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DE19815795A1 - Zerstäuberscheibe und Brennstoffeinspritzventil mit Zerstäuberscheibe - Google Patents

Zerstäuberscheibe und Brennstoffeinspritzventil mit Zerstäuberscheibe

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Publication number
DE19815795A1
DE19815795A1 DE19815795A DE19815795A DE19815795A1 DE 19815795 A1 DE19815795 A1 DE 19815795A1 DE 19815795 A DE19815795 A DE 19815795A DE 19815795 A DE19815795 A DE 19815795A DE 19815795 A1 DE19815795 A1 DE 19815795A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
swirl
atomizer disc
outlet opening
atomizer
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19815795A
Other languages
English (en)
Inventor
Petra Heinbuch
Frank Schatz
Guenter Dantes
Detlef Nowak
Joerg Heyse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19815795A priority Critical patent/DE19815795A1/de
Priority to PCT/DE1999/000089 priority patent/WO1999053193A1/de
Priority to KR1019997010951A priority patent/KR20010012981A/ko
Priority to JP55100199A priority patent/JP2002503311A/ja
Priority to EP99906059A priority patent/EP1019629A1/de
Priority to US09/445,516 priority patent/US6161782A/en
Publication of DE19815795A1 publication Critical patent/DE19815795A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberscheibe, die sich dadurch auszeichnet, daß sie aus wenigstens einem metallischen Material besteht, mit wenigstens einer Einlaßöffnung (67) in einer oberen Deckelschicht (60) und wenigstens einer Auslaßöffnung (69) in einer unteren Bodenschicht (62) ausgebildet ist, und wenigstens zwei in eine Drallkammer (68) mündende Drallkanäle (66) aufweist, wobei die Drallkammer (68) in einer mittleren Drallerzeugungsschicht (61) vorgesehen ist. Über die Einlaßöffnung (67) und die Drallkanäle (68) treten zwei verschiedenartige (Bi-Flux)-Strömungen in die Drallkammer (68) ein. Alle Schichten der Zerstäuberscheibe (30) sind mittels galvanischer Metallabscheidung (Multilayergalvanik) unmittelbar aufeinander aufgebaut. DOLLAR A Die Zerstäuberscheibe (30) eignet sich besonders für den Einsatz an einem Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einem Hochdruckeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Zerstäuberscheibe nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13 und von einem Brennstoffeinspritzventil mit einer Zerstäuberscheibe nach der Gattung des Anspruchs 17 bzw. des Anspruchs 29.
Aus der DE-PS 39 43 005 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem im Sitzbereich mehrere scheibenförmige Elemente angeordnet sind. Bei Erregung des Magnetkreises wird eine als Flachanker fungierende flache Ventilplatte von einer mit ihr zusammenwirkenden gegenüberliegenden Ventilsitzplatte abgehoben, die gemeinsam ein Plattenventilteil bilden. Stromaufwärts der Ventilsitzplatte ist ein Drallelement angeordnet, das den zum Ventilsitz strömenden Brennstoff in eine kreisförmige Drehbewegung versetzt. Eine Anschlagplatte begrenzt den axialen Weg der Ventilplatte auf der der Ventilsitzplatte gegenüberliegenden Seite. Die Ventilplatte wird mit großem Spiel von dem Drallelement umgeben; eine gewisse Führung der Ventilplatte übernimmt damit das Drallelement. Im Drallelement sind an dessen unterer Stirnseite mehrere tangential verlaufende Nuten eingebracht, die vom äußeren Umfang ausgehend bis in eine mittlere Drallkammer reichen. Durch das Aufliegen des Drallelements mit seiner unteren Stirnseite auf der Ventilsitzplatte liegen die Nuten als Drallkanäle vor.
Aus der WO 96/11335 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, an dessen stromabwärtigen Ende ein mehrscheibiger Zerstäubungsvorsatz mit einer Drallaufbereitung angeordnet ist. Dieser Zerstäubungsvorsatz ist stromabwärts eines in einem Ventilsitzträger eingebauten scheibenförmigen Führungselements und eines Ventilsitzes ebenfalls am Ventilsitzträger vorgesehen, wobei ein zusätzliches Stützelement den Zerstäubungsvorsatz in einer definierten Position hält. Der Zerstäubungsvorsatz ist zweischeibig bzw. vierscheibig ausgeführt, wobei die einzelnen Scheiben aus rostfreiem Stahl oder Silizium hergestellt sind. Entsprechend kommen bei der Herstellung der Öffnungsgeometrien in den Scheiben konventionelle Bearbeitungsverfahren zum Einsatz, wie Erodieren, Stanzen oder Ätzen. Jede einzelne Scheibe des Zerstäubungsvorsatzes wird separat gefertigt, wonach entsprechend der gewünschten Scheibenanzahl alle gleich großen Scheiben zur Bildung des vollständigen Zerstäubungsvorsatzes aufeinander gestapelt werden.
In der DE-OS 196 07 288 wurde bereits die sogenannte Multilayergalvanik zur Herstellung von Lochscheiben, die insbesondere für den Einsatz an Brennstoffeinspritzventilen geeignet sind, ausführlich beschrieben. Dieses Herstellungsprinzip einer Scheibenherstellung durch mehrfaches galvanisches Metallabscheiden verschiedener Strukturen aufeinander, so daß eine einteilige Scheibe vorliegt, soll ausdrücklich zum Offenbarungsgehalt vorliegender Erfindung zählen. Die mikrogalvanische Metallabscheidung in mehreren Ebenen, Lagen bzw. Schichten kommt auch zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zerstäuberscheiben zum Einsatz.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zerstäuberscheibe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13 hat den Vorteil, daß sie auf besonders einfache Art und Weise kostengünstig herstellbar ist. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Zerstäuberscheiben in reproduzierbarer Weise äußerst präzise in sehr großen Stückzahlen gleichzeitig gefertigt werden können (hohe Batchfähigkeit). Aufgrund ihrer metallischen Ausbildung sind solche Zerstäuberscheiben sehr bruchsicher und gut montierbar, beispielsweise an Einspritzventilen oder anderen Abspritzdüsen von Flüssigkeiten jeglicher Art. Die Anwendung der Multilayergalvanik erlaubt eine extrem große Gestaltungsfreiheit, da die Konturen der Öffnungsbereiche (Einlaßbereiche, Drallkanäle, Drallkammer, Auslaßöffnung) in der Zerstäuberscheibe frei wählbar sind. Besonders im Vergleich zu Siliziumscheiben, bei denen aufgrund der Kristallachsen erreichbare Konturen streng vorgegeben sind (Pyramidenstümpfe), ist diese flexible Formgebung sehr vorteilhaft.
Das metallische Abscheiden hat besonders im Vergleich zur Herstellung von Siliziumscheiben den Vorteil einer sehr großen Materialvielfalt. Die verschiedensten Metalle mit ihren unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften und Härten können bei der zur Herstellung der Zerstäuberscheiben verwendeten Mikrogalvanik zum Einsatz kommen.
Die herstellungsbedingt große Gestaltungsfreiheit der Konturen innerhalb der Zerstäuberscheibe hat wiederum den großen Vorteil zur Folge, daß verschiedene Strahlformen der abzuspritzenden Sprays einfach erzeugbar sind. So sind Strahlverläufe und Sprays in Form von Hohlkegeln, schrägen Hohlkegeln, Vollkegeln, schrägen Vollkegeln, strähnenbehafteten Kegeln oder Flachstrahlen erzielbar, die allesamt durch die Drallbeaufschlagung in der Drallscheibe hervorragend aufbereitet werden. Mit der Multilayergalvanik sind in besonders vorteilhafter Weise problemlos, kostengünstig und mit extrem großer Präzision Hinterschneidungen und Überdeckungen erzielbar.
Von besonderem Vorteil ist es, die Zerstäuberscheibe so auszubilden, daß die wenigstens eine Einlaßöffnung für eine erste Zuströmung direkt in die Drallkammer mündet und über die Drallkanäle eine weitere davon zeitweise unabhängige Zuströmung zur Drallkammer erfolgt. Mit einer solchen zwei Strömungen in sich führenden Bi-Flux-Zerstäuberscheibe lassen sich auf sehr einfache Weise schräg abspritzende Sprays erzeugen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 bzw. Anspruch 13 angegebenen Zerstäuberscheibe möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, die Zerstäuberscheibe bestehend aus drei Schichten aufzubauen, indem drei Galvanikschritte zur Metallabscheidung vorgenommen werden. Dabei stellt die stromaufwärtige Schicht eine Deckelschicht dar, die die Drallkammer einer mittleren Drallerzeugungsschicht abdeckt. Die Drallerzeugungsschicht wird von einem oder mehreren Materialbereichen gebildet, die aufgrund ihrer Konturgebung und ihrer geometrischen Lage zueinander die Konturen der Drallkammer und der Drallkanäle vorgeben. Durch den Galvanikprozess werden die einzelnen Schichten ohne Trenn- oder Fügestellen so aufeinander aufgebaut, daß sie durchgehend homogenes Material darstellen. Insofern sind "Schichten" als gedankliches Hilfsmittel zu verstehen.
In vorteilhafter Weise sind in der Zerstäuberscheibe zwei, drei, vier oder sechs Drallkanäle vorgesehen. Die Materialbereiche können entsprechend der gewünschten Konturgebung der Drallkanäle sehr unterschiedliche Formen besitzen, z. B. stegartig oder spiralförmig sein. In vorteilhafter Weise sind auch die Konturen der Drallkammer, der Deckelschicht und der Auslaßöffnung flexibel gestaltbar, wobei durch Asymmetrien bestimmter Öffnungskonturen besondere geneigte, z. B. motorspezifische Strahlbilder und Sprayformen erzeugbar sind. Die Erzeugung von zur Symmetrieachse der Drallscheibe unter einem Winkel γ geneigten Sprays oder Strahlen (Hohl- oder Vollkegel, hoher oder geringer Strähnenanteil über den Umfang, Gleich- oder Ungleichverteilung über den Umfang, nicht rotationssymmetrische (Flach-)Strahlbilder mit einstellbaren Strähnenkomponenten) auf einfache Art und Weise und ohne zusätzliche Bauteile mit vorgegebenen Schrägabspritzkonturen (Schräglöcher) stellt einen außerordentlich wichtigen Vorteil der erfindungsgemäßen Zerstäuberscheiben dar.
Ohne nachgeschaltete, feinmechanisch hergestellte Bauteile können so zur Symmetrieachse geneigte Sprays mit oben genannten Eigenschaften erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 bzw. des Anspruchs 29 hat den Vorteil, daß mit ihm eine sehr hohe Zerstäubungsgüte eines abzuspritzenden Brennstoffs sowie eine an die jeweiligen Erfordernisse (z. B. Einbaubedingungen, Motorkonfigurationen, Zylinderausformungen, Zündkerzenposition) angepaßte Strahl bzw. Sprayformung erzielt wird. Als Konsequenz können bei Verwendung von Multilayergalvanik-Zerstäuberscheiben an einem Einspritzventil einer Brennkraftmaschine u. a. die Abgasemission der Brennkraftmaschine reduziert und ebenso eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs erzielt werden.
Aus den bezüglich der Zerstäuberscheiben angeführten Vorteilen sind entsprechende Vorteile für den Einsatz an einem Brennstoffeinspritzventil in logischer Weise herleitbar, da durch die vereinfachte und sehr gut reproduzierbare Herstellungsweise der Zerstäuberscheiben gekoppelt mit der hohen Funktionalität der Drallerzeugung im Fluid, hier Brennstoff, für das Brennstoffeinspritzventil genauso die Vorteile der hohen Qualität, gleichmäßigen Feinstzerstäubung, hohen Variabilität an Strahlformen und Kostenersparnis vorliegen.
Bei motorischem Betrieb tritt allgemein bei der Benzindirekteinspritzung das Problem auf, daß die in den Brennraum ragende stromabwärtige Spitze des Einspritzventils durch Benzinablagerungen verkokt. Bei bisher bekannten in den Brennraum ragenden Einspritzventilen besteht deshalb über ihre Lebensdauer die Gefahr einer negativen Beeinflussung der Sprayparameter (z. B. statische Strömungsmenge, Strahlwinkel), die bis zu einem Ausfall des Einspritzventils führen kann. Durch das Einsetzen der Multilayergalvanik-Zerstäuberscheibe am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils aus den Materialien Nickel oder Nickel-Kobalt wird eine Verkokung in diesem Bereich wirksam verhindert. Geeignete Materialien sind außerdem Kobalt- und Nickeloxide und Oxide von Legierungen der genannten Metalle. Durch den Aufbau der Zerstäuberscheibe aus solchen Materialien wird eine vollständige Verbrennung der Rußpartikel katalysiert und die Ablagerung von Kohlenstoffteilchen verhindert. Katalytische Wirksamkeit zeigen auch die Edelmetalle Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt bzw. Legierungen dieser Metalle untereinander oder mit anderen Metallen.
Weitere Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele noch näher benannt.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein mit einer Zerstäuberscheibe ausstattbares Brennstoffeinspritzventil im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 3 als Prinzipdarstellung einer Zerstäuberscheibe, Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Multilayergalvanik- Zerstäuberscheibe, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberscheibe, Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberscheibe, Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberscheibe, Fig. 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberscheibe und Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 zumindest teilweise umgebenen, als Innenpol eines Magnetkreises dienenden, rohrförmigen, weitgehend hohlzylindrischen Kern 2. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders als Hochdruckeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Für den Einsatz der erfindungsgemäßen, später näher beschriebenen Zerstäuberscheiben stellt ein Einspritzventil (für Benzin- oder Dieselanwendung, für Direkt- oder Saugrohreinspritzung) nur ein wichtiges Anwendungsgebiet dar. Diese Zerstäuberscheiben können auch in Tintenstrahldruckern, an Düsen zum Versprühen von Flüssigkeiten jeglicher Art oder bei Inhalatoren zum Einsatz kommen. Zur Erzeugung feiner Sprays mit Drallkomponenten eignen sich die erfindungsgemäßen Zerstäuberscheiben ganz allgemein.
Ein beispielsweise gestufter Spulenkörper 3 aus Kunststoff nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 und einem ringförmigen, nichtmagnetischen, von der Magnetspule 1 teilweise umgebenen Zwischenteil 4 mit einem L-förmigen Querschnitt einen besonders kompakten und kurzen Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
In dem Kern 2 ist eine durchgängige Längsöffnung 7 vorgesehen, die sich entlang einer Ventillängsachse 8 erstreckt. Der Kern 2 des Magnetkreises dient auch als Brennstoffeinlaßstutzen, wobei die Längsöffnung 7 einen Brennstoffzufuhrkanal darstellt. Mit dem Kern 2 oberhalb der Magnetspule 1 fest verbunden ist ein äußeres metallenes (z. B. ferritisches) Gehäuseteil 14, das als Außenpol bzw. äußeres Leitelement den Magnetkreis schließt und die Magnetspule 1 zumindest in Umfangsrichtung vollständig umgibt. In der Längsöffnung 7 des Kerns 2 ist zulaufseitig ein Brennstoffilter 15 vorgesehen, der für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile sorgt, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten. Der Brennstoffilter 15 ist z. B. durch Einpressen im Kern 2 fixiert.
Der Kern 2 bildet mit dem Gehäuseteil 14 das zulaufseitige Ende des Brennstoffeinspritzventils, wobei sich das obere Gehäuseteil 14 beispielsweise in axialer Richtung stromabwärts gesehen gerade noch über die Magnetspule 1 hinaus erstreckt. An das obere Gehäuseteil 14 schließt sich dicht und fest ein unteres rohrförmiges Gehäuseteil 18 an, das z. B. ein axial bewegliches Ventilteil bestehend aus einem Anker 19 und einer stangenförmigen Ventilnadel 20 bzw. einen langgestreckten Ventilsitzträger 21 umschließt bzw. aufnimmt. Das bewegliche Ventilteil könnte aber z. B. auch die Form einer flachen Scheibe mit integriertem Anker haben. Die beiden Gehäuseteile 14 und 18 sind z. B. mit einer umlaufenden Schweißnaht fest miteinander verbunden.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das untere Gehäuseteil 18 und der weitgehend rohrförmige Ventilsitzträger 21 durch Verschrauben fest miteinander verbunden; Schweißen, Löten oder Bördeln stellen aber ebenso mögliche Fügeverfahren dar. Die Abdichtung zwischen dem Gehäuseteil 18 und dem Ventilsitzträger 21 erfolgt z. B. mittels eines Dichtrings 22. Der Ventilsitzträger 21 besitzt über seine gesamte axiale Ausdehnung eine innere Durchgangsöffnung 24, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 8 verläuft.
Mit seinem unteren Ende 25, das auch zugleich den stromabwärtigen Abschluß des gesamten Brennstoffeinspritzventils darstellt, umgibt der Ventilsitzträger 21 ein in der Durchgangsöffnung 24 eingepaßtes scheibenförmiges Ventilsitzelement 26 mit einer sich stromabwärts kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 27. In der Durchgangsöffnung 24 ist die z. B. stangenförmige, einen weitgehend kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ventilnadel 20 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende einen Ventilschließabschnitt 28 aufweist. Dieser beispielsweise sich keglig verjüngende Ventilschließabschnitt 28 wirkt in bekannter Weise mit der im Ventilsitzelement 26 vorgesehenen Ventilsitzfläche 27 zusammen. Stromabwärts der Ventilsitzfläche 27 folgt dem Ventilsitzelement 26 eine erfindungsgemäße Zerstäuberscheibe 30, die mittels Multilayergalvanik hergestellt ist und drei aufeinander abgeschiedene metallische Schichten umfaßt.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 20 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer in der Längsöffnung 7 des Kerns 2 angeordneten Rückstellfeder 33 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2, den Gehäuseteilen 14 und 18 und dem Anker 19. Der Anker 19 ist mit dem dem Ventilschließabschnitt 28 abgewandten Ende der Ventilnadel 20 z. B. durch eine Schweißnaht verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. Zur Führung der Ventilnadel 20 während ihrer Axialbewegung mit dem Anker 19 entlang der Ventillängsachse 8 dient einerseits eine im Ventilsitzträger 21 am dem Anker 19 zugewandten Ende vorgesehene Führungsöffnung 34 und andererseits ein stromaufwärts des Ventilsitzelements 26 angeordnetes scheibenförmiges Führungselement 35 mit einer maßgenauen Führungsöffnung 36. Der Anker 19 ist während seiner Axialbewegung von dem Zwischenteil 4 umgeben.
Anstelle des elektromagnetischen Kreises kann auch ein anderer erregbarer Aktuator, wie z. B. ein Piezostack, in einem vergleichbaren Brennstoffeinspritzventil verwendet werden bzw. das Betätigen des axial beweglichen Ventilteils durch einen hydraulischen Druck oder Servodruck erfolgen.
Eine in der Längsöffnung 7 des Kerns 2 eingeschobene, eingepreßte oder eingeschraubte Einstellhülse 38 dient zur Einstellung der Federvorspannung der über ein Zentrierstück 39 mit ihrer stromaufwärtigen Seite an der Einstellhülse 38 anliegenden Rückstellfeder 33, die sich mit ihrer gegenüberliegenden Seite am Anker 19 abstützt. Im Anker 19 sind ein oder mehrere bohrungsähnliche Strömungskanäle 40 vorgesehen, durch die der Brennstoff von der Längsöffnung 7 im Kern 2 aus über stromabwärts der Strömungskanäle 40 ausgebildete Verbindungskanäle 41 nahe der Führungsöffnung 34 im Ventilsitzträger 21 bis in die Durchgangsöffnung 24 gelangen kann.
Der Hub der Ventilnadel 20 wird durch die Einbaulage des Ventilsitzelements 26 vorgegeben. Eine Endstellung der Ventilnadel 20 ist bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließabschnitts 28 an der Ventilsitzfläche 27 des Ventilsitzelements 26 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 20 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 19 an der stromabwärtigen Stirnseite des Kerns 2 ergibt. Die Oberflächen der Bauteile im letztgenannten Anschlagbereich sind beispielsweise verchromt.
Die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 und damit deren Erregung erfolgt über Kontaktelemente 43, die noch außerhalb des Spulenkörpers 3 mit einer Kunststoffumspritzung 44 versehen sind. Die Kunststoffumspritzung 44 kann sich auch über weitere Bauteile (z. B. Gehäuseteile 14 und 18) des Brennstoffeinspritzventils erstrecken. Aus der Kunststoffumspritzung 44 heraus verläuft ein elektrisches Anschlußkabel 45, über das die Bestromung der Magnetspule 1 erfolgt. Die Kunststoffumspritzung 44 ragt durch das in diesem Bereich unterbrochene obere Gehäuseteil 14.
Stromabwärts der Führungsöffnung 34 ist die Durchgangsöffnung 24 des Ventilsitzträgers 21 beispielsweise zweimal gestuft ausgeführt. Ein erster Absatz 49 dient als Anlagefläche für eine z. B. schraubenförmige Druckfeder 50. Mit der zweiten Stufe 51 wird ein vergrößerter Einbauraum für die drei scheibenförmigen Elemente 35, 26 und 30 geschaffen. Die die Ventilnadel 20 umhüllende Druckfeder 50 verspannt das Führungselement 35 im Ventilsitzträger 21, da sie mit ihrer dem Absatz 49 gegenüberliegenden Seite gegen das Führungselement 35 drückt. Stromabwärts der Ventilsitzfläche 27 ist im Ventilsitzelement 26 eine Austrittsöffnung 53 eingebracht, durch die der bei geöffnetem Ventil an der Ventilsitzfläche 27 entlangströmende Brennstoff strömt, um nachfolgend in die Zerstäuberscheibe 30 einzutreten. Die Zerstäuberscheibe 30 liegt beispielsweise in einer Vertiefung 54 eines scheibenförmigen Halteelements 55 vor, wobei das Halteelement 55 fest mit dem Ventilsitzträger 21 z. B. mittels Schweißen, Kleben oder durch Verklemmen verbunden ist. Die in Fig. 1 gezeigte Befestigungsvariante der Zerstäuberscheibe 30 ist nur vereinfacht dargestellt und zeigt nur eine von vielen zu variierenden Befestigungsmöglichkeiten. Entscheidend ist die prinzipielle Anordnung der mikrogalvanisch abgeschiedenen Zerstäuberscheibe 30 stromabwärts der Ventilsitzfläche 27. In dem Halteelement 55 ist stromabwärts der dem Ventilsitz zugewandten Vertiefung 54 eine zentrale Auslaßöffnung 56 ausgebildet, durch die der nun drallbehaftete Brennstoff das Brennstoffeinspritzventil verläßt.
Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung des Scheibenaufbaus einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 3. In der Fig. 2 wurden für die einzelnen abgeschiedenen Schichten verschiedene Schraffuren gewählt, obwohl ausdrücklich betont werden soll, daß es sich bei den Zerstäuberscheiben 30 um einteilige Bauteile handelt, da die einzelnen Schichten unmittelbar aufeinander abgeschieden und nicht erst nachträglich gefügt werden. Die Schichten der Zerstäuberscheibe 30 werden nacheinander galvanisch abgeschieden, so daß sich die Folgeschicht aufgrund galvanischer Haftung fest mit der darunterliegenden Schicht verbindet.
Die Zerstäuberscheibe 30 weist einen solchen Außendurchmesser auf, daß sie straff mit geringem Spiel in eine Aufnahmeöffnung am Brennstoffeinspritzventil, z. B. in die Vertiefung 54 des Halteelements 55 oder in eine Öffnung des Ventilsitzträgers 21, eingepaßt werden kann. Gebildet wird die Zerstäuberscheibe 30 aus drei galvanisch aufeinander abgeschiedenen Ebenen, Lagen bzw. Schichten, die somit im eingebauten Zustand axial aufeinander folgen. Bezeichnet werden die drei Schichten der Zerstäuberscheibe 30 im folgenden entsprechend ihrer Funktion mit Deckelschicht 60, Drallerzeugungsschicht 61 und Bodenschicht 62. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die obere Deckelschicht 60 mit einem kleineren Außendurchmesser als die untere Schicht 62 ausgebildet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Brennstoff einerseits an der Deckelschicht 60 außen vorbei strömen und so ungehindert in äußere Einlaßbereiche 65 von beispielsweise vier Drallkanälen 66 in der mittleren Drallerzeugungsschicht 61 eintreten kann (siehe Pfeile zum Strömungsverlauf in Fig. 2). Andererseits ist in der oberen Deckelschicht 60 eine Einlaßöffnung 67 eingebracht, durch die ein Teil des Brennstoffs unmittelbar einströmen kann, so daß eine sogenannte Bi-Flux-Zerstäuberscheibe mit zwei weitgehend separaten Strömungen vorliegt. Zerstäuberscheiben 30 sind in erfindungsgemäßer Weise auch mit mehr als drei Schichten herstellbar, wobei die Struktur der oben beschriebenen Schichten 60, 61, 62 auch in diesen Fällen in vergleichbarer Weise aussieht, aber z. B. auf der Deckelschicht 60 noch eine vierte (nicht dargestellte) Strukturschicht aufgewachsen ist, die für bestimmte Einbaubedingungen und aus Anströmgründen zweckmäßig sein kann.
Die erfindungsgemäßen Zerstäuberscheiben 30 werden in mehreren metallischen Schichten durch galvanische Abscheidung aufgebaut (Multilayergalvanik). Aufgrund der tiefenlithographischen, galvanotechnischen Herstellung gibt es besondere Merkmale in der Konturgebung, von denen hiermit einige in Kurzform zusammenfassend aufgeführt sind:
  • - Schichten mit über die Scheibenfläche konstanter Dicke,
  • - durch die tiefenlithographische Strukturierung weitgehend senkrechte Einschnitte in den Schichten, welche die jeweils durchströmten Hohlräume bilden (fertigungstechnisch bedingte Abweichungen von ca. 3° gegenüber optimal senkrechten Wandungen können auftreten),
  • - gewünschte Hinterschneidungen und Überdeckungen der Einschnitte durch mehrlagigen Aufbau einzeln strukturierter Metallschichten,
  • - Einschnitte mit beliebigen, weitgehend achsparallele Wandungen aufweisenden Querschnittsformen,
  • - einteilige Ausführung der Zerstäuberscheibe, da die einzelnen Metallabscheidungen unmittelbar aufeinander erfolgen.
In den folgenden Abschnitten wird nur in Kurzform das Verfahren zur Herstellung der Zerstäuberscheiben 30 erläutert. Ausführlich wurden sämtliche Verfahrensschritte der galvanischen Metallabscheidung zur Herstellung einer Lochscheibe bereits in der DE-OS 196 07 288 beschrieben. Charakteristisch für das Verfahren der sukzessiven Anwendung von photolithographischen Schritten (UV-Tiefenlithographie) und anschließender Mikrogalvanik ist, daß es auch in großflächigem Maßstab eine hohe Präzision der Strukturen gewährleistet, so daß es ideal für eine Massenfertigung mit sehr großen Stückzahlen (hohe Batchfähigkeit) einsetzbar ist. Auf einem Nutzen oder Wafer kann eine Vielzahl von Zerstäuberscheiben 30 gleichzeitig gefertigt werden.
Ausgangspunkt für das Verfahren ist eine ebene und stabile Trägerplatte, die z. B. aus Metall (Titan, Stahl), Silizium, Glas oder Keramik bestehen kann. Auf die Trägerplatte wird optional zunächst wenigstens eine Hilfsschicht aufgebracht.
Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Galvanikstartschicht (z. B. TiCuTi, CrCuCr, Ni), die zur elektrischen Leitung für die spätere Mikrogalvanik benötigt wird. Das Aufbringen der Hilfsschicht geschieht z. B. durch Sputtern oder durch stromlose Metallabscheidung. Nach dieser Vorbehandlung der Trägerplatte wird auf die Hilfsschicht ein Photoresist (Photolack) ganzflächig aufgebracht, z. B. aufgewalzt oder aufgeschleudert.
Die Dicke des Photoresists sollte dabei der Dicke der Metallschicht entsprechen, die in dem später folgenden Galvanikprozeß realisiert werden soll, also der Dicke der unteren Bodenschicht 62 der Zerstäuberscheibe 30. Die Resistschicht kann aus einer oder mehreren Lagen einer fotostrukturierbaren Folie oder einem Flüssigresist (Polyimid, Photolack) bestehen. Falls optional eine Opferschicht in die später erzeugten Lackstrukturen galvanisiert werden soll, ist die Dicke des Photoresists um die Dicke der Opferschicht zu vergrößern. Die zu realisierende Metallstruktur soll mit Hilfe einer photolithographischen Maske invers in dem Photoresist übertragen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, den Photoresist direkt über die Maske mittels UV-Belichtung (Leiterplattenbelichter oder Halbleiterbelichter) zu belichten (UV-Tiefenlithographie) und nachfolgend zu entwickeln.
Die letztlich im Photoresist entstehende Negativstruktur zur späteren Schicht 62 der Zerstäuberscheibe 30 wird galvanisch mit Metall (z. B. Ni, NiCo, NiFe, NiW, Cu) aufgefüllt (Metallabscheidung). Das Metall legt sich durch das Galvanisieren eng an die Kontur der Negativstruktur an, so daß die vorgegebenen Konturen formtreu in ihm reproduziert werden. Um die Struktur der Zerstäuberscheibe 30 zu realisieren, müssen die Schritte ab dem optionalen Aufbringen der Hilfsschicht entsprechend der Anzahl der gewünschten Schichten wiederholt werden, so daß bei einer dreischichtigen Zerstäuberscheibe 30 drei Galvanikschritte vorgenommen werden. Für die Schichten einer Zerstäuberscheibe 30 können auch unterschiedliche Metalle verwendet werden, die jedoch nur in einem jeweils neuen Galvanikschritt einsetzbar sind.
Bei der Herstellung der Deckelschicht 60 der Zerstäuberscheibe 30 wird Metall sowohl auf den leitenden Materialbereichen 61' als auch auf dem nichtleitenden Photoresist im Bereich der Drallkanäle 66 und der Drallkammer 68 abgeschieden. Hierfür wird eine Startschichtmetallisierung auf dem Resist der vorhergehenden mittleren Schicht 61 aufgetragen. Nach dem Abscheiden der oberen Deckelschicht 60 wird der verbliebene Photoresist aus den Metallstrukturen durch naßchemisches Strippen herausgelöst. Bei glatten, passivierten Trägerplatten (Substraten) lassen sich die Zerstäuberscheiben 30 vom Substrat lösen und vereinzeln. Bei Trägerplatten mit guter Haftung der Zerstäuberscheiben 30 wird die Opferschicht selektiv zu Substrat und Zerstäuberscheibe 30 weggeätzt, wodurch die Zerstäuberscheiben 30 von der Trägerplatte abheben und vereinzelt werden können.
Ab Fig. 3 sind in den weiteren Figuren mehrere Ausführungsbeispiele von Multilayergalvanik- Zerstäuberscheiben 30 in ihren Draufsichten dargestellt. Diese verschiedenen Ausführungsformen können je nach Einsatzwunsch zur Erzeugung von üblichen rotationssymmetrischen Spritzkegeln, aber auch von Flachstrahlbildern oder geneigten asymmetrischen Strahlbildern dienen.
Die in einer Draufsicht in Fig. 3 gezeigte Zerstäuberscheibe 30 aus Fig. 2 weist eine obere Deckelschicht 60 mit der wenigstens einen Einlaßöffnung 67 auf, über die neben der Drallerzeugung in der Drallerzeugungsschicht 61 eine weitere, allerdings nicht drallbehaftete Fluidkomponente realisiert wird. In der Drallerzeugungsschicht 61 ist eine komplexe Öffnungskontur als Strömungsgeometrie vorgesehen, die über die gesamte axiale Dicke dieser Schicht 61 verläuft. Die Öffnungskontur der mittleren Schicht 61 wird von einer inneren Drallkammer 68 und von einer Vielzahl von in die Drallkammer 68 mündenden Drallkanälen 66 gebildet, deren Konturen sich wiederum aus in der mittleren Schicht 61 abgeschiedenen Materialbereichen 61' ergibt.
Die in der Fig. 3 gezeigte Zerstäuberscheibe 30 besitzt in der mittleren Schicht 61 eine weitgehend kreisförmige Drallkammer 68 sowie vier Drallkanäle 66. Die z. B. jeweils senkrecht zu den benachbarten Drallkanälen 66 verlaufenden Drallkanäle 66 münden tangential in die Drallkammer 68. Durch die tangentiale Einmündung der Drallkanäle 66 in die Drallkammer 68 bekommt der Brennstoff einen Drehimpuls aufgeprägt, der so auch in einer mittleren kreisförmigen Auslaßöffnung 69 der unteren Bodenschicht 62 erhalten bleibt. Der Durchmesser der Auslaßöffnung 69 ist beispielsweise deutlich kleiner als die Öffnungsweite der unmittelbar über ihr liegenden Drallkammer 68. Dadurch wird die in der Drallkammer 68 erzeugte Drallintensität verstärkt. Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einlaßöffnung 67 vollständig oberhalb der Drallkammer 68 ausgebildet, und dabei allerdings mit einem vollständigen Versatz zur Auslaßöffnung 69, die mittig in der Bodenschicht 62 vorgesehen ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß in einer Projektion beider Öffnungen 67 und 69 in eine Ebene keine Überdeckung vorliegt, so daß dem durch die Einlaßöffnung 67 einströmenden Brennstoff eine deutliche Radialkomponente aufgeprägt wird. Nach dem Einströmen des Brennstoffs in axialer Richtung durch die Einlaßöffnung 67 erfährt die Strömung auf ihrem kürzesten Weg zur Auslaßöffnung 69 eine von der axialen Richtung abweichende Quer- Geschwindigkeitskomponente.
Durch die Fliehkraft und die Überlagerung von Drallströmung und Querströmung wird der Brennstoff hohlkegelförmig und dabei schräg geneigt zur Ventillängsachse 8 abgespritzt. Die Pfeile in der Drallkammer 68 (Fig. 3) verweisen auf die Strömungsverhältnisse. Je nach Konturgebung kann die resultierende seitliche Strahlauslenkung von der Drallströmung leichter oder stärker beeinflußt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die mit einem Pfeil und γ gekennzeichnete Strahlausrichtung von der Richtung der kürzesten Verbindungslinie von Einlaß- und Auslaßöffnung 67, 69 aufgrund der Drallrichtung etwas abweichen. γ deutet dabei auf den Winkel des Sprays zur Symmetrieachse der Zerstäuberscheibe 30 hin.
Die vier Materialbereiche 61' der Drallerzeugungsschicht 61 sind jeweils stegartig und vom äußeren Rand der Zerstäuberscheibe 30 beabstandet ausgebildet. Die Materialbereiche 61' stehen zu den jeweils benachbarten Materialbereichen 61' weitgehend senkrecht und bilden in einem definierten Abstand voneinander die von der Deckelschicht 60 abgedeckten Drallkanäle 66. Die die Drallkammer 68 radial begrenzenden Enden 70 der Materialbereiche 61' sind beispielsweise schaufelförmig abgerundet, so daß bereits die Kontur der Materialbereiche 61' zur Drallerzeugung des abzuspritzenden Brennstoffs dient und eine kreisförmige Drallkammer 68 gebildet ist. Die den inneren Enden 70 gegenüberliegenden Enden 71 der Materialbereiche 61' sind z. B. an ihrer Außenkontur verbreitert und ebenfalls abgerundet, wodurch ein Fügedurchmesser vorgegeben wird, mit dem die Drallscheibe 30 in einfacher Art und Weise z. B. in einer Öffnung eines Brennstoffeinspritzventils einsetzbar und befestigbar ist.
In den Fig. 4, 5 und 6 sind Zerstäuberscheiben 30 dargestellt, aus denen weitere Möglichkeiten der Ausbildung der wenigstens einen Einlaßöffnung 67 in der Deckelschicht 60 deutlich werden. Während die Konturen der Drallkammer 68 und der Drallkanäle 66 sowie der Materialbereiche 61' weitgehend mit denen der Zerstäuberscheibe 30 gemäß Fig. 3 übereinstimmen, sind in den weiteren drei Ausführungsbeispielen Variationen bezüglich der Anzahl und den Konturen der Einlaßöffnung 67 erkennbar. So ist beispielsweise die kreisförmige Einlaßöffnung 67 mit kleinerem Durchmesser konzentrisch zur kreisförmigen Auslaßöffnung 69 mit größerem Durchmesser angeordnet (Fig. 4), um einen engen, gedrungenen Strahl ohne γ-Ablenkung zu erzeugen. In der Zerstäuberscheibe 30 gemäß Fig. 5 ist eine Einlaßöffnung 67 eingebracht, die sich sichelförmig oder kreisabschnittförmig erstreckt und dabei aber einen vollständigen Versatz zur Auslaßöffnung besitzt. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil einer breitflächigeren und damit diffuseren Vermischung mit der Drallströmung. In Fig. 6 ist eine Zerstäuberscheibe 30 gezeigt, in deren Deckelschicht 60 zwei Einlaßöffnungen 67 vorgesehen sind, die beide versetzt zur Auslaßöffnung 69 liegen. Über die Größe des Versatzes von Einlaßöffnungen 67 und Auslaßöffnung 69 läßt sich sehr gut die Schrägausrichtung des Sprays einstellen.
Neben den beschriebenen Ausführungsformen ist es genauso realisierbar, Einlaßöffnungen 67 auszuformen, die einen teilweisen Versatz, also eine gewisse Überlappung, mit der Auslaßöffnung 69 aufweisen. Ebenfalls denkbar sind mehr als eine oder zwei Einlaßöffnungen 67, die auch noch von den gezeigten Konturen abweichende Konturen besitzen können. Allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die wenigstens eine Einlaßöffnung 67 für eine erste Zuströmung direkt in die Drallkammer 68 mündet und über die Drallkanäle 66 eine weitere davon unabhängige Zuströmung zur Drallkammer 68 erfolgt.
Wie bereits erwähnt ist es in verschiedenen Anwendungsbereichen von Lochscheiben allgemein und Drallscheiben im besonderen wünschenswert, geneigte Strahlbilder mit einem Winkel γ zur Längsachse zu erzeugen. Für die Benzindirekteinspritzung sind beispielsweise aufgrund von bestimmten Einbaubedingungen unmittelbar am Brennraum Einspritzventile von Vorteil, die ein zur Ventillängsachse 8 schräg geneigtes Spray abspritzen. Dabei soll in einer möglichen Variante z. B. ein drallbehaftetes, möglichst rotationssymmetrisches Hohlkegelspray mit einer Gleichverteilung über den Hohlkegelumfang erzeugt werden. Bei bekannten Drallscheiben oder Drallvorsätzen ist ein derartiges Abspritzen nur durch schräg verlaufende Austrittslöcher in nachgeordneten Abspritzbauteilen möglich.
Ein wesentlicher Punkt vorliegender Erfindung besteht nun darin, Geometrien für die Zerstäuberscheibe 30 gefunden zu haben, mit der das oben angegebene Ziel sehr einfach erreicht wird. Dabei ist zu beachten, daß die mittels Multilayergalvanik hergestellte Zerstäuberscheibe 30 aufgrund der Herstellungstechnologie nur weitgehend senkrechte Wandungen aufweist, mit denen isoliert die Wandungen betrachtet noch keine schräge Abspritzung möglich scheint. In vorteilhafter Weise wird jedoch mit den senkrechten Wandungen in der Zerstäuberscheibe 30 durch die Asymmetrie in der Konturgebung eine Schrägabspritzung gewährleistet, und außerdem ist es von Vorteil, daß auf nachgeschaltete, feinmechanisch hergestellte Bauteile verzichtet werden kann, in die natürlich problemlos ein schräg verlaufendes Spritzloch einbringbar wäre. Zur Verstärkung des bereits mit der Zerstäuberscheibe 30 erzielten Effekts bzw. zur Abstützung oder einfachen Befestigung der Zerstäuberscheibe 30 sind allerdings selbstverständlich nachgeschaltete Bauteile denkbar.
Es soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß ein drallbehaftetes rotationssymmetrisches Hohlkegelspray mit einer Gleichverteilung über den Hohlkegelumfang nur eine hier näher beschriebene Sprayform für die Schrägabspritzung darstellt, aber die bereits in der Beschreibungseinleitung aufgeführten anderen Sprayformen, also auch solche, die Ungleichverteilungen und Strähnen aufweisen, ebenfalls durch entsprechende asymmetrische Konturgebung in allen Schichten der Zerstäuberscheibe 30 erzeugbar sind.
In den Fig. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberscheibe 30 dargestellt, wobei die Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7 zeigt. Bei dieser Zerstäuberscheibe 30 handelt es sich nicht um eine Bi-Flux-Zerstäuberscheibe 30 (Fig. 2 bis 6), sondern um eine sogenannte Vordrossel-Zerstäuberscheibe 30'. Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Zerstäuberscheiben 30 weist die Zerstäuberscheibe 30' Einlaßöffnungen 67 auf, die nicht unmittelbar oberhalb der Drallkammer 68 angeordnet sind und deshalb auch nicht in diese münden. Vielmehr münden die Einlaßöffnungen 67 in die Drallkanäle 66, und zwar an ihren der Drallkammer 68 abgewandt liegenden Enden 80.
Von besonderem Vorteil ist es bei dieser Anordnung, daß jeder in der Zeichnungsebene liegende Einströmquerschnitt der Einlaßöffnungen 67 kleiner ist als der kleinste vertikale Drallkanalquerschnitt, der sich senkrecht zur Zeichnungsebene ergibt und durch die Höhe und Breite des jeweiligen Drallkanals 66 bestimmt wird. Die Einlaßöffnungen 67 sind so eine Vordrossel und der durchflußbestimmende Querschnitt der Zerstäuberscheibe 30'. Eine solche Drosselung durch die Einlaßöffnungen 67 in der Deckelschicht 60 garantiert eine Verbesserung der Mengentoleranz der Strömungsmenge bei beliebigem Strahlwinkel.
Die Zerstäuberscheibe 30' weist weitere von den bisherigen Beispielen abweichende Merkmale auf. Eine erste Besonderheit besteht darin, daß alle drei Schichten 60, 61 und 62 einen gleich großen Außendurchmesser besitzen, wobei die mittlere Drallerzeugungsschicht 61 hierbei nur einen einzigen zusammenhängenden Materialbereich 61' umfaßt. Die weitgehend tangential in die Drallkammer 68 mündenden Drallkanäle 66 stehen deshalb mit ihren der Drallkammer 68 abgewandten Enden 80 nicht mit dem äußeren Umfang der Zerstäuberscheibe 30' in Verbindung. Vielmehr verbleibt zwischen den Enden 80 der Drallkanäle 66 und dem äußeren Umfang der Zerstäuberscheibe 30' ein umlaufender Randbereich des Materialbereichs 61'. Mit dem Randbereich kann die Zerstäuberscheibe 30' besonders einfach an ihrem Umfang zur Befestigung geklemmt werden. Neben den bereits beschriebenen Beispielen von Zerstäuberscheiben 30 mit vier Drallkanälen 66 soll anhand der Fig. 7 verdeutlicht werden, daß auch eine davon abweichende Anzahl von Drallkanälen 66 (z. B. sechs) mit der Multilayergalvanik herstellbar ist.

Claims (33)

1. Zerstäuberscheibe, insbesondere für Einspritzventile, aus wenigstens einem metallischen Material, mit einem vollständigen Durchgang für ein Fluid, mit wenigstens einer Einlaßöffnung (65, 67) und wenigstens einer Auslaßöffnung (69), wobei die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in einer unteren Bodenschicht (62) eingebracht ist, mit wenigstens zwei Drallkanälen (66), die in eine Drallkammer (68) münden, wobei die Drallkammer (68) in einer mittleren Drallerzeugungsschicht (61) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine obere Schicht als Deckelschicht (60) ausgebildet ist, die ausschließlich oberhalb der Drallkammer (68) die wenigstens eine Einlaßöffnung (67) aufweist,
  • - außerhalb der Deckelschicht (60) weitere Einlaßbereiche (65) zur Versorgung der Drallkanäle (66) vorgesehen sind und
  • - die Schichten der Zerstäuberscheibe (30) mittels galvanischer Metallabscheidung (Multilayergalvanik) unmittelbar haftfest aufeinander aufgebaut sind.
2. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Drallerzeugungsschicht (61) von mehreren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Materialbereichen (61') gebildet wird, die aufgrund ihrer geometrischen Lage zueinander die Konturen der Drallkammer (68) und der Drallkanäle (66) vorgeben.
3. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Materialbereiche (61') die Drallerzeugungsschicht (61) bilden, so daß zwischen ihnen eine Drallkammer (68) und vier Drallkanäle (66) entstehen.
4. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Materialbereiche (61') mit einem Abstand vom äußeren Umfang der unteren Bodenschicht (62), die den Außendurchmesser der gesamten Zerstäuberscheibe (30) festlegt, erstrecken.
5. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (61') stegartig verlaufen.
6. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (61') an ihren der Drallkammer (68) zugewandten Enden (70) schaufelförmig abgerundet sind.
7. Zerstäuberscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (61') derart angeordnet sind, daß sie eine kreisförmige, elliptische oder polygonale oder eine Mischform daraus aufweisende Drallkammer (68) begrenzen.
8. Zerstäuberscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (67) einen teilweisen oder vollständigen Versatz zur Auslaßöffnung (69) aufweist.
9. Zerstäuberscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (67) konzentrisch zur Auslaßöffnung (69) ausgebildet ist.
10. Zerstäuberscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) kreisförmig, elliptisch oder mehreckig oder als Mischform daraus ausgebildet ist.
11. Zerstäuberscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) mittig oder außermittig zur Symmetrieachse der Zerstäuberscheibe (30) eingebracht ist.
12. Zerstäuberscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Deckelschicht (60) einen kleineren Außendurchmesser als die untere Bodenschicht (62) aufweist.
13. Zerstäuberscheibe, insbesondere für Einspritzventile, aus wenigstens einem metallischen Material, mit einem vollständigen Durchgang für ein Fluid, mit wenigstens zwei Einlaßöffnungen (67) und wenigstens einer Auslaßöffnung (69), wobei die wenigstens zwei Einlaßöffnungen (67) in einer oberen Deckelschicht (60) und die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in einer unteren Bodenschicht (62) eingebracht sind, mit wenigstens zwei Drallkanälen (66), die in eine Drallkammer (68) münden, wobei die Drallkammer (68) in einer mittleren Drallerzeugungsschicht (61) vorgesehen ist, und genau eine Einlaßöffnung (67) in genau einen Drallkanal (66) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der horizontale Einströmquerschnitt jeder Einlaßöffnung (67) kleiner ist als der kleinste vertikale Drallkanalquerschnitt eines jeden Drallkanals (66) und
  • - die Schichten der Zerstäuberscheibe (30') mittels galvanischer Metallabscheidung (Multilayergalvanik) unmittelbar haftfest aufeinander aufgebaut sind.
14. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkanäle (66) an ihren der Drallkammer (68) abgewandten Enden (80) Einlaßbereiche besitzen, die durch einen umlaufenden Randbereich aus Material vom äußeren Umfang der Zerstäuberscheibe (30') beabstandet sind.
15. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) kreisförmig, elliptisch oder mehreckig oder als Mischform daraus ausgebildet ist.
16. Zerstäuberscheibe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) mittig oder außermittig zur Symmetrieachse der Zerstäuberscheibe (30') eingebracht ist.
17. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventillängsachse (8), mit einem Aktuator (1, 2, 14, 18, 19), mit einem beweglichen Ventilteil (20), das zum Öffnen und Schließen des Ventils mit einem festen Ventilsitz (27) zusammenwirkt, der an einem Ventilsitzelement (26) ausgebildet ist, und mit einer stromabwärts des Ventilsitzes (27) angeordneten Zerstäuberscheibe (30), die einen mehrschichtigen Aufbau besitzt und die aus wenigstens einem metallischen Material besteht und die sowohl wenigstens einen Einlaßöffnung (65, 67) als auch wenigstens eine Auslaßöffnung (69) hat, wobei die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in einer unteren Bodenschicht (62) eingebracht ist, und die eine Drallkammer (68) und wenigstens zwei in sie mündende Drallkanäle (66) stromaufwärts der Auslaßöffnung (69) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Zerstäuberscheibe (30) eine obere Schicht als Deckelschicht (60) aufweist, die ausschließlich oberhalb der Drallkammer (68) die wenigstens eine Einlaßöffnung (67) hat,
  • - außerhalb der Deckelschicht (60) weitere Einlaßbereiche (65) zur Versorgung der Drallkanäle (66) vorgesehen sind und
  • - die Schichten der Zerstäuberscheibe (30) mittels galvanischer Metallabscheidung (Multilayergalvanik) unmittelbar haftfest aufeinander aufgebaut sind.
18. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Drallerzeugungsschicht (61) von mehreren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Materialbereichen (61') gebildet wird, die aufgrund ihrer geometrischen Lage zueinander die Konturen der Drallkammer (68) und der Drallkanäle (66) vorgeben.
19. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß vier Materialbereiche (61') die Drallerzeugungsschicht (61) bilden, so daß zwischen ihnen eine Drallkammer (68) und vier Drallkanäle (66) entstehen.
20. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Materialbereiche (61') mit einem Abstand vom äußeren Umfang der unteren Bodenschicht (62), die den Außendurchmesser der gesamten Zerstäuberscheibe (30) festlegt, erstrecken.
21. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (61') stegartig verlaufen.
22. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (61') an ihren der Drallkammer (68) zugewandten Enden (70) schaufelförmig abgerundet sind.
23. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (61') derart angeordnet sind, daß sie eine kreisförmige, elliptische oder polygonale oder eine Mischform daraus aufweisende Drallkammer (68) begrenzen.
24. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (67) einen teilweisen oder vollständigen Versatz zur Auslaßöffnung (69) aufweist.
25. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (67) konzentrisch zur Auslaßöffnung (69) ausgebildet ist.
26. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) kreisförmig, elliptisch oder mehreckig oder als Mischform daraus ausgebildet ist.
27. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) mittig oder außermittig zur Symmetrieachse der Zerstäuberscheibe (30) eingebracht ist.
28. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Deckelschicht (60) einen kleineren Außendurchmesser als die untere Bodenschicht (62) aufweist.
29. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventillängsachse (8), mit einem Aktuator (1, 2, 14, 18, 19), mit einem beweglichen Ventilteil (20), das zum Öffnen und Schließen des Ventils mit einem festen Ventilsitz (27) zusammenwirkt, der an einem Ventilsitzelement (26) ausgebildet ist, und mit einer stromabwärts des Ventilsitzes (27) angeordneten Zerstäuberscheibe (30'), die einen mehrschichtigen Aufbau besitzt und die aus wenigstens einem metallischen Material besteht und die wenigstens zwei Einlaßöffnungen (67) und wenigstens eine Auslaßöffnung (69) hat, wobei die wenigstens zwei Einlaßöffnungen (67) in einer oberen Deckelschicht (60) und die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in einer unteren Bodenschicht (62) eingebracht sind, und die eine Drallkammer (68) und wenigstens zwei in sie mündende Drallkanäle (66) stromaufwärts der Auslaßöffnung (69) besitzt, und genau eine Einlaßöffnung (67) in genau einen Drallkanal (66) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der horizontale Einströmquerschnitt jeder Einlaßöffnung (67) kleiner ist als der kleinste vertikale Drallkanalquerschnitt eines jeden Drallkanals (66) und
  • - die Schichten der Zerstäuberscheibe (30') mittels galvanischer Metallabscheidung (Multilayergalvanik) unmittelbar haftfest aufeinander aufgebaut sind.
30. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkanäle (66) an ihren der Drallkammer (68) abgewandten Enden (80) Einlaßbereiche besitzen, die durch einen umlaufenden Randbereich aus Material vom äußeren Umfang der Zerstäuberscheibe (30') beabstandet sind.
31. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) kreisförmig, elliptisch oder mehreckig oder als Mischform daraus ausgebildet ist.
32. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Auslaßöffnung (69) in der Bodenschicht (62) mittig oder außermittig zur Symmetrieachse der Zerstäuberscheibe (30') eingebracht ist.
33. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 17 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberscheibe (30, 30') mittels Schweißen, Kleben oder Klemmen in einem Halteelement (55) oder in einem Ventilsitzträger (21) befestigt ist.
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