DE69000591T2

DE69000591T2 - Kraftstoffeinspritzduese.

Info

Publication number: DE69000591T2
Application number: DE1990600591
Authority: DE
Inventors: Martin Paul Hardy
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2010-06-09
Also published as: EP0404407A1; DE69000591D1; EP0404407B1; ES2037524T3; GB8914478D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoffeinspritzdüse des Typs, welcher einen Düsenkörper umfaßt, der eine Sackbohrung definiert sowie am geschlossenen Ende der Bohrung einen kegelstumpfförmigen Sitz, wobei der Sitz in ein zylindrisches, sackförmiges Volumen führt, von dem ein oder mehrere Auslaßöffnungen ausgehen, und welcher ferner umfaßt ein Ventilelement, welches in der Bohrung gleitverschieblich ist und eine konische Spitze aufweist, die zum Eingriff mit dem Sitz ausgebildet ist, um das Fließen von Kraftstoff durch die ein oder mehreren Auslaßöffnungen zu verhindern. Eine derartige Kraftstoffeinspritzdüse ist aus der EP-A-0 283 153 bekannt.
Bei der Herstellung einer derartigen Düse ist es üblich, die Bohrung und das sackförmige Volumen zusammen mit der Auslaßöffnung bzw. den Auslaßöffnungen maschinell zu bearbeiten, während das Metall einen weichen Zustand aufweist. Die Wand des sackförmigen Volumens ist von zylindrischer Gestalt und im allgemeinen konzentrisch zu der Bohrung. Im Anschluß an die maschinelle Bearbeitung der Bohrung wird zwischen den Enden der Bohrung eine Erweiterung ausgebildet, und es werden ein oder mehrere Kanäle gebohrt, welche für eine Verbindung zwischen der Erweiterung und einer Versorgungsnut oder dgl. in der von dem Sitz abgewandten Stirnfläche des Düsenkörpers dienen, wobei diese maschinelle Bearbeitung wieder ausgeführt wird, während der Düsenkörper weich ist. Der Düsenkörper wird dann gehärtet, und im Anschluß daran werden mindestens ein Teil der Bohrung und der Sitz geschliffen, wobei dieser Teil der Bohrung die Stütz- bzw. Lagerfläche für das Ventilelement bildet. Am Ende des Schleifvorganges sind der Sitz und der genannte Teil der Bohrung im wesentlichen konzentrisch. Das Ventilelement wird in üblicher Weise geschliffen und in die Bohrung eingebaut.
Es besteht die Möglichkeit, daß während des Härtens eine begrenzte Deformation des den Düsenkörper bildenden Metalls eintritt, was zu einer schwachen Exzentrizität zwischen der Wand des sackförmigen Volumens und dem genannten Teil der Bohrung und dem Sitz führen kann. Während dieses Fehlen der Konzentrizität einen geringen Einfluß auf die Leistung der Düse hat, wenn das Ventilelement voll in seine Offenstellung bewegt wird, um einen im wesentlichen ungedrosselten Kraftstoffluß zu ermöglichen, kann das Fehlen der Konzentrizität Probleme verursachen, wenn das Ventilelement nur um eine kurze Strecke von dem Sitz wegbewegt wird, um eine Drosselung herbeizuführen, welche den Kraftstofffluß durch die Auslaßöffnung bzw. die Auslaßöffnungen drosselt. Düsen, bei denen die anfängliche Bewegung des Ventilelements begrenzt ist, werden in zunhemendem Maße in Kraftstoffsystemen verwendet, um die Arbeitscharakteristik der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Wenn die Wand des sackförmigen Volumens während des Härtungsprozesses verlagert wird, liegt die engere Kante des Sitzes nicht mehr in einer zur Achse der Bohrung senkrechten Ebene. Bei der Verwendung der Düse hat das Ventilelement die Tendenz, sich in der Bohrung zu drehen, und dies würde keine Rolle spielen, wenn die Oberflächen des Ventilelementes konzentrisch wären. Es zeigt sich jedoch, dar die Spitze des Ventilelements gelegentlich in sehr geringem Auslaß exzentrisch ist, und obwohl das Ventilelement in der Lage ist, in seiner Schließstellung mit dem Sitz eine kraftstoffdichte Dichtung zu schaffen, zeigt es sich, daß das Ausmaß der Drosselung der Kraftstoffströmung in der teilweise geöffneten Position schwanken kann, wenn sich die Winkelstellung des Ventilelementes während des Einsatzes der Düse ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse der angegebenen Art und ein Verfahren zum Herstellen derselben in einer einfachen und bequemen Form anzugeben.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoffeinspritzdüse der angegebenen Art das maschinelle Bearbeiten der Bohrung und des sackförmigen Volumens vor dem Härten des Düsenkörpers und im Anschluß an das Härten das Schleifen eines Teils der Bohrung, des Sitzes und zumindest der Wand am Einlaß des sackförmigen Volumens derart, daß die Wand im Einlaßbereich konzentrisch zu dem Sitz ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besitzt der Einlaßbereich des sackförmigen Volumens bei einer Kraftstoffeinspritzdüse der angegebenen Art einen vergrößerten Durchmesser und ist konzentrisch zu dem Sitz.
Ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzdüse wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine bekannte Ausführungsform einer Düse;
Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Düse gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine der Darstellung gemäß Fig. 3 (richtig: Fig. 2!) entsprechende Darstellung einer gemäß der Erfindung modifizierten Düse, und
Fig. 4 eine weitere Modifikation.
Gemäß Fig. 1 der Zeichnung ist ein Teil eines Düsenkörpers 10 gezeigt, der mit einer Sackbohrung 11 versehen ist, wobei am geschlossenen Ende dieser Sackbohrung ein kegelstumpfförmiger Sitz 12 ausgebildet ist, der in ein sackförmiges Volumen 13 führt, welches eine zylindrische Wand 14 hat. Ausgehend von dem sackförmigen Volumen 13 sind Auslaßöffnungen 15 vorgesehen.
In der Bohrung ist ein Ventilelement 16 gleitverschieblich angeordnet, dessen gezeigter Teil im Durchmesser enger bzw. kleiner ist als die Bohrung, um einen ringförmigen Zwischenraum 17 zu schaffen, der mit einem Kraftstoffeinlaß der Düse verbunden ist, wobei dieser Einlaß im Gebrauch mit dem Auslaß einer Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Das Ventilelement besitzt eine konische Spitze 18 mit einem Konuswinkel, welcher geringfügig größer ist als derjenige des Sitzes 12. Zwischen der Spitze 18 und dem zylindrischen Teil des Ventilelements ist ein kegelstumpfförmiger Teil 19 vorgesehen, welcher einen Konuswinkel hat, der kleiner als derjenige des Sitzes ist.
Das Ventilelement ist mittels einer Feder (nicht gezeigt) in Kontakt mit dem Sitz vorgespannt und wird in bekannter Weise durch den unter Druck stehenden Kraftstoff von dem Sitz abgehoben, welcher dem erwähnten Einlaß zugeführt wird.
Der Düsenkörper wird aus härtbarem Stahl hergestellt, und die Bohrung 11, der Sitz 12 und das sackförmige Volumen 13 werden maschinell grob bearbeitet, während der Körper noch seinen weichen (ungehärteten) Zustand hat. Zusätzlich werden auch die Auslaßöffnungen 15 gebohrt. Der Körper wird dann nach einem Prozeß gehärtet, der eine Wärmebehandlung umfaßt, und nach dem Härten werden derjenige Teil der Bohrung, der eine Lagerfläche für das Ventilelement bildet, und außerdem der Sitz so geschliffen, daß sie konzentrisch zueinander sind. Das Ventilelement wird durch maschinelle Bearbeitung und durch Schleifen auf die gewünschte Größe gebracht und in die Bohrung eingesetzt.
Es ist möglich, daß die Achse des sackförmigen Volumens nach Abschluß der Prozesse des Härtens und des Schleifens gegenüber der Achse des geschliffenen Teils der Bohrung und dem Sitz verlagert ist, mit dem Ergebnis und wie in Fig. 2 gezeigt, daß der Übergang zwischen dem engeren Ende des Sitzes und der Wand 14 des sackförmigen Volumens nicht in einer zu der oben genannten Achse senkrechten Ebene liegt. Außerdem stellt es sich oft heraus, daß die Spitze 18 des Ventilelements in einem sehr geringen Maße exzentrisch ist. Gleichzeitig ist es noch möglich, eine befriedigende Dichtung zwischen der Spitze und dem Sitz zu erhalten.
Die oben erwähnten Exzentrizitäten haben einen geringen Einfluß, wenn die Düse zu dem Typ von Düsen gehört, bei denen das Ventilelement dann, wenn Kraftstoff unter Druck an dem Einlaß zugeführt wird, in seinem maximal möglichen Ausmaß geöffnet wird. Wenn die Düse jedoch zu dem Düsentyp gehört, bei dem das Ventilelement zwei oder mehrere Stufen des Abhebens aufweist, dann können die oben erwähnten Exzentrizitäten einen Einfluß auf die Arbeitscharakteristik der Düse haben. Dies liegt daran, daß das Ventilelement im Betrieb die Tendenz hat, sich in der Bohrung zu drehen. Wenn das Ventilelement in einem vorgegebenen Ausmaß von dem Sitz abgehoben wird, dann kann folglich das Ausmaß der Drosselung der Kraftstoffströmung zwischen der Spitze des Ventilelements und dem an das sackförmige Volumen angrenzenden Teil des Sitzes in Abhängigkeit von der Winkelposition des Ventilelementes variieren.
Fig. 3, in der die Exzentrizität übertrieben dargestellt ist, zeigt die Modifikation der Düse zur Minimierung des obigen Problems. Man erkennt aus Fig. 3, daß der Einlaßbereich 14a der Wand des sackförmigen Volumens angrenzend an den Sitz nach dem Härten des Düsenkörpers maschinell bearbeitet wurde, so daß er konzentrisch zu dem Sitz und dem geschliffenen Teil der Bohrung 11 ist. Auf diese Weise liegt der Übergang zwischen dem Sitz 12 und dem sackförmigen Volumen in einer zur Achse des geschliffenen Teils der Bohrung und des Sitzes senkrechten Ebene. Als Ergebnis (dieser Maßnahme) bleibt die Drosselung der Kraftstoffströmung zwischen der Spitze 18 des Ventilelementes und dem Sitz 12 unabhängig von der Winkelstellung des Ventilelements im wesentlichen konstant.
Fig. 4, in welcher die Exzentrizität übertrieben dargestellt ist, zeigt eine alternative Anordnung, bei der der Einlaßbereich 14B des sackförmigen Volumens 13 eine kegelstumpfförmige Gestalt hat, wobei der Konuswinkel kleiner ist als derjenige des Sitzes. Diese Ausbildung des Einlaßbereichs 14B kann erreicht werden, indem man ein geformtes Honwerkzeug verwendet, welches an einem Dorn befestigt ist, welcher durch den geschliffenen Teil der Bohrung geführt wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoffeinspritzdüse des Typs, welcher einen Düsenkörper (10) umfaßt, der eine Sackbohrung (11) definiert sowie am geschlossenen Ende der Bohrung einen kegelstumpfförmigen Sitz (12), wobei der Sitz in ein sackförmiges Volumen (13) führt, von dem ein oder mehrere Auslaßöffnungen (15) ausgehen, und welcher ferner umfaßt ein Ventilelement (16), welches in der Bohrung (11) gleitverschieblich ist und eine Spitze (18) aufweist, die zum Eingriff mit dem Sitz ausgebildet ist, um das Fließen von Kraftstoff durch die ein oder mehreren Auslaßöffnungen (15) zu verhindern, wobei das Verfahren durch die in der folgenden Reihenfolge durchzuführenden Schritte gekennzeichnet ist:

die Bohrung (11) und das sackförmige Volumen (13) werden maschinell bearbeitet,

der Düsenkörper (10) wird gehärtet und ein Teil der Bohrung (11), der Sitz (12) und zumindest die Wand des Einlaßbereichs (14A, 14B) des sackförmigen Volumens werden geschliffen, derart, daß die Wand des Einlaßbereichs konzentrisch zu dem Sitz (12) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Verfahren ferner den Schritt der Verwendung des geschliffenen Teils der Bohrung (11) als Führung für einen Dorn umfaßt, der ein geformtes Honelement trägt, welches den Einlaßbereich (14B) zu dem sackförmigen Volumen formt.

3. Kraftstoffeinspritzdüse, welche nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist, umfassend:

einen Düsenkörper (10), welcher eine Sackbohrung (11) definiert, einen kegelstumpfförmigen Sitz (12) am geschlossenen Ende der Bohrung, wobei der Sitz in ein zylindrisches sackförmiges Volumen (13) führt, von dem ein oderer merhere Auslaßöffnungen (15) ausgehen, sowie ein Ventilelement (16), welches in der Bohrung (12) gleitverschieblich ist und eine konische Spitze (18) aufweist, welche zum Eingriff mit dem Sitz geformt ist, um das Fliegen von Kraftstoff durch die ein oder mehreren Auslaßöffnungen zu verhindern, wobei die konische Spitze (18) mit dem Sitz (12), wenn das Ventilelement teilweise von dem Sitz abgehoben ist, eine Drosselstelle für den Kraftstofffluß durch die ein oder mehreren Auslaßöffnungen (15) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Wand des Einlaßbereichs (14A, 14B) des sackförmigen Volumens einen vergrößerten Durchmesser aufweist und konzentrisch zu dem Sitz (12) ist.

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßbereich (14A) von zylindrischer Form und von einem größeren Durchmesser ist als der übrige Teil des sackförmigen Volumens.

5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßbereich (14B) von kegelstumpfförmiger Form ist und einen Konuswinkel aufweist, welcher kleiner ist als der Konuswinkel des Sitzes (12).