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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nitrieren eines hochdruckbelasteten, aus einem legierten Stahl bestehenden Bauteils eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei die beim Nitrieren entstehende Verbindungsschicht in einem Verfahrensschritt zumindest an festigkeitskritischen Stellen des Bauteils entfernt wird.
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Stand der Technik
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 102 56 590 A1 ist bekannt, dass eine Einspritzdüse eines Kraftstoffeinspritzsystems sehr widerstandsfähig wird, wenn die Einspritzdüse einen nitrierten Zustand aufweist. Dabei erhöhen sich vor allem die Korrosionsbeständigkeit und der Verschleißwiderstand. Auf das Nitrierverfahren an sich wird in dieser Schrift jedoch nicht eingegangen.
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Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift
WO 2004/004973 A1 bekannt, dass ein elektrochemisches Entgraten von Verrundungen einer Einspritzdüse festigkeitssteigernd wirken kann. Allerdings lehrt die
WO 2004/004973 A1 auch, dass durch das elektrochemische Verfahren porenartige raue Oberflächen geschaffen werden, die zu lokalen Spannungsspitzen führen und damit zu einer Verringerung der Festigkeit. Die
WO 2004/004973 A1 schlägt daher vor, an festigkeitskritischen Bohrungsverschneidungen ein hydro-erosives Verrunden mit einer hochviskosen Flüssigkeit durchzuführen. Dadurch kann die Einspritzdüse mit Innendrücken von 1800 bar belastet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber kann ein Bauteil eines Kraftstoffeinspritzsystems, das mit dem erfindungsgemäßen Nitrierverfahren behandelt wurde, mit Innendrücken von weit über 2500 bar belastet werden. Dies wird durch die Kombination von zumindest einem Nitrierschnitt mit einem weiteren Verfahrensschritt erzielt, bei dem die durch den Nitrierschritt entstandene poröse Verbindungsschicht entfernt wird.
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Dazu weist das Verfahren zum Nitrieren eines hochdruckbelasteten, aus einem legierten Stahl bestehenden Bauteils eines Kraftstoffeinspritzsystems folgende Verfahrensschritte auf:
- – Aktivieren des Bauteils
- – Nitrieren des Bauteils
- – Entfernen der durch das Nitrieren entstandenen Verbindungsschicht an der Oberfläche des Bauteils, wobei die Verbindungsschicht zumindest an festigkeitskritischen Stellen des Bauteils entfernt wird.
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Durch das Aktivieren wird der Widerstand des Bauteils gegen das Eindiffundieren des Stickstoffs verringert. Dieser Schritt erhöht also die Nitrierbarkeit des Bauteils. Das eigentliche Nitrieren wird in mindestens einem Schritt durchgeführt, kann jedoch auch in mehrere Schritte unterteilt werden. Vorzugsweise wird dazu ammoniakhaltiges Gas verwendet. Je nachdem, mit welcher Nitrierkennzahl KN der zumindest eine Nitrierschritt durchgeführt wird, bilden sich im Bauteil Nitrideinlagerungen im α-Nitrid-Bereich, im ε-Nitrid-Bereich, im γ-Nitrid-Bereich oder im γ‘-Nitrid-Bereich des Lehrer-Diagramms aus, die zu einer Steigerung der Bauteilhärte führen.
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Im Lehrer-Diagramm werden die Zustandsphasen des Systems Eisen-Stickstoff unterteilt in einen ε-Nitrid-Bereich, einen γ-Nitrid-Bereich, einen γ‘-Nitrid-Bereich und einen α-Nitrid-Bereich. ε-Nitride weisen sehr hohe Stickstoffmassenanteile auf und sind in der Regel an der Oberfläche des nitrierten Bauteils zu finden, der sogenannten Verbindungsschicht oder der darunter liegenden Diffusionsschicht. Der γ‘-Nitrid-Bereich weist ebenfalls einen hohen Stickstoffanteil auf, allerdings mit mehr Ordnung der Stickstoffatome als im ε-Nitrid-Bereich. Der γ‘-Nitrid-Bereich ist ebenfalls in der Verbindungs- und Diffusionsschicht zu finden. Sowohl der ε-Nitrid-Bereich als auch der γ‘-Nitrid-Bereich sind vergleichsweise hart und spröde. Bei sehr hohen Nitriertemperaturen können auch γ-Nitride auftreten, die sehr hohe Stickstoffkonzentrationen aufweisen. Der α-Nitrid-Bereich weist eine vergleichsweise niedrige Stickstoffkonzentration auf und ist vergleichsweise zäh. α-Nitrid-Bereiche sind üblicherweise in der Diffusionsschicht und im Grundwerkstoff zu finden.
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In einer Bauteiltiefe von etwa 5 µm bis 10 µm unter der Oberfläche befindet sich der Übergang von der Verbindungs- zur Diffusionsschicht. Die Diffusionsschicht kann bis etwa 500 µm ins Bauteilinnere reichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren trägt etwa 5 µm der Verbindungsschicht ab. An Kontursprüngen und Bohrungsverschneidungen kann dabei der örtliche Abtrag auch deutlich mehr als 5 µm betragen. Dadurch wird zwar eine sehr harte, aber auch sehr spröde bzw. poröse Schicht abgetragen. Die Porosität der Verbindungsschicht wirkt im ungünstigen Belastungsfall wie ein Initierungsriss des Bauteils; eine Rissausbreitung ins Materialinnere kann dadurch vergleichsweise leicht stattfinden. Durch das Abtragen der Verbindungsschicht bzw. eines großen Teils der Verbindungsschicht werden auch die potentiellen Initierungsrisse an dieser Stelle des Bauteils entfernt und dadurch die Festigkeit des Bauteils gesteigert.
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In der Diffusionsschicht und im Falle einer nicht komplett abgetragenen Verbindungsschicht auch im nicht abgetragenen Teil der Verbindungsschicht sind jedoch noch genügend Nitrideinlagerungen vorhanden, so dass die Härte dieser Bereiche gegenüber dem Grundwerkstoff immer noch deutlich gesteigert ist. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes Bauteil weist somit gleichzeitig eine gesteigerte Härte und eine gesteigerte Festigkeit auf, ohne dabei zu spröde zu werden. Das Bauteil wird dadurch beispielsweise robuster gegenüber Kavitationsbelastungen.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbindungsschicht durch elektrochemisches Entgraten entfernt. Durch elektrochemisches Entgraten können speziell Bereiche im Inneren eines Bauteils relativ gleichmäßig und kostengünstig abgetragen werden.
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In einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbindungsschicht durch Strömungsschleifen entfernt. Auch dieses Verfahren kann bevorzugt bei komplexen Innengeometrien kostengünstig eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Bauteilen eines Kraftstoffeinspritzsystems eingesetzt, da diese Bauteile aufgrund der Druckanforderungen eine hohe Festigkeit und große Kavitationsresistenz benötigen.
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Vorteilhafterweise ist das Bauteil ein in einer Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems angeordneter Ventilträger. Die umfasst einen Pumpenkolben, der in einer Führungsbohrung eines Ventilgehäuses längsbeweglich geführt ist, wobei in dem Ventilgehäuse der Ventilträger angeordnet ist. Das Ventilgehäuse, der Ventilträger und der Pumpenkolben begrenzen einen Verdichtungsraum, dessen Volumen aufgrund der Längsbewegungen des Pumpenkolbens variabel ist.
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Eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems und in dieser speziell der Ventilträger ist ein hochbelastetes Bauteil, da dort Innendrücke von über 2500 bar oder sogar 3000 bar herrschen können. Eine hohe Schwellfestigkeit und Kavitationsbeständigkeit des Bauteils ist dadurch erforderlich. Gleichzeitig müssen harte, aber spröde Oberflächen vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt eine Oberflächenbeschichtung dieser Art und ist daher besonders gut geeignet. Bevorzugt wird dieses Verfahren an den besonders kritischen Stellen des Ventilträgers eingesetzt, beispielsweise an unter Hochdruck stehenden Bohrungsverschneidungen.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist das Bauteil ein Düsenkörper eines Kraftstoffinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems. Der Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst eine Düsennadel und einen Düsenkörper, wobei die Düsennadel zum Öffnen und Schließen von Einspritzöffnungen in den Brennraum längsbeweglich im Düsenkörper geführt ist. Die Einspritzöffnungen sind im Düsenkörper ausgebildet. Durch das Nitrieren des Düsenkörpers mit dem erfindungsgemäßen Nitrierverfahren werden die Festigkeit und die Kavitationsresistenz des Düsenkörpers gesteigert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Bauteil ein Ventilstück des Kraftstoffinjektors. Der Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst eine Düsennadel, einen Düsenkörper, einen Steuerraum und ein Steuerventil. Die Düsennadel ist längsbeweglich im Düsenkörper geführt, wobei die Düsennadel durch die Längsbewegungen zumindest eine im Düsenkörper ausgebildete Einspritzöffnung öffnet und schließt. Die Längsbewegungen der Düsennadel werden durch den Druck in einem Steuerraum gesteuert, wobei der Druck im Steuerraum durch das Steuerventil gesteuert wird. Das Steuerventil umfasst einen Schließkörper und ein Ventilstück. Der Schließkörper wirkt mit einem an dem Ventilstück ausgebildeten Ventilsitz zusammen und steuert dadurch den Druck im Steuerraum. Durch das Nitrieren des Ventilstücks mit dem erfindungsgemäßen Nitrierverfahren werden die Festigkeit und die Kavitationsresistenz des Düsenkörpers gesteigert.
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Zeichnungen
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1 zeigt schematisch einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Ventilträger in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
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2 zeigt schematisch einen Teil eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kraftstoffinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
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3 zeigt schematisch einen weiteren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kraftstoffinjektor, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
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Beschreibung
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1 zeigt einen Längsschnitt einer Hochdruckpumpe 100 eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei in der Hochdruckpumpe 100 ein Ventilträger 10 angeordnet ist, der mit dem erfindungsgemäßen Nitrierverfahren behandelt ist. Die Hochdruckpumpe 100 dient der Versorgung von nicht dargestellten Injektoren mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, wobei dies direkt oder über ein Common Rail erfolgen kann.
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Das Gehäuse der Hochdruckpumpe 100 besteht aus einem Zylindergehäuse 1 und einem mit diesem verschraubten Zylinderkopf 2. Ein Ventilgehäuse 3 ist in das Zylindergehäuse 1 eingeschraubt, welches mit dem Zylinderkopf 2 abgedichtet ist. Im Zylindergehäuse 1 ist eine nicht dargestellte Nockenwelle rotierbar gelagert, die den Antrieb der Hochdruckpumpe 100 bildet.
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In einer im Ventilgehäuse 3 ausgebildeten Führungsbohrung 35 ist ein Pumpenkolben 5, der zumindest mittelbar mit der nicht dargestellten Nockenwelle zusammenwirkt, in einer Längsrichtung 90 geführt, die senkrecht zur Nockenwelle verläuft.
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Innerhalb des Ventilgehäuses 3, in dem der Nockenwelle abgewandten Bereich, sind der Ventilträger 10 und ein Ventilstück 20, beide im Wesentlichen von zylindrischer Form, in Längsrichtung 90 verspannt. Dazu ist der Zylinderkopf 2 mit dem Zylindergehäuse 1 verschraubt und das Zylindergehäuse 1 mit dem Ventilgehäuse 3. Der Ventilträger 10 ist an einer äußeren Mantelfläche 14 innerhalb des Ventilgehäuses 3 positioniert. Weiterhin wirkt der Ventilträger 10 an einer ersten Stirnfläche 18 mit einer ersten Auflagefläche 30 des Ventilgehäuses 3 und an einer zweiten Stirnfläche 19 mit einer ersten Dichtfläche 27 des Ventilstücks 20 zusammen. Das Ventilstück 20 wirkt außerdem an einer zweiten Dichtfläche 28 mit einer zweiten Auflagefläche 29 des Zylinderkopfs 2 zusammen.
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Zwischen dem Ventilgehäuse 3, dem Ventilträger 10 und dem Pumpenkolben 5 ist ein Verdichtungsraum 6 ausgebildet, der über im Ventilträger 10 ausgebildete Verbindungsbohrungen 13 mit einem im Ventilträger 10 ausgebildeten Ringraum 12 hydraulisch verbunden ist. Die Verbindungsbohrungen 13 verlaufen in Richtung der Längsachse des Ventilträgers 10. Hydraulisch gesehen sind die Verbindungsbohrungen 13 und der Ringraum 12 eine Erweiterung des Verdichtungsraums 6, da sie mit diesem ständig verbunden sind.
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Im Ventilträger 10 verläuft vom Ringraum 12 eine erste Bohrung 11 zum Ventilstück 20 und mündet dort in eine zweite Bohrung 21, die im Ventilstück 20 ausgebildet ist und die wiederrum in eine im Zylinderkopf 2 ausgebildete Hochdruckbohrung 9 mündet. Die Hochdruckbohrung 9 führt entweder in ein nicht dargestelltes Common Rail des Kraftstoffeinspritzsystems oder in eine bzw. mehrere nicht dargestellte Injektoren des Kraftstoffeinspritzsystems.
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Innerhalb des Ventilträgers 10 und des Ventilstücks 20 sind Ventilfunktionen realisiert, die eine erste und eine zweite hydraulische Verbindung öffnen und schließen:
Ein Hochdruckventilkolben 40, der in der ersten Bohrung 11 geführt und durch eine Hochdruckventilfeder 42 gegen den Ventilträger 10 vorgespannt ist, öffnet und schließt die erste hydraulische Verbindung, indem er einen zwischen Ventilträger 10 und Hochdruckventilkolben 40 ausgebildeten ersten Ventilsitz 45 öffnet und schließt.
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Ein Saugventilkolben 41, der in einer Bohrung des Hochdruckventilkolbens 40 geführt und durch eine Saugventilfeder 43 gegen den Ventilträger 10 vorgespannt ist, öffnet und schließt die zweite hydraulische Verbindung vom Ringraum 12 zu einer im Ventilträger 10 angeordneten Niederdruckbohrung 17, indem er einen zwischen Ventilträger 10 und Saugventilkolben 41 ausgebildeten zweiten Ventilsitz 46 öffnet und schließt.
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Die Niederdruckbohrung 17 ist hydraulisch zumindest mittelbar mit einem nicht dargestellten Kraftstofftank bzw. einer nicht dargestellten Vorförderpumpe verbunden und dient der Befüllung von Ringraum 12 und Verdichtungsraum 6 während des Saugtaktes der Hochdruckpumpe 100, bzw. während der Längsbewegung des Pumpenkolbens 5 in Längsrichtung 90, bei der das Volumen des Verdichtungsraums 6 expandiert.
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Die Funktionsweise der Hochdruckpumpe 100 ist wie folgt:
Die nicht dargestellte Nockenwelle wandelt aufgrund ihres Nockens ein Drehmoment in eine axiale Längskraft auf den längsbeweglichen Pumpenkolben 5 um und bewegt diesen somit in der Führungsbohrung 35 in Längsrichtung 90 auf und ab, wodurch sich das Volumen des Verdichtungsraums 6 ändert.
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Im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens 5 ist das Volumen des Verdichtungsraums 6 minimal (ähnlich dem in der 1 dargestellten Zustand) und damit der darin befindliche Kraftstoff maximal verdichtet. Zu diesem Zeitpunkt stehen der Verdichtungsraum 6 und damit auch die Verbindungsbohrungen 13 und der Ringraum 12 unter Hochdruck. Der erste Ventilsitz 45 zwischen Hochdruckventilkolben 40 und Ventilstück 10 bzw. die erste hydraulische Verbindung ist geöffnet, solange die hydraulisch resultierende Kraft auf den Hochdruckventilkolben 40 entgegen der Längsrichtung 90 größer ist als die Kraft der Hochdruckventilfeder 42, d.h. wenn die Differenz zwischen dem Druck im Ringraum 12 und dem Druck in der Hochdruckbohrung 9 so groß ist, dass die daraus resultierende hydraulische Kraft auf den Hochdruckventilkolben 40 größer ist als die Federkraft der Hochdruckventilfeder 42. In diesem Zustand werden die Injektoren bzw. das Common Rail mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllt.
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Eine Drehung der Nockenwelle bewirkt nun, dass sich der Pumpenkolben 5 in Längsrichtung 90 bewegt. Dadurch expandiert das Volumen des Verdichtungsraums 6 und der Kraftstoff im Verdichtungsraum 6 entspannt sich und somit auch der Kraftstoff in den Verbindungsbohrungen 13, im Ringraum 12 und in der ersten Bohrung 11. Mit abnehmendem Druck in der ersten Bohrung 11 sinkt auch die hydraulisch resultierende Öffnungskraft auf den Hochdruckventilkolben 40, so dass dieser durch die Kraft der Hochdruckventilfeder 42 in den ersten Ventilsitz 45 gedrückt wird und die erste hydraulische Verbindung innerhalb der ersten Bohrung 11 schließt. Dadurch ist der Fördervorgang ins Common Rail bzw. in die Injektoren beendet. Der Kraftstoff im Verdichtungsraum 6, in den Verbindungsbohrungen 13 und im Ringraum 12 kann nun weiter entspannt werden, ohne dass gleichzeitig der Druck in der zweiten Bohrung 21 bzw. der Hochdruckbohrung 9 abfällt.
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Bis zum unteren Totpunkt des Pumpenkolbens 5, in dem das Volumen des Verdichtungsraums 6 maximal ist, wird der Kraftstoff im Ringraum 12 so weit entspannt bis der Druck im Ringraum 12 unter den Druck in der Niederdruckbohrung 17 abfällt, der üblicherweise etwa 5 bar beträgt. Ab einer bestimmten Druckdifferenz reichen die hydraulische Kraft im Ringraum 12 und die Kraft der Saugventilfeder 43 auf den Saugventilkolben 41 nicht mehr aus, um den Saugventilkolben 41 gegen den zweiten Ventilsitz 46 zu drücken. Die hydraulische Kraft in der Niederdruckbohrung 17 öffnet die zweite hydraulische Verbindung zwischen dem Ventilträger 10 und dem Saugventilkolben 41 entgegen der Kraft der Saugventilfeder 43. Dadurch strömt Kraftstoff über die Niederdruckbohrung 17 in den Ringraum 12 und befüllt so auch die Verbindungsbohrungen 13, den Verdichtungsraum 6 und die erste Bohrung 11 bis zum ersten Ventilsitz 45.
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Sind die Drücke im Ringraum 12 und in der Niederdruckbohrung 17 durch den Befüllungsvorgang annähernd ausgeglichen, so ist die resultierende hydraulische Kraft auf den Saugventilkolben 41 annähernd Null und die Saugventilfeder 43 drückt den Saugventilkolben 41 gegen den zweiten Ventilsitz 46. Die zweite hydraulische Verbindung zwischen dem Saugventilkolben 41 und dem Ventilträger 10 wird dadurch geschlossen und der Befüllungsvorgang beendet.
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Der Pumpenkolben 5 wird nun durch die weitere Rotation der nicht dargestellten Nockenwelle aus seiner unteren Totpunktstellung entgegen der Längsrichtung 90 in seine obere Totpunktstellung bewegt. Dadurch wird das Volumen des Verdichtungsraums 6 reduziert und bei geschlossenem ersten Ventilsitz 45 und geschlossenem zweiten Ventilsitz 46 der Kraftstoff in Verdichtungsraum 6, Verbindungsbohrungen 13, Ringraum 12 und erster Bohrung 11 bis zum ersten Ventilsitz 45 verdichtet. Die Verdichtung erfolgt solange, bis der Druck im Ringraum 12 den Druck in der zweiten Bohrung 21 bzw. in der Hochdruckbohrung 9 so weit übersteigt, dass die hydraulisch resultierende Öffnungskraft auf den Hochdruckventilkolben 40 entgegen der Längsrichtung 90 größer ist als die Schließkraft der Hochdruckventilfeder 42 und den ersten Ventilsitz 45 bzw. die erste hydraulische Verbindung öffnet.
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Daraufhin strömt der verdichtete Kraftstoff vom Ringraum 12 durch die erste Bohrung 11 in die zweite Bohrung 21 und somit auch in die Hochdruckbohrung 9 und ins Common Rail bzw. in die Injektoren. Der Druck in der Hochdruckbohrung 9 nähert sich in der Folge dem Druck im Ringraum 12 an. Der Pumpenkolben 5 befindet sich zu diesem Zeitpunkt etwa wieder im oberen Totpunkt.
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Die beschriebene Funktionsweise der Hochdruckpumpe 100 zeigt, dass der festigkeitskritische Ringraum 12 und die Verbindungsbohrungen 13 pro Nockenwellenumdrehung zwischen einem Niederdruckzustand und einem Hochdruckzustand zyklisch belastet werden. Ein typischer Wert für den Niederdruckzustand ist eine Belastung von etwa 5 bar, ein typischer Wert für den Hochdruckzustand ist eine Belastung von 300 bar bis 3000 bar.
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Die Bohrungsverschneidungen zwischen dem Ringraum 12 und den Verbindungsbohrungen 13 sind somit aufgrund der starken Druckschwankungen sehr stark beansprucht und auch kavitationsanfällig. Daher sind diese Bereiche bevorzugt mit dem erfindungsgemäßen Nitrierverfahren zu behandeln, um die notwendige Festigkeit und Kavitationsbeständigkeit sicherzustellen.
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2 zeigt schematisch einen Teil eines Kraftstoffinjektors 200 eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Der Kraftstoffinjektor 200 weist einen Düsenkörper 203 auf, in dem ein Druckraum 201 ausgebildet ist. Der Druckraum 201 ist mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gefüllt und wird beispielsweise von einem nicht dargestellten Common Rail oder einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems gespeist. Im Druckraum 201 ist eine Düsennadel 202 längsbeweglich angeordnet. Die Düsennadel 202 öffnet und schließt durch ihre Längsbewegung zumindest eine im Düsenkörper 203 ausgebildete Einspritzöffnung 204 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
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Der Düsenkörper 203 ist speziell im Bereich der Einspritzöffnungen 204 bzw. im Bereich der Bohrungsverschneidungen vom Druckraum 201 zu den Einspritzöffungen 204 hohen Beanspruchungen und Kavitationsrisiken ausgesetzt. Um die Festigkeit und die Kavitationsresistenz des Düsenkörpers 203 zu erhöhen, wird das erfindungsgemäße Nitrierverfahren eingesetzt.
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3 zeigt schematisch einen weiteren Kraftstoffinjektor 300 eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Der Kraftstoffinjektor 300 umfasst analog zu dem Ausführungsbeispiel der 2 einen Düsenkörper 303, einen Druckraum 301, eine Düsennadel 302 und zumindest eine Einspritzöffnung 304.
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Die Längsbewegungen der Düsennadel 302 werden durch den Druck in einem Steuerraum 305 gesteuert, wobei der Druck im Steuerraum 305 wiederum von einem Steuerventil 310 gesteuert wird. Das Steuerventil 310 umfasst einen Schließkörper 311 und ein Ventilstück 312. Der Schließkörper 311 wirkt mit einem an dem Ventilstück 312 ausgebildeten Ventilsitz 313 zusammen und öffnet und schließt dadurch eine im Ventilstück 312 ausgebildete Ablaufdrossel 314, welche den Steuerraum 305 hydraulisch mit einem nicht dargestellten Niederdruckraum verbindet.
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Das Ventilstück 312 ist speziell im Bereich des Ventilsitzes 313 und der Ablaufdrossel 314 hohen Beanspruchungen und Kavitationsrisiken ausgesetzt. Um die Festigkeit und die Kavitationsresistenz des Ventilstücks 312 zu erhöhen, wird das erfindungsgemäße Nitrierverfahren eingesetzt.
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Das erfindungsgemäße Nitrierverfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
- – Aktivieren des Bauteils: zur Verringerung des Widerstands gegen Eindiffundieren des Stickstoffs
- – Nitrieren des Bauteils: zur Steigerung der Härte durch Nitrideinlagerungen
- – Entfernen der durch das Nitrieren entstandenen Verbindungsschicht an der Oberfläche des Bauteils: die Verbindungsschicht wird zumindest an festigkeitskritischen Stellen des Bauteils entfernt, um die Bruchgefahr an den spröden Korngrenzen der Verbindungsschicht zu reduzieren.
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Durch das Abtragen der Verbindungsschicht bzw. eines großen Teils der Verbindungsschicht werden die potentiellen Initierungsrisse, hervorgerufenen durch die Porosität der Verbindungsschicht, an dieser Stelle des Bauteils entfernt und dadurch die Festigkeit und die Kavitationsresistenz des Bauteils gesteigert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10256590 A1 [0002]
- WO 2004/004973 A1 [0003, 0003, 0003]
