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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, welcher insbesondere zum Ausstatten eines Kraftfahrzeugs
bestimmt ist. Die Erfindung betrifft noch genauer eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche
es erlaubt, den eingespritzten Kraftstoff in Form sehr feiner Tröpfchen zu
zerstäuben.
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Die
heutzutage in den Verbrennungsmotoren verwendeten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen,
welche Kraftfahrzeuge oder Straßenfahrzeuge
ausstatten, funktionieren herkömmlicherweise über das
Modell eines Ventils, dessen geöffneten
oder geschlossenen Zustand man permanent steuert, wobei die Dosierung
des eingespritzten Kraftstoffs somit direkt über die Öffnungszeit erfolgt.
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Derartige
Einspritzsysteme weisen eine elektrische Pumpe zur Kraftstoffversorgung
auf, welche über
den Kanal einer Verteilerrampe (bzw. common rail) die Gesamtheit
der Einspritzdüsen
unter einem Druck versorgt, der einen konstanten Unterschied zu
dem Druck aufweist, welcher in dem Einlasskrümmer herrscht, dank eines Druckreglers.
Unter einem elektronischen Steuern des Elektromagneten, welcher
das Ventil jeder Einspritzdüse
betätigt, steuert
man den Beginn und die Dauer der Öffnung von diesem, und man
bestimmt somit einen präzisen Durchsatz
an Kraftstoff für
jede der Einspritzdüsen, wobei
die eingespritzte Kraftstoffmenge ausschließlich von der Öffnungszeit
der Elektro-Einspritzdüsen abhängt.
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Die
elektromagnetisch gesteuerten Einspritzdüsen vom Typ mit Nadel, welche
am häufigsten
eingesetzt werden, weisen jedoch Grenzen auf, welche die Verbesserung
der Leistungen der Motoren behindern, insbesondere im Hinblick auf
Maßnahmen
zur Vermeidung der Umweltverschmutzung. Insbesondere die für das Öffnen oder
Schließen
der Nadeln benötigten
Zeitdauern sind noch zu hoch, in der Größenordnung von 1 bis 2 ms,
was es verhindert, die Einspritzung über die gesamte Öffnungszeit des
Ventils richtig zu verteilen. Des Weiteren ist die minimale Öffnungszeit,
welche die minimale Dosis an Kraftstoff, welcher eingespritzt werden
kann, bestimmt, noch für
gewisse Betriebspunkte des Motors zu hoch.
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Die
bekannten Einspritzdüsen
mit Nadel weisen außerdem
Einspritzöffnungen
mit relativ großen Durchmessern
auf, um die erforderlichen Kraftstoffmengen für den Betrieb bei Volllast
und hohen Drehzahlen der Motoren liefern zu können. Diese Vorkehrung erzeugt
Kraftstoffstrahle, die Tropfen mit großen Abmessungen aufweisen,
was die Zerstäubung
des Kraftstoffs hemmt (und somit die Vorbereitung der mit Kraftstoff
versehenen Mischung) und gleichzeitig das Phänomen einer Wandbenetzung begünstigt.
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Der
nicht-zerstäubte
Kraftstoff tendiert tatsächlich
dazu, sich an den Wänden
der Einlassleitung oder der Brennkammer (bei direkter Einspritzung)
abzulagern. Eine derartige Ablagerung bringt Probleme in der Dosierung
mit sich, die besonders hoch sind in den Übergängen wegen der fehlenden Kenntnis
der Kraftstoffmenge, welche tatsächlich
in die entsprechende Brennstoffkammer eintritt. Dieses Phänomen der
Benetzung der Wände
ist die hauptsächliche
Ursache für
stark umweltverschmutzende Emissionen bei Kaltstarts der Motoren.
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Außerdem bildet
sich mit einer herkömmlichen
Einspritzdüse
mit Nadel bei der Öffnung
der Nadel, wenn diese letztere beginnt, ihren Sitz zu verlassen,
ein knollenförmiger
Flüssigkeitstropfen,
welcher verschwindet, wenn die Nadel vollständig angehoben ist, wobei sich
das Strömen
des Fluids somit wieder korrigiert. Dieser Wechsel in der Art der
Strömung macht
jede präzise
Steuerung des augenblicklichen Durchsatzes der Einspritzdüse unmöglich.
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Man
hat versucht, diese verschiedenen Probleme zu lösen unter einem Entwickeln
von Einspritzdüsen,
welche piezoelektrische Betätigungsvorrichtungen
zum Betä tigen
der Nadel verwenden, um die Dauer der Öffnung und des Schließens der
Nadel zu verringern; jedoch funktionieren derartige Systeme immer
noch gemäß dem Prinzip
eines Ventils, wobei beträchtliche
Nachteile beibehalten werden, die insbesondere mit der starken Streuung
verbunden sind, welche die Größe der Tropfen
in dem Kraftstoffstrahl am Ausgang der Spitze der Einspritzdüse beeinträchtigen.
Andere Lösungen
sind ebenso vorgeschlagen worden, siehe z.B. US-A-5 836 521 oder EP-A-036
617.
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Die
Gesamtheit der zuvor genannten Probleme führt schließlich zu einer Zerstäubung des
Kraftstoffs, die unvollständig
und nicht-homogen sein kann bei der Vorbereitung der mit Kraftstoff
versehenen Mischung in der Brennkammer, unpräzisen Dosierungen mit der Folge
einer unvollständigen
Verbrennung, die sich in die Bildung einer erhöhten Menge an umweltverschmutzenden
Gasen und ein energetisches Defizit übersetzt, was den Wirkungsgrad des
Motors verändert.
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Die
Anmelderin hat eine neue Art einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
entwickelt, welche es ermöglicht,
die Gesamtheit dieser Probleme zu lösen, wobei die Vorrichtung
fähig ist,
eine Wolke aus Kraftstofftropfen zu liefern, deren Größen kalibriert
bzw. auf ein genaues Maß gebracht
sind, um eine präzise und
ausreichend kleine Dosierung sicherzustellen, um die vollständige und
homogene Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffs sicherzustellen.
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Diese
Vorrichtung, welche in der Patentanmeldung Nr. FR 97/05129 beschrieben
ist, ist von der Art, welche eine Einspritzdüse aufweist, die mit einer Leitung
zur Versorgung mit unter geeignetem Druck stehenden Kraftstoff verbunden
ist, wobei diese Einspritzdüse
eine Einspritzdüse
an dem Ende aufweist, an welchem mindestens eine Kraftstoffeinspritzöffnung vorgesehen
ist, und wobei diese Einspritzdüse mit
Mitteln zum zyklischen In-Schwingung-Versetzen zusammenwirkt, die
durch das elektronische Motorsteuersystem gesteuert werden, um mechanische Biegeschwingungen
der Eirspritzdüse
hervorzurufen, wobei diese Einspritz düse zum Ausstoßen einer
vorherbestimmten Menge an Kraftstoff bei jeder ihrer Schwingungen
angepasst ist.
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Die
vorliegenden Erfindung hat als Aufgabe, diesen neuen Typ einer Einspritzvorrichtung
zu perfektionieren unter einem Vorschlagen einer neuartigen Architektur
des Körpers
der Einspritzdüse,
die leichter zu realisieren ist, insbesondere dahingehend, dass
es nicht mehr notwendig ist, eine Einspritzdüse vorzusehen, die durch eine
Mehrzahl von Kanälen
geeigneter Abmessungen gebildet wird, welche in ein Bündel zusammengebracht
werden.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung
weist eine Einspritzdüse
auf, die mit einer Kraftstoffleitung unter einem geeigneten Druck
verbunden ist.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung
ist durch Anspruch 1 definiert.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, sind die Schließmittel
mit dem Schaft, dessen erweitertes Ende ein Ventil bildet, aus einem
Stück,
wobei der Schaft axial beweglich im Inneren der Düse montiert
ist und über
Dämpfungsmittel
fest mit der Düse
verbunden ist.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, sind die Dämpfungsmittel
durch eine elastische Unterlegscheibe gebildet.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, ist der Hohlraum nach dem Teil des Wandlers gebildet,
welcher sich an der Rückseite
der Einspritzdüse
erstreckt.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, weist der Wandler ein Paket von mehr als zwei aktiven
Komponenten auf.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, kann die Einspritzdüse an dem Zylinderkopf in Anlage
an einer Dichtung auf Höhe
der Verbindungsstelle befestigt werden, wo die Verstellungen bzw. Verschiebungen
minimal sind.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, sind die aktiven Komponenten des Wandlers aus einem
piezoelektrischen Material gebildet.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Einspritzvorrichtung, welche Gegenstand der
Erfindung ist, sind die aktiven Komponenten des Wandlers aus einem
magnetostriktiven Material gebildet.
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Man
wird die Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
nach der nachfolgend gegebenen Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
der Erfindung besser verstehen, welche beispielhaft und nicht-beschränkend dargestellt
werden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
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1 eine
Gesamtansicht im Axialschnitt der Einspritzvorrichtung gemäß der Erfindung;
darstellt;
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2 bis 5 schematisch
das Funktionsprinzip der Einspritzvorrichtung gemäß der Erfindung verdeutlichen;
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6 eine
Teilschnittansicht eines Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors ist,
welcher mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet
ist;
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7 eine
axiale Schnittansicht ist, welche im Detail die Aufteilung der Schwingungsamplitude entlang
der Achse der Einspritzdüse
darstellt, die in 1 dargestellt ist.
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8 eine
schematische Ansicht der Steuerschaltung des Wandlers ist, der in 1 dargestellt ist.
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In
den beigefügten
Zeichnungen wurden lediglich die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen
Elemente dargestellt. Außerdem
weisen zum Erleichtern des Lesens dieser Zeichnungen die gleichen
Teile die gleichen Bezugszeichen innerhalb der Figuren auf.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 hat man den Körper der
Einspritzdüse,
welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, detailliert dargestellt.
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Der
Körper
der Einspritzdüse
weist im Wesentlichen zwei unterschiedliche Bauteile auf, welche miteinander
zusammenwirken.
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Das
erste Bauteil setzt sich aus Mitteln zusammen, die fähig sind,
Schwingungen in einem longitudinalen Modus bei Ultraschallfrequenzen
zu erzeugen, wie z.B. einem Wandler 1, wobei der Wandler
in dem unteren Teil mit einer Düse
einer zylindrischen Form 3 endet, in welcher die Schwingungen, welche
vom Wandler 1 herkommen, verstärkt werden.
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Die
Gesamtheit des Wandlers 1 weist einen inneren Hohlraum 15 auf,
der dafür
bestimmt ist, mit Kraftstoff unter Druck über eine axiale Kraftstoffzuführbohrung 14 gefüllt zu werden,
welche mit einer Fluidzuführleitung
unter Druck 16 verbunden ist. Der Hohlraum 15 mündet am
unteren Ende 6 der Düse 3 in
einer Einspritzöffnung 5.
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Das
zweite Bauteil ist aus einem zylindrischen Schaft 4 gebildet,
der axial beweglich im Inneren der Düse 3 aufgenommen ist
und dessen unteres Ende einer kegel stumpfförmigen Form 7 sich
nach außen
von der Düse 3 erstreckt.
Dieses Ende 7, welches das Ventil bildet, ist angepasst,
in Kontakt mit der inneren Oberfläche der Düse 3 zu gelangen,
welche die untere Öffnung 5 der
Düse 3 begrenzt,
wobei die Oberfläche
einen Sitz für
das Ventil definiert, um somit die Kraftstoffeinspritzöffnung zu
verschließen.
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Das
andere Ende des Schafts 4 ist mit einem Gewicht 8 versehen
und elastisch über
eine Unterlegscheibe 9 mit dem Körper des Wandlers 1 verbunden.
Die Gesamtheit des Gewichts 8 und der Unterlegscheibe 9 ist
in einem Hohlraum 10 aufgenommen, der in dem hinteren Teil
des Wandlers 1 gebildet ist. Das somit in der Einspritzdüse integrierte
Gewicht 8 kann ein geeignetes Volumen aufweisen unter einem
Einstellen der Höhe
dieses Gewichts, ohne weder seinen Radius noch die Geometrie des
Wandlerteils 1 zu verändern,
was es erlaubt, einen gegebenen Radius für die Gesamtheit der Einspritzdüse beizubehalten.
Diese Unterlegscheibe 9 übt eine elastische Rückstellkraft
aus, die das Ende 7 des Schaftes 4 dazu bringt,
sich gegen die die Einspritzöffnung 5 der
Düse 3 umgebende
Oberfläche
anzulegen.
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Der
Wert des Gewichts 8 und die Steifigkeit der Unterlegscheibe 9 werden
ausgewählt,
um ein System zu bilden, welches eine sehr große Antwortzeit im Verhältnis zu
den Erregungszeiten des Wandlers 1 aufweist.
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Der
Wandler 1 ist dimensioniert, um ein Maximum an Spannungen
auf Höhe
des Übergangs 12 mit
der Düse 3 zu übertragen,
wobei dieses Maximum an Spannungen einem Minimum einer Schwingungsamplitude
für das
Material entspricht.
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Der
Wandler 1 weist eine Zone 17 auf, die aus einem
Paket aus aktiven, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Komponenten
gebildet ist, welche jede sich in der Dicke verformt unter dem Anlegen
eines elektrischen oder magnetischen Feldes. Dieser Teil 17 ist
sandwichförmig
zwischen zwei anderen Elementen 18 und 19 eingeschlossen,
welche aus einem elastischen Material gebildet sind. Die Ver bindung
zwischen den Elementen 17, 18 und 19 wird durch
Vorspannungsmittel, wie z.B. eine Schraube 20, sichergestellt.
Das Paket der mehreren aktiven Komponenten 17 erlaubt es,
die Verformungen in der Dicke, welche durch jeden der Ringe erzeugt
werden, aufzuaddieren, wobei die sich ergebende Verformung der Gesamtverstellung
des Pakets von Ringen unterhalb der elastischen Verformungsgrenze
des Vorspannunsmittels 20 bleibt. Die Erhöhung der
Anzahl an Ringen in dem Paket ruft einen Zugewinn in der Verstellung
hervor, welcher es erlaubt, die Verstärkungsverluste in dem Teil 19 des
Wandlers 1 zu kompensieren, wenn man den Durchmesser dieses Teils 19 reduziert
und man eine einzige Übergangszone 12 hat,
in welcher die Verstärkung
stattfindet.
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Wie
es in 8 angegeben ist, sendet der Rechner der Motorsteuerung 31 zwei
Impulse, welche dem Beginn und dem Ende der Einspritzung entsprechen,
während
dieser Zeitdauer sendet ein Ultraschallfrequenzgenerator 32 einen
Wellenzug (Stärke SV)
bei einer an einem Eingang eines Verstärkers 33 gegebenen
Frequenz, was es erlaubt, die piezoelektrischen Keramiken in wechselnder
Spannung anzutreiben (in der Größenordnung
von ± 60V),
bei der gleichen Ultraschallfrequenz, während der Einspritzdauer.
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Unter
dem Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden der piezoelektrischen
Keramiken verformen sich diese und rufen eine elastische Spannung
hervor, welche bis zum unteren Ende 6 der Düse 3 übertragen
wird.
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Die
Gesamtheit, welche sich aus dem Wandler 1 und der Düse 3 zusammensetzt,
ist bemessen, um bei der Erregungsfrequenz der aktiven Komponenten 17 mitzuschwingen
und die longitudinalen Verstellungen bis auf Höhe des unteren Endes der Düse 3 zu
verstärken.
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Der
Schaft 4, welcher anfänglich
die Öffnung 5 durch
sein unteres Ende 7, das das Ventil bildet, verschließt, verformt
sich unter dem Impuls, der ihm geliefert wird, wenn die Düse 3 zu
schwingen beginnt. Diese Verformung verteilt sich elastisch über die
gesamte Länge
des Schaftes 4 und wird am Übergang zwischen dem Schaft 4 und
dem Gewicht 8 reflektiert bzw. widergespiegelt.
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Die
eigene Antwort des Schaftes 4 einerseits und der Düse 3 andererseits
erlaubt es, das Ende 7 und die Öffnung 5 mit einer
Phasenänderung
und einer Amplitudenänderung
schwingen zu lassen. Diese Änderung überträgt sich
in die Öffnung
eines ringförmigen
Spaltes 21 zwischen dem Schaft 4 und dem Ende 6 der
Düse 3,
wobei die Breite des Spaltes vom relativen Abstand zwischen der
Schwingungsamplitude des Endes 6 der Düse 3 und der Schwingungsamplitude
des Ventils 7 abhängt.
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2 beschreibt
die relative Positionsänderung
zwischen dem Ende 7 des Schaftes 4 (Punkte Ai)
und dem Ende 6 der Düse 3 (Punkte
Bi) für
3 Schwingungszyklen der Resonatorgesamtheit. 3 stellt
die Positionen der Punkte Ai und Bi in Abhängigkeit von der Zeit dar.
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Die Öffnung des
ringförmigen
Spaltes 21 schwingt somit mit einer maximalen Amplitude
gleich dem maximalen Unterschied der Schwingungsamplitude zwischen
dem Ventil 7 und dem Ende 6, wie es 4 angibt.
Die Öffnungsfrequenz
des Spaltes hängt
somit von der für
den Wandler 1 ausgewählten Erregungsfrequenz
und den Eigenfrequenzen des Schaftes 4 ab.
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Gemäß dem in 2 angegebenen
Betriebszyklus kann sich die Kopplung des Endes 7 des Schaftes 4 an
den Rändern
des Endes 6 der Düse 3 mit
einer sehr geringen Relativgeschwindigkeit einstellen, welche keinen
elastischen Stoß einer
starken Intensität
bewirkt.
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Die
minimale Öffnungszeit
der Einspritzvorrichtung ist von der gleichen Größenordnung wie die an dem Wandler 1 angelegte
Erregungsperiode, wobei die Erregung bei einigen Zehnteln Kilohertz,
typischerweise bei 50 kHz, erfolgen kann, was minimale Öffnungszeiten
in der Größenordnung
von 20 μs
erlaubt. Dies er möglicht
es, Mikromengen an Flüssigkeit über einen
reduzierten Zeitablauf im Verhältnis zu
herkömmlicheren
Einspritzvorrichtungen zu liefern, bei welchen die minimale Zeit
zum Betätigen
der Öffnung
und der Schließung
der Einspritznase eher in der Größenordnung
von 300 μs
liegt.
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Unter
Bezugnahme auf 6 hat man dort einen Einbaumodus
einer Einspritzdüse
gemäß der Erfindung
in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
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Die
Kraftstoffversorgung des Motors ist vom Mehrfachpunkttyp mit elektronischer
Steuerung, durch welche jede Brennkammer 25 direkt mit
Kraftstoff über
mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 versorgt wird,
welche in die Kammer mündet.
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Der
Körper
der Einspritzdüse
ist an dem Zylinderkopf 24 des Motors an seinem oberen
Ende über
nicht-dargestellte Mittel befestigt, wobei dieses obere Ende außerdem mit
einer Kraftstoffzufuhrleitung 16, die ebenfalls nicht dargestellt
ist, verbunden ist.
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Die
Dichtigkeit an der Stelle der Bohrung 28 der Einspritzdüse wird
durch eine O-Ring-Dichtung 26 gewährleistet,
welche in Anlage zwischen der Verbindungsstelle 12 und
dem Rand 27 der Einspritzbohrung 28 gehalten wird.
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Der
Durchmesser der Düse 3 ist
derart bemessen, um die Wand der Bohrung 28 mit einem Abstand
zu tangieren, welcher der Dicke der thermischen Schicht entspricht,
um die Hitzesammlung in Richtung zum Ende der Düse 3 zu verhindern.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Einspritzdüse,
welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weist der Wandler 1 einen
Zylinder 18 aus Stahl mit einem Durchmesser von 20 mm und einer
Höhe von
35 mm auf, welcher in seinem oberen Teil eine Aufnahme 10 einer
Höhe von
15 mm zum Einsetzen des Gewichts 8 aufweist und welcher
in seinem unteren Teil eine mit einem Gewinde versehene Achse 20 aufweist.
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Die
mit einem Gewinde versehene Achse des Zylinders 18 erlaubt
es, piezoelektrische Keramikringe (äußere Durchmesser 20 mm, innere Durchmesser
6 mm, Dicke 2 mm) zwischen den Zylindern 18 und dem Zylinder 19,
welcher ein Gewinde 23 aufweist, vorzuspannen. Die Keramiken
werden mit gegen-parallelen Polarisierungen der Elektroden 13 vorgesehen,
welche zwischen jedes Paar Keramiken zwischengesetzt werden.
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Ein
Schaft 4 aus Titan, im Durchmesser 2 mm und welcher ein
konisches Ende 7 eines äußeren Durchmessers
von 5 mm aufweist, ist in die Achse des Wandlers 1 eingesetzt.
Eine elastische Unterlegscheibe 9 weist eine Öffnung auf,
welche den Schaft 4 hindurchgehen lässt und sich an der unteren
Oberfläche
der Aufnahme 10 abstützt.
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Eine
zylindrische Masse bzw. ein zylindrisches Gewicht 8, welches
mit einem Innengewinde versehen ist, ist auf dem anderen Ende des
Schaftes 4 aufgeschraubt, der ein Gewinde aufweist. Das
Aufschrauben des Gewichtes 8 wird durchgeführt, bis die
erwünschte
Vorspannung erhalten wird, die es ermöglicht, das konische Ende 7 des
Schaftes 4 an der Zone 5 der Düse 3 anzulegen, wobei
die Kontaktkraft somit durch die Elastizität der Gesamtheit Schaft 4 und
Unterlegscheibe 9 aufrechterhalten wird. Die angelegte
Vorspannung erlaubt es einerseits die Dichtigkeit der Öffnung 5 der
Düse 3 zu
realisieren, wenn das Fluid 16 mit einem gegebenen Druck
zugeführt wird,
und andererseits die Beseitigung einer eventuellen Abnutzung in
der Kontaktzone des Ventils 7 mit der Düse 3.
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Der
Wert des Gewichtes 8 und die Steifigkeit der Unterlegscheibe 9 werden
ausgewählt,
um ein System zu bilden, welches sehr große Antwortzeiten im Verhältnis zu
den Erregungsdauern des Wandlers aufweist, maximal in der Größenordnung
von 1 bis 20 Millisekunden. Das Material, aus welchem die Scheibe
gebildet ist, kann auf der Basis von Polymeren sein, welche eine
sehr starke Dämpfungsrate
von elastischen und dynamischen Verformungen aufweisen.
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Wenn
man eine variable Spannung in der Größenordnung von 60 Volt an den
Klemmen der Keramiken über
gemeinsame Elektroden 13 anlegt, verformen sich die Keramiken
in der Dicke, und die Verformungen werden in die Gesamtheit der
Struktur übertragen.
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Für eine Erregungsfrequenz
in der Nähe
von 50 kHz schwingt die mechanische Struktur mit einem Profil einer
Schwingungsamplitude gemäß der Position
auf der Achse, die in 7 dargestellt ist. Die Halterung
der Einspritzdüse
kann auf Höhe
der Verbindungsstelle 12 erfolgen, die ein Schwingungsknoten
ist. Die Düse 3 überträgt somit
die Schwingungen bis an ihr Ende 6, welches sich mit einer
schwingenden Bewegung verformt, wobei das Ende 6 selbst den
Schaft 4 elastisch verformt.
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Die
Schwingungsamplitude für
eine Spannung von 60 Volt, welche an jeder Elektrode angelegt ist,
liegt in der Nähe
von 20 Mikrometer, wobei so eine Öffnung 21 zurückbleibt,
welche einen Fluidfilm erzeugt, dessen Dicke von der gleichen Größenordnung
(20 Mikrometer) ist. Dieser Fluidfilm wird durch das Schließen der Öffnung 21 unterbrochen
bzw. zerstört,
welches am Ende einer sehr kurzen Zeit (alle 20 μs) erfolgt.
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Die
Vorrichtung ermöglicht
es somit, je nach den Bedürfnissen
sehr feine Tröpfchen 22 zu
erzeugen. Die Modulation der Amplitude der Öffnung 21 erlaubt
es, die Größe der Tropfen
und somit den Durchsatz mit Antwortzeiten in der Größenordnung
von 20 μs
zu modulieren.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten
Ausführungsbeispiele
beschränkt,
welche lediglich beispielhaft gegeben wurden.