DE4437913A1 - Düsenscheibe, insbesondere für Kraftstoffeinspritzventile und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Es ist bekannt, den Kraftstoff in Brennkraftmaschinen mit Einspritzventilen einzubringen. Verschiedene Methoden wurden bekannt, diesen Kraftstoff möglichst fein zu zerstäuben und die Verteilung der Dichte der Tropfenwolke (zweidimensional charakterisiert mit ebenen Schnitten senkrecht zur Tropfenbahn und mit definierter Entfernung von der Ventilmündung) den Erfordernissen des Motors anzupassen. Nach R 26 314 wird für kleinste Tropfen eine glatte kreiskugelförmige Lamelle aus einem kreisförmigen Ringspalt gespritzt, mit an der Engstelle der Düse zwei gegenüberliegender Kanten (I, II, Fig. 1a). Die praktisch erkennbare Engstelle der Strömung (133) ist dahinter, in der Entfernung etwa der halben Düsenöffnung. Zwischen den Kanten und Engstelle (133) ist die Strömung ohne Wandführung stark gekrümmt und daher ist die Glätte der folgenden Strömungsoberfläche besonders empfindlich für Fehler der Kanten. Die Dichteverteilung der Tropfenwolke ist ein Kreisring, dessen Durchmesser mit der Entfernung zunimmt. Bei in das Saugrohr einspritzenden Ventilen soll der in der Dichte ziemlich scharf begrenzte äußere Umfang dieser Verteilung (Kontur) das gekrümmte Saugrohr vor dem Bereich unmittelbar um das/die Einlaßventile wenig benetzen. Der daher bei fester Entfernung der Schnittebene zu fordernde kleine äußere Durchmesser der Kraftstoffkontur hat aber den Nachteil zu hoher Dichte der Wolke, wodurch sowohl die Größe der ursprünglich erzeugten Tropfen wie die auf der Tropfenbahn erfolgende Wiederverschmelzung (Koagulation) von Tropfen ungünstig beeinflußt werden. Bereits R 26 314 schlägt daher vor, mit zwei Kreisringspalten, zwei Kraftstofflamellen zu erzeugen und damit den hohlen Kreisring der Dichte aufzufüllen, die so bei gleichem Außendurchmesser reduziert wird.

Insbesondere bei Motoren mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder muß die Kontur der Kraftstoffverteilung elliptisch sein mit typischen Achsenlängen 2 : 1. Bei homogener Verteilung der Kraftstoffdichte im Inneren muß der Kraftstoffstrom in zwei aneinanderliegende Quadranten auch etwa 2 : 1 sein. Ändert man entsprechend der elliptischen Kraftstoffverteilung die Winkel γ der abgestrahlten Lamelle (Fig. 1a), so wird nur die Kontur nicht der Kraftstoffstrom elliptisch bei kreisförmigem Ringspalt konstanter Weite (für kleinste erzeugte Tropfen bei kleinster Spaltweite erforderlich), denn der Kraftstoff strömt stets in der Ebene aus dem Ringspalt aus, die zu dem infinitesimal geraden Ringspaltelement normal ist. Es gibt also Flüssigkeitselemente, die sich nur in dem in Fig. 1a gezeichneten vergrößerten Flächenausschnitt bewegen.

Der Ringspalt muß also als 2 : 1 Ellipse in der Ebene liegen. Damit sind aber die Zufuhr der Strömung zum Ringspalt und die räumliche Enge auf der Schmalseite der Ellipse nicht optimal.

Die Ringspaltdüse führt Strömung grundsätzlich über (Fig. 1a): Trägersieb (103), Ringspaltzulauf (126), Ringspalt (105), wo auf Ein- und Austrittsseite exakte Flächen erforderlich sind.

Es ist bekannt, Kraftstoffzerstäuberdüsen galvanisch mit mehreren hundert Düsen pro Nutzen herzustellen. So können hohe Präzision der Einspritzgeometrie und zunehmend auch komplizierte Strukturen realisiert werden. Die für die galvanische Abbildung verwendete Form besteht meist aus PMMA (Polymethylmetacrylat), das in geeigneten Mitteln löslich ist. Durch Metallabscheidung auf dem PMMA (teuer) oder durch Einlagerung von Leiterpartikeln in das PMMA (erfordert mechanische Nachbearbeitung, um die Leiter freizulegen) kann auf dem PMMA die Galvanik direkt aufwachsen. Voraussetzung ist ein niedriges Aspektverhältnis der abgeschiedenen Teile, d. h. bei einem galvanischen Zylinder, dessen Verhältnis Durchmesser : Höhe. Als Form dieses Zylinders dient ein auf der ganzen Oberfläche leitendes Loch im PMMA. Im Laufe des Wachstums der Galvanik wächst dieses Loch - leicht verstärkt an dessen Enden - zu, so daß schließlich ein Hohlraum in der Mitte des Zylinders übrig bleibt. Bei Trägersieb (103) und Hohlkörperrohteil für 116 ist das Aspektverhältnis zu hoch. Beim LIGA-Verfahren wird für ein großes Aspektverhältnis am Boden des formgebenden Lochs ein leitender Kontakt angebracht, wo das Wachstum der Galvanik beginnt. Voraussetzung ist bei LIGA die gemeinsame Ausformbarkeit von PMMA und einer durchgehenden Leiterfläche aus einer einseitigen Gieß- oder Preßform. Im exakten von PMMA begrenzten Bereich der Galvanik kann diese in Ausformrichtung also nur weiter werden. Soll die Endfläche der Galvanik wie unterhalb Steuerkante II Fig. 1a (ε<0 Stand der Technik) definiert werden, muß sie nachbearbeitet werden. Aus Kostengründen ist nur toleranzarm schwieriges Planschleifen möglich. ε=0 eliminiert den Nachschliff von Zumeßkante II, was als naheliegend betrachtet wird.

Wird Fig. 1a nach LIGA-Regel hergestellt, so kann das Teil (130) oberhalb der Schnittlinie S von unten nach oben galvanisiert werden, wenn die Innenkegel (127) durch Ebene und Zylinder mit Funktionsnachteilen angenähert werden. Die Stromkontakte müssen nicht nur in der Ebene S liegen, sondern auch unterhalb des Trägersiebs (103), da sonst die von verschiedenen Fußpunkten auf S wachsende Galvanik etwa in Siebmitte zusammenwächst, wobei senkrecht zur Wachstumsrichtung ein Spalt entstehen kann, dessen Höhe etwa 1/6 der waagrechten Wuchslänge sein kann: eventuell wächst also das Trägersieb überhaupt nicht zusammen. Die Begrenzungen der Ringspalte (128) und (129) können nicht auf einem Teil hergestellt werden: 129 muß von unten nach oben wachsen; 128 von oben nach unten. Das Teil mit diesen Begrenzungen muß also mit einem Zylinder T aufgeschnitten werden. Nachdem die Galvanik mit 129 bei S mit schwierigen Toleranzen plan geschliffen die Galvanik mit 128 auf die Form mit 129 geklebt ist (seitenverkehrt), können die Galvaniken mit 128 und 129 gemeinsam auf das Oberteil (130) gelötet werden. Wahrscheinlich kann Schnitt T nicht zugelötet werden, so daß Fertigkeitsprobleme entstehen. Weitere Probleme entstehen bei der Zentrierung des zylindrischen Spaltes T. Die Teile (130, 129) mit gleicher Wachsrichtung der Galvanik können zu einem Teil zusammengefaßt werden, wenn auf die Hinterschnitte bei den Innenkegeln (127) verzichtet wird, was bei 2 Ringspalten funktional nicht erwünscht ist.

Vorteile der Erfindung

Die Winkel γ der Lamelle entstehen aus den Einlaufwinkeln α und β zum Ringspalt, gewichtet mit der Höhendifferenz a der Kanten I und II. Die so gegebenen Freiheitsgrade bei der Erzeugung definierter γ können zur technologischen Vereinfachung und zur funktionalen Verbesserung genutzt werden.

• 1. mit α = const, β = o bleibt der äußere Spaltzulauf 120 kreiszylindrisch
• 2. ist alternativ der Betrag a größer als zwei Spaltweiten, so geht nur die in Strömungsrichtung vorn liegende Kante (II in Fig. 1c mit-a) in die Zumessung ein.

Die praktische Engstelle der Strömung (133) (bei entsprechender Kontur der Strömungsführung zwischen I und II auch die theoretische Engstelle) liegt dann zwischen I und II. Die vor 133 stark gekrümmte und daher für Fehler der in Strömungsrichtung vorderen Kante sehr empfindliche Strömungsoberfläche wird also durch einseitige Führung zwischen I und II erfindungsgemäß stabilisiert. Ausbrüche der stromabwärts liegenden Kante (I in Fig. 1c) gehen in die ausströmende Lamelle kaum ein, weil die über dieser Kante geradlinige Strömung auf diese Kante keinen Druck ausübt.

Der Abriß der Strömung von Austrittsfläche 134 ist trotz des konstruktiv gegebenen ε = o besonders günstig.

Zur Bildung eines elliptischen (mehrlappigen) Kraftstoffstromes wird unabhängig von a die Ebene des die Kegellamelle erzeugenden Ringspaltes gewölbt. Die Projektion des Ringspaltes in Axialrichtung kann etwa rund bleiben. Für Ellipsenform ist die Wölbung etwa ein Segment eines Kreiszylinders. Der Schnitt 90° in Fig. 1a liegt am Rande dieses Segments; der Schnitt 0° liegt in seiner Mitte. Bei konstanter Spaltweite definiert nur die Höhe der Wölbung die Verteilung des Kraftstoffstromes in die vier Raumquadranten in Richtung der Spritzachse (typ. 2 : 1).

In gleicher Schnittebene verhält sich der Winkel γa der äußeren Lamelle zu dem die innere Lamelle γi wie 2 : 1. In jeder Lamelle verhält sich der Winkel γ90 des 90°-Schnittes zu dem des 0°- Schnittes wie typ. 2 : 1.

Dies ergibt eine Kontur der Kraftstoffverteilung 2 : 1.

Innerhalb einer gegebenen Kontur kann also die Dichte des Kraftstoffstromes gezielt dargestellt werden.

Das vorgeschlagene Herstellverfahren hat die Vorteile:

• 1. Elimination der Lötung entlang Schnittflächen S und T von 3 oder 2 (funktional unerwünscht) getrennt hergestellten Galvanikteilen nachdem eines davon gewendet wurde. Insbesondere entfällt die bei zylindrischem Schnitt T kaum realisierbare und konisch mehrere Seitenumkehrungen erfordernde Lötung in T. Jede getrennte Galvanik erfordert die Präparation und die spätere Ablösung der meist metallischen Kontaktflächen z. B. durch metallselektives Ätzen.
• 2. Die Kanten I und II sind im Stand der Technik metallisch durch die Lötungen miteinander verbunden. Die Maße von den Kanten zu den Lötungen gehen also in die Kantentoleranzen voll ein. Das vorgeschlagene Verfahren verwendet eine PMMA-Form, die die Kanten und die Zu- und Abläufe dazu einstückig enthält. Die funktionsentscheidenden Toleranzen von Kante I nach II können also direkt aufeinander bezogen werden. Die Toleranzen sind hauptsächlich durch Schrumpfen und Quellen des PMMA bedingt; sie sind also proportional zur Maßlänge. Der Abstand zwischen Kanten I und II ist etwa 35 Mikrometer. Beim Lötverfahren sind für Hin- und Rückweg zur Lötstelle etwa 350 Mikrometer anzusetzen. Die Metallform (Fig. 6a) zur Herstellung der vorgeschlagenen PMMA-Form (611) ist zweischalig; sie hat also einen einfachen Toleranzaufbau. Die Struktur des Aufbaus der Galvanik u. a. mit synchronem Galvanikwachstum in die Kanten I und II hinein eliminiert die Übertragung größerer Kräfte über diese Engstelle, solange die Kanten gebildet werden.
• 3. Weder im Ein- noch im Auslaufbereich des Ringspalts ist mechanische Nachbearbeitung erforderlich.
• 4. Die in Fig. 1a, 1c, 7d dargestellten möglichen Mündungsformen der Ringspaltdüse sind sehr variabel.
• 5. Das Verfahren liefert einen präzisen Konus (132) auf der Düsenscheibe, wodurch deren Einbau in die Bohrung (131) im Ventilboden (100) so gestaltet werden kann, daß das Volumen des Düsenzulaufs (102) minimiert wird. So wird das bei hoher Temperatur bekannt nachteilige unzugemessen und unaufbereitet zwischen den Einspritzungen durch Verdampfen ausgetriebene Benzinvolumen minimiert. Es wird aber auch die Turbulenz des Kraftstoffes in diesem Volumen so minimiert oder umgewandelt, daß sie beim Ausfluß bei der Bildung kleinster Tropfen nicht stört.

Die technologischen Vorteile 1 und 2 wurden erreicht durch folgende Verfahrensschritte:

• 1. Herstellung einer Galvanik A mit Trägersieb (103) und aus formbaren Hohlkörpern (112, 115, 116 ff.). Entsprechend dem LIGA-Verfahren wird eine Form mit leitenden und nicht leitenden Oberflächen verwendet, um große Aspektverhältnisse zu erreichen. Beim LIGA-Verfahren müßten die Leiter an der Unterseite der Hohlkörper (112 ff.) liegen. Die Galvanik aus diesen verschiedenen Quellen wächst im Bereich der Siebe 103 so zusammen, daß dort gerade über dem Kunststoff evtl. ein Spalt entsteht, der beim Abschleifen der darüber zusammengewachsenen Galvanik übrig bleibt. Daher beginnt die Galvanik hier mit Trägersieb (103); ihr Querschnitt nimmt in Wachsrichtung anders als bei LIGA ab. Daher besteht die Preßform hier aus zwei Hälften, die sich teilweise berührend die durchbrochene Leiterform umschließen. Letztere ist teilweise zur Abstützung beim Umspritzen mit im Fertigungsprozeß nicht entfernbarer Isolation (z. B. PVD-Schicht aus TiN) versehen.
• 2. Zwei- oder dreistufiges Kaltstauchen der nichtausformbaren Hohlkörper im Gesamtverband des Nutzens. Da sich so alle Einzelkräfte addieren, und über die große Ausdehnung des Nutzens größere Verschiebungen entstehen können, sind die wegen der dünnen Wände niedrigen Kräfte und die lokale Zentrierung jedes Einzelteiles wichtig.
• 3. Die PMMA-Formen (611) für Galvanik B werden unabhängig von den leitenden Oberflächen auf Galvanik A in einer zweiseitigen Spritzform hergestellt. Dann werden sie in Galvanik A eingepreßt. Die für die Begrenzungen (129) erforderlichen Hinterschnitte der PMMA-Formen können so realisiert werden. Da die Einpreßfläche (713) zylindrisch ist, übt die Galvanik B zunächst keine Kräfte, später Kräfte nur in Einpreßrichtung aus. Anders als bei LIGA kann sich der Querschnitt von Galvanik B bei Begrenzungen wie 129 verengen und gleichzeitig bei 128 erweitern.

Zusätzliche Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und weiteren in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend mit Ausführungsbeispielen anhand ihrer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine erste fertige Ausführung a dieses Ventils mit zwei konzentrischen Ringspaltdüsen für elliptische Kraftstoffverteilung; eingebaut in Flachsitzventil,

Fig. 1b Ausführung b für runde Kraftstoffverteilung,

Fig. 1c Ausführung c mit geänderter Düsenform,

Fig. 2a Vertikalschnitt durch Spritzwerkzeug A und Horizontalschnitt durch die gespritzte Form A. Ausführung a,

Fig. 3a Galvanik A abgeschieden in Form A. Ausführung a,

Fig. 3.1 wie Fig. 3a aber mit vereinfachten Kontakten. Ausführung a,

Fig. 4a Galvanik A im Werkzeug nach 1. Umformstufe. Ausführung a,

Fig. 4d Wie Fig. 4a, aber vereinfachte Ausführung d,

Fig. 5d Ausführung d im Werkzeug nach 2. Umformstufe,

Fig. 6a Spritzwerkzeug B mit gespritzter Form B. Ausführung a,

Fig. 7a Form B eingesetzt in Galvanik A nach Abscheidung von Galvanik B. Ausführung a,

Fig. 7d Wie Fig. 7a, aber Ausführung d.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1a zeigt in der Schnittebene 0° (rechts) und 90° (links) eine in ein Flachsitzventil eingebaute Düsenscheibe, die aus den beiden Galvaniklagen A und B besteht. Lage A ist auf der Oberseite plan und enthält die Trägersiebe (103), die links in den festen Abschnitten und rechts in den Durchgängen dargestellt sind. Darunter sind zwei kreissymmetrische Ringverteiler (104). Seitlich sind die Ringverteiler durch die sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden Hohlkörper (112, 115, 116, 118) begrenzt, auf denen wie auch auf Zentrierzylinder (119) Lage B aufsitzt. Die Höhen der Enden der Hohlkörper sind so abgestimmt, daß Galvanik B zu allen Zumeßkanten I, II gleiche Wuchslängen besitzt. Die Zumeßkanten definieren die Ringspalte (105) mit einer Weite von typ. 35 Mikrometer. Die Spalte (105) sind nicht eben: jeder liegt auf einer zueinander konzentrischen Kreiszylinderfläche, deren Achse normal zur Schnittebene 0°/180° liegt. In 90°/270° ist die Kreiszylinderfläche maximal zur Düsenachse geneigt. Die Spalte (105) sind gekennzeichnet durch

• 1. inneren Zulaufwinkel α und äußeren Zulaufwinkel β. Abhängig vom Herstellverfahren der Spritzform ist α in den Schnitten 0° (α₀) und 90° (α₉₀) entweder
• a) variabel gegen die Düsenachse aber fest zu dem krümmenden Kreiszylinder. Z.B. für den inneren unsymmetrischen Kegelstumpf (123) mit den Winkeln α₀ und α₉₀ wird eine solche Spritzform (sie ist gleich der daraus galvanisierten Funktionsform, da sie über die PMMA-Form zur Galvanik zweimal kopiert wird) spanabhebend dadurch hergestellt, daß das in Achsrichtung der Ringspaltscheibe um den Kegelstumpf (123) rotierende Fräswerkzeug mit Winkel α₉₀ zunächst die Kegelfläche an den beiden axial hoch liegenden Spritzkanten II₉₀, II₂₇₀ erzeugt. Dann wird 123 um die Achse (122) in der 90°/270° Ebene gekippt um (α₉₀ - α₀. II₉₀, II₂₇₀ ändern sich dann kaum. II₀ liegt jedoch um H = Rtg (α₉₀ - α₀) tiefer.
• b) Form für Kegelstumpf (123) entsteht, indem das Fräswerkzeug mit α₀ = α₉₀ zunächst nur die Kegelfläche an Kante II₉₀ erzeugt (Referenzposition). Zur Darstellung von II₀ verfährt 123 um H nach oben und H tg α in der 90° Ebene nach rechts. Das Werkzeug benötigt also mehr Freiraum als bei Darstellung a.
• 2. Kantenüberstand a der inneren Kante II gegenüber der äußeren Kante I.
• 3. Innerer Auslaufwinkel ε und äußerer Auslaufwinkel δ. Für starre Entformbarkeit der PMMA-Form aus ihrer Spritzform muß sein ε<0. Der Winkel ϕ im Material von Kante I ist 180 - δ+β, der von Kante II180 - ε - α. Sie müssen sein ϕ<90°, um mit Galvanik sicher gefüllt zu werden.
  Das skizzierte Flachsitzventil besteht aus dem Ventilboden (100) mit Dichtsitz (101) und Hilfssitz (102). Im Anker (121) sind die Durchbrüche (109).

Fig. 1b ist eine kreissymmetrische Alternative zu Fig. 1a. Die Funktion entspricht dem Stand der Technik. Die Herstellung und der Auslauf der Spritzkanten sind neu. Gleiche Längen der Enden von 115, 116 zu den Kanten I, II können hier mit nur einem Hohlteil 125 realisiert werden.

Fig. 1c. Diese Düsenform läßt sich überall in Fig. 1a und 1b verwenden. Die Herstelltechnologie ist unverändert.

Funktion Fig. 1a

Die Düsenscheibe aus den Galvanik-Lagen A, B ist so in Boden (100) des Ventils in Bezug auf den Anker (121) eingebaut, daß bei angehobenem Anker (121), d. h. Kraftstofffluß aus Zulauf (110) über Öffnungen (109) und Sitz (101) ein Raum (102) entsteht mit niedriger und räumlich wenig ausgedehnter Turbulenz. Dies ist mit flachem 102 zu erreichen. Es ist eine Voraussetzung für eine glatte und fein zerstäubende Kraftstofflamelle. Die feinmaschigen Öffnungen des Trägersiebes (103) und ihre gegenüber dem Ringspalt etwa fünfmal größere Gesamtfläche geben mit günstigem Zu- und Ablauf wegen niedriger Reynoldszahl einen laminaren Durchfluß mit niedrigem Druckverlust, dessen stark temperaturabhängige viskose Komponente entsprechend stark zurücktritt. Die Öffnungen werden kleiner als die Öffnung der Ringspaltdüse mit ca. 35 Mikrometer gewählt, um im Ventil eingebaute Schmutzpartikel vom Ringspalt abzuhalten.

Die Kraftstoffpfade von den Trägersieben zu den zugeordneten Ringspalten verjüngen sich langsam und führen gleichzeitig die Strömungsrichtung vor den Spalten nach außen. Verfahrensbedingt kann dabei jede turbulenzerhöhende Kante im Strömungspfad gezielt verrundet werden.

Hinter den Kanten (I, II) fließt die reibungsfreie Strömung mit den Einlaufwinkeln a, b weiter: sie reißt ab, sobald im Material der Kantenwinkel ϕ<180° ist. Die langsam strömende Grenzschicht reibungsbehafteter Strömungen fließt besonders um stumpfe Kanten herum. Sie reißt für ϕ<135° gut ab. Der nicht so scharfe Abriß gleicht Fehler in der Kante besser aus, die wiederum bei stumpfen Kanten geringer sind.

Fig. 1c. Funktion wie a aber günstigerer Strömungsabriß, niedrigere Turbulenz

Fig. 2-7 zeigen die Herstellschritte für die Fertigteile Fig. 1a, b bzw. ein etwas modifiziertes Fertigteil in Fig. 7d.

Fig. 2a zeigt für Ausführung a wie die über alle Teile auf dem Nutzen sich erstreckende Kontaktplatte (204) (verstärkt in 215) vorzugsweise mit dem lösbaren Kunststoff PMMA (202) dort umspritzt wird, wo die Galvanik ablösbar entlangwachsen soll. Zumindest im nicht galvanisierten unteren Bereich (207) ist 204 mit einer PVD (physical vapor deposition)-Keramikschicht isoliert. Die metallischen Kontaktflächen (206) auf 204 sind im obersten Bereich und auf waagrechten Ebenen. Präziser Formschluß mit der Oberform (201) hält PMMA von 204 frei. Die Galvanik wächst von den Kontaktflächen in die Spalte (210) hinein. Wunschgemäß wächst zunächst deren Oberseite zu. Zum Weitenwachsen in die Spalte müssen diese also nach unten offen sein zum Zutritt der Galvanikflüssigkeit. Dies erfolgt über die segmentierten Durchbrüche (211) durch 204 rechts in Fig. 2a. Kunststoffgrate an den Fügestellen (217) zwischen Oberform und Unterform stören nur in Extremfällen. Links in Fig. 2a ist das durchgehende Metall von 204 angeschnitten. Mit 211 paßgleiche Auskragungen im Unterteil (203) der Spritzform zentrieren mit ihrer Konizität 203 mit 204 radial und lokal. Diese Zentrierung ist in Umfangsrichtung nicht erforderlich. In die dortigen Spalte (212) und entsprechende Aussparungen in 203 wird Kunststoff (202) in die Hohlform so eingeleitet, daß beim Abheben der Unterform der Kunststoff an der nicht formgebenden Unterseite abreißt (218). Die Radialnuten (213) verbinden alle Aufbauten (214) für die späteren Aussparungen der Galvanik eindimensional miteinander, so daß sie mit Kunststoff leicht gefüllt werden können. So werden auch die Aufbauten mit der Kontaktplatte (204) verankert. Besondere Präzision der Zuordnung von Nuten und Aufbauten ist nicht erforderlich, da die Nuten im Fertigteil nicht erscheinen. Daher ist für die massive obere und untere Form keine lokale Zentrierung zueinander vorgesehen.

Zur Vermeidung großer schlecht ablösbarer Kontaktflächen z. B. im Zentrum (205) können mit Plastik gefüllte Nuten (220) wie 213 eingebracht werden. Solange keine Aufbauten (214) vorgesehen werden, erscheinen diese Nuten in der Galvanik nicht.

Fig. 3a zeigt die Schnittebene der Galvanik A von Ausführung a. Die Schnittebenen sind links und rechts der Achse wie in Fig. 2a gelegt. Die Oberseite (301) der Galvanik ist plan geschliffen. Sie entsteht im ersten Zeitabschnitt der Galvanikabscheidung durch deren Zusammenwachsen über dem Kunststoff nach dem Start auf den Kontaktflächen (303). Wasserstoffblasen können von dieser nicht ebenen Seite mit Querströmung des Galvanikbades beseitigt werden. Nachdem die Galvanik bis zu den Eckpunkten (302) waagrecht gewachsen ist, wächst sie nach oben in die Hohlzylinder (312, 313) hinein. Für die Galvanik ist das System gegenüber der Zeichnung umgedreht. Der Wasserstoff kann nach oben durch die Schwerkraft entweichen. Unterschiedliche Höhen der Galvanik (304) können erreicht werden, durch unterschiedliche waagrechte Entfernungen zwischen den Kontakten (303) und den zugeordneten Kanten (302) des Kunststoffes. Beim Zusammenwachsen der Galvanik aus verschiedenen Quellflächen kann ein zum darunterliegenden Kunststoff senkrechter Spalt in der Galvanik entstehen, dessen Länge bis 25% der bis dahin aufgebauten Wuchslänge der Galvanik sein kann. Im Bereich des dünnen Trägersiebes (305) sind daher die Entfernungen zwischen den zusammenwachsenden Kontakten kurz gewählt, während sie in den dicken Zwischenabschnitten (306) größer sein können.

Fig. 3.1 ergibt das gleiche Teil wie Fig. 3a. Das Kontaktfeld unter den Trägersieben ist jedoch auf Kontaktringe (320) etwa in der Mitte der Siebe geschrumpft. Hinter jedem Aufbau (321) wächst die Galvanik auf kurzem Wege zusammen. Im Zentrum schrumpft der Kontaktring zu einem Punkt (322). Alle Kontakte liegen auf einer Ebene: die Dichtung zur Oberform ist vereinfacht. Nachteilig ist allerdings die insgesamte höhere Wuchslänge der Galvanik mit größeren Abständen zwischen den Kontaktringen und größeren Höhentoleranzen. Auf der Oberseite (301) muß mehr abgeschliffen werden.

Fig. 4a zeigt die erste Umformstufe der Ausführung a. Alle Teile werden beim Hochgehen des Strukturstempels (402) erst zwischen 400 und 401 mit großem Bereich zentriert. Erst dann kommt Bereich 404 zum Eingriff mit kleinem Zentrierbereich. Die ebene Platte (403) liefert die Gegenkraft.

In Fig. 4d sind die Galvanikhohlkörper (406, 407) soweit nach rechts verschoben, daß 406 nicht umgeformt werden muß. Der Biegekonus (405) entfällt und man benötigt nur zwei Biegeschritte 4d und 5d. Zum Flächenausgleich der in 4d strukturell kleineren Fläche des inneren Trägersiebes ist Hohlkörper (408) vor der Umformung weiter zur Mitte angeordnet. 408 wird nicht nur vom biegenden Konus auf dem Stempel (402) weggebogen sondern auch S-förmig auf ihn zu. Dies ist dann möglich, wenn dieser Bereich von 408 so dünnwandig ist, daß dessen Biegefestigkeit niedriger ist als seine Dehnfestigkeit in Umfangsrichtung.

In Fig. 5d wird Hohlkörper 509 in seine endgültige Lage verformt. 406, 407 und 408 können in der Höhe kalibriert werden.

In Fig. 4a, 4d, 5d ist nur der linke Teil einer Spritzscheibe dargestellt, der rechts evtl. unsymmetrische Teil wird entsprechend geformt.

Fig. 6a zeigt für Ausführung a das Spritzen der Kunststofform aus PMMA. Zur exakten Zuordnung der Spritzkanten I und II werden Formoberteil (601) und Unterteil (602) mit dem beim Hub zuerst zentrierenden Konus (603) ausgerichtet. Nach dem dichten Schließen beider Formen wird PMMA z. B. in 604 mit Sollbruchstelle (605) eingeleitet. Die Oberform zeigt in Fig. 6a links als zweite Schnittebene die tragende Struktur (606) von 601. In einer dritten Schnittebene von 601 sind Nuten (607) dargestellt, in denen sich ein Auswerfer 608 bewegt, der in 609 mit 601 dicht abschließt. Die Abgüsse (610, 611 und 612) haften praktisch nur in der Oberform (601), so daß ein Auswerfer in der Unterform (602) nur für den äußeren Abguß (613) erforderlich ist, der zum anderen Einbau in das Ventil etwas geändert ist gegenüber 612. Fügefehler zwischen Ober- und Unterform stören auch im Bereich der Galvanik B (z. B. 614) kaum, da die Kunststoffgrate umwachsen werden.

In Fig. 7a ist Galvanik A, Ausführung a, in die Abgüsse eingepreßt und in der Tiefe durch die Kanten (702) definiert worden, nachdem Form (601) hiervon abgezogen wurde. Die Galvanik B wird gegenüber der Schwerkraft in umgekehrter Lage zu Fig. 7a aufgebracht, nachdem zuvor Unterform (602) abgehoben wurde evtl. mit Hilfe eines Auswerfers. Die Galvanik muß in den Formflächen (700, 701) terminieren. Für die Primärfunktion ist die exakte Lage der Endlinien der Galvanik unerheblich, so daß Lösungen wie Fig. 1b mit nur einem Hohlkörper (125) auch für elliptische Spritzbilder in Betracht kommen.

Fig. 7d zeigt für Ausführung d eine etwas andere Dimensionierung als Fig. 7a. Die Haftfestigkeit der eingepreßten Abgüsse (710) ehe Galvanik B aufgebracht ist, ist gegen 7a verbessert, da sie auf Galvanik A stumpf aufsitzen. a wurde am Ringspalt (711) so vergrößert, daß Zumeßkante II in Zumessung und Winkel g nicht mehr eingeht: sie muß also in der PMMA- Form nicht mehr angelegt werden und kann durch einen gezielten Stop der Galvanik B ersetzt werden.

712 zeigt die Herstellung der Kanten für Fig. 1c.

Claims (15)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einer zur Zumessung und Zerstäubung des Kraftstoffes am Ausgang des Einspritzventiles angeordneten Düsenscheibe, mit Definition von Richtung und Menge der Strömung des austretenden Kraftstoffes durch mindestens eine am Austritt des Strömungskanals vorhandene umlaufende geometrische Querschnittsengstelle (Ringspalt 105) mit einer oder zwei in den Ringspalt hineinragenden schneidenartigen Kante (I oder II), dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerplatte (A) mit Trägersieben und Zuströmöffnungen in den Trägersieben (103) vorhanden ist und daß alle Wandungen (128, 129) vor und hinter den Querschnittsengstellen zueinander definierte Formen aufweisen und alle Wandungsformen an den Querschnittengstellen in einem einzigen kontinuierlichen Prozeß galvanisch gebildet werden (Schicht B, Fig. 1).

2. Düsenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede definierende Negativform einer Querschnittsengstelle einstückig ist (610, 611) und durch entsprechende Ausbildung der Engstelle mit einer zweischaligen, wiederverwendbaren Form (601, 602) vorzugsweise mit Kunststoff gebildet und entformt werden kann.

3. Düsenscheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativform (610) in Trägerplatte A mit zylindrischen Passungen (713) übergeht.

4. Düsenscheibe nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten etwa auf Kreiszylindern in Achsrichtung der Düse liegen.

5. Düsenscheibe nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten I und II wo die äußere oder die innere Oberfläche der Kraftstofflamelle abreißt, so weit in Strömungsrichtung auseinanderliegen, daß die geometrische Engstelle mit zumessendem Querschnitt quer zur Strömungsrichtung nur aus einer Kante I oder II und einer gegenüberliegenden Fläche geringer Krümmung (Fig. 1c, 711) besteht.

6. Düsenscheibe nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kante I oder II auf einer quer zur Achsrichtung so gekrümmten Fläche liegt, daß eine gezielt nicht kreisförmige Verteilung des abgespritzten Kunststoffes entsteht.

7. Düsenscheibe nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß diese in eine Bohrung (131) im Ventilboden (100) eingebaut ist.

8. Düsenscheibe nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zerstörungsfrei ausformbares Metallteil (A, Fig. 3a) u. a. mit Trägersieben (103), Zentrierung (119) in die partiell nicht ausformbaren Hohlkörper (115, 116, 112) so umgeformt wird, daß diese Begrenzungen der Kraftstoffzuläufe (120) oder Tragewände (125) zwischen den Ringspalten (105) auf Teil A bilden, die Kraftstoff von den auf großen Teilkreisen liegenden Trägersieben (103) stromlinienförmig zu den weiter innen liegenden Ringspalten leiten.

9. Düsenscheibe nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das ausformbare Metallteil (A, Fig. 3a) von axial großem Querschnitt zu axial kleinem Querschnitt dadurch galvanisch geformt wird, indem eine durchbrochene (211) metallische und teilweise an der Oberfläche permanent isolierte Kontaktplatte (204) in Kunststoff (202) eingegossen wird, der von einer unzerstörbaren zweiteiligen Form (201, 203) auf jeder Seite teilweise begrenzt wird.

10. Düsenscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlich hohen Galvanikenden (304) dadurch gebildet werden, daß die ebenen Kontakte (303) teilweise unterschiedlich hoch sind oder teilweise unterschiedlich lange waagrechte Wachstumspfade der Galvanik A zwischen Kontakten (303) und Kunststoffkanten (302) angelegt sind.

11. Düsenscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktringe (303) auf schmale Kontaktlinien (320) und Kontaktpunkt (322) in der Mitte schrumpfen.

12. Düsenscheibe nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß in große geschlossene Kontaktflächen Nuten (220) eingelassen werden zur erleichterten Ablösung der durch die Nuten prinzipiell nicht geänderten Galvanik A.

13. Düsenscheibe nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Galvanikenden (304) in Galvanik A abgestimmt ist auf die Höhe der nicht bearbeiteten Endfläche (135) der Galvanik B, wie auf deren Einwachsen in die formdefinierenden Auslaufbegrenzungen (129, 134) hinter den Kanten I und II.

14. Düsenscheibe nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Trägersiebe (103) zumindest in einer Dimension kleiner als die Weite der Ringspalte sind.

15. Düsenscheibe nach Anspruch 1- 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei axialen Fügeprozessen axial weiter vorstehende Konen (400) mit großem Zentrierbereich vorzentrieren ehe die anderen Fügestellen mit kleinem Zentrierbereich eingreifen.