JP2002503311A - 霧化円板及び霧化円板を備えた燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つの金属材料より成る霧化円板であって、上側のカバー層（６０）に形成された少なくとも１つの入口開口（６７）と、下側の底部層（６２）に形成された少なくとも１つの出口開口（６９）と、中央の渦流発生層（６１）内に設けられた渦流室（６８）内に開口する少なくとも２つの渦流通路（６６）とを有している形式のものに関する。入口開口（６７）と渦流通路（６８）とを介して、異なる２つの(Bi-Flux)流れが渦流通路（６８）内に流入する。霧化円板（３０）のすべての層は、電気めっき式の金属析出（多層電気めっき）によって直接互いに重なり合って構成されている。この霧化円板（３０）は特に、燃料を混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射弁、特に高圧噴射弁に用いるために適している。

Description

【発明の詳細な説明】 霧化円板及び霧化円板を備えた燃料噴射弁 従来の技術 本発明は、請求項１若しくは請求項１３の上位概念に記載した霧化円板(Zerst aeuebrscheibe)、並びに請求項１７若しくは請求項２９の上位概念に記載した霧 化円板を備えた燃料噴射弁に関する。 ドイツ連邦共和国特許第３９４３００５号明細書によれば、電磁石式に操作可 能な燃料噴射弁が公知である。この公知の燃料噴射弁においては、座部領域に多 数の円板の部材が配置されている。磁石回路が励磁されると、フラット可動子と して働く扁平な弁プレートが、この弁プレートと協働する向き合って配置された 弁座プレートから持ち上げられる。この弁プレートと弁座プレートとは一緒にプ レート弁部分を形成している。弁座プレートの上流側に渦流部材(Drallelement) が配置されており、この渦流部材は、弁座に向かって流れる燃料に円形の回転運 動を加える。ストッパプレートは、弁座プレートとは反対側における弁プレート の軸方向経路を制限する。弁プレートは、大きい遊びを保って渦流部材によって 取り囲まれており、それによって渦流部材が弁プレートの所定のガイドを行う。 渦流部材の下側には接線方向に延びる多数の溝が形成 されており、これらの溝は外周部から中央の渦流室まで達している。渦流部材の 下側を、弁座プレート上に載せることによって、溝は渦流通路として提供される 。 ＷＯ（国際特許）第９６／１１３３５号明細書によれば、燃料噴射弁の下流側 の端部に、渦流形成装置を備えた多数の円板状の霧化部材が配置されている燃料 噴射弁が公知である。この霧化部材は、弁座支持体に組み込まれた円板状のガイ ド部材及び同様に弁座支持体の弁座の下流に設けられており、この場合付加的な 支持部材が、霧化部材を規定された位置で保持する。霧化部材は、２つの円板若 しくは４つの円板より構成されており、この場合、各円板はステンレス鋼又はシ リコンより製造されている。それに対応して、円板に開口部の幾何学形状を製造 する際に、従来の加工法、例えば浸食、打ち抜き又はエッチングが使用される。 霧化部材の各円板は、別個に製造され、次いで所望の円板数に応じて完全な霧化 部材を形成するための同じ大きさのすべての円板は互いに上下に重ねられる。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０７２８８号明細書には、孔付き円板 を製造するためのいわゆる多層電気めっきについて詳しく説明されている。この 孔付き円板は特に燃料噴射弁に使用するために適している。このような多層の電 気めっき金属析出(galavanisches Metallabscheiden)による種々異なる構造の互 いに重ね合わされて一体的な円板を成す円板製造原理は、明らかに本発明の公開 内容に含まれるべきものである。多数の面、重なり若しくは層より成るマイクロ 電気めっき式(Mikrogalvanisches)の金属析出は、本発明による霧化円板を製造 するためにも使用される。 発明の利点 請求項１若しくは請求項１３に記載した特徴を有する本発明による霧化円板は 、特に簡単な形式で安価に製造できるという利点を有している。特別な利点は、 霧化円板が繰り返し可能に特に正確に大量数を同時に製造することができる（高 いバッチ処理可能性）という点にある。その金属構造に基づいて、このような霧 化円板は非常に壊れにくく、例えば噴射弁又はその他のすべての形式の液体噴霧 ノズルに良好に組み付け可能である。多層電気めっきを用いることによって、非 常に大きい構造的な自由度が得られる。何故ならば、霧化円板における開放角度 （入口領域、渦流通路、渦流室、出口開口）の輪郭形状は自由に選択可能だから である。特に、結晶軸線に基づいて得られる輪郭が厳密に前もって与えられる（ ピラミッド台形）シリコン円板と比較して、このような自由な形状付与は非常に 有利である。 金属の析出は、シリコン円板の製造と比較して非常に大きい材料多様性の利点 を有している。種々異なる磁石特性及び硬さを有する多様な金属は、霧化円板を 製造する際に用いられたマイクロ電気めっきを使用することができる。 また、霧化円板の輪郭の、製造によって制限された大きい形状自由度は、噴射 しようとするスプレー（噴霧）の種々異なる噴射形状が簡単に得られるという、 大きい利点を有している。従って、噴霧形状及びスプレーは、中空円錐形、傾斜 した中空円錐形、完全な中空円錐形、傾斜した完全な中空円錐形、ストレートに された円錐形又はフラット噴流の形状で得られる。これらの噴霧形状は、渦流円 板における渦流負荷によってすべて特別に形成される。多層電気めっきによれば 、特に有利な形式で問題なく、安価にしかも非常に正確なアンダカット及びオー バーラップを備えたものが得られる。 第１の流入のための少なくとも１つの入口開口が渦流室内に直接開口し、渦流 通路を介して、前記第１の流入とは一時的に無関係な、渦流室への別の流入が行 われるように、霧化円板が構成されている。このような２つの流れを生ぜしめる バイフラックス式(Bi-Flux)の霧化円板によって、非常に簡単な形式で傾斜して 噴射されるスプレーが生ぜしめられる。 従属請求項に記載した手段によって、請求項１若しくは１３に記載した霧化円 板の有利な変化実施例及び改良が可能である。 金属析出のために３つの電気めっき段階を行う、３ つの層から成る霧化円板を構成すれば、特に有利である。この場合、中央の渦流 発生層の渦流室を覆う上流側の層がカバー層を成している。渦流発生層は、１つ 又は多数の材料領域より形成されており、これらの材料領域は、その輪郭形状付 与及び互いに幾何学的な重なりに基づいて、渦流室及び渦流通路の輪郭が与えら れる。電気めっきプロセスによって、各層は、分離箇所及び接合箇所なしで、一 貫して均質な材料を成すように、互いに重なり合って構成されている。その限り において、「複数の層」は想像上の解決手段と理解される。 有利な形式で、霧化円板には、２つ、３つ、４つ又は６つの渦流通路が設けら れている。材料領域は、渦流通路の所望の輪郭付与に応じて非常に異なる形状、 例えばウエブ状又は螺旋状の形状を有している。有利な形式で、渦流室、カバー 層及び出口開口の輪郭形状は、自由に構成可能できるが、所定の開口部輪郭を非 対称に構成することによって、特に傾斜した、例えばエンジン特有の噴霧形状及 びスプレー形状が得られる。渦流円板の左右対称軸線に対して角度γで傾けられ たスプレー又は噴霧流（中空円錐形又は完全円錐形、又は外周に亙って高いか又 は少量のストレート流部分、外周に亙って均一であるか又は非均一の分布、調節 可能なストレート流部分を有する非回転対称的なフラット噴霧形状）が、簡単な 形式でしかも所定の傾斜噴 射輪郭形状（傾斜孔）を有する付加的な構成部分なしで、本発明による霧化円板 の特に重要な利点を提供する。 これによって、後接続される精密機械的に製造される構成部分なしで、左右対 称軸線に対して傾斜された、前記特性を有するスプレーが得られる。 請求項１７若しくは請求項２９に記載した特徴を有する本発明による燃料噴射 弁は、噴射しようとする燃料の非常に高品質は噴霧並びに、それぞれの必要（例 えば組み込み条件、エンジン構成、シリンダ形状、点火プラグ位置）に合致した 噴霧形状若しくはスプレー形状が得られる。その結果、内燃機関の燃料噴射弁に 多層電気めっきされた霧化円板を使用すると、特に内燃機関の排ガス放出が減少 され、同様に燃焼消費の減少が得られる。 霧化円板に関連して得られた利点から、内燃機関の使用するための相応の利点 が論理的に得られる。何故ならば、簡略化された、非常に良好に繰り返し可能な 、霧化円板の製造形式と、流体ここでは燃料の渦流発生の高い機能性とが結びつ いて、やはり、高い品質の均一な微細噴霧、噴霧形状の高いフレキシブル性（自 由度）及びコストの削減が得られるからである。 一般的にガソリン直接噴射におけるエンジン運転時には、燃焼室内に突入する 、噴射弁の下流側の先端部がガソリン付着によってコークス化するという問題点 がある。従って、燃焼室内に突入する従来の噴射弁においては、耐用年数に亘っ て、噴霧パラメータ（例えば静的な流れ量、噴射角）に関する不都合な影響が存 在し、これによって噴射弁の故障を引き起こすことがある。多層電気めっきされ た霧化円板を、ニッケル材料又はニッケル・コバルト材料から成る燃料噴射弁の 下流側の端部に使用したことによって、この領域においけるコークス化が効果的 に避けられる。しかも適した材料は、コバルト・ニッケル酸化物、これらの材料 の合金の酸化物である。霧化円板をこのような材料から構成したことによって、 触媒反応によってカーボン粒子が完全に燃焼せしめられ、炭素粒子が堆積するこ とは避けられる。 触媒反応の有効性は、貴金属としてのＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，ＯＳ，Ｉｒ及びＰｔ 若しくはこれらの合金、又はこれらと別の金属との合金でも生ぜしめられる。 別の利点は、以下に記載した実施例の説明にさらに詳しく記載されている。 図面 本発明の実施例が図面に概略的に示されていて、以下に詳しく説明されている 。第１図は霧化円板を備えた燃料噴射弁の断面図、第２図は噴霧円板の原理図と しての第３図のII−II線に沿った断面図、第３図は多層電気めっきされた霧化円 板の第１実施例、第４図は霧化円板の第２実施例、第５図は霧化円板の第３実施 例、第６図は霧化円板の第４実施例、第７図は霧化円板の第５実施例、第８図は 第７図のVIII−VIII線に沿った断面図を示す。 実施例の説明 第１図に示した、混合気圧縮外部点火式の内燃機関の電磁石操作式の弁は、磁 石コイル１によって少なくとも部分的に取り囲まれた、磁石回路の内極として用 いられる環状で中空円筒形のコア２を有している。この燃料噴射弁は、特に内燃 機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための高圧噴射弁として適している。後で 詳しく説明されている本発明による霧化円板を使用するために、噴射弁（ガソリ ン又はディーゼル用、直接噴射又は吸気管噴射用）が１つの重要な使用分野を成 している。霧化円板は、インキジェット式プリンターにおいても、あらゆる種類 の液体を噴霧するためのノズルに、又は吸入器(Inhalator)においても使用する ことができる。渦流（Drall;ねじれ、渦流）成分を有する微細な噴霧を生ぜしめ るために、本発明による霧化円板は一般的に適している。 例えば段付けされた、プラスチックより成るコイル体３は、磁石コイル１の巻 条を受容していて、磁石コイル１によって部分的に取り囲まれたＬ字形横断面を 有する非磁性の環状の中間部分４と、コア２と協働して、磁石コイル１の領域内 における噴射弁の特にコンパクトで短い構造を可能にする。 コア２には貫通して延びる縦孔７が形成されていて、この縦孔７は、弁縦軸線 ８に沿って延びている。磁石回路のコア２は、燃料取り入れスリーブとしても用 いられ、この場合縦孔７は燃料供給通路を形成する。コア２は磁石コイル１の上 側で、外側の金属製の（例えばフェライト製の）ケーシング部分１４に接続され ており、このケーシング部分１４は、外極若しくは外側のガイド部材として磁石 回路を閉じていて、磁石コイル１を、少なくとも周方向で完全に取り囲んでいる 。コア２の縦孔７内には、入口側で燃料フィルタ１５が設けられており、この燃 料フィルタ１５は、噴射弁を詰まらせたり損傷させるたりする原因となるような 大きさの燃料成分をフィルタリングするために用いられる。燃料フィルタ１５は 例えば押し込みによってコア２内で固定される。 コア２は、ケーシング部分１４と共に、燃料分噴射弁の流入側の端部を形成す る。この場合、上側のケーシング部分１４は例えば軸方向で見て下流側に向かっ てさらに磁石コイル１を越えて延びている。上側のケーシング部分１４には、気 密に堅固に下側の管状のケーシング部分１８が結合されており、この下側のケー シング部分１８は、可動子１９とロッド状の弁ニードル２０若しくは長手方向に 延びる弁座体２１とから成る軸方向に可動な弁分部分を取り囲んでいるか若しく は受容している。しかしながら可動な弁部分は可動子 が組み込まれた扁平な円板の形状を有している。２つのケーシング部分１４と１ ８とは、例えば環状の溶接継ぎ目によって互いに堅固に結合されている。 第１図に示された実施例では、下側のケーシング部分１８と、環状の弁座体２ １とは、ねじ結合によって互いに堅固に結合されているが、溶接、はんだ付け又 は折り曲げ結合も、可能な接合方法として考えられる。ケーシング部分１８と弁 座体２１との間のシールは、例えばシールリング２２によって行われる。弁座体 ２１は、その全長に亙って内側の貫通開口２４を有しており、この貫通開口２４ は弁縦軸線８に対して同心的に延びている。 弁座体２１は、その下側の端部２５（同時に燃料噴射弁全体の下流側の閉鎖部 も形成している）が、貫通開口２４内に押し込まれた円板状の弁座部材２６を取 り囲んでいる。この弁座部材２６は、下流に向かって円錐台形に先細りする弁座 面２７を有している。貫通開口２４内には、例えばロッド状の、ほぼ円形の横断 面を有する弁ニードル２０が配置されている。この弁ニードル２０は、その下流 側の端部で弁閉鎖区分２８を有している。この例えば円錐形に先細りする弁閉鎖 区分２８は、公知の形式で、弁座部材２６内に設けられた弁座面２７と協働する 。弁座面２７の下流側で弁座部材２６には、本発明による霧化円板３０が続いて おり、この霧化円板３０は多層電気めっきによって製 造され、互いに重なって析出された３つの金属の層を有している。 噴射弁の操作は公知の形式で電磁石式に行われる。弁ニードル２０を軸方向で 移動させ、ひいてはコア２の長手方向孔７内に配置された戻しばね３３のばね力 に抗して開放させるか若しくは噴射弁を閉鎖させるために、磁石コイル１とコア ２とケーシング部分１４，１８と可動子１９とを備えた電磁石回路が用いられる 。可動子１９は、弁閉鎖区分２８とは反対側の、弁二ドル２０の端部に溶接継ぎ 目によって結合されていて、コア２上で整列されている。弁ニードル２０が可動 子１９と共に弁縦軸線８に沿って軸方向で移動する間、弁ニードル２０をガイド するために、一方では弁座体２１内で可動子１９側に向いた端部に設けられたガ イド開口３４が用いられ、他方では弁座部材２６の上流側に配置された、正確な 寸法のガイド開口３６を有する円板状のガイド部材３５が用いられる。可動子１ ９はその軸方向運動中に中間部分４によって取り囲まれている。 電磁石回路の代わりに、別の励磁可能なアクチュエータ例えば圧電積層板(Ple zostack)を、比較可能な燃料噴射弁内に使用するか、軸方向に可動な弁部分の操 作を液圧又はサーボ圧によって行うことも可能である。 コア２の長手方向孔７内に挿入、押し込み又はねじ 込まれた調節スリーブ３８は、センタリング部材３９を介して上流側が調節スリ ーブ３８に当接する戻しばね３３のばねプレロード（予圧）を調節するために用 いられる。この戻しばね３３はその反対側が可動子１９に支えられている。可動 子１９内には１つ又は多数の孔に似た形状の流れ通路４０が設けられており、こ れらの流れ通路４０を通って燃料が、コア２内の長手方向開口７から流れ通路４ ０の下流側に形成された接続通路４１を介して、弁座体２１のガイド開口３４の 近くで貫通開口２４まで達することができる。 弁ニードル２０のストロークは、弁座部材２６の組み込み位置によって予め与 えられる。弁ニードル２０の一方の終端位置は、励磁されていない磁石コイル１ において、弁閉鎖区分２８が弁座部材２６の弁座面２７に当接することによって 規定され、一方、磁石コイル１が励磁された時の弁ニードル２０の他方の終端位 置は、可動子１９がコア２の下流の端面側に当接することによって得られる。可 動子１９がコア２の下流の端面側に当接する当接領域における構成部分の表面は 、例えばクロームめっきされている。 磁石コイル１の電気的な接触、及びひいては励磁は接触部材４３によって行わ れる。この接触部材４３は、コイル体３の外側でプラスチック射出成形部４４を 備えている。このプラスチック射出成形部４４は、燃料噴射弁のその他の構成部 （例えばケーシング部分１ ４及び１８）に亙って延びていてもよい。プラスチック射出成形部４４から電気 的な接続ケーブル４５が延びており、この接続ケーブル４５を介して磁石コイル １への給電が行われる。プラスチック射出成形部４４は、この領域で中断された 上側のケーシング部分１４を通って突き出ている。 ガイド開口３４の下流側では、弁座体２１の貫通開口２４が例えば２回段付け して構成されている。第１の段部４９は例えばコイル状の押圧ばね５０のための 当接面として働く。第２の段部５１によって、円板状の３つの部材３５，２６， ３０のための拡大された組み込みスペースが得られる。弁ニードル２０を取り囲 む押圧ばね５０は、弁座体２１内でガイド部材３５を緊張する。何故ならば押圧 ばね５０は、段部４９とは反対側でガイド部材３５を押し付けているからである 。弁座面２７の下流では、弁座部材２６内に吐出開口５３が設けられている。こ の吐出開口５３を通って、弁の開放時に弁座面２７に沿って流れる燃料が吐出さ れ、次いで噴霧円板３０内に侵入する。霧化円板３０は、例えば円板状の保持部 材５５の凹部５４内に位置しており、この場合、保持部材５５は弁座体２１に例 えば溶接、接着又は緊締によって結合されている。第１図に示した、霧化円板３ ０の固定の変化実施例は、概略的にのみ示されていて、多くの固定の変化実施例 のうちの１つだけを示している。重要なことは、マイ クロ電気めっき式(mikrogalbanisch)に析出された霧化円板３０を弁座面２７の 下流に原則的に配置することである。保持部材５５内で、弁座側に向けられた凹 部５４の下流側に中央の吐出開口５６が形成されており、この吐出開口５６を通 って、ねじりをかけられた燃料が燃料噴射弁から吐出される。 第２図は、円板の構造を分かり易くするために、第３図のII−II線に沿った断 面図を示している。第２図には、それぞれの析出された層が異なる斜線で示され ているが、霧化円板３０は一体的な構造であることが明確に強調されなければな らない。何故ならば、各層は互いに直接重なり合って析出されたものであって、 後で接合されたものではないからである。霧化円板３０の層は、相次いで電気め っき式に析出されるので、連続する層は電気めっきによる付着に基づいて下側に 存在する層と堅固に結合する。 霧化円板３０は、小さい遊びを保って緊張されて燃料噴射弁の開口内、例えば 保持部材５５の凹部５４内に又は弁座体２１の開口内に押し込むことができる。 霧化円板３０は電気めっき式に互いに上下に析出された３つの面、重なり若しく は層から形成されており、これらの層は、組み付けられた状態で軸方向に相前後 して連続する。霧化円板３０の３つの層は、以下ではその機能に応じて、カバー 層６０、渦流発生層６１、下側の底部層６２と称呼されている。第２図に示され ているように、上側のカバー層６０は、下側の底部層６２よりも小さい外径を有 している。このような形式で、燃料が一方ではカバー層６０の外側に沿って流れ 、それによって中央の渦流発生層６１の４つの渦流通路６６の外側の入口領域６ ５内に妨げられることなしに侵入することが保証される（第２図の矢印で示した 流れ方向参照）。また他方では、上側のカバー層６０に１つの入口通路６７が設 けられていて、この入口通路６７を通って、燃料の一部が直接流入することがで きるようになっているので、十分に分離された２つの流れを有する、いわゆる２ 流式(Bi-Flux)霧化円板が得られる。霧化円板３０は、本発明による形式で、３ つ以上の層を有して構成することもできる。この場合には上記層６０，６１，６ ２の構造は、比較可能であるようにもみなされるが、例えばカバー層６０上では さらに第４の（図示していない）構造層が成長し、この第４の構造層は所定の組 み付け条件のために、流れ込みの理由により有利である。 本発明による霧化円板３０は、電気めっき式の析出によって多数の金属層より 形成されている（多層電気めっき）。電気めっき技術の深いリソグラフによる製 造に基づいて、輪郭付与に関して特別な利点が提供される。これらの利点のうち の幾つかを以下に簡単に説明する。 −円板面に亙って一様な厚さを有する層が得られる 。 −深いリソグラフによる構造化によって層内に十分に鉛直な切り込みが形成さ れる。この切り込みはそれぞれ貫流される中空室を形成する（製造技術的に制限 されて、最適な鉛直の壁部に対して約３°の誤差が生じうる）。 −個別に構造化された金属層を多層に構成することによって、切り込みが所望 にアンダーカットされカバーされる。 −十分に軸平行な壁部を有する任意の横断面形状を有する切り込みが得られる 。 −個別の金属析出が直接連続して行われるために、霧化円板の一体的な構造が 得られる。 以下に、霧化円板３０を製造するための方法について簡単に説明する。孔付き 円板を製造するための電気めっき式の金属析出の全方法段階は、ドイツ連邦共和 国特許出願公開第１９６０７２８８号明細書に詳しく記載されている。フォトリ ソグラフ段階（ＵＶ−深いリソグラフ）及び次いでマイクロ電気めっき(Mikroga lvanik)を連続的に使用する方法のための特性は、大面積の寸法においても構造 的な高い精度が保証されるので、大量の個数を大量生産するために(高いバッチ 処理可能性;Batcfaehigkeit)理想的に使用することができる。パネル又はウエー ハ上に多数の霧化円板３０を同時に製造することができる。 この方法の出発点は、例えば金属（チタン、鋼）、シリコン、ガラス又はセラ ミックより成る平らで剛性な支持体プレートである。この支持体プレート上に付 加的にまず少なくとも１つの補助層が施される。この補助層は例えば、後でマイ クロ電気めっきのための電気的導線のために必要とされる電気めっき開始層（例 えばTiCuTi,CrCuCr,Ni）である。補助層は、例えばスパッターによって又は無電 流の金属析出によって施される。支持体プレートをこのように前処理した後で、 補助層に、フォトレジスト（フォトラック）が全面的に、例えばローラによって 又は遠心力によって施される。 フォトレジストの厚さは、後で連続して行われる電気めっきプロセスで実現さ れる得る金属層の厚さ、つまり霧化円板３０の下側の底部層６２の厚さに相当す るようにしなければならない。レジスト層は、フォト構造化可能な１層又は多数 の層のシートより成っているか、又は液体レジスト（ポリイミド、フォトラック ）より成っている。付加的に１つの犠牲層を、後で製造されるラック構造に電気 めっきする場合には、フォトレジストの厚さは犠牲層の厚さだけ拡大される。実 現しようとする金属構造は、フォトリソグラフ式のマスクを用いてフォトレジス ト内に反転して転写しなければならない。１つの可能性は、フォトレジストを直 接マスクを介してＵＶ照射（プリント基板露光器又は 半導体露光器）によって露光（ＵＶ−深いリソグラフ）し、次いで現像するとい う点にある。 フォトレジスト内に最後に形成されて、後で霧化円板３０の層６２となるネガ 構造は、電気めっき式に金属(例えばNi,NiCo,NiFe,NiW,Cu)で満たされる。この 金属は、電気めっきによってネガ構造の輪郭部に密接して当てつけられるので、 正しい形状の所定の輪郭が繰り返し得られる。霧化円板３０の構造を実現するた めに、補助層を付加的に施す後の段階が、所望の数の層に応じて繰り返す必要が あるので、３層の霧化円板３０において３回の電気めっき段階が行われる。霧化 円板３０の複数の層のために、種々異なる金属が使用されるが、これらの金属は 、それぞれ新たな電気めっき段階においてのみ使用され得る。 霧化円板３０のカバー層６０を製造する際に、金属は、導電性の材料層６１’ 上においてもまた非導電性のフォトレジスト上においても渦流通路６６及び渦流 室６８の領域内で析出される。このために、開始層金属が、先行する中央の層６ １のレジスト上に被着される。上側のカバー層６０の析出後に、任意のフォトレ ジストが、金属構造から湿式化学式のストリップによって露出される。滑らかな 、受動的な支持体プレート（基板）においては、霧化円板３０は基板から剥がさ れ、個別化される。霧化円板３０と良好に付着する支持体プレートにおいては、 犠牲層は選択的に基板及び 霧化円板３０にエッチングされ、それによって霧化円板３０は支持体プレートか ら持ち上げられて、個別化される。 第３図以下には、多層電気めっき式霧化円板３０の多くの実施例が平面図で示 されている。これらの実施例は、一般的な回転対称的な円錐形噴射形状を生ぜし めるための所望の使用例に応じて役立つ。 第３図で平面図で示された、第２図による霧化円板３０は、少なくとも１つの 入口開口６７を有する上側のカバー層６０を有しており、この入口開口６７を介 して、渦流発生層６１における渦流発生の他に、勿論ねじりの加えられていない 別の流体成分(Fluidekomponent)が実現される。渦流発生層６１内には、幾何学 的な流れ形状としての複雑な開口輪郭が設けられており、この開口輪郭部はこの 層６１の全軸方向厚さに亙って延びている。中央の層６１の開口部輪郭は、内側 の渦流室６８と、これらの渦流室６８内に開口する多数の渦流通路６６とから形 成されており、これらの輪郭は、やはり中央の層６１に析出された材料領域６１ ’から形成される。 第３図に示された霧化円板３０は、中央の層６１において、十分に円形である 渦流室６８と４つの渦流通路６６とを有している。例えば隣接する渦流通路６６ に対してそれぞれ直角に延びる渦流通路６６が、接線方向で渦流通路６８内に開 口している。渦流通路６６ が渦流室６８内に接線方向で開口することによって、燃料に回転衝撃が加えられ る。この回転衝撃は、下側の底部層６２の中央の円形の出口開口６９でも得られ る。出口開口６９の直径は、例えばこの出口開口６９の直ぐ上に存在する渦流室 ６８の開放幅よりも明らかに小さい。これによって、渦流室６８内に形成される 渦流強さが増大される。第２図及び第３図に示された実施例においては、入口開 口６７は、渦流室６８の完全に上側に形成されており、この場合勿論、底部層６ ２内の中央に設けられた出口開口６９に対して完全にずれている。換言すれば、 ２つの開口６７及び６９を１平面に投影させた時に重なることがないので、入口 開口６７を通って流入する燃料は、確実に半径方向分力を受ける。燃料が軸方向 で入口開口６７内に流入した後で、燃料流は、出口開口６９への最短経路上で、 軸方向にそれた速度分力を受ける。 遠心力及び、渦流流と横方向流との重畳によって、燃料は中空円錐形状になり 、この際に弁縦軸線８に対して斜めに傾斜して噴射される。渦流室６８（第３図 ）内の矢印は流れの関係を表している。輪郭付与に応じて、結果的に生じた噴射 流の横方向のずれは、渦流流によって弱い影響か又は強い影響を受ける。第３図 に示されているように、矢印及びγで示された、入口開口６７と出口開口６９と の最短接続ラインの方向での噴射流方向は、渦流（ねじれ）方向に基づいてやや ずれている。γでは、霧化円板３０の左右対称軸線に対するスプレー（噴霧）の 角度が示されている。 渦流発生層６１の４つの材料領域６１’は、それぞれウエブ状に、噴霧円板３ ０の外縁部から間隔を保って構成されている。材料領域６１’は、それぞれ隣接 する材料領域６１’に対してほぼ直角に位置していて、互いに規定された間隔で 、カバー層６０によって覆われた渦流通路６６を形成している。渦流室６８に対 して半径方向で隣接する、材料領域６１’の端部７０は、例えば羽根状若しくは 翼状(schufelfoermig)に丸味を付けられているので、材料領域６１’の輪郭が既 に、噴射しようとする燃料の渦流流発生のために用いられ、円形の渦流室６８が 形成されている。内側の端部７０に向き合う、材料領域６１’の端部７１は、例 えばその外側輪郭部に形成されていて、同様に丸味を付けられており、それによ って、霧化円板３０が簡単な形式で例えば燃料噴射弁の開口内に挿入可能及び固 定可能であるような嵌合直径が得られる。 第４図及び第５図には、カバー層６０の少なくとも１つの入口開口６７の別の 構成の可能性が明らかに示されている。渦流室６８と渦流通路６６と材料領域６ １’との輪郭形状が、第３図に示された霧化円板３０の輪郭形状に十分に合致し ているのに対して、別の３つの実施例では、入口開口６７の輪郭形状及び数に関 する変化実施例が示されている。γ変位のない細いし っかりした噴射流を得るために、例えば小さい直径を有する円形の入口開口６７ は、大きい直径を有する円形の出口開口６９に対して同心的に配置されている（ 第４図）。第５図に示した霧化円板３０には、鎌形又は円弧区分形に延びていて 、しかも出口開口に対して完仝にずらされている入口開口６７が設けられている 。このような構成によれば、渦流流との幅広面状でひいては拡散状の混合が得ら れるという利点が提供される。第６図による霧化円板３０においては、カバー層 ６０に２つの入口開口６７が設けられていて、これらの入口開口６７が出口開口 ６９に対してずらされている。入口開口６７と出口開口６９との間のずれの大き さによって、スプレー（噴霧）の傾斜を非常に良好に調節することができる。 以上説明した実施例の他に、部分的なずれつまり出口開口６９と所定のオーバ ーラップ（重なり）を有するように入口開口６７を成形することも同様に可能で ある。 また同様に、図示の輪郭形状とは異なる輪郭形状を有する１つ又は２つ以上の入 口開口を設けることも可能である。以上説明したすべての実施例は、第１の流入 のために少なくとも１つの入口開口６７が渦流室６８内に直接開口していて、渦 流通路６６を介して、この第１の流入とは異なる別の流入が渦流室６８に対して 行われる点で共通している。 前述のように、縦軸線に対して角度γで傾斜した噴射流を形成することが、孔 付き円板の種々異なる適用領域において一般的であり、霧化円板において特に望 まれている。ガソリン直接噴射のために、例えば所定の組み付け条件に基づいて 燃焼室に直接、弁縦軸線８に対して斜めに傾けられたスプレーを噴射する噴射弁 を設けることが有利である。この場合、可能な変化実施例では、中空円錐形の外 周面に亙って均一な分布を有する、ねじりを加えられたできるだけ回転対称的な 中空円錐形スプレーを生ぜしめなければならない。このような噴射は、公知の霧 化円板又は渦流発生手段においては、後置された噴射構成部材に斜めに延びる吐 出孔を設けることによってのみ可能である。 従って本発明において重要な点は、霧化円板３０のための、以上述べた目的を 簡単に達成できるような幾何学形状を見つけだすという点にある。この場合、多 層電気めっきによって形成された霧化円板３０は製造技術に基づいて、ほぼ鉛直 な壁部しか有することができず、それによって壁部は斜めの噴射を行うことがで きないと見なされていることを考慮しなければならない。しかしながら有利な形 式で、霧化円板３０に鉛直な壁部が設けられていても、非対称的な輪郭付与によ って斜めの噴射が保証され、それによって、精密機械的に製造される後置接続さ れた構成部分を省くことができるという利点が得られる。この精密機械的に製造 される後置接続された構成部分には勿論、斜めに延びる噴射孔を問題なく設ける ことができるが。勿論、霧化円板３０によってあらかじめ得られた効果を増強す るために、若しくは霧化円板３０を簡単に固定するか又は支持するために、後置 接続された構成部分も考えられる。 また次の点も指摘しておかなければならない。つまり、中空円錐形の外周面全 体に亙って均一な分布を有する、ねじりをかけられた回転対称的な中空円錐形ス プレーは、本明細書で詳しく説明した斜め噴射のためのスプレー形状だけを提供 するが、本明細書の冒頭で述べたような別のスプレー形状つまり、非均一な分布 及び噴射流を有するスプレー形状も同様に、霧化円板３０のすべての層において 相応に非対称的な輪郭形状を付与することによって得られる。 第７図及び第８図には、霧化円板３０の別の実施例が示されている。この場合 、第８図には、第７図のVIII−VIII線に沿った断面図が示されている。この霧化 円板３０は、２流式(Bi-Flux)霧化円板３０（第２図乃至第６図）ではなく、い わゆる前絞り式霧化円板３０’である。これまで説明してきた霧化円板との相違 点は、霧化円板３０’が、渦流室６８の直接上に配置されていて、しかもこの渦 流室６８内に開口していない入口開口６７を有しているという点である。これら の入口開口６７は、むしろ渦流通路６６内に、それも 渦流通路６６の、渦流室６８とは反対側の端部８０に開口している。 このような配置構成によれば、それぞれ図平面に位置する、入口開口６７の各 流入横断面が、図平面に対して直角で、それぞれの渦流通路６６の高さ及び幅に よって規定される最小の鉛直な渦流通路横断面よりも小さい。これによって入口 開口６７は、前絞りの作用を有していて、また霧化円板３０’の貫流を規定する 横断面を有している。このような、カバー層６０における入口開口６７による絞 りは、任意の噴射流角度において量公差の改善を保証する。 霧化円板３０’は、これまで述べた実施例のものとは異なる別の特徴を有して いる。第１の特徴は、３つのすべての層６０，６１，６２が同じ大きさの外径を 有していて、この場合、中央の渦流発生層６１が、１つのまとまった関連し合う 材料領域６１’を有しているという点にある。従って、渦流室６８内にほぼ接線 方向に開口する渦流通路６６は、その渦流室６８とは反対側の端部８０で、霧化 円板３０’の外周部に接続していない。むしろ、渦流通路６６と霧化円板３０’ の外周部との間には、材料領域６１’環状に延びる縁部領域が存在している。こ の縁部領域によって、霧化円板３０は特に簡単にその外周部で緊締して固定する ことができる。これまでに述べた実施例による、４つの渦流通路６６を有する霧 化円板３０の実施例の他 に、第７図によれば、４つ以外の数（例えば６つ）の渦流通路６６を多層電気め っきによって製造することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター ダンテス ドイツ連邦共和国 Ｄ―71735 エーバー ディンゲン カールシュトラーセ 20 (72)発明者 デトレフ ノヴァク ドイツ連邦共和国 Ｄ―74199 ウンター グルッペンバッハ カピスハルデ 16 (72)発明者 イェルク ハイゼ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71706 マルクグ レーニンゲン アイヒェンヴェーク 15 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 少なくとも１つの金属材料より成る、特に噴射弁のための霧化円板であっ て、流体のための完全な貫通部と、少なくとも１つの入口開口（６５，６７）と 、下側の底部層（６２）に形成された少なくとも１つの出口開口（６９）と、中 央の渦流発生層（６１）内に設けられた渦流室（６８）内に開口する少なくとも ２つの渦流通路（６６）とを有している形式のものにおいて、 上側の層がカバー層（６０）として構成されていて、該カバー層（６０）が、 もっぱら渦流室（６８）の上側で少なくとも１つの入口開口（６７）を有してお り、 カバー層（６０）の外側に、渦流通路（６６）に供給するための別の入口領域 （６５）が設けられており、 霧化円板（３０）の複数の層が、電気めっき式の金属析出（多層電気めっき） によって直接的に互いに重なり合って付着固定されて構成されている、 ことを特徴とする霧化円板。 2. 中央の渦流発生層（６１）が、周方向で互いに間隔を保って配置された多 数の材料領域（６１’）によって形成されており、これらの材料領域（６１’） が互いに幾何学的な位置に基づいて、渦流室（６８） 及び渦流通路（６６）の輪郭形状を提供している、請求項１記載の霧化円板。 3. ４つの材料領域（６１’）が渦流発生層（６１）を形成しており、これに よってこれらの材料領域（６１’）間に１つの渦流室（６８）と４つの渦流通路 （６６）とが形成されている、請求項２記載の霧化円板。 4. 前記複数の材料領域（６１’）が、霧化円板（３０）全体の外径を規定す る下側の底部層（６２）の外周部から間隔を保って延びている、請求項２又は３ 記載の霧化円板。 5. 前記複数の材料領域（６１’）がウエブ状に延びている、請求項４記載の 霧化円板。 6. 前記複数の材料領域（６１’）が、その渦流室（６８）に向いた側の端部 （７０）で翼状に丸味をつけられている、請求項４又は５記載の霧化円板。 7. 前記複数の材料領域（６１’）が、円形、楕円形又は多角形又はこれらの 混合形を有する渦流室（６８）を制限するように、配置されている、請求項２か ら６までのいずれか１項記載の霧化円板。 8. 入口開口（６７）が、出口開口（６９）に対して部分的に又は完全にずら して配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の霧化円板。 9. 入口開口（６７）が出口開口（６９）に対して同心的に構成されている、 請求項１から７までのいず れか１項記載の霧化円板。 10．底部層（６２）に形成された少なくとも１つの出口開口（６９）が、円形 、楕円形又は多角形又はこれらの混合形に形成されている、請求項１から９まで のいずれか１項記載の霧化円板。 11．底部層（６２）に形成された少なくとも１つの出口開口（６９）が霧化円 板（３０）の左右対称軸線に対して同心的に又は偏心的に設けられている、請求 項１から１０までのいずれか１項記載の霧化円板。 12．上側のカバー層（６０）が、下側の底部層（６２）よりも小さい外径を有 している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の霧化円板。 13．少なくとも１つの金属材料より成る、特に噴射弁のための霧化円板であっ て、流体のための完全な貫通部と、少なくとも２つの入口開口（６７）と、少な くとも１つの出口開口（６９）とを有しており、この場合、前記少なくとも２つ の入口開口（６７）が上側のカバー層（６０）に設けられ、少なくとも１つの出 口開口（６９）が下側の底部層（６２）に設けられており、さらに少なくとも２ つの渦流通路（６６）を有していて、これらの渦流通路（６６）が渦流室（６８ ）内に開口していて、渦流室（６８）が中央の渦流発生層（６１）内に設けられ ていて、丁度１つの入口開口（６７）が丁度１つの渦流通路（６６）内に開口し ている形式のものにおいて、 各入口開口（６７）の水平な流入横断面が、各渦流通路（６６）の最小の鉛直 方向渦流通路横断面よりも小さく、 霧化円板（３０’）の層が電気めっき式の金属析出（多層電気めっき）によっ て互いに直接的に付着結合によって重なり合って構成されている、 ことを特徴とする、霧化円板。 14．渦流通路（６６）がその、渦流室（６８）とは反対側の端部（８０）で複 数の入口領域を有していて、これらの入口領域が、霧化円板（３０’）の材料の 環状の縁部領域によって間隔を保っている、請求項１３記載の霧化円板。 15．底部層（６２）の少なくとも１つの出口開口（６９）が、円形、楕円形又 は多角形又はこれらの混合形より形成されている、請求項１３又は１４記載の霧 化円板。 16．底部層（６２）に設けられた少なくとも１つの出口開口（６９）が、霧化 円板（３０’）の左右対称軸線に対して同心的又は偏心的に設けられている、請 求項１３から１５までのいずれか１項記載の霧化円板。 17．特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための、内燃機関の燃料噴 射装置のための燃料噴射弁であって、弁縦軸線（８）と、アクチュエータ（１， ２，１４，１８，１９）と、可動な弁部分（２０）と を有しており、該弁部分（２０）が、弁を開閉するために、弁座部材（２６）に 形成された定置の弁座（２７）と協働するようになっており、さらに、弁座（２ ７）の下流側に配置された霧化円板（３０）が設けられていて、該霧化円板（３ ０）が、多層構造を有していて少なくとも１つの金属材料より成っていて、少な くとも１つの入口開口（６５，６７）と少なくとも１つの出口開口（６９）とを 有しており、少なくとも１つの出口開口（６９）が下側の底部層（６２）に設け られており、さらに前記霧化円板（３０）が、１つの渦流室（６８）と、この渦 流室内に開口する少なくとも２つの渦流通路（６６）とを、前記出口開口（６９ ）の上流側に有している形式のものにおいて、 霧化円板（３０）がカバー層（６０）としての上側の層を有していて、該カバ ー層（６０）が少なくとも１つの入口開口（６７）を有しており、 カバー層（６０）の外側に、渦流通路（６６）に供給するための別の入口領域 （６５）が設けられており、 霧化円板（３０）の複数の層が、電気めっき式の金属析出（多層電気めっき） によって直接的に付着結合されて互いに重なり合って構成されている、 ことを特徴とする、燃料噴射弁。 18．中央の渦流発生層（６１）が、周方向で互いに間隔を保って配置された多 数の材料領域（６１’）よ り形成されていて、これらの材料領域が、その互いの幾何学的な位置に基づいて 、渦流室（６８）及び渦流通路（６６）の輪郭形状を与えるようになっている、 請求項１７記載の燃料噴射弁。 19．４つの材料領域（６１’）が渦流発生層（６１）を形成し、これによって これらの材料領域（６１’）間に１つの渦流室（６８）と４つの渦流通路（６６ ）とが形成されている、請求項１８記載の燃料噴射弁。 20．複数の材料領域（６１’）が、霧化円板（３０）全体の外径を規定する下 側の底部層（６２）の外周部から間隔を保って延びている、請求項１８又は１９ 記載の燃料噴射弁。 21．材料領域（６１’）がウエブ状に延びている、請求項２０記載の燃料噴射 弁。 22．材料領域（６１’）が、その渦流室（６８）側の端部（７０）で翼状に丸 味を付けられている、請求項２０又は２１記載の燃料噴射弁。 23．複数の材料領域（６１’）が、円形、楕円形又は多角形又はこれらの混合 形より成る渦流室（６８）を制限するように、配置されている、請求項１８から ２２までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 24．入口開口（６７）が、出口開口（６９）に対して部分的に又は完全にずら されている、請求項１７から２３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 25．入口開口（６７）が出口開口（６９）に対して同心的に構成されている、 請求項１７から２３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 26．底部層（６２）に設けられた少なくとも１つの出口開口（６９）が、円形 、楕円形又は多角形又はこれらの混合形より形成されている、請求項１７から２ ５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 27．底部層（６２）に設けられた少なくとも１つの出口開口（６９）が、霧化 円板（３０）の左右対称軸線に対して同心的又は偏心的に設けられている、請求 項１７から２６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 28．上側のカバー層（６０）が、下側の底部層（６２）よりも小さい外径を有 している、請求項１７から２７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 29．特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための、内燃機関の燃料噴 射装置のための燃料噴射弁であって、弁縦軸線（８）と、アクチュエータ（１， ２，１４，１８，１９）と、可動な弁部分（２０）とを有しており、該弁部分（ ２０）が、弁を開閉するために、弁座部材（２６）に形成された定置の弁座（２ ７）と協働するようになっており、さらに、弁座（２７）の下流側に配置された 霧化円板（３０）が設けられていて、該霧化円板（３０）が、多層構造を有して いて少なくとも１つの金属材料より成り、少なくとも ２つの入口開口（６７）と少なくとも１つの出口開口（６９）とを有しており、 少なくとも２つの入口開口（６７）が上側のカバー層（６０）に、また少なくと も１つの出口開口（６９）が下側の底部層（６２）に設けられており、さらに霧 化円板（３０）が、１つの渦流室（６８）と、この渦流室内に開口する少なくと も２つの渦流通路（６６）とを、前記出口開口（６９）の上流側に有しており、 丁度１つの入口開口（６７）が丁度１つの渦流室（６６）内に開口する形式のも のにおいて、 各入口開口（６７）の水平な流入横断面が、各渦流通路（６６）の最小の鉛直 な渦流通路横断面よりも小さく、 霧化円板（３０’）の複数の層が、電気めっき式の金属析出（多層電気めっき ）によって直接的に付着結合されて互いに重なり合って構成されている、 ことを特徴とする燃料噴射弁。 30．渦流通路（６６）がその渦流室（６８）とは反対側の端部（８０）で複数 の入口領域を有しており、これらの入口領域が、霧化円板（３０’）の外周部の 材料より成る環状の縁部領域によって間隔を保っている、請求項２９記載の燃料 噴射弁。 31．底部層（６２）に設けられた少なくとも１つの出口開口（６９）が、円形 、楕円形又は多角形又はこれらの混合形より形成されている、請求項２９又は３ ０記載の燃料噴射弁。 32．底部層（６２）に設けられた少なくとも１つの出口開口（６９）が、霧化 円板（３０’）の左右対称軸線に対して同心的に又は偏心的に設けられている、 請求項２９から３１までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 33．霧化円板（３０，３０’）が、溶接、接着又は緊締によって保持部材（５ ５）又は弁座支持体（２１）内に固定されている、請求項１７又は２９記載の燃 料噴射弁。