HERSTELLUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gemischbildungsraumabgrenzungsteil, insbesondere ein Zylinderkopfteil oder Ansaugrohr, zum zumindest einseitigen Abgrenzen eines Gemischbildungsraums einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

In Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Hubkolbenmotoren, kann eine Gemisch bildung, d.h. die Bildung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff, an verschiedenen Orten erfolgen, beispielsweise im Brennraum (Kolbeninnenraum) bei direkt einspritzenden Otto- oder Dieselmotoren, oder im Ansaugrohr, über welches die Verbrennungskraftmaschine mit Verbrennungsluft versorgt wird. Bei modernen Hubkolbenmotoren handelt es sich in heutiger Zeit praktisch ausschließlich um Einspritzmotoren, bei welchen der Kraftstoff mittels Einspritzdüsen in die angesaugte, ggf. auch mittels Turbolader oder Kompressor komprimierte Verbrennungsluft eingespritzt wird.

Art und Güte der Gemischbildung, d.h. insbesondere Tröpfchenverteilung und Tröpfchengrößenverteilung des eingespritzten Kraftstoffs, kommt sehr große Bedeutung in Hinblick auf die Güte der Verbrennung und somit Leistungsausbeute und Abgasqualität des Motors zu. Beeinflusst werden kann die Kraftstoffzerstäubung, d.h. Tröpfchenbildung des eingespritzten Kraftstoffs, insbesondere durch die räumliche Anordnung der Einspritzdüsen sowie durch Düsendurchmesser und Einspritzdruck.

Dabei gibt es fertigungstechnische Grenzen für die Gestaltung der Einspritzdüsen, insbesondere was die Fertigungspräzision bei sehr kleinen Düsendurchmessem angeht.

Neben der Kraftstoffeinspritzung gewinnt in jüngster Zeit auch die Wassereinspritzung bei Otto- und Dieselmotoren an Bedeutung. Zur Vermeidung der Motorüberhitzung, insbesondere in Anbetracht einer Entwicklung hin zu immer leistungsfähigeren und, bei gleicher Leistung, immer kleineren Verbrennungsmotoren, wird hierbei Wasser in den Ansaugtrakt, u.U. auch in den Brennraum eingespritzt. Auch hier ist die Qualität der Zerstäubung des eingespritzten Wassers (Tröpfchenverteilung und Tröpfchengrößenverteilung) von Bedeutung für die Wirksamkeit der Maßnahme. Angestrebt wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung möglichst feiner Tröpfchen.

Auch hier sind der Fertigungspräzision Grenzen gesetzt. Insbesondere kann bei bekannten herkömmlichen Einspritzdüsen die Oberflächenqualität im Inneren der Einspritzkanäle unzureichend sein, so dass der Druckverlust gerade bei feinen Düsenöffnungen zu hoch ist, und die gewünschte Zerstäubungsleistung nicht erreicht wird.

Angesichts der Einschränkungen, denen der Einsatz herkömmlicher Einspritzdüsen unterliegt, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Fertigungspräzision von Einspritzdüsen, insbesondere im Bereich der Einspritzöffnung, zu erhöhen, und die Variationsmöglichkeiten für die Auslegung von Einspritzdüsen zu erhöhen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Gemischbildungsraumabgrenzungsteil zum zumindest einseitigen Abgrenzen eines Gemischbildungsraums einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, welches eine aus einem metallischen Material oder Metallverbundmaterial gefertigte Wandung mit einer dem Gemischbildungsraum zugewandten Innenseite und einer dem Gemischbildungsraum abgewandten Außenseite, einen in der Wandung angeordneten Düsenkörper aus einem Glasmaterial, welcher eine Einspritzöffnung zum Einspritzen eines Fluids in den Gemischbildungsraum auf der Innenseite der Wandung aufweist, und einen von der Außenseite der Wandung zur Einspritzöffnung durchgängigen Fluidpfad aufweist.

Der Düsenkörper kann dabei direkt oder indirekt mittels einer Buchse, Hülse, Fassung oder dgl. in die Wandung eingesetzt sein. Entscheidend ist, dass die Einspritzöffnung des

Düsenkörpers in den Gemischbildungsraum mündet.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird jegliches Bauteil als Gemischbildungsraum abgrenzungsteil verstanden, welches zumindest von einer Seite aus einen Raum begrenzt, in welchem eine Gemischbildung, beispielsweise aus Luft und Kraftstoff oder Luft und Wasser oder Luft, Kraftstoff und Wasser, statt findet. Beispiele für Brennraumabgrenzungsteile gemäß der vorliegenden Erfindung sind Zylinderkopfbauteile (bzw. Zylinderköpfe), Ansaugrohre, und Gemischbildungskammern (Brennraum Vorkammern) .

Der Werkstoff Glas, vorzugsweise Quarzglas, gestattet bei geeigneter Verarbeitung gegenüber metallischen Werkstoffen eine höhere Fertigungsqualität. Durch die insgesamt hohe mögliche Fertigungspräzision können dabei besonders gute Oberflächenqualitäten, d.h. geringe Oberflächenrauhigkeiten im Inneren des Fluidpfads erzielt und gewünschte Austrittsdurchmesser der Einspritzöffnungen besonders genau eingehalten werden, insbesondere auch bei kleinen Durchmessern. Entsprechend streuen in der Massenproduktion die erzielbaren Werte für die (vom Druckverlust abhängige) Zerstäubungsleistung weniger stark, und definierte Einspritzeigenschaften können somit mit geringeren Abweichungen garantiert werden.

Exakter produzierbare Einspritzdüsen gestatten eine bessere Einsteilbarkeit der je nach Anwendungsfall bestgeeigneten Tropfengrößenverteilung. Hierdurch lassen sich Verbrennungs- bzw. Kühlungseigenschaften von Kraftstoff- bzw. Wassereinspritzung in Verbrennungskraftmaschinen optimieren.

Weitere Vorteile des Werkstoffs Glas sind gute Hochtemperaturbeständigkeit und hohe chemische (und somit Korrosions-) Beständigkeit.

Vorzugsweise sind die Einspritzöffnung und zumindest ein in dem Düsenkörper ausgebildeter Teil des Fluidpfads mittels lokaler Lasereinwirkung auf das (Quarz-)Glas und anschließenden Wegätzens von der Lasereinwirkung ausgesetztem (Quarz-)Glas gebildet. Das Wegätzen von der Lasereinwirkung ausgesetztem (Quarz-)Glas kann beispielsweise unter Verwendung von Flusssäure (HF) oder vorzugsweise Kalilauge (KOH) erfolgen. Das (Quarz-)Glas kann auch geeignet dotiert sein, um die Laserbearbeitbarkeit zu verbessern. Ein solches F ertigungsverfahren ist per se unter anderem unter der Bezeichnung SLE (Selective, Laser- Induced Etching, selektives laserinduziertes Ätzen) bekannt und in Hermans, M. et al.: Selective, Laser-Induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN- Journai of Laser Micro/Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014 veröffentlicht. Fertigungs maschinen, mit denen nach dem SLE-Verfahren gefertigt werden kann, sind unter der Bezeichnung LightFab Microscanner kommerziell erhältlich.

Alternativ können die Einspritzöffiiungen und ggf. Teile des Fluidpfads vorteilhaft mittels F emtosekundenlaser gebohrt sein. Die Herstellung mittels lokaler Lasereinwirkung auf das Quarzglas und anschließenden Wegätzens von der Lasereinwirkung ausgesetztem Quarzglas gestattet jedoch in der Regel höhere Fertigungsqualität.

Das letztgenannte Verfahren eignete sich besonders gut für komplizierte und feine Strukturen. So lassen sich vorteilhaft insbesondere auch für eine feine Zerstäubung besonders günstige enge Einspritzöffiiungen mit einem kleinsten Durchmesser des Einspritzkanals von 200 pm oder kleiner, vorzugsweise 100 pm oder kleiner, besonders bevorzugt 50 pm oder Meiner oder gar 10 pm oder kleiner präzise fertigen.

Als Einspritzkanal wird hier der Teil des Fluidpfads bezeichnet, welcher der Einspritzöffhung unmittelbar vorgelagert ist, also die Hohlstruktur, die direkt in die Einspritzöffnung mündet, ohne dass weitere funktionale Elemente des Fluidpfads dazwischengeschaltet wären. Dies bedeutet insbesondere, dass stufenartige Verengungen des Fluidpfads, der Sitz für ein Stellelement wie eine Ventilnadel oder einen Ventilzapfen, etwaige Verzweigungen des Fluidpfads und dergleichen noch außerhalb des Einspritzkanals liegt, der Einspritzkanal also hinter dem letzten derartigen Funktionselement des Fluidpfads beginnt.

Für die Angaben zur Geometrie des Einspritzkanals gilt folgendes. Als Länge des Einspritzkanals wird die geringste Länge von der Berandung der Eintrittsöffimng in den Einspritzkanal zur Berandung der Austrittsöffnung (=Einspritzöffhung) des Einspritzkanals verstanden. Als Mittelachse des Einspritzkanals wird die Gerade verstanden, welche den Flächenschwerpunkt der Eintrittsöffhung mit dem Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung (=Emspritzöffnung) verbindet. Der geringste Durchmesser eines Einspritzkanals ist der geringste mögliche Abstand der beiden Schnittpunkte einer die Mittelachse orthogonal schneidenden Linie mit der Berandung des Einspritzkanals. Der geringste Durchmesser der Einspritzöffnung ist der geringste mögliche Abstand der beiden Schnittpunkte einer den Flächenschwerpunkt der Einspritzöffnung (Schwerpunkt der von der Berandung der Einspritzöffnung aufgespannten Fläche) orthogonal schneidenden Linie mit der Berandung der Einspritzöffnung. Ist der Einspritzkanals im wesentlichen zylindrisch jedoch nicht orthogonal zu einer ebenen Oberfläche gebohrt, welche die Berandung der Einspritzöffnung bildet, so ergibt sich beispielsweise eine elliptische Einspritzöffnung, deren kürzere Hauptachse dem geringsten Durchmesser des Austrittskanals entspricht. Der Quotient aus Länge des Einspritzkanals und geringstem Durchmesser des Einspritzkanals wird als Aspektverhältnis bezeichnet. Niedrige Aspektverhältnisse gemäß dieser Definition bis hinunter zu 1 und sogar darunter sorgen für einen geringen Energieverlust beim Ausströmen des Einspritzfluids und eine entsprechend gute Zerstäubung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführangsform können die Einspritzöffnung und zumindest ein in dem Düsenkörper ausgebildeter Teil des Fluidpfads in einem Abschnitt einer gezogenen Glaskapillare ausgebildet sein, wobei mindestens eine Glaskapillare mit einem Innendurchmesser gezogen wird, der dem geringsten Durchmesser einer Einspritzöffiiung entspricht, und die Glaskapillare so geschnitten wird, dass für die Einspritzöffiiung ein diese bildender Abschnitt entsteht. Die Glaskapillare wird somit in Scheiben geschniten, wobei aus einer Scheibe jeweils ein Einspritzkanal gebildet wird. Mit einem Pikosekundenlaser kann überschüssiges Material abgetragen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Düsenkörper mindestens eine weitere Einspritzöffiiung auf. So lassen sich auf einfache Weise Zwei- oder Mehrstrahldüsen bereitstellen. Dabei können die Einspritzöffnungen über einen gemeinsamen Fluidpfad oder jeweils einen eigenen Fluidpfad gespeist werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführangsform hiervon sind die beiden Einspritzöffnungen bzw. zugehörigen Einspritzkanäle so angeordnet, dass daraus austretende Fluidstrahle an einem von den Einspritzöffnungen beabstandeten Aufprallort zentral aufeinan dertreffen . Hierdurch kann man einen feineren Sprühnebel erzeugen, als der jeweilige Einzelstrahl bilden würde. Zentral bedeutet dabei, dass der überwiegende Teil des aus der einen Einspritzöffnung als Sprühstrahl austretenden Einspritzfluids (z.B. Wasser oder Kraftstoff) auf den überwiegenden Teil des aus der anderen Einspritzöffnung als Sprühstrahl austretenden Einspritzfluids auftrifft. Eine feine Zerstäubung wird hier insbesondere dadurch erreicht, dass unter Druck ausgestoßenes Einspritzfluid auf unter Druck ausgestoßenes Einspritzfluid prallt. Als Sprühstrahl wird ein Fluidstrahl oder eine strahlartige Ansammlung von Fluidtröpfchen bezeichnet.

Bei der Verwendung von Einspritzdüsen mit aufeinandertreffenden Sprühstrahlen lassen sich bei gegebenem Einspritzdruck feinere Tröpfchen erzeugen bzw. lässt sich eine gegebene Tröpfchengröße bei geringeren Einspritzdrücken erzeugen. Dies kann die Konstruktion von Einspritzsystemen insgesamt vereinfachen.

Vorzugsweise sind die vom Rand der jeweiligen Einspritzöffnungen aufgespannten Austrittsquerschnittsflächen zueinander geneigt. Besonders bevorzugt weisen die vom Rand der jeweiligen Einspritzöffnungen aufgespannten Austrittsquerschnittsflächen Flächennormalen auf, die sich schneiden. Vorteilhafterweise können aber auch die Einspritzkanäle einander zugeneigt sein (die Mittelachsen der Einspritzkanäle sind dann nicht parallel sondern bilden einen Winkel), ohne dass die Einspritzöffnungen notwendigerweise einander zugeneigt sein müssen.

Vorteilhafterweise kann der Düsenkörper mindestens zwei Einspritzkanäle mit einem ersten jeweiligem geringsten Durchmesser aufweisen, welche so angeordnet sind, dass aus deren Austrittsöffnungen (=Einspritzöffnungen) austretende Sprühstrahle an einem von den Einspritzöffnungen beabstandeten ersten Aufprallort zentral aufeinander treffen, und mindestens zwei Einspritzkanäle mit einem zweiten jeweiligem geringsten Durchmesser, welche so angeordnet sind, dass aus deren Austrittsöffnungen (=Einspritzöffiiungen) austretende Sprühstrahle an einem von den Austrittsöffungen (=Einspritzöffnungen) beabstandeten zweiten Aufprall ort zentral aufeinander treffen, wobei der erste jeweilige geringste Durchmesser und der zweite jeweilige geringste Durchmesser voneinander abweichen, vorzugsweise mindestens im Verhältnis 10:11, besonders bevorzugt mindestens im Verhältnis 2:3. Es werden in dieser Ausführungsform also mindestens zwei Paare oder n- Tupel von Einspritzkanälen vorgesehen, deren Sprühstrahle entsprechend an insgesamt zwei oder mehr jeweiligen Aufprallorten zentral aufeinander treffen.

Durch gezielt eingestellte Abweichungen des ersten jeweiligen geringsten Durchmessers vom zweiten jeweiligen geringsten Durchmesser lassen sich gewünschte Tröpfchen größenverteilungen einstellen. Ebenso können, zusätzlich oder alternativ zu den jeweiligen geringsten Durchmessern, auch die Aspektverhältnisse, vorzugsweise mindestens im Verhältnis 4:5, und/oder die Winkel der Mittelachsen jeweiliger Kanalpaare oder Kanal-n- Tupel, vorzugsweise um mindestens 10 Grad, von denen der übrigen Kanalpaare oder Kanal- n-Tupel abweichen. Insbesondere können durch entsprechend vorgesehene zwei, drei und mehr Paare oder n-Tupel von Einspritzkanälen bimodale, trimodale etc. Tröpfchengrößenverteilungen erzielt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegden Erfindung wird ein Gemischbildungstrakt für eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, aufweisend ein Gemischbildungsraumabgrenzungsteil obiger Art und eine Zuführungsvorrichtung zum Zufuhren von Fluid, insbesondere Kraftstoff oder Wasser, in den Fluidpfad. Zuführungsvorrichtung oder Bestandteil einer Zuführungsvorrichtung kann insbesondere eine Einspritzdüse ein Piezo- Aktor oder dgl. sein.

Gemäß einem weitere Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gemischbildungsraumabgrenzungsteils zum zumindest einseitigen Abgrenzen eines Gemischbildungsraums einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, wobei eine Wandung aus einem metallischen Material oder Metallverbundmaterial mit einer dem Gemischbildungsraum zugewandten Innenseite und einer dem Gemischbi ldungsraum abgewandten Außenseite bereitgestellt wird, und mindestens ein Düsenkörper aus einem Glasmaterial in der Wandung angeordnet wird, welcher eine Einspritzöftnung zum Einspritzen eines Fluids in den Gemischbildungsraum auf der Innenseite der Wandung aufweist, so dass ein von der Außenseite der Wandung zur Einspritzöffnung durchgängiger Fluidpfad entsteht. Das Gemischbildungsraumabgrenzungsteil kann mittels per se aus dem Stand der Technik bekannten metallverarbeitenden Verfahren hergestellt werden. Zum Anordnen des Düsenkörpers kann dieser entweder direkt eingegossen, oder direkt oder indirekt (beispielsweise mittels einer Hülse, Büchse oder einen anderweitigen Einsatz) in eine entsprechende Aussparung eingesetzt werden. Die Aussparung in der Wandung kann dabei durch eine entsprechende Aussparung beim Gießen und/oder durch geeignete spanabhebende Bearbeitung, wie Bohren oder Fräsen gebildet werden. Es ist beispielsweise auch möglich, ein Innengewinde in das Gemischbildungsraumabgrenzungsteil zu schneiden und mit einem Außengewinde des Düsenkörpers oder eines den Düsenkörper haltenden Einsatzes zu paaren.

Wie oben erläuteret, kann das Herstellen der Einspritzöffnung und zumindest eines Teils des Fluidpfads in dem Düsenkörper mittels Lasereinwirkung erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der beigefugten schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu; insbesondere entsprechen Verhältnisse der einzelnen Abmessungen zueinander aus Gründen der Anschaulichkeit teilweise nicht den Abmessungsverhältnissen in tatsächlichen technischen Umsetzungen. Es werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Grundsätzlich kann jede im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene bzw. angedeutete Variante der Erfindung besonders vorteilhaft sein, je nach wirtschaftlichen, technischen und ggf. medizinischen Bedingungen im Einzelfall. Soweit nichts gegenteiliges dargelegt ist, bzw. soweit grundsätzlich technisch realisierbar, sind einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen austauschbar oder miteinander sowie mit per se aus dem Stand der Technik bekannten Merkmalen kombinierbar.

Es zeigt

Fig. 1 die ausgebrochene Querschnittsdarstellung zweier erfindungsgemäßer Gemischbildungsraumabgrenzungsteile, nämlich eines Saugrohrs sowie eines Zylinderkopfes eines Otto-Motors,

Fig. 2 die Querschnittsdarstellung eines aus Quarzglas gefertigten Düsenkörpers mit zwei zylindrischen Einspritzkanälen, wie er in das Saugrohr und den Zylinderkopf in Fig. 1 eingesetzt ist,

Hg. 3 die Querschni ttsdarstellung eines weiteren aus Glas gefertigten Düsenkörpers mit einem zylindrischen Einspritzkanal,

Fig. 4 die Querschnittsdarstellung eines weiteren aus Glas gefertigten Düsenkörpers mit einem zylindrischen Einspritzkanal,

Fig. 5 die Querschnittsdarstellung eines weiteren aus Glas gefertigten Düsenkörpers mit einem konischen Einspritzkanal,

Fig. 6a einen aus Quarzglas gefertigten Düsenkörper in einer Draufsicht ähnlich Fig.

5a, wobei der Düsenkörper drei Paare von Austrittskanälen mit von Paar zu Paar abweichendem Einspritzkanaldurchmesser aufweist, und die jeweilige Schnittebene der Figuren 6b, 6c und 6d als durchbrochene Linien BGB', C-C bzw. DGD' angedeutet ist,

Fig. 6b den Düsenkörper aus Fig. 6a in der Querschnittsdarstellung für die

Schnittebene BGB',

Fig. 6c den Düsenkörper aus Fig. 6a in der Querschnittsdarstellung für die

Schnittebene C-C,

Fig. 6d den Düsenkörper aus Fig. 6a in der Querschnittsdarstellung für die

Schnittebene DGD', Fig 7a den aus Quarzglas gefertigten Düsenkörper aus Fig. 2 in der Draufsicht von unten, wobei die Schnittebene der Fig, 2 als durchbrochene Linie A-A' angedeutet ist,

Fig. 7b den Düsenkörper aus Fig. 2 abermals in Querschnittsdarstellung zum Vergleich mit der zugehörigen Draufsicht (von unten) in Fig. 7a.

Einander entsprechende Elemente sind in den Zeichnungsfiguren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1 als erstes erfindungsgemäßes Gemischbildungsraum abgrenzungsteil und ein mit dem Zylinderkopf 1 verbundenes Ansaugrohr 2 als zweites Gemischbildungsraumabgrenzungsteil. Der Zylinderkopf 1 ist ferner mit einem Zylinderblock 3 eines Otomotors verbunden, wobei im Zylinder laufenden Kolben 4 mit Kolbenringen 6. Zylinderkopf 1, Ansaugrohr 2, Zylinderblock 3, Kolben 4 sowie Einlassventilstößel 7 und Auslassventil Stößel 8 sind mittels Bruchlinien nur teilweise dargestellt und können im wesentlichen wie die entsprechenden Bauteile herkömmlicher Ottomotoren ausgeführt sein.

Durch das Ansaugrohr 2, welches Teil des Ansaugtrakts ist, wird Verbrennungsluft angesaugt. In die Verbrennungsluft wird über den aus Glas gefertigten, in die Wandung 9a des Ansaugrohrs 2 eingesetzten Düsenkörper 14a Wasser eingespritzt. Das Innere des Ansaugrohrs bildet somit einen Gemischbildungsraum für die Bildung eines Luft-Wasser- gemischs. Der letzte Teil des Fluidpfads 10a von der Außenseite der Wandung 9a zu deren Innenseite verläuft durch die Einspritzkanäle 15a, 15b des Düsenkörpers 14a, so dass Wasser aus den Einspritzöffnungen 16a und 16b austreten kann.

Ein vergrößertes Abbild des Düsenkörpers 14a, welcher im dargestellten Beispiel gleich ausgebildet ist wie der in den Zylinderkopf 1 eingesetzte Düsenkörper 14b, ist in Fig. 2 als Düsenkörper 14 dargestellt.

Mittels selektiver Laserbelichtung und anschließendem Ausätzen der belichteten Bereiche (Selektives laserinduziertes Ätzen) sind in dem zylindrischen Quarzgl as-Düsenkörper 14 die beiden im wesentlichen zylindrischen Einspritzkanäle 15a, 15b mit Einspritzöffnungen 16a, 16b gebildet. Die im Düsenkörper 14 ausgeformte Fortsetzung 23 des Fluidpfads 10a bzw. 1 Ob ist durch Materialabtrag mittels Picosekundenlaser hergestellt.

Der Winkel a zwischen den sich im Punkt S schneidenden Mittelachsen 17a, 17b der Einspritzkanäle 15a, 15b beträgt im dargestellten Beispiel etwa 80°. Das Aspektverhältnis zwischen der Länge 1 der Einspritzkanäle 15a, 15b (entlang der jeweils kürzesten Mantellinie des zylindrischen Mantels der Austrittskanäle 15a, 15b) und deren Zylinderdurchmesser beträgt ca. 4:1. In Figuren 5a und 5b sind die geometrischen Verhältnisse nochmals verdeutlicht. Fig. 5a ist dabei die Draufsicht von unten in Fig. 5b. Die Schnittebene der Fig. 5b ist in Fig. 5a als durchbrochene Linie A-A' angedeutet.

Durch geeignete Wahl des Aspektverhältnisses, des treibenden Druckgefälles, des Strahl- Prallwinkels a sowie des Durchmessers d (und entsprechender Länge 1) der Austrittskanäle 15a, 15b kann der Fachmann die Tröpfchengrößenverteilung und den Volumenstrom einstellen. Hierzu sind lediglich geeignete Auslegungsversuche durchzuführen, die ohne weiteres an einem hydraulischen Modell erfolgen können.

Die mit Wassertröpfchen beladene Ansaugluft gelangt bei geöffnetem Einlassventilstößel 7 durch das Einlassventil 11 in den von Kolben 4, Innenwand des Zylinders 5 und Zylinderkopf 1 abgeschlossenen Brennraum. Bei einem Direkteinspritzmotor, wie dargestellt, bildet der Brennraum einen Gemischbildungsraum, in den Kraftstoff eingespritzt wird.

Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt durch den aus Glas gefertigten, in die Wandung 9b des Zylinderkopfs 1 eingesetzten Düsenkörper l4b. Der letzte Teil des Fluidpfads lOb von der Außenseite der Wandung 9b zu deren Innenseite verläuft durch die Einspritzkanäle l5a, 15b des Düsenkörpers l4b, so dass Kraftstoff aus den Einspritzöffhungen l6a und 16b austreten kann.

Wie oben angegeben ist ein vergrößertes Abbild des Düsenkörpers l4b, welcher im dargestellten Beispiel gleich ausgebildet ist wie der in das Saugrohr 2 eingesetzte Düsenkörper 14a, in Fig. 2 als Düsenkörper 14 dargestellt.

Nicht dargestellt sind sonstige, auf herkömmliche Weise nicht aus Glas gefertigte Teile der Einspritzdüsen, insbesondere Aktoren wie Nadeln oder Zapfen. Hier kann der Fachmann auf die per se bekannte Einspritzdüsentechnik zurückgreifen.

Über die Zündkerze 22 wird das Gemisch gezündet, so dass das expandierende Verbrennungsgas den Kolben 4 im Arbeitstakt nach unten treiben kann.

Das durch die Verbrennung des Gemischs entstehende Abgas wird bei geöffnetem Auslassventilstößel 8 des Asuslassventils 12 in den Abgastrakt 13 ausgestoßen.

Die in Figur 14 gezeigte Zwei Strahldüse mit bietet dem Fachmann wie oben dargelegt viele Auslegungsparameter, die variiert werden können. Durch das Prinzip aufeinanderprallender Sprühstrahlen lässt sich eine besonders feine und gleichmäßige Fluidzerstäubung erreichen.

Daneben besteht jedoch auch die Möglichkeit, einfachere oder komplexere Düsengeometrien bereitzustellen. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils einen einfachen Düsenkörper 14 mit geradem zylindrischen Einspritzkanal 15, einmal mit und einmal ohne einen dem Einspritzkanal 15 vorgelagerten Teil 23 des Fluidpfads. Fig. 5 zeigt einen einfachen Düsenkörper 14 mit konischem Einspritzkanal 15.

Figuren 6a-d zeigen einen Düsenkörper 14 mit drei Paaren von Einspritzkanälen 15a, 15b, 25a, 25b und 35a, 35b mit unterschiedlichen Kanaldurchmessem di, d ₂ , und d ₃ . Fig. 6a ist dabei die Draufsicht von unten in Figuren 6b-d. Die Schnittebene der Fig. 6b ist in Fig. 6a als durchbrochene Linie B-B' angedeutet, die Schnittebene der Fig. 6c als durchbrochene Linie C-G', und die Schnittebene der Fig. 6d als durchbrochene Linie DVD'. Die Stufen 24 und 30 ermöglichen verschiedene Längen h, 1 ₂ , und b für die Einspritzkanäle 15a, 15b, 25a, 25b bzw. 35a, 35b so dass sich das Aspektverhältnis für jedes Paar Einspritzkanäle 15a, 15b, 25a, 25b bzw. 35a, 35b über die Wahl der jeweiligen Stegdicke jeweils gleich oder voneinander verschieden einstellen lässt. Der Strahl-Prallwinkel a in den Schnittpunkten Si, S2, und S ₃ der Kanalmittelachsen 17a, 17b, 27a, 27b bzw. 37a, 37b kann ebenfalls jeweils unterschiedlich gewählt werden.

Durch die parallelen Einspritzkanalpaare 15a, 15b, 25a, 25b bzw. 35a, 35b mit zugehörigen Einspritzöffnungen 16a, 16b, 26a, 26b, 36a, 36b lässt sich so eine breitere Tröpfchengrößenverteilung erzielen. Insbesondere voneinander abweichende Aspektverhältnisse sorgen für unterschiedlich starke Druckverluste der jeweiligen Sprühstrahle und somit unterschiedlich hohen Energieeintrag beim Aufprall im jeweiligen Schnittpunkt 81, 82, und S3 der Kanalmittelachsen.

So werden dem Fachmann weitere Parameter an die Hand gegeben, mit welchen sich die Zerstäubung beeinflussen lässt.

Insbesondere die oben angeführte Fertigungsweise mittels lokaler Lasereinwirkung auf (Quarz-)Glas und anschließenden Wegätzens von der Lasereinwirkung ausgesetztem (Quarz- )Glas bietet dem Fachmann darüberhinaus eine Vielzahl weiterer Gestaltungsmöglichkeiten, wie das Einarbeiten von drallerzeugenden Geometrien, von den Einspritzkanälen im Fluidpfad vorgeschalteten Siebflächen, ähnlich den im deutschen Gebrauchsmuster 202017002851 beschriebenen, und dergleichen mehr.