DE3431079C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nacharbeiten der in das Gehäuse einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brenn­ kraftmaschinen eingebohrten Sprühöffnung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

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

In einer Diesel-Brennkraftmaschine wird unter hohem Druck stehender Brennstoff, der von einer Kraftstoff-Einspritz­ pumpe zugeführt wird, mit Hilfe einer Einspritzdüse ein­ gespritzt. Die Eigenschaften der Einspritzdüse haben natur­ gemäß 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 Sprühöffnun­ gen sind jeweils unter einem vorgegebenen Winkel in bezug auf die Mittelachse der Einspritzdüse durch die Wand dieser Vorkammer gebohrt. Üblicherweise werden die Sprüh­ öffnungen maschinell hergestellt, in dem die Wand des Düsengehäuses von außen durchbohrt wird. Dabei entstehen unvermeidlich Grate auf dem Umfang der Mündung der Sprüh­ öffnung an der inneren Oberfläche des Düsengehäuses. Diese Grate müssen entfernt werden, da andernfalls der Strömungs­ widerstand beim Einspritzen des Kraftstoffes erhöht würde, so daß der Kraftstoff nicht fein genug zerstäubt werden könnte und die Verbrennung beeinträchtigt würde. Es erweist sich jedoch als sehr schwierig, die Grate maschi­ nell zu entfernen, da sich die Grate tief im Inneren des Düsengehäuses befinden und mit bloßem Auge kaum zu er­ kennen 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 elektroly­ tischen 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. So­ lange ein elektrischer Strom durch die Elektrolyt-Flüssig­ keit fließt, wird das Material von den Oberflächen des Werkstückes durch elektrochemische Lösung kontinuierlich abgetragen. Damit eine Anreicherung der gelösten Metall­ ionen auf der Kathode vermieden wird, wird die Elektrolyt- Flüssigkeit unter Druck gesetzt, so daß sie mit verhält­ nismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Zwi­ schenraum zwischen dem Werkstück und der Kathode strömt.

Bei einem herkömmlichen Elektropolierverfahren zum Ent­ fernen der Grate in der Kraftstoff-Einspritzdüse wird eine rohrförmige Elektrode (Kathode) in das die Anode bildende Düsengehäuse eingeführt, das an der Elektropo­ liervorrichtung 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 der rohrförmigen Kathode befindet sich in geringem Ab­ stand zu den inneren Mündungen der Sprühöffnungen. Das Elektropolieren wird durchgeführt, in dem die Elektrolyt- Flüssigkeit durch das Innere der rohrförmigen Kathode in die Vorkammer eingespritzt wird. Die Flüssigkeit tritt durch die Sprühöffnungen aus der Vorkammer aus und be­ wirkt den Abtransport der Metallionen, die durch Abtra­ gung oder Erosion der vorspringenden Grate gebildet wurden.

Bei diesem herkömmlichen Verfahren zum Entfernen der Grate kommt es unvermeidlich auch zu einer gewissen Material­ erosion an der Metalloberfläche, die die Sackbohrung oder die Vorkammer bildet. Insbesondere tritt eine derartige Materialerosion in den Bereichen auf, die dem offenen Ende der rohrförmigen Kathode gegenüberliegen. Durch diese Ma­ terialerosion wird das Volumen der Vorkammer vergrößert. Bei einer Einspritzdüse, die nach dem herkömmlichen Elektro­ polierverfahren nachgearbeitet wurde, besteht daher ein vergrößerter toter Raum zwischen der Spitze des in der Schließstellung befindlichen Nadelventils und der inneren Oberfläche des Düsengehäuses. Wenn das Nadelventil zur Beendigung des Einspritzvorgangs schließt, verbleibt daher Kraftstoff in dem vergrößerten Totraum. Dieser Kraftstoff tropft noch nach Beendigung des Einspritzvorgangs durch die Sprühöffnungen in den Brennraum der Brennkraftmaschine und wird dort unvollständig verbrannt. Die Verwendung von Einspritzdüsen, die nach dem herkömmlichen Elektro­ polierverfahren bearbeitet wurden, führt daher zu einer erhöhten Emission unverbrannter Kohlenwasserstoffe beim Betrieb der Brennkraftmaschine.

Dieses Problem tritt auch bei sogenannten vorkammerlosen Einspritzdüsen auf, bei denen sich die inneren Mündungen der einzelnen Einspritzöffnungen unmittelbar in der Flä­ che des Ventilsitzes befinden. In diesem Fall wird bei dem herkömmlichen Elektropolierverfahren eine rohrförmige, durch einen Isolator abgedeckte Elektrode verwendet, bei der der konische Endabschnitt des Isolators nach dem Ein­ führen der Elektrode mit dem überwiegenden Teil der Flä­ che des Ventilsitzes in dem Düsengehäuse 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 freibleiben­ den 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 Elektrolytflüssig­ keit ausgesetzt sind. Wenn das Nadelventil der Einspritz­ düse 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 Brenn­ kraftmaschine.

Bei Ätzverfahren, bei denen durch elektrolytische Material­ abtragung Vertiefungen in einer im wesentlichen ebenen Oberfläche ausgebildet werden, ist es grundsätzlich bekannt, die nicht anzuätzenden Oberflächenbereiche durch eine Maske abzudecken (DE-AS 12 60 912, US-PS 28 48 401). Bei elektrolytischen Entgratungsverfahren sind solche Maskierungen jedoch bisher nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zum Nacharbeiten der Sprühöffnungen einer Kraftstoff- Einspritzdüse anzugeben, das es gestattet, die Grate an den inneren Mündungen der Sprühöffnungen vollständig zu entfernen, ohne daß es zu einer unerwünschten Material­ abtragung an den übrigen Oberflächen des Düsengehäuses kommt.

Das Verfahren, durch das diese Aufgabe gelöst wird, ist in Patentanspruch 1 angegeben. Eine zweckmäßige Vorrich­ tung zur Durchführung dieses Verfahrens ergibt sich aus Patentanspruch 3. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist die äußere Oberfläche des Endabschnittes des Isolators 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 Flüssig­ keitskanälen versehen, die von dem Inneren der rohrförmigen Elektrode zu den einzelnen Sprühöffnungen in der Wand des Düsengehäuses führen. Die Mündungen dieser Flüssigkeits­ kanäle 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 Mündun­ gen 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 zu­ verlässig vermieden, daß ein toter Raum zwischen der Ober­ fläche des Nadelventils und der Innenfläche des Düsen­ gehäuses entsteht. Durch das erfindungsgemäße Elektropolier­ verfahren wird daher das Einspritzverhalten der Einspritz­ düsen 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.

Da bei dem erfindungsgemäßen Elektropolierverfahren die Öffnungen der Flüssigkeitskanäle 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 Ab­ schnitt unmittelbar angrenzend an die innere Mündung erweitert wird. Diese geringfügige Erweiterung der inne­ ren Mündungsbereiche der Sprühöffnungen hat jedoch keinen nachteiligen Einfluß auf das Einspritzverfahren der Ein­ spritzdüse. Bei Einspritzdüsen ohne Vorkammer hat sich vielmehr gezeigt, daß diese Erweiterung des Mündungsbe­ reiches der Sprühöffnungen insofern einen günstigen Ein­ fluß 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 vor­ kammerfreie Kraftstoff-Einspritzdüse, bei der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist.

Fig. 2(A) ist ein Längsschnitt durch eine Kraft­ stoff-Einspritzdüse, an der das erfin­ dungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.

Fig. 2(B) ist eine Seitenansicht eines Elektroden­ teils einer erfindungsgemäßen Elektro­ poliervorrichtung zur Bearbeitung der Einspritzdüse aus Fig. 2(A).

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Elektrode aus Fig. 2(B), nach dem Ein­ führen in die in Fig. 2(A) gezeigte Einspritzdüse.

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 3 und zeigt die Teile nach Beendigung des er­ findungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 3 und zeigt eine Elektrode, wie sie in einem herkömmlichen Elektropolierverfahren verwendet wird.

Fig. 6 ist eine vergrößerte, teilweise aufge­ schnittene Ansicht einer vorkammerfreien Kraftstoff-Einspritzdüse und veranschau­ licht das Ergebnis des erfindungsgemäßen Polierverfahrens.

Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 6 und ver­ anschaulicht ein Arbeitsergebnis, das sich von dem in Fig. 6 gezeigten Arbeits­ ergebnis geringfügig unterscheidet.

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.

Fig. 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 Na­ delkammer 4 und im vorderen Endbereich einen konischen Ventilsitz 16 auf. In die konische Wand, die den Ventil­ sitz 16 bildet, sind mehrere Sprühöffnungen 18 gebohrt. In einem mittleren Abschnitt weist das Düsengehäuse 12 eine Ölkammer 30 auf, der Kraftstoff von einer nicht ge­ zeigten Kraftstoff-Einspritzpumpe über einen Ölkanal 28 zugeführt wird, so daß auf eine kegelstumpfförmige Fläche 22 des Nadelventils 20 ein hydraulischer Druck ausgeübt wird. Eine Schraubenfeder 26 wirkt über einen Stößel 24 auf das Nadelventil 20 ein und spannt dieses in die in Fig. 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 Zwi­ schenraum 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 kegelstumpfförmige Fläche 22 einwirkende Druck ab, und das Nadelventil wird wieder gegen den Ventil­ sitz 16 gedrückt, so daß der Einspritzvorgang beendet wird.

Die Sprühöffnungen 18 werden in einem maschinellen Bearbei­ tungsverfahren 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 (Fig. 3) entstehen. Zur Beseitigung dieser Grate 15 wird erfindungsgemäß ein elektrolytisches Polierverfahren verwendet, bei dem die Elektrode in besonderer Weise ausgebildet ist.

Fig. 2(A) zeigt ein nahezu vollständig bearbeitetes Düsen­ gehäuse 12 ohne Vorkammer, das dem in Fig. 1 gezeigten Düsengehäuse entspricht. Fig. 2(B) zeigt eine erfindungs­ gemäße Elektrode 40, mit der die Grate an den inneren Mündungen der einzelnen Sprühöffnungen 18 des in Fig. 2(A) gezeigten Düsengehäuses 12 durch Elektropolieren beseitigt werden. Die Elektrode 40 weist eine im wesent­ lichen 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 46 des Iso­ lators 44 weist eine der konisch verjüngten Form des Ven­ tilsitzes 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 Fig. 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 Iso­ lators 44, sondern bildet mit dem Endabschnitt 46 des Iso­ lators 44 eine kleine Kammer 45, die sich an den Flüssig­ keitskanal 43 anschließt. Für jede einzelne der Sprühöffnun­ gen 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 wesentli­ chen radialer Richtung zu einem der Sprühöffnung 18 zuge­ wandten 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 sicher­ gestellt, daß die zuvor erwähnten Grate 15 die enge Berüh­ rung zwischen dem konischen Endabschnitt 46 des Isolators 44 und dem Ventilsitz 16 nicht behindern.

Als Material für den Isolator 44 kommt eine Vielzahl or­ ganischer oder anorganischer isolierender Materialien in Betracht. Beispielsweise eignet sich im allgemeinen ein Kunstharz wie etwa ein Acrylharz oder ein Polyfluoro­ hydrocarbon-Harz. Sofern auf eine hohe Korrosionsbestän­ digkeit 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 elasti­ sche Verformung des Endabschnitts 46 des Isolators 44 ent­ sprechend der tatsächlichen Form des Ventilsitzes 16 eine besonders dichte Berührung zwischen dem Isolator und dem Ventilsitz ergibt.

Ein Elektrodenhalter 50 der in Fig. 2(B) gezeigten Elektro­ poliervorrichtung weist einen Positionierstift 52 auf, während das in Fig. 2(A) gezeigte Düsengehäuse 12 mit einer entsprechenden Positionieröffnung 54 versehen ist. Vor dem Einführen der Elektrode 40 in das Düsenge­ häuse 12 wird das Düsengehäuse in einer solchen Orien­ tierung 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 Düsengehäuses 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 Fig. 3 gezeigten Stel­ lung befindet, wird zur Durchführung des Elektropolier­ verfahrens eine unter Druck stehende Elektrolyt-Flüssigkeit 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 Düsen­ gehäuse 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 Sprüh­ öffnungen 18 sowie an den diese Mündungen begrenzenden Kanten des Ventilgehäuses eine elektrochemische oder anodi­ sche Lösung oder Erosion auf. Die gelösten Metallionen wer­ den durch die Strömung der Elektrolyt-Flüssigkeit mitgenom­ men und durch die einzelnen Sprühöffnungen 18 abtranspor­ tiert. 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 Erweite­ rung 19 der Mündungsbereiche der Sprühöffnungen. Demgegen­ über sind die übrigen Oberflächenbereiche des Ventilsitzes 16 - und damit nahezu die gesamte Oberfläche des Ventilsit­ zes - 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 Hohl­ raums in der Spitze des Düsengehäuses 12.

Zum Vergleich ist in Fig. 5 eine herkömmliche Elektrode 40 A zum Entfernen der Grate des oben beschriebenen vor­ kammerlosen Düsengehäuses 12 dargestellt. Die Elektrode 40 A weist ebenfalls einen rohrförmigen Leiter 42 und einen im wesentlichen zylindrischen Isolator 44 auf, der den Leiter 42 konzentrisch umgibt und abdeckt. Ein vorderer Endabschnitt 46 A des Isolators 44 ist im wesentlichen ko­ nisch ausgebildet. Der konische Endabschnitt 46 A ist je­ doch so kurz, daß er die Sprühöffnungen 18 nicht versperrt, wenn die Elektrode 40 A in das Düsengehäuse 12 eingeführt ist. Ein der Spitze der Düse zugewandter Endabschnitt 42 a des rohrförmigen Leiters 42 springt von der Stirnfläche des Isolators 44 vor. Dieser vorspringende Endabschnitt 42 a des Isolators ist in der Position der einzelnen Sprüh­ öffnungen 18 mit einer durchgehenden Querbohrung 49 ver­ sehen. Das offene Ende des rohrförmigen Leiters 42 ist durch einen Isolators 56 verschlossen. Wie in der Zeichnung zu erkennen ist, besteht in der Umgebung des vorspringenden Endabschnitts 42 a des Leiters 42 ein Hohlraum 58.

Während des Elektropoliervorgangs wird die Elektrolyt- Flüssigkeit durch die auf die Grate 15 gerichteten Ab­ schnitte 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 wirbelförmig 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 Sprüh­ öffnungen 18, sondern auch in den diesen Sprühöffnungen gegenüberliegenden Bereichen des Düsengehäuses eine beträcht­ liche 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 vorkammerlosen Einspritzdüse das zuvor be­ schriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, so hat die Erweiterung der Mündungsbereiche 19 der einzelnen Sprühöffnungen 18 eine günstige Wirkung auf das Einspritz­ verhalten 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 Sprüh­ öffnung 18 abgefast wird.

Bei vorkammerlosen Einspritzdüsen besteht allgemein das Problem, daß der Strömungskoeffizient im Verhältnis zu den gebräuchlichen Einspritzdüsen mit Vorkammer verhältnis­ mäßig klein wird, da bei der vorkammerlosen Einspritzdüse die Strömungslinien in den schmalen Spalt zwischen dem Na­ delventil 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 Auswir­ kungen 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 be­ einflußt wird, besteht darüber hinaus die Gefahr, daß durch die einzelnen Sprühöffnungen einer vorkammerlosen Einspritz­ düse mit mehreren Sprühöffnungen ungleichmäßige Kraftstoff­ mengen eingespritzt werden, wenn die Düse mit einem großen Neigungswinkel an der Brennkraftmaschine montiert ist. Daher besteht hinsichtlich der Anordnung der Kraftstoff-Einspritz­ ventile an der Brennkraftmaschine nur eine geringe konstruk­ tive Freiheit.

Zur Lösung des oben angesprochenen Problems könnte der Durchmesser der Sprühöffnungen vergrößert werden. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß der Kraftstoff weniger fein zer­ stäubt 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 je­ doch in der Praxis zur Entstehung verhältnismäßig großer Kraftstoff-Tropfen, die zu einem Nachlaufen des Kraftstof­ fes nach Beendigung des Einspritzvorgangs und damit zu einer erhöhten Emission von Rauch und unverbrannten Kohlenwasser­ stoffen 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 Einspritz­ düse verringert wird.

Die in Fig. 6 erkennbare Erweiterung oder Abfasung des inneren Mündungsbereiches 19 der einzelnen Sprühöffnungen 18, die durch das erfindungsgemäße Elektropolierverfahren be­ dingt ist, hat zur Folge, daß der Krümmungsgrad der Strö­ mungslinien der Kraftstoffströmung in der Umgebung der ein­ zelnen Sprühöffnungen 18 verringert wird. Dies hat den Vor­ teil, daß sich der Strömungskoeffizient der Sprühöffnungen 18 auf nahezu den gleichen Wert erhöht wie bei Sprühöffnun­ gen einer Einspritzdüse mit Vorkammer. Auf diese Weise wer­ den die durch den niedrigen Strömungskoeffizienten bedingten Nachteile herkömmlicher vorkammerloser Einspritzdüsen be­ seitigt, ohne daß der Durchmesser der Sprühöffnungen 18 erhöht werden müßte. Experimente haben bestätigt, daß die Erweiterung der Mündungsbereiche 19 der einzelnen Sprühöff­ nungen der vorkammerlosen Einspritzdüse in einem weiten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine - repräsentiert durch die Drehzahl der Kraftstoff-Einspritzpumpe - eine Verringe­ rung der Einspritzdauer ermöglicht, die zur Einspritzung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge benötigt wird. Die Ver­ kürzung der Einspritzdauer bei hoher Maschinendrehzahl er­ möglicht es, die erforderliche Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine auch bei hohen Drehzahlen aufrecht zu erhalten, und führt zudem zu einer Kraftstoffersparnis. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Zer­ stäubung des eingespritzten Kraftstoffes im niedrigen Drehzahlbereich verbessert wird. In der Praxis bildet sich in dem erweiterten Öffnungsbereich der Sprühöffnun­ gen 18 statt einer konischen Oberfläche eine gleichmäßig gekrümmte Oberfläche aus, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, die ursprünglich umlaufende Kante, die die Mündung der Sprühöffnung begrenzt, wird nicht abgefast oder abgeschrägt, sondern vielmehr abgerundet. Diese Abrundung des Mündungsbereiches 19 erweist sich wegen der Verringe­ rung der Krümmung der Strömungslinien als besonders vorteilhaft für eine Verbesserung des Strömungskoeffizien­ ten. 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 Ein­ spritzöffnung-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 Düsenge­ häuses 12 einen großen Winkel bilden. In diesem Fall wird die Ungleichförmigkeit des Kraftstoff-Einspritzdurch­ satzes durch die einzelnen Sprühöffnungen 18 selbst dann gemildert, wenn die Einspritzdüse mit einem verhältnis­ mäßig großen Neigungswinkel an der Brennkraftmaschine montiert ist. Eine solche gezielt ungleichförmige Erwei­ terung des Mündungsbereiches 19 der einzelnen Sprühöffnun­ gen 18 wird dadurch erreicht, daß die Form der Auslaßöff­ nung des radialen Kanals 47 in dem Isolator 44 der Elektrode 40 geeignet gestaltet wird.

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 vollständig durch einen Isolator abgedeckte Elektrode verwendet, bei der die Spitze des Isolators derart geformt ist, daß sie dicht in die üblicherweise halbkugelförmige 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.

Claims (4)

1. Verfahren zum Nacharbeiten der in das Gehäuse einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen einge­ bohrten Sprühöffnung oder Sprühöffnungen, bei dem zum Entfernen der an den Umfangsrändern der inneren Mündun­ gen der einzelnen Sprühöffnungen gebildeten Grate der Bereich der inneren Oberfläche des Düsengehäuses, in welchen die Sprühöffnungen münden, elektrolytisch po­ liert 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 Sprüh­ öffnungen 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 gekenn­ zeichnet, daß man die innere Oberfläche des Düsen­ gehäuses mit Ausnahme im wesentlichen kreisförmiger Ober­ flächenbereiche, in denen sich jeweils die Mündung einer der Sprühöffnungen befindet und deren Durchmesser nur gering­ fügig größer ist als der Durchmesser der Mündung der Sprühöffnung, durch den Isolator abdeckt und gegenüber der Elektrolyt-Flüssigkeit abdichtet und daß man die Elektro­ lyt-Flüssigkeit über Kanäle in den Isolator unmittelbar den einzelnen Sprühöffnungen zuführt.

2. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Einspritzdüsen, deren Sprühöffnungen sich in der den Ventilsitz bildenden Oberfläche des Düsengehäuses befinden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, mit einer in das Düsengehäuse einführ­ baren Elektrode (40) die einen rohrförmigen Leiter (42) und einen Isolator (44) umfaßt, der den Leiter (42) kon­ zentrisch umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Leiters (42) durch einen ent­ sprechend der Form des Düsengehäuses verjüngten vorderen Endabschnitt (46) des Isolators (44) abgedeckt ist und daß der Endabschnitt (46) wenigstens einen vom vorderen Ende des rohrförmigen Leiters (42) zur Außenfläche des Endabschnitts (46) führenden Kanal (47) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Endabschnitt (46) des Isolators (44) aus einem elastomeren Isolatormaterial besteht.