DE3431079A1

DE3431079A1 - Verfahren zum elektropolieren der spruehoeffnungen einer kraftstoff-einspritzduese

Info

Publication number: DE3431079A1
Application number: DE19843431079
Authority: DE
Inventors: Yukio Yokosuka Matsui; Mitsuo Yokohama Uchiyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-08-24
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1985-03-07
Also published as: US4578164A; DE3431079C2

Description

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER

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VERFAHREN ZUM ELEKTROPOLIEREN DER SPRÜHÖFFNUNGEN EINER KRAFTSTOFF-EINSPRITZDÜSE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nacharbeiten der in das Gehäuse einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen eingebohrten Sprühöffnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Nachbehandlung erfolgt insbesondere bei Einspritzdüsen für Diesel-Brennkraftmaschinen und dient dazu, die am Umfangsrand der inneren Öffnungen der einzelnen Sprühöffnungen der Einspritzdüse gebildeten Grate zu entfernen.

In einer Diesel-Brennkraftmaschine wird unter hohem Druck stehender Brennstoff, der von einer Kraftstoff-Einspritzpumpe zugeführt wird, mit Hilfe einer Einspritzdüse fein zerstäubt und in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Eigenschaften der Einspritzdüse haben naturgemäß einen großen Einfluß auf das Laufverhalten der Brennkraftmaschine.

Bei einer verbreiteten Bauform derartiger Einspritzdüsen ist in der Spitze der Düse eine sogenannte Sackbohrung oder Vorkammer vorgesehen, und die einzelnen Sprühöffnungen sind jeweils unter einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf die Mittelachse der Einspritzdüse durch die Wand dieser Vorkammer gebohrt, üblicherweise werden die Sprühöffnungen maschinell hergestellt, in dem die Wand des Düsengehäuses von außen durchbohrt wird. Dabei entstehen unvermeidlich Grate auf dem Umfang der Mündung der Sprühöffnung an der inneren Oberfläche des Düsengehäuses. Diese Grate müssen entfernt werden, da andernfalls der Strömungswiderstand beim Einspritzen des Kraftstoffes erhöht würde, so daß der Kraftstoff nicht fein genug zerstäubt werden

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könnte und die Verbrennung beeeinträchtigt würde. Es erweist sich jedoch als sehr schwierig, die Grate maschinell zu entfernen, da sich die Grate tief im Inneren des Düsengehäuses befinden und mit bloßem Auge kaum zu erkennen sind, üblicherweise werden die Grate daher mit einem als "elektropolieren" bekannten elektrochemischen Verfahren entfernt.

Das Elektropolierverfahren ist im gewissen Sinne eine Umkehrung eines Plattierverfahrens. In einer elektrolytischen Flüssigkeit wie etwa einer wässrigen Lösung aus Natriumchlorid wird das zu polierende Metall-Werkstück als Anode in einem elektrischen Stromkreis geschaltet, während ein gesonderter Leiter die Kathode bildet. Solange ein elektrischer Strom durch die Elektrolyt-Flüssigkeit fließt, wird das Material von den Oberflächen des Werkstückes durch elektrochemische Lösung kontinuierlich abgetragen. Damit eine Anreicherung der gelösten Metallionen auf der Kathode vermieden wird, wird die Elektrolytflüssigkeit unter Druck gesetzt, so daß sie mit verhältnismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Zwischenraum zwischen dem Werkstück und der Kathode strömt.

Bei einem herkömmlichen Elektropolierverfahren zum Entfernen der Grate in der Kraftstoff-Einspritzdüse wird eine rohrförmige Elektrode (Kathode) in das die Anode bildende Düsengehäuse eingeführt, das an der Elektropoliervorrichtung befestigt ist. Die rohrförmige Elektrode ist mit einem Isolator bedeckt. Der die rohrförmige Kathode abdeckende Isolator weist an einem Endabschnitt eine konische Außenfläche auf, die in dichter Berührung mit dem im Inneren des Düsengehäuses ausgebildeten Ventilsitz steht. Ein Endabschnitt der rohrförmigen Kathode springt über den Isolator hinaus vor und ist zu der Sackbohrung oder Vorkammer des Düsengehäuses hin geöffnet. Die öffnung

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der rohrförmigen Kathode befindet sich in geringem Abstand zu den inneren Mündungen der Sprühöffnungen. Das Elektropolieren wird durchgeführt, in dem die Eleltrolyt-Flüssigkeit durch das Innere der rohrförmigen Kathode in die Vorkammer eingespritzt wird. Die Flüssigkeit tritt durch die Sprühöffnungen aus der Vorkammer aus und bewirkt den Abtransport der Metallionen, die durch Abtreibung oder Erosion der vorspringenden Grate gebildet wurden.

Bei diesem herkömmlichen Verfahren zum Entfernen der Grate kommt es unvermeidlich auch zu einer gewissen Materialerosion an der Metalloberfläche, die die Sackbohrung oder die Vorkammer bildet. Insbesondere tritt eine «derartige Materialerosion in den Bereichen auf, die dem -©!ffenen Ende der rohrförmigen Kathode gegenüberliegen. Durcih diese Materialerosion wird das Volumen der Vorkammer ve-rgröBert. Bei einer Einspritzdüse, die nach dem herkömmlichen Elektropolierverfahren nachgearbeitet wurde, besteht dar. jr ein vergrößerter toter Raum zwischen der Spitze des ::. Ibt Schließstellung befindlichen Nadelventils und de... inneren Oberfläche des Düsengehäuses. Wenn das Nadelventil zur; Beendigung des Einspritzvorgangs schließt, w_r bleibt daher Kraftstoff in dem vergrößerten Totraum. Dieser !Kraftstoff tropft noch nach Beendigung des Einspritzvor/gangs äurch die Sprühöffnungen in den Brennraum der Brennkraftmaschine und wird dort unvollständig verbrannt. Die Verwendung von Einspritzdüsen, die nach dem herkömmlichen Elektropoliererverfahren bearbeitet wurden, führt daher zu einer erhöhten Emission unverbrannter Kohlenwasserstoffe beim Betrieb der Brennkraftmaschine.

Diese Problem tritt auch bei sogenannten vorkammerlosen Einspritzdüsen auf, bei denen sich die inneren Mündungen der einzelnen Einspritzöffnungen unmittelbar in der Fläehe des Ventilsitzes befinden. In diesem Fall wird bei dem herkömmlichen Elektropolierverfahren eine rohrförmige,

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durch einen Isolator abgedeckte Elektrode verwendet, bei der der konische Endabschnitt des Isolators nach dem Einführen der Elektrode mit dem überwiegenden Teil der Fläche des Ventilsitzes in dem Düsengehäuses in Berührung steht. Ein kleiner Teil der Fläche des Ventilsitzes, in welchem sich die Sprühöffnungen befinden, wird jedoch freigelassen. Ein Endabschnitt der rohrförmigen Elektrode springt in einen Hohlraum vor, der durch die freibleibenden Oberflächenbereiche des Ventilsitzes begrenzt wird.

Dieser vorspringende Endabschnitt der Elektrode ist mit radialen öffnungen versehen, durch die die Elektrolyt-Flüssigkeit in Richtung auf die zugeordneten Sprühöffnungen ausströmt. Während des Elektropoliervorganges tritt eine örtlich begrenzte Materialerosion an den Bereichen der Oberfläche des Ventilsitzes auf, die der Elektrolytflüssigkeit ausgesetzt sind. Wenn das Nadelventil der Einspritzdüse nach Beendigung des Einspritzvorgangs in die Schließ-, stellung übergeht, entstehen daher unerwünschte Hohlräume oder tote Räume zwischen dem Nadelventil und der inneren Oberfläche des Düsengehäuses und dies hat nachteilige Auswirkungen auf die Abgasemission beim Betrieb der Brennkraftmaschine .

Die Erfindung ist darauf gerichtet, das Elektropolierverfahren zum Nacharbeiten der Sprühöffnnungen einer Kraftstoff-Einspritzdüse derart zu verbessern, daß die Grate an den inneren Mündungen der Sprühöffnungen vollständig entfernt werden, ohne daß es zu einer unerwünschten Materialabtragung an den übrigen Oberflächen des Düsengehäuses kommt.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. 35

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Erfindungsgemäß wird das innere Ende der in das Düsengehäuse eingeführten rohrförmigen Elektrode vollständig durch den Isolator abgedeckt, und die äußere Oberfläche des Endabschnittes des Isolators ist derart an die Form der inneren Oberfläche des Düsengehäuses angepaßt, daß der Isolator dicht an der Innenfläche des Düsengehäuses anliegt. Der Isolator ist lediglich mit einzelnen Flüssigkeitskanälen versehen, die von dem Inneren der rohrförmigen Elektrode zu den einzelnen Sprühöffnungen in der Wand des Düsengehäuses führen. Die Mündungen dieser Flüssigkeitskanäle in der äußeren Oberfläche des Isolators weisen nur einen geringfügig größeren Durchmesser auf als die Mündungen der Sprühöffnungen.

Auf diese Weise gelangt die durch die rohrförmige Elektrode zugeführte Elektrolyt-Flüssigkeit ausschließlich auf die Bereiche der Innenfläche des Düsengehäuses/ die die Mündungen der Sprühöffnungen unmittelbar umgeben. Somit wird die Wirkung der elektrolytischen Behandlung auf die Ränder der Sprühöffnungen begrenzt, so daß die an diesen Rändern gebildeten Grate zuverlässig entfernt werden können, während die übrigen Oberflächenbereiche des Düsengehäuses gegen die Einwirkung der Elektrolyt-Flüssigkeit geschützt sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher zuverlässig vermieden, daß ein toter Raum zwischen der Oberfläche des Nadelventils und der Innenfläche des Düsengehäuses entsteht. Durch das erfindungsgemäße Elektropolierverfahren wird daher das Einspritzverhalten der Einsprtzdüsen nicht nachteilig beeinflußt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Bearbeitungszeit verkürzt und der Verbrauch an elektrischer Energie gesenkt wird, da infolge der gezielten Bearbeitung nur eines kleinen Oberflächenbereichs des Düsengehäuses nur ein sehr kleines Metallvolumen in Lösung geht.

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Da bei dem erfindungsgemäßen Elektropolierverfahren die öffnungen der Flüssigkeitskanal in dem Isolator einen etwas größeren Durchmesser haben als die Sprühöffnungen in der Wand des Düsengehäuses, tritt auch eine gewisse Materialerosion an der ursprünglich scharfen Kante auf, die die innere Mündung der Sprühöffnung begrenzt. Dies hat zur Folge, daß die Sprühöffnung in einem kurzen Abschnitt unmittelbar angrenzend an die innere Mündung erweitert wird. Diese geringfügige Erweiterung der inneren Mündungsbereiche der Sprühöffnungen hat jedoch keinen nachteiligen Einfluß auf das Einspritzverhalten der Einspritzdüse. Bei Einspritzdüsen ohne Vorkammer hat sich vielmehr gezeigt, daß diese Erweiterung des Mündungsbereiches der Sprühö'ffnungen insofern einen günstigen Einfluß hat als der Strömungskoeffizient der Sprühöffnungen erhöht wird. Hierdurch werden die Einspritzeigenschaften einer vorkammerlosen Einspritzdüse verbessert, ohne daß der Durchmesser der Sprühöffnungen vergrößert werden muß.

im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen, die auch eine Figur zum Stand der Technik enthalten, näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine vorkammerfreie Kraftstoff-Einspritzdüse,

bei der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist;

Fig. 2(A) ist ein Längsschnitt durch eine Kraftstoff-Einspritzdüse, an der das erfin

dungsgemäße Verfahren durchgeführt wird;

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Fig. 2(B) ist eine Seitenansicht eines Elektrodenteils einer erfindungsgemäßen Elektropoliervorrichtung zur Bearbeitung der Einspritzdüse aus Figur 2(A); 5

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Elektrode aus Figur 2(B), nach dem Einführen in die in Figur 2(A) gezeigte Einspritzdüse;
10

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Figur 3 und

zeigt die Teile nach Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich Figur 3 und

zeigt eine Elektrode, wie sie in einem herkömmlichen Elektropolierverfahren verwendet wird;

Fig. 6 ist eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer vorkammerfreien Kraftstoff-Einspritzdüse und veranschaulicht das Ergebnis des erfindungsgemäßen Polierverfahrens;
25

Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich Figur 6 und veranschaulicht ein Arbeitsergebnis, das sich von dem in Figur 6 gezeigten Arbeitsergebnis geringfügig unterscheidet. 30

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Anwendung dieses Verfahrens auf eine bekannte Kraftstoff-Einspritzdüse ohne Vorkammer beschrieben, wie sie für Diesel-Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung verwendet wird. 35

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Figur 1 zeigt eine vorkammerfreie Einspritzdüse 10 mit einem Düsengehäuse 12 und einem im Inneren des Gehäuses 12 angeordneten Nadelventil 20. Das Gehäuse 12 weist im rückwärtigen Bereich eine im wesentlichen zylindrische Nadelkammer 14 und im vorderen Endbereich einen konischen Ventilsitz 16 auf. In die konische Wand, die den Ventilsitz 16 bildet, sind mehrere Sprühöffnungen 18 gebohrt. In einem mittleren Abschnitt weist das Düsengehäuse 12 eine Ölkammer 30 auf, der Kraftstoff von einer nicht gezeigten Kraftstoff-Einspritzpumpe über einen ölkanal 28 zugeführt wird, so daß auf eine kegeistumpfförmige Fläche 22 des Nadelventils 20 ein hydraulischer Druck ausgeübt wird. Eine Schraubenfeder 26 wirkt über einen Stößel 2 4 auf das Nadelventil 20 ein und spannt dieses in die in Figur 1 gezeigte Schließstellung vor. Wenn der auf die kegelstumpfförmige Fläche 22 einwirkende hydraulische Druck zunimmt, so bewegt sich das Nadelventil 20 entgegen der Kraft der Feder 26 und gibt den Ventilsitz 16 frei. Der unter Druck stehende Kraftstoff strömt sodann in den Zwischenraum zwischen dem Nadelventil '20 und dem Ventilsitz 16 ein und wird durch die Sprühöffnungen 18 in den nicht gezeigten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Wenn die Pumpwirkung der Einspritzpumpe, unterbrochen wird, nimmt der auf die kegeistumpfförmige Fläche 22 einwirkende Druck ab, und das Nadelventil wird wieder gegen den Ventilsitz 16 gedrückt, so daß der Einspritzvorgang beendet wird.

Die Sprühöffnungen 18 werden in einem maschinellen Bearbeitungsverfahren hergestellt. Beispielsweise werden die Sprühöffnungen von außen in das Düsengehäuse 12 eingebohrt. Es ist daher unvermeidlich, daß an der konischen inneren Oberfläche 16 des Düsengehäuses 12 um die innere Öffnung der einzelnen Sprühöffnungen 18 herum gewisse Grate 15 (Figur 3) entstehen. Zur Beseitigung dieser Grate 15 wird erfindungsgemäß ein elektrolytisches Polierverfahren verwendet,

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bei dem die Elektrode in besonderer Weise ausgebildet ist.

Figur 2(A) zeigt ein nahezu vollständig bearbeitetes Düsengehäuse 12 ohne Vorkammer, das dem in Figur 1 gezeigten Düsengehäuse entspricht. Figur 2(B) zeigt eine erfindungsgemäße Elektrode 40 , mit der die Grate an den inneren Mündungen der einzelnen Sprühöffnungen 18 des in Figur 2(A) gezeigten Düsengehäuses 12 durch Elektropolieren beseitigt werden. Die Elektrode 20 weist eine im wesentliehen zylindrische Form auf und umfaßt einen rohrförmigen Leiter 42 und einen im wesentlichen zylindrischen Isolator 44, der den Leiter 42 konzentrisch auf der gesamten Länge umgibt und abdeckt. Ein vorderer Endabschnitt 4 6 des Isolators 44 weist eine der konisch verjüngten Form des Ventilsitzes 16 angepaßte konische Form auf. Wenn die Elektrode 40 in das Düsengehäuse 12 eingeführt ist, liegt der konische Endabschnitt 46 des Isolators 44 dicht an dem Ventilsitz 16 an, wie in Figur 3 gezeigt ist. Die Mittelbohrung 43 des rohrförmigen Leiters 42 dient als Kanal für eine Elektrolyt-Flüssigkeit. Der Leiter 42 erstreckt sich nicht bis zu der Spitze des konischen Endabschnittes 46 des Isolators 44, sondern bildet mit dem Endabschnitt 46 des Isolators 44 eine kleine Kammer 45, die sich an den Flüssigkeitskanal 43 anschließt. Für jede einzelne der Sprühöffnungen 18 des Düsengehäuses 12 ist in dem Endabschnitt des Isolators 44 ein Kanal 47 mit geringem Durchmesser vorgesehen, der sich von der Kammer 45 aus in im wesentlichen radialer Richtung zu einem der Sprühöffnung 18 zugewandten Bereich der konischen Oberfläche des Isolators 44 erstreckt. Der Durchmesser des Kanals 47 ist im äußeren Mündungsbereich etwas vergrößert, so daß die lichte Weite hier etwas größer ist als der Durchmesser der inneren Mündung der Sprühöffnung 18. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die zuvor erwähnten Grate 15 die enge Berührung zwischen dem konischen Endabschnitt 46 des Isolators

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- 13 und dem Ventilsitz 16 nicht behindern.

Als Material für den Isolator 44 kommt eine Vielzahl organischer oder inorganischer isolierender Materialien in Betracht. Beispielsweise eignet sich im allgemeinen ein Kunstharz wie etwa ein Acrylharz oder ein Polyflurohydrocarbon-Harz. Sofern auf eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Elektrolyt-Flüssigkeit Wert gelegt wird, kann für den Isolator ein keramisches Material verwendet werden. Vorzugsweise wird als isolierendes Material ein elastomeres Material wie etwa synthetisches Gummi verwendet, da sich in diesem Fall durch die elastische Verformung des Endabschnitts 46 des Isolators 44 entsprechend der tatsächlichen Form des Ventilsitzes 16 eine besonders dichte Berührung zwischen dem Isolator und dem Ventilsitz ergibt.

Ein Elektrodenhalter 50 der in Figur 2(B) gezeigten Elektropoliervorrichtung weist einen Positionierstift 52 auf, während das in Figur 2(A) gezeigte Düsengehäuse 12 mit einer entsprechenden Positionieröffnung 54 versehen ist. Vor dem Einführen der Elektrode 40 in das Düsengehäuse 12 wird das Düsengehäuse in einer solchen Orientierung an der Elektropoliervorrichtung befestigt, daß der Positionierstift 52 beim Einführen der Elektrode in die Positionieröffnung 54 eintritt. Auf diese Weise wird eine vorgegebene Winkelstellung des Düengehäuses 12 in Bezug auf die Elektrode 40 gewährleistet und sichergestellt, daß die einzelnen radialen Kanäle 47 der Elektrode 40 mit den entsprechenden Sprühöffnungen 18 des Düsengehäuses 12 fluchten.

Wenn sich die Elektrode in der in Figur 3 gezeigten Stellung befindet, wird zur Durchführung des Elektropolier-Verfahrens eine unter Druck stehende Elektrolyt-Flüssigkeit

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wie etwa eine wässrige Lösung von Natriumchlorid durch den Kanal 43 des Leiters 42 in die Kammer 45 eingespritzt, so daß die Flüssigkeit durch die radialen Kanäle 47 und die entsprechenden Sprühöffnungen 18 austritt. Das Düsengehäuse 12 ist als Anode geschaltet und mit der positiven Klemme einer nicht gezeigten Gleichstromquelle verbunden, während der Leiter 42 der Elektrode 40 mit der negativen Klemme verbunden ist, so daß ein elektrischer Strom in der zuvor erwähnten Weise durch die Elektrolyt-Flüssigkeit fließt. Unter dieser Bedingung tritt an den vorspringenden Graten 15 am Umfangsrand der Mündungen der einzelnen Sprühöffnungen 18 sowie an den diese Mündungen begrenzenden Kanten des Ventilgehäuses eine elektrochemische oder anodische Lösung oder Erosion auf. Die gelösten Metallionen werden durch die Strömung der Elektrolyt-Flüssigkeit mitgenommen und durch die einzelnen Sprühöffnungen 18 abtransportiert. Durch das oben beschriebene Elektropolierverfahren werden die Grate 15 vollständig entfernt. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, führt die Erosion an den den Umfangsrand der Mündungen der Sprühöffnungen 18 bildenden Kanten während des Elektropoliervorgangs zu einer geringfügigen Erweiterung 19 der Mündungsbereiche der Sprühöffnungen. Demgegenüber sind die übrigen Oberflächenbereiche des Ventilsitzes 16 - und damit nahezu die gesamte Oberfläche des Ventilsitzes - vollständig gegen Materialerosion geschützt, da diese Oberflächenbereiche durch den konischen Abschnitt 46 des Isolators 44 dicht abgedeckt werden. Wenn die Grate 15 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entfernt werden, kommt es daher nicht zu einer Vergrößerung des Volumens des Hohlraums in der Spitze des Düsengehäuses 12.

Zum Vergleich ist in Fig. 5 eine herkömmliche Elektrode 4OA zum Entfernen der Grate des oben beschriebenen vorkammerlosen Düsengehäuses 12 dargestellt. Die Elektrode 4OA weist ebenfalls einen rohrförmigen Leiter 42 und einen im wesentlichen zylindrischen Isolator 44 auf, der den

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Leiter 42 konzentrisch umgibt und abdeckt. Ein vorderer Endabschnitt 4 6A des Isolators 44 ist im wesentlichen konisch ausgebildet. Der konische Endabschnitt 46A ist jedoch so kurz, daß er die Sprühöffnungen 18 nicht versperrt, wenn die Elektrode 4OA in das Düsengehäuse 12 eingeführt ist. Ein der Spitze der Düse zugewandter Endabschnitt 42A des rohrförmigen Leiters 42 springt von der Stirnfläche des Isolators 44 vor. Dieser vorspringende Endabschnitt 42A des Isolators ist in der Position der einzelnen Sprühöffnungen 18 mit einer durchgehenden Querbohrung 49 versehen. Das offene Ende des rohrförmigen Leiters 42 ist durch einen Isolator 56 verschlossen. Wie in der Zeichnung zu erkennen ist, besteht in der Umgebung des vorspringenden Endabschnitts 42A des Leiters 42 ein Hohlraum 58.

Während des Elektropoliervorgangs wird die Elektrolyt-Flüssigkeit durch die auf die Grate 15 gerichteten Abschnitte der radialen Bohrungen 49 eingespritzt, so daß das Material der Grate in Lösung geht und die Grate abgetragen werden. Die Elektrolyt-Flüssigkeit wird jedoch ebenso in entgegengesetzte Richtung eingespritzt und trifft auf Gebiete der Oberfläche des Ventilsitzes 16, die jeweils den Sprühöffnungen 18 diametral gegenüberliegen. Die von diesen Oberflächen des Ventilsitzes abgelenkte Flüssigkeit strömt wirbeiförmig durch den Hohlraum 58, bevor sie durch die Sprühöffnungen 18 aus dem Düsengehäuse 12 austritt. Es tritt daher nicht nur in der Umgebung der einzelnen Sprühöffnungen 18, sondern auch in den diesen Sprühöffnungen gegenüberliegenden Bereichen des Düsengehäuses eine beträchtliehe Materialerosion auf. Folglich wird das Volumen eines toten Raumes in der Spitze des Düsengehäuses 12 vergrößert, und nach Beendigung des Poliervorgangs bestehen unerwünschte Zwischenräume zwischen dem Nadelventil und der Oberfläche des Ventilsitzes 16.

Wenn bei einer vorkammerIosen Einspritzdüse das zuvor be-

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schriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, so hat die Erweiterung der Mündungsbereiche 19 der einzelnen Sprühöffnungen 18 eine günstige Wirkung auf das Einspritzverhalten der Einspritzdüse. Gemäß Fig. 6 wird der erwei- terte Mündungsbereich 19 jeder einzelnen Sprühöffnung 18 durch eine konische Wandfläche gebildet. Diese Form des Mündungsbereiches kann als das Ergebnis eines Verfahrens angesehen werden, bei dem der innere Umfangsrand der Sprühöffnung 18 abgephast wird.

Bei vorkammerIosen Einspritzdüsen besteht allgemein das Problme, daß der Strömungskoeffizient im Verhältnis zu den gebräuchlichen Einspritzdüsen mit Vorkammer verhältnismäßig klein wird, da bei der vorkammerlosen Einspritzdüse die Strömungslinien in den schmalen Spalt zwischen dem Nadelventil und dem Ventilsitz im Bereich der inneren Mündung der einzelnen Sprühöffnungen scharf abknicken. Wenn daher Einspritzdüsen der beiden unterschiedlichen Bauformen mit Sprühöffnungen mit identischem Durchmesser versehen werden, so ist bei der vorkammerlosen Einspritzdüse eine längere Einspritzdauer erforderlich. Dies hat nachteilige Auswirkungen auf die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine und führt zudem zu erhöhter Rauchentwicklung und einem erhöhten Kraftstoffverbrauch.. Da der Strömungskoeffizient bei einer vorkammerlosen Einspritzdüse in erheblichem Maße durch die Krümmung der Strömungslinien der Kraftstoff-Strömung beeinflußt wird, besteht darüber hinaus die Gefahr, daß durch die einzelnen Sprühöffnungen einer vorkammerlosenEinspritzdüse mit mehreren Sprühöffnungen ungleichmäßige Kraftstoffmengen eingespritzt werden, wenn die Düse mit einem großen Neigungswinkel an der Brennkraftmaschine montiert ist. Daher besteht hinsichtlich der Anordnung der Kraftstoff-Einspritzventile an der Brennkraftmaschine nur eine geringe konstruktive Freiheit.

Zur Lösung des oben angesprochenen Problems könnte der

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Durchmesser der Sprühöffnungen vergrößert werden. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß der Kraftstoff weniger fein zerstäubt würde, so daß es zu einer erhöhten Emission von Rauch und unverbrannten Kohlenwasserstoffen käme. Ferner wäre denkbar, zur Überwindung dieser Probleme den maximalen Hub des Nadelventils zu vergrößern. Diese Lösung führt jedoch in der Praxis zur Entstehung verhältnismäßig großer Kraftstoff-Tropfen, die zu einem Nachlaufen des Kraftstoffes nach Beendigung des Einspritzvorgangs und damit zu einer erhöhten Emission von Rauch und unverbrannten Kohlenwasserstoffen führen. Darüber hinaus kommt es in diesem Fall in der Schließstellung des Nadelventils zu einem erhöhten Druck auf den Ventilsitz, so daß die Lebensdauer der Einspritzdüse verringert wird.

· Die in Fig. 6 erkennbare Erweiterung ober Abphasung des inneren Mündungsbereiches 19 der einzelnen Sprühöffnungen 18, die durch das erfindungsgemäße Elektropolierverfahren bedingt ist, hat zur Folge, daß der Krümmungsgrad der Strömungslinien der Kraftstoffströmung in der Umgebung der einzelnen Sprühöffnungen 18 verringert wird. Dies hat den Vorteil, daß sich der Strömungskoeffizient der Sprühöffnungen 18 auf nahezu den gleichen Wert erhöht wie bei Sprühöffnungen einer Einspritzdüse mit Vorkammer. Auf diese Weise werden die durch den niedrigen Strömungskoeffizienten bedingten Nachteile herkömmlicher vorkammerloser Einspritzdüsen beseitigt, ohne daß der Durchmesser der Sprühöffnungen 18 erhöht werden müßte. Esperimente haben bestätigt, daß die Erweiterung der Mündungsbereiche 19 der einzelnen Sprühöffnungen der vorkammerIosen Einspritzdüse in einem weiten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine - repräsentiert durch die Drehzahl der Kraftstoff-Einspritzpumpe - eine Verringerung der Einspritzdauer ermöglicht, die zur Einspritzung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge benötigt wird. Die Verkürzung der Einspritzdauer bei hoher Maschinendrehzahl ermöglicht es, die erforderliche Ausgangsleistung der Brenn-

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kraftmaschine auch bei hohen Drehzahlen aufrecht zu erhalten, und führt zudem zu einer Kraftstoffersparnis. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes im niedrigen Drehzahlbereich verbessert wird. In der Praxis bildet sich in dem erweiterten Öffnungsbereich der Sprühöffnungen 18 statt einer konischen Oberfläche eine gleichmäßig gekrümmte Oberfläche aus, wie in Figur 7 gezeigt ist. Das heißt, die ursprünglich umlaufende Kante, die die Mündung der Sprühöffnung begrenzt, wird abgefast oder abgeschrägt, sondern vielmehr abgerundet. Diese Abrundung des Mündungsbereiches 19 erweist sich wegen der Verringerung der Krümmung der Strömungslinien als besonders vorteilhaft für eine Verbesserung des Strömungskoeffizienten. Eine genauere Analyse der Strömungsverhältnisse zeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der erweiterte Mündungsbereich 19 in dem stromaufwärts- bezogen auf die Strömungsrichtung des Kraftstoffes in dem Düsengehäuse 12 - gelegenen halbkreisförmigen Umfangsbereich der Einspritzöffnung-Mündung stärker abgerundet ist und einen größeren Krümmungsradius aufweist als in der stromabwärts gelegenen halbkreisförmigen Hälfte des Mündungsumfangs. Mit dieser Konfiguration werden die mit der Erweiterung des Mündungsbereiches 19 angestrebten Wirkungen selbst dann erreicht, wenn der Grad der Erweiterung insgesamt verhältnismäßig klein ist. Die gezielt ungleichmäßige Krümmung der ringförmigen Oberfläche der Mündung der Sprühöffnungen ist besonders dann wünschenswert, wenn die Sprühöffnungen 18 mit der Mittelachse des Düsengehäuses 12 einen großen Winkel bilden. In diesem Fall wird die Ungleichförmigkeit des Kraftstoff-Einspritzdurchsatzes durch die einzelnen Sprühöffnungen 18 selbst dann gemildert, wenn die Einspritzdüse mit einem verhältnismäßig großen Neigungswinkel an der Brennkraftmaschine montiert ist. Eine solche gezielt ungleichförmige Erwei-

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terung des Mündungsbereiches 19 der einzelnen Sprühöffnungen 18 wird dadurch erreicht, daß die Form der Auslaßöffnung des radialen Kanals 47 in dem Isolator .44 der Elektrode 40 geeignet gestaltet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf Kraftstoff-Einspritzdüsen mit Vorkammer anwendbar und ermöglicht es, die Grate an dem Umfangsrand der Mündung der einzelnen Sprühöffnungen auf einfache Weise zu entfernen, ohne daß das Volumen der Vorkammer vergrößert wird. In diesem Fall wird eine selbständig durch einen Isolator abgedeckte Elektrode verwendet, bei der die Spitze des Isolators derart geformt ist, daß sie dicht in die üblicherweise halbkurgelförmige Vorkammer eingepaßt ist, und die Spitze des Isolators mit Kanälen mit kleinem Durchmesser versehen, die mit den entsprechenden Sprühöffnungen in der Wand der Vorkammer fluchten.

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Claims

TER MEER-MULLER-STEiNMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister 3431 TÄSee ί· MÜ"er Artur-LaciebecK-Strasse ei D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 G023-84 23. Aug. 198V St/sc/m NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. No. 2 , Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City Japan VERFAHREN ZUM ELEKTROPOLIEREN DER SPRÜHÖFFNUNGEN EINER KRAFTSTOFF-EINSPRITZDÜSE PRIORITÄTEN: 24.08.1983, Japan, Nr. 58-154719 (P) 14.09.1983, Japan, Nr. 58-141539 (U) PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Nacharbeiten der in das Gehäuse einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen eingebohrten Sprühöffnung oder Sprühöffnungen, bei dem zum Entfernen der an den Umfangsrändern der inneren Mündungen der einzelnen Sprühöffnungen gebildeten Grate der Bereich der inneren

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Oberfläche des Düsengehäuses, in welchen die Sprühöffnungen münden, elektrolytisch poliert wird, indem das Düsengehäuse als Anode geschaltet wird, eine durch einen Isolator abgedeckte rohrförmige Elektrode derart in das Düsengehäuse eingeführt wird, daß ein Endabschnitt der Elektrode in die Nähe der Sprühöffnungen gebracht wird, und eine Elektrolyt-Flüssigkeit unter Druck durch die rohrförmige Elektrode in das Innere des Düsengehäuses eingeleitet wird, so daß sie durch die einzelnen Sprühöffnungen austritt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Endabschnitt der Elektrode durch einen Endabschnitt des Isolators vollständig abdeckt, die Form des Isolators derart an die Form des Düsengehäuses anpaßt, daß die äußere Oberfläche des Isolators dicht an dem Bereich der Oberfläche des Düsengehäuses anliegt, in welchem sich die Sprühöffnungen befinden, daß man für jede Düsenöffnung einen Flüssigkeitskanal in dem Isolator ausbildet, der vom Inneren der rohrförmigen Elektrode zur äußeren Oberfläche des Isolators führt und dessen äußere öffnung mit der betreffenden Sprühöffnung fluchtet und einen Durchmesser aufweist, der nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der inneren Mündung der Sprühöffnung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material für den Endabschnitt des Isolators ein elastomeres Isolatormaterial verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η nzeichnet, daß man bei der elektrolytischen Behandlung der Sprühöffnungen die Kante, die die innere Mündung der einzelnen Sprühöffnungen begrenzt, durch elektrolytische Materialerosion derart abrundet, daß sich der Durchmesser der einzelnen Sprühöffnungen ausschließlich in einem kurzen Abschnitt am inneren Ende der Sprühöffnung

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nach außen erweitert.

4. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 bei Einspritzdüsen, bei denen sich die Sprühöffnungen in der den Ventilsitz bildenden Oberfläche des Düsengehäuses befinden.