte Linie 59 angedeutet,
erfolgt die Ablenkung des Flachstrahles von der Querachse 55 weg zu
der Seite der länglichen Ausnehmung 39 hin, zu der hin die Zerstäu
bungsöffnung 41 entlang der Längsachse 53 verschoben ist. Diese Aus
führungsform mit den beiden divergierenden Flachstrahlen hat sich
als vorteilhaft erwiesen, da so ein Vermischen der beiden Flach
strahlen des Brennstoffs und damit eine gegenseitige Beeinflussung
wirkungsvoll vermieden wird.
Ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Lochplätt
chens ist in den Fig. 9 bis 13 dargestellt. Gleiche und gleich
wirkende Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
wie in den Fig. 1 bis 8. In der Fig. 9 ist eine aus monokristal
linem Silizium ausgebildete Lochplatte 23 mit beispielsweise zwei
geometrisch identischen länglichen Ausnehmungen 39 dargestellt, die
zueinander beabstandet sind und der unteren Stirnseite 31 der Loch
platte 23 zugewandt sich jeweils zum Teil mit einer rechteckförmigen
Zerstäubungsöffnung 41 überschneiden, wobei auch die beiden Zerstäu
bungsöffnungen 41 geometrisch identische Abmessungen haben. Die Fig.
10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9, die Fig.
11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 9, die Fig.
12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 9 und die Fig.
13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 9. Die beiden
länglichen Ausnehmungen 39 weisen, wie aus der Draufsicht der Loch
platte 23 in Fig. 9 zu erkennen, an der oberen Stirnseite 35 einen
sechseckigen Öffnungsquerschnitt auf, der sich in Richtung des Bo
dens 43 der länglichen Ausnehmung 39 der unteren Stirnseite 31 der
Lochplatte 23 zugewandt verjüngt.
Die Wandung der länglichen Ausnehmung 39 wird durch zwei senkrecht
zu der oberen Stirnseite 35 der Lochplatte 23 verlaufende Längsflä
chen 45 und vier geneigt zu der Ventillängsachse 1 verlaufenden
Querflächen 47 gebildet, wobei jeweils zwei Querflächen 47 aneinan
der grenzen. Die Längsflächen 45 bilden mit der oberen Stirnseite 35
der Lochplatte 23 je eine Längskante 49 und die Querflächen 47 je
eine Querkante 51 aus. Die beiden Längskanten 49 und jeweils zwei
gegenüberliegende Querkanten 51 verlaufen parallel zueinander. In
dem dargestellten vierten Ausführungsbeispiel weisen die Längskanten
49 eine wesentlich größere Kantenlänge auf als die Querkanten 51.
Die beiden Querkanten 51 der aneinander grenzenden Querflächen 47
bilden einen rechten Winkel zueinander und weisen die gleiche Länge
auf. Mit ihren anderen Enden grenzen diese Querkanten 51 stumpfwink
lig an die Längskanten 49 der länglichen Ausnehmung 39. Parallel zu
den Längskanten 49 weisen die länglichen Ausnehmungen 39 eine Längs
achse 53 und senkrecht dazu eine Querachse 55 auf, die wie Symme
trieachsen der länglichen Ausnehmung 39 verlaufen. Die Längsachse 53
und die Querachse 55 schneiden sich in dem Mittelpunkt der längli
chen Ausnehmung 39.
Vom Boden 43 der länglichen Ausnehmung 39 ausgehend, erstreckt sich
die viereckförmige, beispielsweise rechteckförmige oder quadratische
Zerstäubungsöffnung 41 konzentrisch zu der länglichen Ausnehmung 39
in Richtung der unteren Stirnseite 31 der Lochplatte 23. Dabei er
weitert sich der Querschnitt der Zerstäubungsöffnung 41 in Strö
mungsrichtung. Die längliche Ausnehmung 39 und die Zerstäubungs
öffnung 41 sind dabei so zueinander angeordnet, daß die Längsachse
53 der länglichen Ausnehmung 39 parallel zu und beispielsweise
deckungsgleich mit einer zwei gegenüberliegende Ecken der Zerstäu
bungsöffnung 41 miteinander verbindenden Diagonalen 67 der quadrati
schen Zerstäubungsöffnung 41 verläuft.
Durch das Zusammenwirken der länglichen Ausnehmung 39 mit der zum
Boden 43 nur teilweise offenen quadratischen Zerstäubungsöffnung 41
ergibt sich ein sechseckförmiger Öffnungsquerschnitt der Lochplatte
23.
Die Gestaltung der länglichen Ausnehmung 39 und der Zerstäubungsöff
nung 41 bewirkt an den schrägen Querflächen 47 und dem Boden 43 eine
Umlenkung der Brennstoffströmung. Im Bereich der länglichen Ausneh
mung 39 prallen durch die Umlenkung am Boden 43 zwei in Richtung der
Längsachse 53 aufeinander zuströmende Strömungshälften des Brenn
stoffs aufeinander. Durch den Übergang der länglichen Ausnehmung 39
im Bereich ihres Bodens 43 in die Zerstäubungsöffnung 41 und das
Aufeinanderprallen der beiden Strömungshälften wird die Brennstoff
strömung flachstrahlförmig aufgeweitet und so eine besonders feine
Zerstäubung des Brennstoffs erzielt.
Wie bei den ersten drei Ausführungsbeispielen läßt sich auch bei dem
vierten Ausführungsbeispiel durch eine Veränderung der Geometrie der
länglichen Ausnehmungen 39 und der Zerstäubungsöffnungen 41 sowie
deren Lage zueinander die Form und die Richtung des Flachstrahls und
die Größe des Zerstäubungswinkels des Brennstoffs beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Lochplatte 23 und das Brennstoffeinspritzven
til mit einer erfindungsgemäßen Lochplatte 23 ermöglicht eine sehr
feine Zerstäubung des abgegebenen Brennstoffs. Durch die Ausbildung
der länglichen Ausnehmung 39 und der Zerstäubungsöffnung 41 in der
Silizium-Lochplatte durch Ätzen wird eine hohe Fertigungsgenauigkeit
bei dennoch geringem Fertigungsaufwand erreicht.
Claims (17)
1. Lochplatte aus monokristallinem Silizium mit zumindest einer Zer
stäubungsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (23) an
einer oberen Stirnseite (35) zumindest eine durch Ätzen ausgebildete
längliche Ausnehmung (39) hat, die sich zum Teil mit jeweils einer
bis zu einer unteren Stirnseite (31) der Lochplatte (23) erstrecken
den, durch Ätzen ausgeformten Zerstäubungsöffnung (41) überschneidet.
2. Lochplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu
mindest eine längliche Ausnehmung (39) ausgehend von der oberen
Stirnseite (35) und die zumindest eine Zerstäubungsöffnung (41) aus
gehend von der unteren Stirnseite (31) der Lochplatte (23) durch
zweiseitiges anisotropes Ätzen ausgeformt sind.
3. Lochplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu
mindest eine längliche Ausnehmung (39) zwei einander gegenüberlie
gende, sich in Richtung zur Zerstäubungsöffnung (41) hin erstreckende
Längsflächen (45) hat, deren mit der oberen Stirnseite (35) der
Lochplatte (23) gebildete Längskanten (49) parallel zueinander und
zu einer Längsachse (53) der Ausnehmung (39) verlaufen, daß die zu
mindest eine Zerstäubungsöffnung (41) viereckförmig ausgebildet ist
und daß die Längsachse (53) der länglichen Ausnehmung (39) parallel
zu einer zwei gegenüberliegende Ecken der Zerstäubungsöffnung (41)
miteinander verbindenden Diagonalen (67) der viereckförmigen Zer
stäubungsöffnung (41) verläuft.
4. Lochplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei
den einander gegenüberliegenden Längsflächen (45) der länglichen
Ausnehmung (39) parallel zueinander und senkrecht zu der oberen
Stirnseite (35) der Lochplatte (23) verlaufen.
5. Lochplatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Längskanten (49) der Längsflächen (45) die größte Länge aller
mit der oberen Stirnseite (35) der Lochplatte (23) gebildeten Kanten
der länglichen Ausnehmung (39) aufweisen.
6. Lochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich die zumindest eine längliche Ausnehmung (39)
in Richtung zur Zerstäubungsöffnung (41) hin verjüngt.
7. Lochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zumindest eine Zerstäubungsöffnung (41) sich
zur unteren Stirnseite (31) der Lochplatte (23) hin erweitert.
8. Lochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lochplatte (23) zwei nebeneinander angeord
nete längliche Ausnehmungen (39) mit je einer Zerstäubungsöffnung (41)
hat.
9. Lochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die längliche Ausnehmung (39) und die ihr zugeordnete Zerstäu
bungsöffnung (41) konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
10. Lochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die längliche Ausnehmung (39) und die ihr zugeordnete Zerstäu
bungsöffnung (41) nicht konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
11. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von
Brennkraftmaschinen mit einer Lochplatte, die stromabwärts einer
Ventilsitzfläche eines Düsenkörpers des Brennstoffeinspritzventils
angeordnet ist, zumindest eine Zerstäubungsöffnung aufweist und aus
monokristallinem Silizium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lochplatte (23) an einer der Ventilsitzfläche (13) zugewand
ten oberen Stirnseite (35) zumindest eine durch Ätzen ausgebildete
längliche Ausnehmung (39) hat, die sich zum Teil mit jeweils einer
sich bis zu einer unteren Stirnseite (31) der Lochplatte (23) er
streckenden, durch Ätzen ausgeformten Zerstäubungsöffnung (41) über
schneidet.
12.Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zumin
dest eine längliche Ausnehmung (39) der Lochplatte (23) zwei einan
der gegenüberliegende, sich in Richtung zur Zerstäubungsöffnung (41) hin
erstreckende Längsflächen (45) hat, deren mit der oberen Stirnseite
(35) der Lochplatte (23) gebildete Längskanten (49) parallel zuein
ander und zu einer Längsachse (53) der länglichen Ausnehmung (39)
verlaufen, daß die Zerstäubungsöffnung (41) viereckförmig ausgebil
det ist und daß die Längsachse (53) der länglichen Ausnehmung (39)
parallel zu einer zwei gegenüberliegende Ecken der Zerstäubungsöff
nung (41) miteinander verbindenden Diagonalen (67) der viereckförmi
gen Zerstäubungsöffnung (41) verläuft.
13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
einander gegenüberliegenden Längsflächen (45) der länglichen Ausneh
mung (39) parallel zueinander und senkrecht zu der oberen Stirnseite
(35) der Lochplatte (23) verlaufen.
14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Längskanten (49) der Längsflächen (45) die größte Länge aller mit
der oberen Stirnseite (35) der Lochplatte (23) gebildeten Kanten der
länglichen Ausnehmung (39) aufweisen.
15. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Lochplatte (23) zwei nebeneinander angeordnete läng
liche Ausnehmungen (39) mit je einer ihr zugeordnete Zerstäubungsöffnung (41) hat.
16. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeich
net, daß die längliche Ausnehmung (39) und die ihr zugeordnete Zerstäubungsöffnung
(41) der Lochplatte (23) konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
17. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeich
net, daß die längliche Ausnehmung (39) und die ihr zugeordnete Zerstäubungsöffnung
(41) der Lochplatte (23) nicht konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
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