DE10125894A1

DE10125894A1 - Ventileinrichtung

Info

Publication number: DE10125894A1
Application number: DE10125894A
Authority: DE
Inventors: Youichi Murakami; Naoki Kato; Kouichi Nagaya; Hiroyasu Kanamori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: US20020005188A1; GB2363186A; GB0113054D0; JP3630076B2; DE10125894B4; JP2001336644A; US6526949B2; GB2363186B

Abstract

Ein Ventilkörper (21) eines Überströmventils (1) ist aus einem Stahl mit einer Martensitstruktur aufgebaut, und eine Nadel (23) ist aus einem Stahl aufgebaut, in dem Hartpartikel in einer Matrix mit einer Martensitstruktur dispergiert sind. Eine Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln ist gleich wie oder kleiner als 1000. Durch das Reduzieren der Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln der Nadeln (23) wird verhindert, dass die Hartpartikel durch einen Verschleiß der Matrix vorstehen und gelöst werden und dass der Ventilkörper (21) durch die freiliegenden Hartpartikel verschlissen wird, obwohl die Härte sichergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung und insbesondere auf eine Ventileinrichtung, die bei einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors wie zum Beispiel ein Diesel- oder Benzinmotor oder dergleichen verwendbar ist.

Ein zum Steuern eines Zuflusses und Abflusses von Kraftstoff verwendete Ventileinrichtung wie zum Beispiel ein Überströmventil, ein Mengenventil oder dergleichen einer Kraftstoffeinspritzpumpe sperrt im Allgemeinen einen Kraftstoffströmungspfad, indem ein Ventilelement verschoben und an einen abgeschrägten Sitzabschnitt an einem Ventilkörper angeordnet wird. Jedoch hat der Kraftstoff im Gegensatz zu einem Schmiermittel keine Lubrizität, und dementsprechend besteht durch das wiederholte Öffnen und Schließen die Möglichkeit, dass sich das Ventilelement und der Sitzabschnitt festfressen oder verschleißen. Deshalb wird bei den verschiebbaren Ventilelementen gewöhnlich ein verschleißfester Werkstoff verwendet, der nicht festfrisst. Zum Beispiel kann ein vergüteter Werkstoff aus SKH51 verwendet werden. Bei einem Ventilkörper mit einem Sitz und einer komplizierten Gestalt kann ein aufgekohlter Werkstoff aus SCr415 mit ausgezeichneter Verarbeitbarkeit verwendet werden.

Der vergütete Werkstoff aus SKH51, aus dem das Ventilelement aufgebaut ist, ist ein sehr harter Stahl, in dem Hartpartikel in einer Matrix dispergiert sind. Dies verhindert äußerst wirkungsvoll den Verschleiß des Ventilelements. Jedoch wird in Abhängigkeit des Aufbaus während eines Betriebs mit niedriger Drehzahl und hoher Last, bei dem sich die Lubrizität verschlechtert, der Sitzabschnitt verschlissen (der ein Gegenstück ist). Zum Beispiel tritt dieser Nachteil dann auf, wenn eine Drehbewegung des Ventilelementes nicht begrenzt ist und das Ventilelement wiederholt in der vertikalen Richtung gegen den Sitzabschnitt stößt und während des Ventilschließvorgangs in der Drehrichtung gleitet. Um dies zu vermeiden, kann der Werkstoff des Ventilkörpers durch einen Werkstoff mit höherer Härte ausgetauscht werden. Da jedoch die Verarbeitbarkeit des Ventilkörpers aus einem härteren Werkstoff schlechter ist, sind die Kosten erhöht.

Deshalb haben die Erfinder Untersuchungen über den Werkstoff für eine Ventileinrichtung zum Steuern eines Zuflusses und eines Abflusses eines Kraftstoffes mit einer niedrigen Lubrizität wie zum Beispiel bei einem Kraftstoffeinspritzsystem durchgeführt.

Angesichts dieser und anderer Nachteile sieht die vorliegende Erfindung eine Ventileinrichtung vor, bei der ein Festfressen, ein Verschleißen oder dergleichen eines Ventilelements oder eines Ventilkörpers nicht auftritt, wobei deren Herstellung und Verarbeitbarkeit gut bleiben. Bei dieser ist ein Ventilkörper aus einem Stahl mit einer Martensitstruktur aufgebaut. Das Ventilelement, das zum Öffnen und zum Schließen eines Fluidströmungspfads in dem Ventilkörper verschiebbar ist, ist aus einem Stahl aufgebaut, in dem Hartpartikel in einer Matrix dispergiert sind, die die Martensitstruktur hat, und eine Härtedifferenz (Hv: Vickershärte) zwischen der Matrix und den Hartpartikeln ist vorzugsweise gleich wie oder kleiner als 1000.

Der Verschleiß des Ventilkörpers wird gewöhnlich dadurch erzeugt, dass das Ventilelement vertikal bewegt wird und gegen den Sitzabschnitt stößt. Die Matrix des vergüteten Werkstoffs aus SKH51, der das Ventilelement bildet, wird verformt oder verschlissen. Infolgedessen werden grobe Hartpartikel ausgeschwemmt und schleifen den Sitzabschnitt. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem Ventilelement der vorliegenden Erfindung eine Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln Hv 1000 oder geringer, und demgemäß ist eine Verformung oder ein Verschleiß durch die Stöße reduziert. Die Härte des Ventilelements ist folglich erhöht, da darin Hartpartikel dispergiert sind. Des weiteren wird verhindert, dass die Hartpartikel von der Oberfläche vorstehen und den Ventilkörper schleifen. Des weiteren wird eine ausreichende Härte vorgesehen, da der Ventilkörper mit der harten Martensitstruktur aufgebaut ist. Hartpartikel sind nicht eingeschlossen, und dementsprechend ist die Verarbeitbarkeit ausgezeichnet.

Bei einem anderen Aspekt werden Karbidpartikel verwendet, deren durchschnittlicher Partikeldurchmesser gleich wie oder kleiner als 3 µm ist. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser klein ist, kann der Hartpartikel kaum vorstehen oder sich lösen. Des weiteren sind das Schleifen des Gegenstückelements durch freiliegende Hartpartikel und der Verschleiß reduziert.

Bei einem anderen Aspekt ist der Ventilkörper aus einem aufgekohlten Werkstoff aus einer kohlenstoffarmen Stahllegierung oder aus einem aufgekohlten nitrierten Werkstoff aus einem kohlenstoffarmen Stahl gebildet, und das Ventilelement ist aus einem vergüteten Werkstoff aus einem kohlenstoffreichen Chromstahl gebildet. Für den aufgekohlten Werkstoff aus einer kohlenstoffarmen Stahllegierung, der den Ventilkörper bildet, gibt es einen aufgekohlten Werkstoff aus SCr415 oder einen aufgekohlten Werkstoff aus SCM420, und für den aufgekohlten nitrierten Werkstoff aus einem kohlenstoffarmen Stahl gibt es einen aufgekohlten nitrierten Werkstoff aus S10C. Des weiteren gibt es für den vergüteten Werkstoff aus dem kohlenstoffreichen Chromstahl, der das Ventilelement bildet, einen vergüteten Werkstoff aus SUJ1 oder einen vergüteten Werkstoff aus SUJ2.

Bei einem anderen Aspekt hat der Ventilkörper ein Führungsloch, in dem das Ventilelement verschiebbar ist, und einen Sitzabschnitt, an dem das Ventilelement angeordnet wird, um den Fluidströmungspfad zu sperren.

Bei einem anderen Aspekt ist das Ventilelement durch eine Antriebseinheit elektrisch angetrieben. Bei dieser kann der durch den Ventilkörper aufgenommene Stoß groß sein, wenn das Ventil geschlossen wird. Daher kommen die Vorteile der vorliegenden Erfindung hier besonders zum Vorschein.

Bei einem anderen Aspekt steuert die Ventileinrichtung einen Zufluss und einen Abfluss von Kraftstoff bei einem Kraftstoffeinspritzsystem. Im Allgemeinen hat der Kraftstoff keine Lubrizität, so dass in der Regel das Festfressen oder das Verschleißen auftritt, und daher ist die Wirkung durch das Anwenden der vorliegenden Erfindung enorm. Insbesondere wird das Festfressen oder das Verschleißen verhindert, und die Haltbarkeit kann bedeutend verbessert werden, wenn die Ventileinrichtung für ein Überströmventil einer Verteiler- Kraftstoffpumpe verwendet wird.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Darstellung dienen, während bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt werden, da verschiedene Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Erfindung für einen Durchschnittsfachmann aus dieser detaillierten Beschreibung klar sind.

Fig. 1A zeigt eine Querschnittansicht einer Verteiler- Kraftstoffeinspritzpumpe für einen Dieselmotor, bei der die Ventileinrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 1B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereiches IB in der Fig. 1A;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen einer Zusammensetzung und einer Härte von Karbidpartikeln gemäß der Erfindung;

Fig. 3A zeigt eine schematische Ansicht von Oberflächen einer Nadel und eines Sitzabschnitts sowie den Mechanismus, der den Verschleiß gemäß dem Stand der Technik hervorruft;

Fig. 3B zeigt eine schematische Ansicht von Oberflächen einer Nadel und eines Sitzabschnitts sowie den Mechanismus, der den Verschleiß gemäß dem Stand der Technik hervorruft;

Fig. 4A zeigt eine schematische Ansicht von Oberflächen einer Nadel und eines Sitzabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4B zeigt eine schematische Ansicht von Oberflächen einer Nadel und eines Sitzabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Fig. 1A zeigt einen Gesamtaufbau einer Verteiler- Kraftstoffeinspritzpumpe eines Dieselmotors für ein Fahrzeug, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, und eine Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird als ein Überströmventil 1 verwendet. Die untere Hälfte des Überströmventils 1 bildet einen Ventilabschnitt 2, und seine obere Hälfte bildet eine elektromagnetische Antriebseinheit 3 zum Antreiben des Ventilabschnitts 2, damit dieser sich öffnet und schließt. Durch das Steuern der Zeitgebung zum Öffnen und zum Schließen des Ventilabschnitts 2 auf der Grundlage von Instruktionen einer nicht gezeigten Steuerschaltung wird eine Einspritzmenge von Dieselkraftstoff gesteuert, die von einer Pumpe in verschiedene Zylinder des Motors eingespritzt wird.

Der Ventilabschnitt 2 ist mit einer verschiebbaren und drehbaren Nadel 23 im Inneren eines Ventilkörpers 21 mit einem zylindrischen Führungsloch 22 aufgebaut. Ein Strömungspfad 25 ist ringförmig um einen mittleren Abschnitt herum ausgebildet, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Nadel 23.

Der Strömungspfad 25 ist über einen Strömungspfad 28 mit einem äußeren Kraftstoffauslasspfad in Verbindung, der eine Seitenwand des Ventilkörpers 21 durchdringt. An einer Seite über dem ringförmigen Strömungspfad 25 ist ein ringartiger Strömungspfad 24 ausgebildet, da der innere Umfang des Führungslochs 22 mit einer Einkerbung versehen ist. Der Strömungspfad 24 ist mit einem Kraftstoffauslassströmungspfad 41 im Inneren eines Pumpenhauptkörpers 4 in Verbindung. Zwischen dem ringartigen Strömungspfad 24 und dem ringartigen Strömungspfad 25 ist ein Sitzabschnitt 26 mit invers abgeschrägter Form ausgebildet, wie dies in der Fig. 1B gezeigt ist. Ein Ventilabschnitt 23a ist mit einer invers abgeschrägten Form an einer äußeren Umfangskante der Nadel 23 ausgebildet. Das Ventil setzt an diesen auf, um auf diese Weise einen dazwischenliegenden Zwischenraum zu schließen.

Ein Wellenelement 31 ist an einer oberen Seite der Nadel 23 befestigt und erstreckt sich in die darüberliegende elektromagnetische Antriebseinheit 3 hinein. Ein Anker 32 mit einer kreisförmigen scheibenartigen Gestalt ist an einem oberen Ende des Wellenelements 31 befestigt und einer Spule 33 zugewandt. Ein Federelement 27 ist unter der Nadel 23 zum Drücken der Nadel 23 in eine Ventilöffnungsrichtung angeordnet, und bei einem normalen Zustand, d. h. bei dem kein elektrischer Strom in die Spule 33 eingespeist wird, ist das Überströmventil 1 geöffnet. Wenn in die Spule 33 ein elektrischer Strom eingespeist wird, wird der Anker in eine nach unten gerichtete Richtung angezogen, und die Nadel 23 senkt sich einstückig mit diesem ab, wodurch das Ventil geschlossen wird (dargestellter Zustand). Im Falle einer Verteiler-Pumpe wird das Überströmventil 1 in Übereinstimmung mit einem Hub eines Nockens geschlossen, und der Kraftstoffauslassströmungspfad 41 in dem Pumpenhauptkörper 4 wird geschlossen, um auf diese Weise unter Druckbeaufschlagung Kraftstoff abzuführen. Wenn das Überströmventil 1 geöffnet wird, gelangt der Kraftstoffauslassströmungspfad 41 nachfolgend mit einem äußeren Kraftstoffauslasspfad in Verbindung, und der Einspritzvorgang wird beendet. Daher kann durch das Steuern einer Zeitgebung zum Öffnen des Überströmventils 1 eine Einspritzmenge gesteuert werden.

Wenn der Kraftstoff eingespritzt wird, wird die Nadel 23 in einer Zeitperiode von 0,4 bis 1 ms geöffnet und geschlossen. Wenn die Nadel 23 geschlossen wird, stößt die Nadel 23 zunächst mit einer hohen Geschwindigkeit von 1,2 m/s in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung an den Sitzabschnitt 26. Das Gleiten erzeugt an deren Seitenfläche einen Spalt (ungefähr 5 bis 10 µm). Bei einem herkömmlichen Aufbau wird der Verschleiß an dem Sitzabschnitt durch die im Wesentlichen in der vertikalen Richtung wirkende stoßartige Kraft und durch das Gleiten erzeugt.

Deshalb ist zum Unterdrücken des Verschleißes des Ventilkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung die Nadel 23 aus einem Stahl mit Hartpartikeln aufgebaut, die in einer Matrix mit einer Martensitstruktur dispergiert sind. Eine Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln ist gleich wie oder kleiner als 1000 bezogen auf die Vickershärte (Hv). Die Martensitstruktur der Matrix ist normalerweise ein harter Werkstoff mit einer Härte (Hv) von ungefähr 400 bis 1100, und die Härte kann durch ein Dispergieren der Hartpartikel in dieser weiter erhöht werden. Wenn die Nadel 23 gegen den Sitzabschnitt 26 stößt, wird jedoch an den Stellen, wo die Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln groß ist, die Matrix selektiv verformt und verschlissen, wodurch die Partikel möglicherweise freigelegt werden und sich lösen. Es ist daher vorzuziehen, dass die Härtedifferenz zwischen ihnen 1000 (Hv) nicht überschreitet.

Vorzugsweise wird ein Hartmetallkarbid für die in der Matrix dispergierten Partikel verwendet. Insbesondere werden eine, zwei oder mehrere Sorten aus Cr, Fe, Mo und dergleichen verwendet. Auch wenn sich die Härten (Hv) dieser Hartpartikel durch ihre Zusammensetzungen unterscheiden, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, sind die Härten in einem Bereich von ungefähr 1000 bis 2000, und durch ein zweckmäßiges Auswählen der Härte gemäß der Matrixhärte (Hv) kann die Härtedifferenz gleich wie oder kleiner als Hv 1000 sein. Wenn des weiteren der Partikeldurchmesser der Hartpartikel groß ist, ist das Freilegen oder das Lösen möglich. Ein Sitzverschleiß des Sitzabschnitts 26 ist aufgrund der freiliegenden Partikel möglich. Demnach ist der durchschnittliche Partikeldurchmesser vorzugsweise gleich wie oder kleiner als 3 µm, und der durchschnittliche Partikeldurchmesser ist weiter bevorzugt gleich wie oder kleiner als 1 µm.

Ein vergüteter Werkstoff aus einem kohlenstoffreichen Chromstahl, Lagerstahl wie zum Beispiel vergüteter SUJ1 oder vergüteter SUJ2 hat die vorstehend genannten Eigenschaften. Zum Beispiel hat der vergütete Werkstoff aus SUJ2 eine Kombination aus einer Matrix mit einer Martensitstruktur einschließlich C und Cr und Karbidpartikeln [(Cr, Fe)₂₃C₆, durchschnittlicher Partikeldurchmesser: ungefähr 0,8 µm], wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, wobei die Härte (Hv) der Matrix ungefähr 700 beträgt und die Härte (Hv) der Karbidpartikel [(Cr, Fe)₂₃C₆] ungefähr 1100 bis 1500 beträgt. Daher wird die vorstehend beschriebene Härtedifferenz Hv 1000 oder kleiner erreicht.

Wie dies des weiteren in der Fig. 2 gezeigt ist, ist die Härte eines in vergütetem SKH51 enthaltenen Hartkarbids (Karbid aus W, Mo) hoch (Hv: ungefähr 1800 bis 3200), und die Härtedifferenz zwischen dem Hartkarbid und der Matrix (Hv: ungefähr 700) überschreitet Hv 1000.

Für den Werkstoff des Ventilkörpers 21, der mit dem Sitzabschnitt 26 ausgebildet ist, wird ein Stahl mit einer harten Martensitstruktur verwendet. Insbesondere kann ein aufgekohlter Werkstoff aus einer kohlenstoffarmen Stahllegierung wie zum Beispiel ein aufgekohlter Werkstoff aus SCr415, ein aufgekohlter Werkstoff aus SCM420 oder dergleichen oder ein aufgekohlter nitrierter Werkstoff aus einem kohlenstoffarmen Stahl wie zum Beispiel ein aufgekohlter nitrierter Werkstoff aus S10C oder dergleichen verwendet werden. Diese Werkstoffe haben eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und werden dementsprechend vorzugsweise für einen Ventilkörper 21 mit einer komplizierten Gestalt verwendet. Dies reduziert die Herstellungskosten.

Durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Werkstoffs für die Nadel 23 ist das Verschleißen ungeachtet des Werkstoffs des Sitzabschnitts 26 unterdrückt. Des weiteren hat der Werkstoff der Nadel 23 eine hohe Härte, da die Karbidpartikel eingeschlossen sind. Daher wird das Verschleißen der Nadel 23 unterdrückt, und die Haltbarkeit kann bedeutend verbessert werden.

Beispiel

Als nächstes wird ein realer maschineller Test vorgesehen, bei dem das Überströmventil 1 mit dem in der Fig. 1 gezeigten Aufbau real hergestellt wird und bei dem das Überströmventil 1 in eine Kraftstoffeinspritzpumpe eingebaut wird. Bei dem Überströmventil 1 ist der Werkstoff der Nadel 23 ein vergüteter SUJ2. Der Ventilkörper 21 besteht aus aufgekohltem SCr415 (Ausführungsbeispiel 1). Des weiteren ist zum Vergleich ein Überströmventil 1 vorgesehen, bei dem die Nadel 23 aus vergütetem SKH51 aufgebaut ist, wobei der herkömmliche Werkstoff und der Werkstoff des Ventilkörpers 21 aus einem aufgekohlten Werkstoff aus SCr415 gebildet ist (Vergleichsbeispiel 1). Die Tabelle 1 zeigt Zusammensetzungen des vergüteten Werkstoffs aus SUJ2, des aufgekohlten Werkstoffs aus SCr415 und des aufgekohlten Werkstoffs aus SCr415.

Tabelle 1

Hinsichtlich des Überströmventils 1 des Ausführungsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 wurde ein Verschleißtest des Ventilkörpers 21 in einem Zustand bei niedriger Drehzahl und hoher Last sowie mit niedriger Lubrizität ausgeführt. Die Testbedingungen sind folgendermaßen:

Kraftstoff: Kerosin
Pumpendrehzahl: variabel zwischen 300 und 500 U/min
Einspritzmenge: 100 mm³/Hub
Einspritzzeit: 100 Stunden.

Als ein Ergebnis beträgt gemäß dem Überströmventil 1 des Vergleichsbeispiels 1 die Verschleißgröße 30 µm an der Oberfläche des Sitzabschnitts 26 des Ventilkörpers 21. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem Überströmventil 1 des Ausführungsbeispiels 1 die Verschleißgröße an der Oberfläche des Sitzabschnitts 26 stark verbessert, da sie 0 µm beträgt. Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Oberflächenverschleiß des Sitzabschnitts 26 verhindert ohne den Werkstoff des Ventilkörpers 21 zu ändern. Ein hierbei wirkender Mechanismus wird nachfolgend gezeigt. Die Fig. 3 und 4 zeigen schematische Ansichten der Oberflächen der Nadel 23 und des Sitzabschnitts 26 bei dem Verschleißtest mit dem Vergleichsbeispiel 1 und dem Ausführungsbeispiel 1. Wie dies in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, wird bei dem Vergleichsbeispiel 1 die Matrix des vergüteten SKH51 der Nadel 23 zunächst selektiv verschlissen oder verformt, wenn die Nadel 23 gegen den Sitzabschnitt 26 stößt, so dass grobes Hartkarbid (Karbid aus W, Mo : Hv = 1800 bis 3200, durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 4 bis 10 µm) des vergüteten SKH51 vorsteht oder gelöst wird (Fig. 3A). Des weiteren schleift das vorstehende grobe Hartkarbid die Oberfläche des Sitzabschnitts 26 durch ein kontinuierliches Gleiten in der Drehrichtung, wodurch der Verschleiß hervorgerufen wird (Fig. 3B).

Das bedeutet, dass bei dem Vergleichsbeispiel 1 das Hartkarbid sehr hart und grob verglichen mit der Matrix der Nadel 23 und dem Werkstoff des Sitzabschnitts 26 ist. Dadurch wird durch das wiederholte Stoßen durch die relative senkrechte Bewegung und das Gleiten in der Drehrichtung das Hartkarbid an der Oberfläche freigelegt und schleift und verschleißt das Gegenstück. Wie dies in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, ist im Gegensatz dazu gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 kein selektiver Verschleiß und keine selektive Verformung der Matrix erkennbar. Außerdem wird das Vorspringen oder das Lösen des Hartkarbids und das Verschleißen an der Oberfläche des Sitzabschnitts 26 nicht hervorgerufen. Dies ist dadurch begründet, dass die Härtedifferenz zwischen dem Hartkarbid der Nadel 23 und der Matrix vergleichsweise klein ist. Dies bezieht sich nicht nur auf das selektive Verschleißen oder Verformen der Matrix. Das Hartkarbid ist des weiteren sehr klein. Selbst wenn das Hartkarbid an der Oberfläche freiliegt, ist ein auf die Oberfläche des Sitzabschnitts 26 als das Gegenstück wirkender Flächendruck gering, wodurch wird kein Schleifvorgang verursacht wird.

Gemäß dem in der Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Nadel drehbar vorgesehen, jedoch wird das Gleiten und das Verschleißen auch dann erzeugt, wenn eine Nadel zum Beispiel durch einen Stift oder dergleichen so gehalten ist, dass sich die Nadel nicht relativ bezüglich der Sitzfläche drehen kann. Es gibt Situationen, in denen sich die Nadel beim Anordnen dreht, da ein leichtes Spiel erzeugt wird. Jedoch verhindert die vorliegende Erfindung das Verschleißen in dieser Situation.

Außerdem ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Beispiel vorgesehen, bei dem die vorliegende Erfindung auf ein Überströmventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe angewendet ist. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf beliebige Ventileinrichtungen angewendet werden, die bei einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors wie zum Beispiel ein Dieselmotor, ein Benzinmotor oder dergleichen verwendet werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung bei einem Druckreduzierventil, einem Mengenventil und einem Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden. Des weiteren kann jede beliebige Antriebseinheit einer Ventileinrichtung außer der elektromagnetischen Antriebseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, sofern die Antriebseinheit mit einem Aufbau zum elektrischen Antreiben des Ventilelementes als eine piezoelektrische Antriebseinheit vorgesehen ist.

Der Ventilkörper 21 des Überströmventils 1 ist aus dem Stahl mit der Martensitstruktur aufgebaut, und die Nadel 23 ist aus dem Stahl aufgebaut, in dem Hartpartikel in der Matrix mit der Martensitstruktur dispergiert sind. Die Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln ist gleich wie oder kleiner als 1000. Durch das Reduzieren der Härtedifferenz zwischen der Matrix und den Hartpartikeln der Nadel 23 wird verhindert, dass die Hartpartikel durch den Verschleiß der Matrix vorstehen und gelöst werden und dass der Ventilkörper 21 durch die freiliegenden Hartpartikel verschlissen wird, obwohl die Härte sichergestellt ist.

Während sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Beispiele zur Anwendung der vorliegenden Erfindung beziehen, sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung auf andere Anwendungen, Abwandlungen und Änderungen dergleichen angewendet werden kann und nicht auf die hierin vorgesehene Offenbarung beschränkt ist.

Claims

1. Ventileinrichtung (1) mit
einem Ventilelement (23), das zum Öffnen und Schließen eines Fluidströmungspfads in einem Ventilkörper (21) verschiebbar ist, wobei
der Ventilkörper (21) aus einem Stahl mit einer Martensitstruktur aufgebaut ist,
das Ventilelement (23) aus einem Stahl aufgebaut ist, in dem Hartpartikel in einer Matrix mit einer Martensitstruktur dispergiert sind, und
eine Differenz der Vickershärte zwischen der Matrix und den Hartpartikeln gleich wie oder kleiner als 1000 ist.

2. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Hartpartikel Karbidpartikel sind und ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Hartpartikel gleich wie oder kleiner als 3 µm ist.

3. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 2,
wobei der Ventilkörper (21) einen aufgekohlten Werkstoff aus einer kohlenstoffarmen Stahllegierung oder einen aufgekohlten nitrierten Werkstoff aus einem kohlenstoffarmen Stahl aufweist
und das Ventilelement (23) einen vergüteten Werkstoff aus einem kohlenstoffreichen Chromstahl oder Lagerstahl aufweist.

4. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 3, wobei der Ventilkörper (21) einen aufgekohlten SCr415-Werkstoff, einen aufgekohlten SCM420-Werkstoff oder einen aufgekohlten nitrierten S10C-Werkstoff aufweist und das Ventilelement (23) einen vergüteten SUJ1-Werkstoff oder einen vergüteten SUJ2- Werkstoff aufweist.

5. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilkörper (21) ein Führungsloch hat, in dem das Ventilelement (23) verschiebbar ist, und einen Sitzabschnitt hat, an dem das Ventilelement (23) anzuordnen ist, um den Fluidströmungspfad zu sperren.

6. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, die des weiteren eine Antriebseinheit zum elektrischen Antreiben des Ventilelements (23) aufweist.

7. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Ventileinrichtung (1) einen Zufluss und einen Abfluss von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem steuert.

8. Ventileinrichtung (1) gemäß Anspruch 7, wobei die Ventileinrichtung (1) ein Überströmventil für eine Verteiler-Kraftstoffpumpe ist.