Warning: fopen(111data/log202004071420.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Vorbehandlungsverfahren - Dokument DE102004035292A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004035292A1 16.02.2006
Titel Vorbehandlungsverfahren
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Teschner, Werner, 70192 Stuttgart, DE;
Rao, Vijayanand, 70469 Stuttgart, DE;
Haubold, Tilla, 96052 Bamberg, DE
DE-Anmeldedatum 21.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004035292
Offenlegungstag 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse B21K 1/20(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbehandeln eines an einem Düsenkörper (1) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgebildeten Düsennadelsitzes (9), der mit einer Düsennadelspitze (7) zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern.
Um einen unerwünschten Mengendrift der Kraftstoffeinspritzung zu verringern, wird der Düsennadelsitz (9) mit einem Werkzeug beaufschlagt, das im Wesentlichen die Gestalt der Düsennadelspitze (7) aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbehandeln eines an einem Düsenkörper einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgebildeten Düsennadelsitzes, der mit einer Düsennadelspitze zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern.

Herkömmliche Düsenkörper können einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die Werkstoffhärte zu steigern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die Einspritzmengen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen -trotz konstanter Rahmenbedingungen-, insbesondere in den ersten Betriebsstunden, nicht konstant sind. Die Abweichungen werden auch als Mengendrift bezeichnet.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Vorbehandeln eines an einem Düsenkörper einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgebildeten Düsennadelsitzes, der mit einer Düsennadelspitze zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern, anzugeben, durch das die Mengendrift der Kraftstoffeinspritzung, insbesondere in den ersten Betriebsstunden, verringert werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Vorbehandeln eines an einem Düsenkörper einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgebildeten Düsennadelsitzes, der mit einer Düsennadelspitze zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern, dadurch gelöst, dass der Düsennadelsitz mit einem Werkzeug, das im Wesentlichen die Gestalt der Düsennadelspitze aufweist, beaufschlagt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass eine Ursache für den unerwünschten Mengendrift unter anderem durch abrassiven Verschleiß hervorgerufen wird, der wiederum durch das Eindringen der Düsennadelspitze in den Düsenkörper während der Laufzeit im Motor verursacht wird. Außerdem tritt nach kurzen Laufzeiten von einigen Betriebsstunden eine plastische Deformation auf, die durch das Fließen des Materials bei einer Motortemperatur von circa 300°C verursacht wird. Dieses, nicht reversible Phänomen tritt während der ersten zehn Stunden im Motorbetrieb auf und kommt dann zum Stillstand. Durch die erfindungsgemäße Vorbehandlung wird der plastische Deformationsanteil im Düsensitz vorweggenommen. Dadurch kann der Mengendrift der Kraftstoffeinspritzeinrichtung innerhalb der ersten Betriebsstunden deutlich reduziert werden. Durch die Vorwegnahme der plastischen Deformation wird ein Fließen des Materials im Betrieb des Motors vorweggenommen beziehungsweise vermieden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft, mit der der Düsennadelsitz beaufschlagt wird, etwa 100 bis 1000 Newton beträgt. Diese Kraft kann zum Beispiel durch einen hydraulisch oder mechanisch angetriebenen Stempel aufgebracht werden, der die Gestalt der Düsennadelspitze aufweist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft, mit der der Düsennadelsitz beaufschlagt wird, etwa 1000 Newton beträgt. Damit wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die besten Ergebnisse erzielt. Allerdings kann nicht ausgeschlossen werden, dass deutlich größere Kräfte ähnlich gute Ergebnisse liefern.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsitz gleichzeitig einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird. Durch eine gleichzeitige Beaufschlagung des Düsennadelsitzes mit einer definierten Temperatur und einer definierten Last konnte eine nahezu komplette Vorwegnahme der plastischen Deformation erreicht werden. Die entsprechend behandelten Düsenkörper zeigten im Sitzprofil nach dem Motordauerlauf keine weiteren plastischen Verformungen mehr.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur etwa 200° bis 500°C, insbesondere etwa 300°C, beträgt. Mit diesen Temperaturen wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die besten Ergebnisse erzielt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung weniger als drei Stunden, insbesondere weniger als 60 Minuten, dauert. Allgemein ist festzustellen, dass bei höheren Temperaturen die Dauer der Vorbehandlung reduziert werden kann.

Bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere einem Kraftstoffeinspritzventil oder einem Injektor, mit einem Düsenkörper, der einen Düsennadelsitz aufweist, der mit einer Düsennadelspitze zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern, ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass der Düsennadelsitz gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren vorbehandelt ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Zeichnung

Die beiliegende Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil im geschlossenen Zustand.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in der Figur nur mit seinen erfindungswesentlichen Bauteilen dargestellten Kraftstoffeinspritzventil, das auch als Einspritzdüse bezeichnet wird, für Brennkraftmaschinen weist ein mit seinem einen Ende 2 in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ragender Ventilkörper 1, der auch als Düsenkörper bezeichnet wird, eine als brennraumseitig geschlossene Sackbohrung ausgebildete Bohrung 3 auf, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 5 axial verschiebbar geführt ist.

Das Ventilglied 5, das auch als Düsennadel bezeichnet wird, weist an seinem brennraumseitigen Ende eine konische Ventildichtfläche 7 auf, mit der es mit einer am geschlossenen Ende der Bohrung 3 gebildeten konischen Ventilsitzfläche 9 dichtend zusammenwirkt. Von der Ventilsitzfläche 9 führt dabei eine Einspritzöffnung 11 ab, die in den nicht näher dargestellten Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines direkt einspritzenden Dieselmotors mündet.

Das Ventilglied weist weiterhin eine durch eine Querschnittsverringerung in Richtung Ventildichtfläche 7 gebildete Druckschulter 13 auf, durch die das Ventilglied 5 in einen im Durchmesser größeren, in der Bohrung 3 gleitend geführten oberen Führungsteil 15 und einen im Durchmesser kleineren freien Schaftteil 17 unterteilt ist, wobei sich der Schaftteil 17 mit konstantem zylindrischen Querschnitt bis an die Ventildichtfläche 7 erstreckt.

Des Weiteren ist ein Druckraum 19 im Ventilkörper 1 vorgesehen, der durch eine Querschnittserweiterung der Bohrung 3 gebildet ist und der an seinem ventilsitzzugewandten unteren Ende über einen zwischen dem freien Ventilgliedschaft 17 und der Wand der Bohrung 3 gebildeten Ringspalt 21 mit dem Ventilsitz 9 verbunden ist. Am oberen, dem Ventilsitz 9 abgewandten Ende grenzt der Druckraum 19 an einen den Führungsteil 15 des Ventilgliedes 5 gleitend aufnehmenden Führungsabschnitt 23 der Bohrung 3.

Die Kraftstoffhochdruckzufuhr von einer externen Hochdruckquelle, vorzugsweise einer Einspritzpumpe in den Druckraum 19, erfolgt dabei über einen den Ventilkörper 1 axial durchdringenden Druckkanal 25, der geneigt zur Achse der Bohrung 3 verläuft und radial auswärts der Bohrung 3 in das ventilsitzabgewandte Ende des Druckraums 19 einmündet. Dabei wird zwischen der Bohrung 3 und dem Druckkanal 25 ein Wandsteg 27 im Ventilkörper 1 gebildet, der im Überschneidungsbereich zwischen der Bohrung 3 und der Einmündung des Druckkanals 25 in den Druckraum 19 einen Zwickel 29 bildet, der die geringste Wandstärke des Steges 27 aufweist.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen arbeitet in folgender Weise. In Ruhelage wird das Ventilglied 5 von einer nicht gezeigten Schließfeder mit der Ventildichtfläche 7 in Anlage an der Ventilsitzfläche 9 gehalten, so dass die in den Brennraum mündende Einspritzöffnung 11 verschlossen ist. Am Beginn der Hochdruckeinspritzung gelangt unter hohem Druck stehender Kraftstoff über den Druckkanal 25 in den Druckraum 19 und über den Ringspalt 21 weiter bis an den Ventilsitz 9. Dabei übersteigt die in Öffnungsrichtung an der Druckschulter 13 des Ventilgliedes 5 angreifende hydraulische Kraft bald die Schließkraft der Feder, so dass das Ventilglied 5 vom Ventilsitz 9 abhebt und der Kraftstoff über den zwischen der Ventildichtfläche 7 und dem Ventilsitz 9 aufgesteuerten Öffnungsquerschnitt über die Einspritzöffnung 11 zur Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Die Einspritzung wird durch die Beendigung der Kraftstoffhochdruckzufuhr beendet, so dass der in Öffnungsrichtung am Ventilglied 5 angreifende Druck wieder unter die Rückstellkraft der Schließfeder sinkt, die das Ventilglied 5 dann wieder in Anlage an den Ventilsitz 9 verschiebt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Düsennadelsitz 9 gleichzeitig mit einer definierten Temperatur und einer definierten Last beaufschlagt. Der Düsenkörper 1 mit dem Düsennadelsitz 9 wurde in einem Versuch für drei Stunden bei einer Kraft von 1000 Newton und einer Temperatur von 300°C ausgelagert. Danach wurde eine Verformung des Düsennadelsitzes 9 von 2,5 bis 3 &mgr;m gemessen. Bei einem darauf folgenden Dauerbetrieb des Düsenkörpers 1 im Motor ist keine weitere plastische Verformung des Düsennadelsitzes 9 mehr aufgetreten.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Vorbehandeln eines an einem Düsenkörper (1) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgebildeten Düsennadelsitzes (9), der mit einer Düsennadelspitze (7) zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsitz (9) mit einem Werkzeug, das im Wesentlichen die Gestalt der Düsennadelspitze (7) aufweist, beaufschlagt wird, um die plastische Verformung vorweg zu nehmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft, mit der der Düsennadelsitz (9) beaufschlagt wird, etwa 100 bis 1000 Newton beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft, mit der der Düsennadelsitz (9) beaufschlagt wird, etwa 1000 Newton beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsitz (9) gleichzeitig einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur etwa 200° bis 500°C beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur etwa 300°C beträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung weniger als drei Stunden dauert.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung weniger als 60 Minuten dauert.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsitz (9) vor der Kraftbeaufschlagung einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um die Werkstoffhärte zu steigern.
  10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil oder Injektor, mit einem Düsenkörper (1), der einen Düsennadelsitz (9) aufweist, der mit einer Düsennadelspitze (7) zusammenwirkt, um die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsitz (9) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorbehandelt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com