DE10056006A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, das ein bewegliches Ventilteil (20) aufweist, welches zum Öffnen und Schließen des Ventils mit einem festen Ventilsitz (27) zusammenwirkt, der an einem Ventilsitzelement (26) ausgebildet ist. Stromabwärts des Ventilsitzes (27) ist eine Drallscheibe (30) angeordnet, die einen mehrschichtigen Aufbau besitzt. Zwischen wenigstens einem Einlassbereich (65) und einer Auslassöffnung (79) wird der durchströmende Brennstoff mit einer Drallkomponente beaufschlagt. Dabei wird in einer ersten Drallerzeugungsschicht (59) einem ersten Strömungsanteil eine Drallkomponente aufgeprägt, während ein zweiter Strömungsanteil drallunbehaftet unabhängig von dem ersten drallbehafteten Strömungsanteil innerhalb der Drallscheibe (30) weitergeleitet wird und in einer zweiten Drallerzeugungsschicht (61) ausschließlich dem zweiten Strömungsanteil eine Drallkomponente aufgeprägt wird. DOLLAR A Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 196 37 103 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem stromabwärts eines Ventilsitzes drallerzeugende Mittel vorgesehen sind. Die drallerzeugenden Mittel sind derart ausgeformt, dass wenigstens zwei Strömungen des Brennstoffs erzeugbar sind, die radial versetzt zueinander sich gegenseitig ein- bzw. umhüllend verlaufen und einen voneinander abweichenden Richtungssinn haben. Die Anordnung zur Erzeugung des Abspritzstrahls, der sich aus einer inneren und einer äußeren Strömung mit unterschiedlichem Richtungssinn zusammensetzt, ist mit als Leitelementen dienenden Strömungsschaufeln bzw. mehrlagigen Drallaufsätzen auf einer Lochscheibe recht kompliziert und in ihrer Herstellung vergleichsweise aufwendig. Die drallerzeugenden Mittel sind so konzipiert, dass aus dem Brennstoffeinspritzventil entweder ein drallbehafteter Vollkegelstrahl oder ein drallbehafteter Hohlkegelstrahl austritt.

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 kann auch zur Herstellung der erfindungsgemäßen Drallscheiben zum Einsatz kommen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass mit ihm eine sehr hohe Zerstäubungsgüte eines abzuspritzenden Brennstoffs erzielt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil ist in einer an ihm integrierten Drallscheibe eine Doppeldrallerzeugung möglich, wobei die zweimalige Drallerzeugung im Fluid gleichsinnig erfolgt und damit ein feinstzerstäubter, hohlkegelförmiger Spraystrahl bestehend aus zwei konzentrisch ineinander liegenden Hohlkegellamellen abgespritzt wird. Als Konsequenz können an einem Einspritzventil einer Brennkraftmaschine u. a. die Abgasemission der Brennkraftmaschine reduziert und ebenso eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs erzielt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

In vorteilhafter Weise ist das drallerzeugende Element mit der Möglichkeit der Erzeugung eines Zweifachdralls in Form einer mehrlagigen Drallscheibe ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist es, die Drallscheibe mittels der sogenannten Multilayergalvanik herzustellen. Aufgrund ihrer metallischen Ausbildung sind solche Drallscheiben sehr bruchsicher und gut montierbar. Die Anwendung der Multilayergalvanik erlaubt eine extrem große Gestaltungsfreiheit, da die Konturen der Öffnungsbereiche (Einlassbereiche, Drallkanäle, Drallkammer, Auslassöffnungen) in der Drallscheibe 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 Drallscheiben verwendeten Mikrogalvanik zum Einsatz kommen.

Besonders vorteilhaft ist es, die Drallscheibe bestehend aus fünf Lagen bzw. Schichten aufzubauen, indem z. B. vier oder fünf Galvanikschritte zur Metallabscheidung vorgenommen werden. Dabei stellt die stromaufwärtige Schicht eine Deckelschicht dar, die die Drallkammer einer ersten mittleren Drallerzeugungsschicht vollständig abdeckt. Die Drallerzeugungsschicht wird von mehreren Materialbereichen gebildet, die aufgrund ihrer Konturgebung und ihrer geometrischen Lage zueinander die Konturen der Drallkammer und der Drallkanäle vorgeben. Dies gilt auch für eine zweite mittlere Drallerzeugungsschicht, die durch eine mittlere Weiterleitungsschicht von der ersten Drallerzeugungsschicht entfernt liegt, mit dieser jedoch über Strömungsöffnungen in der Weiterleitungsschicht strömungsmäßig in Verbindung steht. In die Weiterleitungsschicht tritt dabei sowohl ein drallbehafteter Strömungsanteil als auch unabhängig davon ein drallunbehafteter Strömungsanteil ein, wobei letzterer in die zweite Drallerzeugungsschicht zur Drallaufprägung weitergeleitet wird. 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 Drallscheibe wenigstens zwei, aber auch vier Drallkanäle pro Drallerzeugungsschicht vorgesehen, mit denen dem Brennstoff eine Drallkomponente aufgeprägt wird. Die Materialbereiche können entsprechend der gewünschten Konturgebung der Drallkanäle sehr unterschiedliche Formen besitzen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch eine an dem Brennstoffeinspritzventil integrierbare Drallscheibe und Fig. 3 bis 7 gedachte Draufsichten auf die einzelnen Lagen bzw. Schichten der Drallscheibe gemäß Fig. 2.

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.

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 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 Brennstofffilter 15 vorgesehen, der für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile sorgt, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten.

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. Die beiden Gehäuseteile 14 und 18 sind z. B. mit einer umlaufenden Schweißnaht fest miteinander verbunden. Die Abdichtung zwischen dem Gehäuseteil 18 und dem Ventilsitzträger 21 erfolgt z. B. mittels eines Dichtrings 22.

Mit seinem unteren Ende 25, das auch zugleich den stromabwärtigen Abschluss des gesamten Brennstoffeinspritzventils darstellt, umgibt der Ventilsitzträger 21 ein in einer Durchgangsöffnung 24 eingepasstes scheibenförmiges Ventilsitzelement 26 mit einer sich z. B. stromabwärts kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 27. In der Durchgangsöffnung 24 ist die 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 Ventilsitzfläche 27 zusammen. Stromabwärts der Ventilsitzfläche 27 folgt dem Ventilsitzelement 26 ein drallerzeugendes Element in der Form einer Drallscheibe 30, die beispielsweise mittels Multilayergalvanik hergestellt ist und fünf aufeinander abgeschiedene metallische Schichten umfasst.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise z. B. 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. 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.

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 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 elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 und damit deren Erregung erfolgt über Kontaktelemente 43, die außerhalb des Spulenkörpers 3 mit einer Kunststoffumspritzung 44 versehen sind und weiter als Anschlusskabel 45 verlaufen. Die Kunststoffumspritzung 44 kann sich auch über weitere Bauteile (z. B. Gehäuseteile 14 und 18) des Brennstoffeinspritzventils erstrecken.

Ein erster Absatz 49 in der Durchgangsöffnung 24 dient als Anlagefläche für eine z. B. schraubenförmige Druckfeder 50. Mit einer 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 Drallscheibe 30 einzutreten. Die Drallscheibe 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. In dem Halteelement 55 ist eine zentrale Auslassöffnung 56 ausgebildet, durch die der drallbehaftete Brennstoff das Brennstoffeinspritzventil verlässt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Drallscheibe 30, während die Fig. 3 bis 7 gedachte Draufsichten auf die einzelnen Lagen bzw. Schichten der Drallscheibe gemäß Fig. 2 zeigen.

Gebildet wird die Drallscheibe 30 aus fünf galvanisch aufeinander abgeschiedenen Ebenen, Lagen bzw. Schichten, die somit im eingebauten Zustand axial aufeinander folgen. Bezeichnet werden die fünf Schichten der Drallscheibe 30 im folgenden entsprechend ihrer Funktion mit Deckelschicht 58, erste Drallerzeugungsschicht 59, Weiterleitungsschicht 60, zweite Drallerzeugungsschicht 61 und Bodenschicht 62. Die obere Deckelschicht 58 weist beispielsweise aus Gründen des besseren Einströmens des Brennstoffs in die Drallscheibe 30 einen kleineren Außendurchmesser als alle weiteren Schichten 59, 60, 61, 62 auf.

Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Brennstoff an der Deckelschicht 58 außen vorbei strömen und so ungehindert in äußere Einlassbereiche 65 von beispielsweise vier Drallkanälen 66 in der ersten Drallerzeugungsschicht 59 eintreten kann. Die obere Deckelschicht 58 stellt eine geschlossene metallische Schicht dar, die keine Öffnungsbereiche zum Durchströmen aufweist. In der ersten Drallerzeugungsschicht 59 ist eine komplexe Öffnungskontur vorgesehen, die über die gesamte axiale Dicke dieser Schicht 59 verläuft. Die Öffnungskontur der Schicht 59 wird von einer inneren Drallkammer 68 und von einer Vielzahl (z. B. zwei, vier, sechs oder acht) von in die Drallkammer 68 mündenden Drallkanälen 66 gebildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Drallscheibe 30 vier Drallkanäle 66 auf, die tangential in die Drallkammer 68 münden.

Während die Drallkammer 68 vollständig von der Deckelschicht 58 überdeckt ist, liegen die Drallkanäle 66 nur teilweise abgedeckt vor, da die der Drallkammer 68 abgewandten äußeren Enden die nach oben hin offenen Einlassbereiche 65 bilden. Im Bereich einer stromabwärts folgenden mittleren Weiterleitungsschicht 60 liegt die Strömung zweigeteilt mit einem ersten und einem zweiten Strömungsanteil vor, da in der Weiterleitungsschicht 60 zusätzlich zu einer mittleren Strömungsöffnung 70 weitere äußere Durchgangsöffnungen 71 vorgesehen sind, die sich in den Drallkanälen 66 entsprechender Anzahl stromabwärts direkt unterhalb der Einlassbereiche 65 erstrecken. Durch diese Durchgangsöffnungen 71 tritt der zweite Teil der Strömung hindurch, der nicht den Weg über die Drallkanäle 66 in der darüberliegenden Drallerzeugungsschicht 59 nimmt. Der erste Strömungsanteil durchströmt die Drallkanäle 66 bis zur Drallkammer 68 und zu der einen recht kleinen Durchmesser aufweisenden Strömungsöffnung 70, wobei der dem Brennstoff aufgeprägte Drehimpuls auch in der mittleren Strömungsöffnung 70 der Weiterleitungsschicht 60 erhalten bleibt.

An die Weiterleitungsschicht 60 schließt sich eine zweite Drallerzeugungsschicht 61 an, die sehr ähnlich wie die erste Drallerzeugungsschicht 59 aufgebaut ist. Die Ausrichtung der Einlassbereiche 75 sowie der Drallkanäle 76 kann jedoch zur ersten Drallerzeugungsschicht 59 variieren. Eine Besonderheit besteht aber vor allen Dingen darin, dass die Drallkammer 78 der zweiten. Drallerzeugungsschicht 61 eine größere Öffnungsweite hat als die Drallkammer 68 der ersten Drallerzeugungsschicht 59. Die zweite Drallerzeugungsschicht 61 ist derart aufgebaut, dass der gesamte über die Durchgangsöffnungen 71 einströmende zweite Strömungsanteil in die Drallkanäle 76 eintritt. Die gesamte Strömung tritt durch eine mittlere Auslassöffnung 79 der unteren Bodenschicht 62 aus der Drallscheibe 30 aus.

Die die zweite Drallerzeugungsschicht 61 durchlaufende zweite Strömung tritt als weite Hohlkegellamelle durch die Auslassöffnung 79 aus. In diese äußere Hohlkegellamelle strömt eine innere Hohlkegellamelle ein, die von der in der ersten Drallerzeugungsschicht 59 erzeugten und durch die enge Strömungsöffnung 70 auf einen kleinen Durchmesser gebrachten Drallströmung gebildet wird. Mit der Drallscheibe 30 sind also zwei ineinanderliegende konzentrische Hohlkegellamellen erzeugbar, die aufgrund der vergrößerten Sprayoberfläche besonders fein zerstäuben. Bedingung für eine optimale Zerstäubung ist dabei, dass der Durchmesser der Strömungsöffnung 70 der Weiterleitungsschicht 60 kleiner ist als der Durchmesser der Drallkammer 78 und auch kleiner ist als der Durchmesser der Auslassöffnung 79 der Bodenschicht 62. Idealerweise weisen die Drallkanäle 66 der ersten Drallerzeugungsschicht 59 größere Querschnitte auf als die Drallkanäle 76 der zweiten Drallerzeugungsschicht 61, wodurch der Kegelwinkel der inneren Hohlkegellamelle gegenüber der äußeren Hohlkegellamelle klein gehalten werden kann.

Die Drallscheibe 30 wird in mehreren metallischen Schichten beispielsweise 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 Drallscheibe, da die einzelnen Metallabscheidungen unmittelbar aufeinander erfolgen.

In den folgenden Abschnitten wird nur in Kurzform das Verfahren zur Herstellung der Drallscheiben 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 Drallscheiben 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 Drallscheibe 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 Drallscheibe 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 Drallscheibe 30 zu realisieren, müssen die Schritte ab dem optionalen Aufbringen der Hilfsschicht entsprechend der Anzahl der gewünschten Schichten wiederholt werden, so dass bei einer fünflagigen Drallscheibe 30 vier (einmaliges laterales Überwachsen) oder fünf Galvanikschritte vorgenommen werden. Für die Schichten einer Drallscheibe 30 können auch unterschiedliche Metalle verwendet werden, die jedoch nur in einem jeweils neuen Galvanikschritt einsetzbar sind.

Nach dem Abscheiden der oberen Deckelschicht 58 wird der verbliebene Photoresist aus den Metallstrukturen durch nasschemisches Strippen herausgelöst. Bei glatten, passivierten Trägerplatten (Substraten) lassen sich die Drallscheiben 30 vom Substrat lösen und vereinzeln. Bei Trägerplatten mit guter Haftung der Drallscheiben 30 wird die Opferschicht selektiv zu Substrat und Drallscheibe 30 weggeätzt, wodurch die Drallscheiben 30 von der Trägerplatte abheben und vereinzelt werden können.

Claims (10)

1. 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 Drallscheibe (30), die einen mehrschichtigen Aufbau besitzt, die sowohl wenigstens einen Einlassbereich (65) als auch wenigstens eine Auslassöffnung (79) hat und in der zwischen dem Einlassbereich (65) und der Auslassöffnung (79) das abzuspritzende Fluid mit einer Drallkomponente beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Drallerzeugungsebene (59) einem ersten Strömungsanteil eine Drallkomponente aufgeprägt wird, während ein zweiter Strömungsanteil drallunbehaftet unabhängig von dem ersten drallbehafteten Strömungsanteil innerhalb der Drallscheibe (30) weitergeleitet wird und in einer zweiten Drallerzeugungsebene (61) ausschließlich dem zweiten Strömungsanteil eine Drallkomponente aufgeprägt wird.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallscheibe (30) fünf Schichten (58, 59, 60, 61, 62) aufweist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallscheibe (30) mittels galvanischer Metallabscheidung herstellbar ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallscheibe (30) mit der ersten und zweiten Drallerzeugungsebene (59, 61) derart ausgestaltet ist, dass die Strömung als zwei konzentrisch ineinanderliegende Hohlkegellamellen aus der Auslassöffnung (79) austritt.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Hohlkegellamellen bildenden Strömungsanteile gleichsinnig drallbehaftet sind.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Drallerzeugungsebene (59, 61) jeweils von Drallkanälen (66, 75) und einer Drallkammer (68, 78) gebildet werden.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallkammer (68) der ersten Drallerzeugungsebene (59) eine kleinere Öffnungsweite hat als die Drallkammer (78) der zweiten Drallerzeugungsebene (61).

8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallkanäle (66) der ersten Drallerzeugungsebene (59) größere Querschnitte aufweisen als die Drallkanäle (76) der zweiten Drallerzeugungsebene (51).

9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und zweiten Drallerzeugungsebene (59, 61) eine Weiterleitungsschicht (60) vorgesehen ist, in der eine Strömungsöffnung (70) für den ersten drallbehafteten Strömungsanteil und wenigstens eine Durchgangsöffnung (71) für den zweiten drallunbehafteten Strömungsanteil eingebracht sind.

10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (79) in einer Bodenschicht (62) eingebracht ist und die Auslassöffnung (79) einen größeren Durchmesser hat als die Strömungsöffnung (70) für den ersten drallbehafteten Strömungsanteil in der Weiterleitungsschicht (60).