WO2001048371A1 - Verfahren zur herstellung eines ventilstücks für eine kraftstoff-einspritzvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilstück (10) für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für einen CR-Injektor, vorgeschlagen, wobei das Ventilstück (10) Bohrungen (12-15), vornehmlich Drosselbohrungen (15), aufweist. Die Besonderheit wird darin gesehen, dass das Ventilstück (10), einschl. der Bohrungen (12-15) bzw. Drosselbohrungen (15), durch MIM-Spritzgiessen gefertigt und anschliessend auf Endfestigkeit und -härte gesintert wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Ventilstücks für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Stand der Technik werden beispielsweise die EP 0 569 655 A1 und die EP 0 749 365 B1 genannt.
Nach herkömmlicher Fertigungstechnik ist es bekannt, das Ventilstück eines CR- Injektors (CR = Common Rail) durch spanabhebende Bearbeitung eines aus einem geeigneten metallischen Werkstoff bestehenden Rohlings herzustellen. Vorbohrungen zu den eigentlichen Drosselbohrungen werden entsprechend span- abhebend durch Bohren eingebracht. Die eigentlichen Durchflussbohrungen von Zu- und Ablaufdrossel werden erodiert. Anschließend wird der Durchfluss hydroerosiv gerundet. Die komplexen Bohrungskonturen werden also nach derzeitigem Stand der Technik in mehreren Schritten und mit unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Verfahrens- und Bearbeitungsschritten auf unterschiedlichen Maschinen hergestellt.
Perfekte Koaxialität der Bohrungen zueinander bzw. für die injektorfunktion günstige Bohrungsformen (Konizität der Oberfläche) sind auf diese Weise nicht sicher realisierbar. Die Gründe für diese Unvolkommenheiten der Bohrungen liegen zum einen in Spannfehlern, ferner in begrenzten Freiheitsgraden bei dem Bestreben, die gewünschte Bohrungskontur durch Erodieren der Vorbohrung zu schaffen. Fehlerquellen sind des weiteren auch in einem unerwünschten Ausweichen der Elektroden begründet: Elektrodenschwingen führt zu breiter Fertigungsstreuung. Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Maßnahmen zur Vermeidung der Bohrungsunzulänglichkeiten bei der Herstellung von Ventilstücken der in Rede stehenden Art zujtreffen.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung enthalten die Patentansprüche 2 - 4.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des MIM-Verfahrens (= Metal Injection Molding) bei der Herstellung des gesamten Ventilstückes, einschließlich der Ablauf- und der Zulauf-Drosselbohrung, läßt sich eine wesentliche Verbesserung der Koaxialitäten der genannten Bohrungen zueinander sowie eine Erhöhung des Freiheitsgrades bezüglich der Möglichkeiten der Bohrungskonturen, insbesondere der Konturen der Drosselbohrungen, erzielen. Damit ist eine funktions- gerechte Gestaltung der Microgeometrie derartiger Ventilstücke bzw. Bohrungen gewährleistet. Die Koaxialitäten der einzelnen Bohrungsabschnitte zueinander können - bedingt durch den erfindungsgemäßen Einsatz des MIM-Verfahrens - sehr genau sein. Der Genauigkeitsgrad bestimmt sich hierbei durch die Exaktheit des Spritzwerkzeuges.
Herstellungsbedingte Toleranzeinflüsse lassen sich vorteilhafterweise sehr klein halten. Durch entsprechende Werkzeuggestaltung ist es möglich, sowohl konische Diffusorbohrungen als auch Dämpfungskegel zum Steuerraum darzustellen.
Durchgeführte Voruntersuchungen haben ergeben, dass sich derartige Bohrungsformen vorteilhaft auf die Injektorfunktion bei niedrigen Drücken (P < 230 bar) sowie bezüglich linearem Verlauf der Einspritzmenge, dargestellt über der Dauer des Ansteuervorgangs, verhalten. Zeichnungen
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das im folgenden detailliert beschrieben wird. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Ventilstücks für einen sogenannten CR-Injektor, im Längsschnitt,
Fig. 2 die Einzelheit "X" aus Figur 1 , in gegenüber Figur 1 vergrößerter Darstellung, und
Fig. 3 die Einzelheit "Y" aus Figur 1 , in gegenüber Figur 1 und 2 nochmals vergrößerter Darstellung
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in Fig. 1 in seiner Gesamtheit dargestellte Ventilstück ist mit 10 be- zeichnet. Es besitzt - konzentrisch zu seiner Längsachse 11 - mehrere Bohrungen 12, 13, 14 und 15, die koaxial zueinander angeordnet sind, jedoch unterschiedliche Durchmesser aufweisen und gegeneinander abgesetzt sind. Ventilstück 10 und Bohrungen 12 - 15 sind im sogenannten MIM-Verfahren (MIM = Metal Injection Molding) durch Spritzgießen gefertigt und anschließend auf Endfestigkeit und -härte gesintert worden. Der in den Brennraum des Zylinders einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) einzuspritzende Kraftstoff gelangt zunächst in eine Bohrung 12, die in eine Führungsbohrung 13 geringfügig vergrößerten Durchmessers übergeht. Die Führungsbohrung 13, welche zweckmäßigerweise durch Innenschleifen nachbearbeitet werden kann, mündet in einen konischen Ventilsitz 16 und eine Ventilauflage 17 aus (siehe insbesondere Fig.2). Ventilsitz 16 und -aufläge 17 lassen sich in für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneter Weise durch Schleifen nachbearbeiten. Ventilsitz 16 und -aufläge 17 bilden zugleich einen Absatz für den Übergang der Fuhrungsbohrung 13 in die Bohrung 14, die gegenüber der Fuhrungs- bohrung 13 einen stark reduzierten Durchmesser besitzt Der Übergang von der Fuhrungsbohrung 13 in die Bohrung 14 gestaltet sich über einen konischen Bohrungsabschnitt 18 der einen Konuswinkel α von 40° oder im wesentlichen 40° besitzt (siehe insbesondere Fig 2)
Die Bohrung 14 schließlich geht über einen Absatz 19 in eine insgesamt mit 15 bezifferte Drosselbohrung über (siehe insbesondere Fig 3) deren Druch- messer gegenüber dem Durchmesser der Bohrung 14 nochmals stark verringert ist Wahrend die Bohrung 14 einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweist, betragt der Durchmesser der Drosselbohrung 15 nurmehr ca 0 25 mm Wie insbesondere aus Fig 3 erkennbar ist unterteilt sich die Drosselbohrung 15 in einen zylindrischen Abschnitt 21 der Lange a und einen leicht konischen Abschnitt 22 der Lange b auf, wobei sich der Abschnitt 22 in Stromungsrichtung 23 unmittelbar an den Abschnitt 21 anschließt Die Drosselbohrung 15, 21 , 22 mundet schließlich wie Fig 1 deutlich macht, in eine konische Diffusor- bohrung bzw Dampfungskegel 24 zum (nicht dargestellten) Steuerraum aus Die endgültige Form der Drosselbohrung 15 hinsichtlich funktionsgerechter Gestaltung der Microgeometrie (Rundung des Durchflusses bzw der Durchmesser- ubergange etc ) wird durch hydroerosive Schleifbearbeitung erreicht

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Ventilstücks (10) für eine Kraftstoff - Einspritzvorrichtung, insbesondere für einen CR-Injektor (CR= Common Rail), wobei das Ventilstück (10) Bohrungen (12 - 15), vornehmlich Drosselbohrungen (15), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstück ( 0), einschl. der Bohrungen (12 - 15) bzw. Drosselbohrungen (15), durch MIM-Spritzgießen (MIM = Metal Injection Molding) gefertigt und anschließend auf Endfestigkeit und -härte gesintert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ventilstück (10) eine Führungs- bohrung (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung
(13) durch Innenschleifen nachbearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ventilstück (10) einen Ventilsitz (16) und eine Ventilauflage (17) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilsitz (16) und -aufläge (17) durch Schleifen nachbearbeitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrungen (15) durch hydroerosives Schleifen auf Durchfluss nachbearbeitet werden.
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