DE10256590A1

DE10256590A1 - Einspritzdüse für ein Einspritzsystem sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Einspritzdüse eines Einspritzsystems eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10256590A1
Application number: DE2002156590
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. rer. nat. Güttler; Pavel Dipl.-Ing. Hora
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-06-03

Abstract

Es werden eine Einspritzdüse für ein Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung vorgeschlagen, wobei die Einspritzdüse einen Düsenkörper sowie eine Nadel zum Steuern der Öffnung und des Schließens der Einspritzdüse aufweist, wobei die Nadel (2) und/oder der Düsenkörper (1) aus einem hochlegierten, austenitischen Stahl in nitriertem Zustand gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für ein Kraftstoff-Einspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Einspritzdüse eines Einspritzsystems eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4

Derartige Einspritzdüsen weisen bekanntermaßen einen Düsenteil auf, welcher mit einem oder mehreren Löchern zum Einspritzen von Kraftstoff ausgebildet ist, der über eine zentrale Bohrung des Düsenteils nach vorne geleitet wird. Die Düse ist herkömmlicherweise mit einer durch eine Spiralfeder druckbeaufschlagten Nadel verschlossen. Bei Überschreiten eines voreingestellten Drucks wird die Nadel gegen die Federkraft von ihrem stirnseitigen Sitz abgehoben, wodurch Kraftstoff durch die Löcher des Düsenteils in den Brennraum ausgespritzt werden kann. Herkömmliche Einspritzdüsen für Einspritzsysteme von Verbrennungsmotoren weisen also einen Haltekörper auf, eine Druckspiralfeder, einen Düsenteil mit Einspritzlöchern sowie eine darin bewegbar montierte Nadel zum Öffnen und Schließen der Einspritzdüse.

Es hat sich als nachteilig erwiesen, dass aufgrund von Korrosionserscheinungen der Nadel eines derartigen Düsensystems die Einspritzdüse vorzeitig ihre Funktionsfähigkeit verlieren kann. Im Stand der Technik bekannte Einspritzdüsen weisen nämlich regelmäßig Düsennadeln auf, welche aus gehärtetem, unlegierten oder niedrig legierten Martensitstahl gebildet sind. Aufgrund einer Korrosion der Düsennadel und/oder der Bohrung in dem Düsenteil kann es jedoch vorzeitig zu Störungen im Betrieb kommen, bis hin zum vollständigen Ausfall der Einspritzdüse.

Die Erfindung hat demgegenüber zur Aufgabe, eine Einspritzdüse sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, welche derart gebildet sind, dass ein vorzeitiges Versagen bzw. Störungen im regulären Betrieb effektiv und auf einfache Weise vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Einspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zu seiner Herstellung mit den Schritten gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse weist einen Düsenteil und eine die Öffnung der Einspritzdüse steuernde Nadel auf, welche beweglich und druckbeaufschlagt in dem Düsenkörper angeordnet ist, wobei die Nadel der Einspritzdüse aus einem hochlegierten, austenitischen Stahl in nitriertem Zustand gebildet ist. Hierdurch ist die Nadel aus einem hochkorrosionsbeständigen Material gebildet, wodurch effektiv und langfristig eine Korrosion der Nadel und damit ein Versagen der Einspritzdüse vermieden wird. Gegenüber den im Stand der Technik bisher verwendeten Materialien, eines gehärteten, unlegierten oder niedrig legierten Martensitstahls, der zwar hochfest ist, aber wenig korrosionsbeständig, hat die erfindungsgemäße Einspritzdüse eine Nadel, die auch bei aggressiven Umgebungsbedingungen langfristig gegen Korrosion beständig bleibt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Düsenkörper aus einem hochlegierten, austenitischen Stahl in nitriertem Zustand gebildet. Hierdurch sind die Nadel und der Düsenkörper nicht nur äußerst korrosionsbeständig, sondern beide sind durch einen hohen Verschleißwiderstand gekennzeichnet. Der austenitische, hochlegierte Stahl in nitriertem Zustand ist vorzugsweise eine Legierung auf Chrom-, Nickel-, Mangan- und Stickstoffbasis, wie beispielsweise X33CrNoMnN 238 oder X50CrMnNiNbN 2110 in nitriertem Zustand. Durch das Nitrieren wird eine äußerst widerstandsfähige, harte Oberflächenschicht gebildet, die eine Härte in der Größenordnung von bis zu 1.400 HV aufweisen kann. Ein Versagen des Einspritzsystems aufgrund einer Korrosionserscheinung an der Nadel oder an dem Düsenkörper der Einspritzdüse wird so effektiv vermieden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Einspritzdüse für ein Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors mit einem Düsenkörper und einem die Öffnung der Einspritzdüse steuernden Nadel, welche beweglich und druckbeaufschlagt in dem Düsenkörper angeordnet wird, ist gekennzeichnet durch Verwenden eines hochlegierten, austenitischen Stahls für die Bildung der Düsennadel und durch anschließendes Nitrieren der geformten Nadel. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch Verwenden eines hochlegierten, austenitischen Stahls ebenso für die Bildung des Düsenkörpers wie für die Nadel und anschließendes Nitrieren des so geformten Düsenkörpers. Das Verfahren ist einfach und ermöglicht das Herstellen von Düsennadeln und/oder Düsenkörpern, die in der Oberfläche hochfest sind und gleichermaßen beständig gegen eine Korrosion. Die Funktionsweise eines Einspritzsystems, welches mit einer so hergestellten Nadel und/oder einem Düsenkörper versehen wird, ist langfristig gewährleistet ohne jede Beeinträchtigung aufgrund von Korrosionserscheinungen o.ä..

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Düsenhaltekombination, welche mit einer erfindungsgemäßen Nadel und Düsenkörper bestückt ist;
2 eine Draufsicht des Düsenkörpers aus 1 im Detail; und
3 einen vergrößerten Teilschnitt des Endes der Nadel und des Düsenkörpers der Einspritzdüse aus den 1 und 2.
In 1 ist in einer schematischen Draufsicht eine Düsenhaltekombination einer Einspritzdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Düsenhaltekombination 3 weist einen Düsenkörper 1 auf, der mit einer zentralen Bohrung versehen ist, in welcher gleitbeweglich eine Nadel 2 angeordnet ist, um die rechterhand vorgesehene Düsenöffnung zu öffnen und zu verschließen. In dem Düsenkörper 1 sind weiterhin Zuführkanäle vorgesehen, über welche der Kraftstoff den Düsenöffnungen zugeführt werden kann. Des Weiteren umfasst die Düsenhaltekombination 3 eine Druckspiralfeder 4, mittels welcher die Nadel 2 über einen Druckbolzen 5 unter Zwischenschalten einer Zwischenscheibe 6 mit einer Vorspannung in dem Düsenkörper 1 gehalten wird. Dieser Aufbau ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und ist so im Wesentlichen in jedem Einspritzsystem vorgesehen. Erfindungsgemäß besteht(en) die Nadel 2 und/oder der Düsenkörper 1 jedoch hier aus einem spezifischen Material: Sie sind aus einem hochlegierten austenitischen Stahl in nitriertem Zustand gebildet, wodurch die Oberflächenhärte einerseits und andererseits auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit gewährleistet sind. Der hochlegierte austenitische Stahl ist beispielsweise ein Legierung wie X33CrNoMnN 238 oder wie X50CrMnNiNbN 2110. Andere hochlegierte austenitische Stahlarten können ebenso passen.
In den 2 und 3 sind jeweilige Detailansichten des Düsenkörpers 1 sowie der sich darin befindenden Nadel 2 der Einspritzdüse aus 1 wiedergegeben. Die Nadel 2 weist an ihrer Spitze eine im Wesentlichen komplementäre Form zu dem Nadelsitz im Innern des Düsenkörpers 1 auf, sodass ein sicherer Verschluss im geschlossenen Zustand gewährleistet ist. Da die Nadel 2 und der Düsenkörper 1 aus einem hochlegierten austenitischen Stahle gebildet sind, wird insbesondere an den Kontaktflächen eine Korrosion effektiv vermieden. Die Funktionsfähigkeit des Einspritzsystems ist damit langfristig gewährleistet.
Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Einspritzdüse für ein Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personen kraftfahrzeugs, mit einem Düsenkörper (1) und einer die Öffnung der Einspritzdüse steuernden Nadel (2), welche beweglich und druckbeaufschlagt in dem Düsenkörper (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Nadel (2) aus einem hochlegierten austenitischen Stahl in nitriertem Zustand gebildet ist.
Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (1) aus einem hochlegierten austenitischen Stahl in nitriertem Zustand gebildet ist.
Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der austenitische Stahl eine Legierung auf der Basis von Chrom, Nickel, Mangan und Stickstoff ist.
Verfahren zur Herstellung einer Einspritzdüse für ein Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges mit einem Düsenkörper (1) und einer die Öffnung der Einspritzdüse steuernden Nadel (2), welche beweglich und druckbeaufschlagt in dem Düsenkörper (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch, Verwenden eines hochlegierten austenitischen Stahls für die Bildung der Düsennadel (2) und gekennzeichnet durch anschließendes Nitrieren der geformten Nadel (2).
Verfahren zur Herstellung einer Einspritzdüse nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch, Verwenden eines hochlegierten austenitischen Stahls für die Bildung des Düsenkörpers (1) und gekennzeichnet durch anschließendes Nitrieren des geformten Düsenkörpers (1).
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch, Verwenden eines austenitischen, hochlegierten Stahls, wobei die Legierung eine Legierung auf der Basis von Chrom, Nickel, Mangan und Stickstoff ist.