DE102011007876A1 - Component, in particular a fuel injection system, with a surface - Google Patents
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Abstract
Komponente, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Oberfläche. Erfindungsgemäß wird bei einer solchen Komponente die Beschaffenheit einer Oberfläche so verändert, dass die Möglichkeit der Anhaftung und die Auswirkung einer Anhaftung von Ablagerungen vermindert ist. Erreicht wird dies dadurch, dass die die Oberfläche eine Struktur aufweist, die einem Anhaften eines reaktionsfähigen Mediums, insbesondere eines Kraftstoffs, eines Biokraftstoffs, eines Additivs und/oder einer Fettsäure entgegenwirkt.Component, in particular a fuel injection system with a surface. According to the invention, the nature of a surface is changed in such a component in such a way that the possibility of adhesion and the effect of adhesion of deposits is reduced. This is achieved in that the surface has a structure which counteracts adherence of a reactive medium, in particular a fuel, a biofuel, an additive and / or a fatty acid.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Komponente, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzsytems, mit einer Oberfläche. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Komponente. Die Oberfläche weist dabei eine veränderte Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere hinsichtlich der Oberflächeneigenschaften und deren Oberflächenstruktur auf.The present invention relates to a component, in particular a fuel injection system, with a surface. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a component. The surface has an altered surface texture, in particular with regard to the surface properties and their surface structure.
Stand der TechnikState of the art
Solche Komponenten einer Komponentengruppe sind aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei zumindest einer Komponente einer Komponentengruppe die Oberflächenbeschaffenheit so zu verändern, dass die Möglichkeit der Anhaftung von Ablagerungen vermindert ist, beziehungsweise deren Auswirkungen minimiert sind.The object of the invention is to change the surface condition of at least one component of a component group in such a way that the possibility of the adhesion of deposits is reduced or the effects thereof are minimized.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Oberfläche eine Struktur aufweist, die einem Anhaften eines reaktionsfähigen Mediums, insbesondere eines Kraftstoffs, eines Biokraftstoffs, eines Additivs und/oder einer Fettsäure, entgegenwirkt. Das entsprechende Verfahren zum Herstellen einer solchen Komponente sieht vor, dass auf die Oberfläche der Komponente eine Struktur aufgebracht wird, die einem Anhaften eines reaktionsfähigen Mediums, insbesondere eines Kraftstoffs, eines Biokraftstoffs, eines Additivs und/oder einer Fettsäure entgegenwirkt. Dabei wird die Oberflächenbeschaffenheit, also die Oberflächeneigenschaft und die Oberflächenstruktur klebekraftminimierend ausgelegt. Dieser Ausgestaltung bzw. diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine solche Komponente oder solche Komponentengruppen zunehmend mit einem reaktionsfähigen Medium, dass insbesondere eine Kraftstoff (Dieselkraftstoff, Benzin), ein Biokraftstoff, eine Additiv, eine Fettsäure oder eine beliebige Mischung davon sein kann, Kontakt haben, bei dem durch die grundsätzliche Beschaffenheit des Mediums beziehungsweise durch die Aufnahme von Zusätzen die Möglichkeit der Bildung von Ablagerungen und/oder von Alterungsprodukten in dem Medium erhöht ist. Solche Ablagerungen und Alterungsprodukte haften bevorzugt an den mediumführenden, also fluidführenden Oberflächen der einzelnen Komponenten. Durch diese Anhaftung wird aber die Beweglichkeit der beispielsweise zueinander bewegten Komponenten soweit reduziert, dass es zu Verklemmungen bzw. Verklebungen der Komponentengruppen kommen kann. Sind die Komponenten beispielsweise bei engen Führungsspielen zur Ausführung einer Schaltfunktion ausgelegt, kann durch eine solche Verklemmung oder Verklebung die geführte Komponente an einem Schaltvorgang gehindert werden. Dadurch, dass zumindest eine Oberfläche einer der zusammenwirkenden Komponenten klebekraftminimiert ist, können Ablagerungen bzw. Alterungsprodukte an dieser Komponente nicht oder nur in einem geringen Umfang Klebekräfte aufbringen, so dass die Gefahr von Ausfällen der entsprechenden Komponentengruppe minimiert ist. In der allgemeinsten Ausführung ist aber nur eine Oberfläche einer Komponente erfindungsgemäß ausgebildet, um einem Anhaften eines Mediums beziehungsweise eines Fluids entgegenzuwirken.This object is achieved in that the surface has a structure which counteracts adhesion of a reactive medium, in particular a fuel, a biofuel, an additive and / or a fatty acid. The corresponding method for producing such a component provides that a structure is applied to the surface of the component, which counteracts adhesion of a reactive medium, in particular a fuel, a biofuel, an additive and / or a fatty acid. The surface texture, ie the surface property and the surface structure, is designed to minimize adhesive force. This refinement or this method is based on the recognition that such a component or groups of components may increasingly be with a reactive medium, in particular a fuel (diesel fuel, gasoline), a biofuel, an additive, a fatty acid or any mixture thereof , Contact, in which the possibility of the formation of deposits and / or of aging products in the medium is increased by the basic nature of the medium or by the inclusion of additives. Such deposits and aging products preferably adhere to the medium-carrying, ie fluid-carrying surfaces of the individual components. By this adhesion but the mobility of, for example, each other moving components is reduced so much that it can lead to jamming or sticking of the component groups. If, for example, the components are designed to execute a switching function in the case of narrow guide plays, the guided component can be prevented from switching by such a jamming or gluing. By virtue of the fact that at least one surface of one of the interacting components is minimized in adhesive force, deposits or aging products can not or only to a small extent apply adhesive forces to this component, so that the risk of breakdown of the corresponding component group is minimized. In the most general embodiment, however, only one surface of a component is designed according to the invention in order to counteract attachment of a medium or of a fluid.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Struktur eine Schraubengewindestruktur oder eine Rautenstruktur beziehungsweise es wird eine der beiden Strukturen oder eine Kombination der beiden Strukturen aufgebracht. Diese Strukturen haben sich als besonders geeignet erwiesen, einem Anhaften von einem reaktionsfähigen Medium entgegenzuwirken.In a development of the invention, the structure is a screw thread structure or a rhombic structure or one of the two structures or a combination of the two structures is applied. These structures have proven to be particularly suitable to counteract adhesion of a reactive medium.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Oberflächenbeschaffenheit von einem arithmetischen Mittenrauwert Ra bestimmt und der Mittenrauwert Ra der Oberfläche des Bauteils weist einen Wert >= 0,2 μm, insbesondere >= 0,1,5 μm, auf. In weiterer Ausgestaltung ist die Oberflächenbeschaffenheit von einer gemittelten Rautiefe Rz bestimmt und die Rautiefe Rz weist der Oberfläche weist einen Wert von >= 0,2 μm, insbesondere >= 1,5 μm, auf. Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung die Oberflächenbeschaffenheit von einer Profiltiefe Pt bestimmt und die Profiltiefe Pt der Oberfläche weist einen Wert von >= 0,2 μm, insbesondere >= 2 μm, auf. Alle diese Werte kennzeichnen Grenzwerte, bei deren Unterschreitung die gegenseitige Haltekraft oder Klebekraft von miteinander kommunizierenden Komponenten bei schon geringen Veränderungen der oben genannten Oberflächenbeschaffenheiten extrem ansteigt. Andererseits ist bei diesen Werten gewährleistet, dass die Gleiteigenschaften der zusammenwirkenden Komponenten unbeeinträchtigt sind.In a further development of the invention, the surface condition of an arithmetic mean roughness Ra is determined and the average roughness Ra of the surface of the component has a value> = 0.2 .mu.m, in particular> = 0,1,5 .mu.m. In a further embodiment, the surface condition of an average roughness Rz is determined and the surface roughness Rz, the surface has a value of> = 0.2 microns, in particular> = 1.5 microns, on. Finally, in another embodiment, the surface finish is determined by a profile depth Pt and the profile depth P t of the surface has a value of> = 0.2 μm, in particular> = 2 μm. All these values indicate limit values for which Below the mutual holding force or adhesive force of components communicating with each other extremely increases even slight changes in the above surface textures. On the other hand, these values ensure that the sliding properties of the interacting components are unimpaired.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Oberfläche durch einen Schleifprozess, einen Laserstrukturierungsprozess oder einen Hartdrehprozess bearbeitet, wobei folglich die entsprechende Komponente geschliffen, laserstrukturiert (beispielsweise durch einen gepulsten Laser und einer dadurch erzeugten Struktur oder Lotuseffekt (Noppenstruktur) der Riefen) oder hartgedreht wird. Als Schleifprozess kommt beispielsweise ein Centerschleifprozess Infrage, bei dem es zu einer Ausbildung der Oberfläche mit einer Außenkontur an beispielsweise einer zylindrischen Oberfläche kommt, die der Schraubengewindestruktur entspricht oder zumindest ähnelt. Ein weiterer Schleifprozess ist ein Kreuzschliffprozess, bei dem die Oberfläche eine Struktur annimmt, die der Rautenstruktur entspricht oder zumindest ähnelt. Ein Kreuzschliff erfolgt insbesondere bei einem Innenschleifprozess von Bohrungen. Allen diesen Oberflächenbehandlungsprozessen ist es gemeinsam, dass diese bei einem vertretbaren Arbeitsaufwand prozesssicher darstellbar sind.In a further development of the invention, the surface is processed by a grinding process, a laser structuring process or a hard turning process, and consequently the corresponding component is ground, laser-structured (for example by a pulsed laser and a structure or lotus effect of the grooves) or hard twisted. As a grinding process, for example, a center grinding process comes into question, in which there is a formation of the surface with an outer contour of, for example, a cylindrical surface that corresponds to the screw thread structure or at least similar. Another grinding process is a cross-grinding process in which the surface assumes a structure that corresponds to or at least resembles the rhombic structure. A cross-grinding takes place in particular in an internal grinding process of holes. All these surface treatment processes have in common that they can be displayed reliably with a reasonable workload.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Komponente ein beliebiges Bauteil eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eine Kraftstoffpumpe, ein Kraftstoffinjektor oder ein sonstiges systemkritisches Bestandteil wie beispielsweise ein Schaltventils. Insbesondere bei einem Kraftstoffeinspritzsystem tritt die Problematik des Anhaftens der einzelnen Komponenten an den zusammenwirkenden Komponentengruppen, beispielsweise bei Zugabe von Additiven oder einer Biodieselbeimischung, die wiederum bei einer Alterung des Biodiesels zu Ablagerungen führen, zu dem jeweiligen Kraftstoff, auf.In a development of the invention, the component is an arbitrary component of a fuel injection system, in particular a fuel pump, a fuel injector or another system-critical component such as a switching valve. Particularly in the case of a fuel injection system, the problem of adhering the individual components to the interacting component groups, for example when additives or a biodiesel mixture are added, which in turn lead to deposits upon aging of the biodiesel, occurs for the respective fuel.
Bevorzugt ist der Gegenstand der Erfindung also bei zusammenwirkenden Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems verwendbar, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem mit einem zumindest eine Biodieselbeimischung aufweisenden Kraftstoff betrieben wird. Insbesondere bei solchen mit einer Biodieselbeimischung betriebenen Kraftstoffeinspritzsystemen haften die Bestandteile der Beimischung durch einen polaren Charakter der Fettsäuren, die in der Biodieselbeimischung enthalten sind, an metallischen Oberflächen. Gleichzeitig kann eine Reduktion der Klebekraft durch eine Reduzierung des Materialtrageanteils Rmr (0,1), (0,2) und (0,3) (nach Abbott) erfolgen.The object of the invention is therefore preferably usable with cooperating components of a fuel injection system, wherein the fuel injection system is operated with a fuel having at least one biodiesel mixture. In particular, in such fuel injection systems operated with a biodiesel mixture, the constituents of the admixture adhere to metallic surfaces by a polar character of the fatty acids contained in the biodiesel mixture. At the same time, a reduction of the adhesive force can be achieved by a reduction of the material carrying component Rmr (0,1), (0,2) and (0,3) (according to Abbott).
Dabei kann der Materialtraganteil ausgehend von einem Ausgangswert mit einem ersten Materialtraganteil Rmr der Materialtraganteil Rmr nach einer Abbott-Kurve der Oberfläche der Komponente um bis zu 65% reduziert werden. Beispielhaft weist der Materialtrageanteil Rmr (0,1) einen Wert <= 25%, der Materialtrageanteil Rmr (0,2) einen Wert <= 45% und der Materialtrageanteil Rmr (0,3) einen Wert <= 65% auf.In this case, starting from an initial value with a first material-carrying component Rmr, the material-carrying component can be reduced by up to 65% of the material-carrying component Rmr according to an Abbott curve of the surface of the component. By way of example, the material carrying component Rmr (0,1) has a value <= 25%, the material carrier component Rmr (0,2) has a value <= 45% and the material carrier component Rmr (0,3) has a value <= 65%.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.Advantageous developments of the invention are described in the drawings, in which an illustrated in the figures embodiment of the invention is described in detail.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:Show it:
Klebekraft und einer Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit einer Komponente undAdhesive strength and a change in the surface finish of a component and
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Die linke Abbildung der
Das kraftstoffumspülte Kopplermodul gemäß der linken Abbildung der
Die erfindungsgemäß ausgebildete Komponente ist der Kopplerkolben
Die Versuchsanlage gemäß
Durch einen Kanal
Die
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