WO2004027252A1 - Pumpe-düse-einheit und verfahren zur einstellung der härte von anlagebereichen eines steuerventils - Google Patents

Pumpe-düse-einheit und verfahren zur einstellung der härte von anlagebereichen eines steuerventils Download PDF

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WO2004027252A1
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hardness
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pump
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nozzle unit
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PCT/DE2003/003027
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Maximilian Kronberger
Christoph Hamann
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Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg
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    • F02M2200/9061—Special treatments for modifying the properties of metals used for fuel injection apparatus, e.g. modifying mechanical or electromagnetic properties

Definitions

  • the invention relates to a pump-nozzle unit for supplying fuel to a combustion chamber of an internal combustion engine, with a control and / or controllable fuel pump, which comprises a control valve with a valve needle which is deflected by a piezo actuator, the comparatively small stroke of the Piezo actuator is increased by a mechanical translation device to the extent necessary for deflecting the valve needle.
  • the invention relates to a method for adjusting the hardness of at least some arilage areas of a control valve for a pump-nozzle unit for supplying fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine that come into contact with a mechanical translation device, the mechanical translation device being provided for one by one to increase a comparatively small stroke caused by a piezo actuator to a level necessary for deflecting a valve needle of the control valve.
  • Pump-nozzle units are used to supply fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • This can be, for example, a pump-nozzle unit with a control and / or controllable fuel pump, a fuel injection nozzle that has a nozzle needle that can be moved back and forth between a closed position and an opening division, a first pressure chamber that is separated from the fuel pump can be filled with fuel under a first pressure, a second pressure chamber, with fuel in the second pressure chamber under a second pressure having a closing exerts force on the nozzle needle, and a third pressure chamber, which communicates with the first pressure chamber, fuel in the third pressure chamber under a third pressure exerting an opening force on the nozzle needle.
  • Pump-nozzle units are used in particular in connection with pressure-controlled injection systems.
  • An essential feature of a pressure-controlled injection system is that the fuel injection nozzle opens as soon as an opening force that is at least influenced by the currently prevailing pressures is exerted on the nozzle needle.
  • Such pressure-controlled injection systems are used for fuel metering, fuel conditioning, shaping the injection process and sealing the fuel supply against the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the time course of the volume flow during the injection can be controlled in an advantageous manner. This can have a positive impact on the performance, fuel consumption and pollutant emissions of the engine.
  • the fuel pump and the fuel injection nozzle are generally designed as an integrated component.
  • at least one pump-nozzle unit is provided, which is usually installed in the cylinder head.
  • the fuel pump u typically includes a fuel pump piston that can be moved back and forth in a fuel pump cylinder and is driven by a camshaft of the internal combustion engine either directly via a tappet or indirectly via rocker arms.
  • the section of the fuel pump cylinder which usually forms the first pressure chamber can be connected to a low-pressure fuel region via a control valve, wherein when the control valve is open, fuel is drawn into the first pressure chamber from the low-pressure fuel region and is pushed back into the low-pressure fuel region from the first pressure chamber when the control valve is still open.
  • the fuel pump piston compresses the fuel in the first pressure chamber and thus builds up pressure.
  • the control valve in the form of a solenoid valve.
  • solenoid valves usually have a relatively long response time, which is due in particular to the fact that the magnet armature of a solenoid valve cannot be accelerated as quickly as desired due to the inertia forces which are dependent on its mass.
  • the build-up of the magnetic field to generate the attractive force also requires time.
  • a pump-nozzle unit equipped with a solenoid valve is known for example from EP 0 277 939 B1.
  • Piezo actuators of a suitable size can only produce a comparatively short stroke. It has therefore already been proposed to provide a mechanical transmission device which increases the comparatively small stroke caused by the piezo actuator to a level necessary for deflecting the valve needle of the control valve.
  • the mechanical transmission device can be formed, for example, by one or more levers.
  • the contact areas of the control valve which come into contact with the mechanical transmission device are loaded with very high pressures and are therefore subject to high wear, although the control valve body forming the contact areas is generally hardened, for example with the aid of an air hardening process.
  • Another problem is that hardening processes that lead to higher hardness also make the material brittle increase. In the case of control valves in which high pressures prevail, this has an adverse effect on the pressure resistance.
  • the object of the invention is to further develop the generic pump-nozzle units and the generic methods in such a way that the susceptibility to wear of the contact areas of the control valve coming into contact with the mechanical transmission device is reduced without adversely affecting the pressure resistance of the control valve.
  • the pump-nozzle unit according to the invention builds on the generic state of the art in that contact areas of the control valve that come into contact with the translation device at least partially have a higher hardness than areas adjacent to these contact areas. This solution makes it possible to optimize the strength of the control valve both with regard to the pressure resistance and the susceptibility to wear of the system areas.
  • the hardness of the areas adjacent to the system areas with higher hardness is set by an air hardening process.
  • Air hardening processes are characterized by the fact that the heated steel is slowly cooled in the air in order to create a martensite of high hardness form. It is desirable to produce a martensite structure that is at least as good as martensite structure that can be produced by oil or salt bath hardening processes.
  • steel compositions can be used, for example, which comprise silicon, manganese and molybdenum in connection with chromium and different carbon contents.
  • the hardness of the contact areas with higher hardness is set by a laser hardening process.
  • the laser hardening process has been applied to material that has already been hardened by an air hardening process.
  • the air hardening process enables the material to be hardened to 680 HV with normal cooling conditions, for example, without the material properties being adversely affected in terms of pressure resistance.
  • the hardness of the system areas can then be increased to, for example, 800 HV using laser beam processes.
  • a laser with a rectangular beam can advantageously be used for hardening, it being possible for the abutment areas to be hardened to be brought briefly to the austenitizing temperature in order to then generate the high hardness, for example after the laser beam has been switched off, by self-quenching.
  • Diode lasers in particular high-power diode lasers, have a very good electrical efficiency (for example a factor of 10 compared to the Nd: YAG laser). They can be realized with an extremely compact design (for example factor 0.1 compared to the C0 2 laser).
  • the material already hardened by an air hardening process is "Ovako 677".
  • the "Ovako 677" steel offered by the company Ovako has better hardening capacity with slow cooling in open air than, for example, a normal DIN 100 Cr 6 steel with fast oil hardening.
  • Another preferred development of the pump nozzle unit according to the invention provides that the contact areas with higher hardness and the areas adjacent to these contact areas are formed in one piece.
  • the system areas with higher hardness have a hardness in the range from 760 HV to 850 HV.
  • a particularly preferred range in this connection extends from 760 HV to 780 HV.
  • the areas adjacent to the plant areas with higher hardness have a hardness in the range from 600 HV to 750 HV.
  • a particularly preferred range extends from 650 HV to 720 HV.
  • the bearing areas with higher hardness are at least partially reground. Good results are achieved, for example, when approximately 50 ⁇ m of the material is ground off.
  • the contact areas with higher hardness have a depth of approximately 0.2 mm.
  • the method according to the invention builds on the generic state of the art in that the contact areas of the control valve that come into contact with the translation device are at least partially post-hardened such that their hardness is higher than the hardness of areas adjacent to these contact areas.
  • the hardness of the areas adjacent to the plant areas with higher hardness was set by an air hardening process.
  • embodiments of the method according to the invention are considered advantageous in which it is provided that that the hardness of the system areas with higher hardness is set by a laser hardening process.
  • the laser hardening process is applied to material already hardened by an air hardening process.
  • the material which has already been hardened by an air hardening method is “Ovako 677”.
  • the contact regions are integrally formed with higher hardness and the areas adjacent to these system areas.
  • the system areas with higher hardness have a hardness in the range from 760 HV to 850 HV, preferably in the range from 760 HV to 780 HV.
  • the areas adjacent to the plant areas with higher hardness have a hardness in the range from 600 HV to 750 HV, preferably in the range from 650 HV to 720 HV.
  • An advantageous development of the method according to the invention provides that the system areas with higher hardness are at least partially reground.
  • the method according to the invention can provide that the contact areas with higher hardness are formed with a depth of approximately 0.2 mm.
  • the hardness of the system areas with higher hardness is set by a diode laser hardening method, the diode laser being operated as a function of an output signal from at least one photodiode which emitted radiation recorded.
  • the emitted radiation can be used to determine the current surface temperature, for example, so that it can be used as a feedback variable, which enables the actuator for the laser diodes to be controlled in such a way that controlled cooling and / or cooling is achieved by switching off the laser becomes.
  • the emitted radiation is thermal radiation.
  • embodiments of the method according to the invention are considered to be particularly advantageous, in which it is provided that the hardness of the system areas with higher hardness is set by a diode laser hardening method, the diode laser being operated as a function of an output signal from at least one photodiode, which detects reflected radiation , Reflected radiation can also be can be used to control and / or regulate the laser diodes.
  • the reflected radiation is laser radiation.
  • An essential basic idea of the invention is to meet the requirements placed on the control valve housing by choosing a material with a lower basic hardness instead of a starting material with a high basic hardness, which material is subsequently hardened by means of a laser beam, in particular in the system areas, which with the mechanical translation device come into contact.
  • FIG. 1 shows a schematic embodiment of a pump-nozzle unit according to the invention, in which the method according to the invention was applied;
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of a first embodiment of a control valve which can be used with the pump-nozzle unit according to FIG. 1;
  • Figure 3 is a schematic partial sectional view of a second embodiment of a control valve, which also can be used with the pump-nozzle unit according to Figure 1.
  • FIG. 1 shows schematically a pump-nozzle unit.
  • the pump-nozzle unit shown for supplying fuel 10 to a combustion chamber 12 of an internal combustion engine has a fuel pump 14-22.
  • a fuel pump piston 14 can be moved back and forth in a fuel pump cylinder 16.
  • the fuel pump piston 14 is driven directly or indirectly via a camshaft, not shown, of the internal combustion engine.
  • the compression space of the fuel pump cylinder 16 forms a first pressure space 28.
  • the first pressure space 28 is connected to a piezo control valve 22 via a fuel line 20.
  • the piezo control valve 22 serves to either close the fuel line 20 or to connect it to a low-pressure fuel region 18 from which fuel 10 can be drawn.
  • the pump-nozzle unit shown further comprises a total of 24 designated fuel injection nozzle which has a nozzle needle 46 which can be moved back and forth between a closed position and an open position.
  • a pressure pin 26 can, in relation to the illustration in FIG. 1, in particular exert a downward force on the nozzle needle 46.
  • an adjusting disk 40 is provided, which is guided in a second pressure chamber 30 , fuel 10 in the second pressure chamber 30 under a second pressure p 30 being pressed downward via the pressure pin 26, based on the illustration in FIG directed closing force exerts on the nozzle needle 46.
  • the adjusting disk 40 is preferably sealed only so strongly with respect to the second pressure chamber 30 that the second pressure p 30 has already been reduced again before the start of a new injection cycle.
  • a further closing force which is also directed downward, is exerted by a first spring 36 on the pressure pin 26 and thus the nozzle needle 46, the first spring 36 being arranged in the second pressure chamber 30 and having its rear end supported on the adjusting disk 40.
  • a section of the nozzle needle 46 which has a shoulder 44, is surrounded by a third pressure chamber 32, which communicates with the first pressure chamber 28 via a connecting line 42.
  • a third pressure p 32 is built up in the third pressure chamber 32 as a function of the throttling action of the connecting line 42 and , if appropriate, further throttling devices, not shown, depending on the first pressure p 28 prevailing in the first pressure chamber 28.
  • the nozzle needle 46 assumes its open position as long as there is a difference between the opening force caused by the third pressure p 32 and the sum of the force generated by the second pressure p 30 Closing force and the closing force generated by the first spring 36 exceeds a predetermined value.
  • the nozzle opening pressure can thus be influenced via the second pressure p 30 in the second pressure chamber 30.
  • a pressure limiting and holding valve 34 can be provided between the first pressure chamber 28 and the second pressure chamber 30.
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of a first embodiment of a control valve which can be used with the pump-nozzle unit according to FIG. 1.
  • the control valve shown in FIG. 2 is a so-called I-valve, that is to say a valve that closes in the direction of flow from the high-pressure area to the low-pressure area of the control valve.
  • the piezo control valve 22 shown has a valve needle 48 which can be moved into the illustrated first end position for closing the piezo control valve 22 and into a second end position for fully opening the piezo control valve 22, which is related to the
  • valve needle 48 When the valve needle 48 is in its illustrated first end position, a valve disk 64 provided on the valve needle 48 interacts with a valve seat 62 on the housing side. As a result, the low-pressure fuel region 18 becomes one
  • the piezo control valve 22 has a piezo actuator or a piezo element 76.
  • the piezo element 76 When the piezo element 76 is actuated appropriately, it exerts a force on a pressure piece 54 via an end face 78.
  • the pressure piece 54 in turn transmits the force generated by the piezo element 76 to a first lever 56 and a second lever 58, the first lever at 56 and the second lever 58 are provided to effect a force transmission and to increase the valve needle stroke.
  • the first lever 56 and the second lever 58 abut a second axial end surface 72 of the valve needle 48 in order to transmit the translated force generated by the piezo element 76 to the valve needle 48.
  • the translated force generated by the suitably controlled piezo element 76, which acts on the valve needle 48, is greater than an opposite force, which is generated by a second spring 66 and is exerted on a first axial end face 70 of the valve needle 48 via a spring pressure piece 68.
  • the low-pressure fuel region 18 is connected to an exhaust chamber 50, which is also connected via a compensating bore 52 to an actuator chamber 74 located in front of the piezo element 76. This actuator chamber 74 is connected to a return 60 via which fuel can flow back from the actuator chamber 74.
  • the first lever 56 and the second lever 58 which form the mechanical transmission device, come into contact with areas 80, 82 of the control valve housing which have been post-hardened with the aid of a diode laser in such a way that they have a hardness in the range from 760 HV to 780 HV exhibit.
  • the areas 52 of the control valve housing adjacent to the contact areas 80, 82 with higher hardness are formed in one piece with the contact areas 80, 82 (the different hatching only serves to identify the post-hardened areas).
  • the areas 52 adjacent to the system areas 80, 82 have a hardness of 650 HV to 720 HV set by an air hardening process.
  • the steel "Ovako 677" offered by the Ovako company is particularly preferred as the material for the control valve housing.
  • the depth of the contact areas 80, 82 is approximately 0.2 mm, the surface coming into contact with the levers 56, 58 Chen the system areas 80, 82 are reground by a material removal of about 50 microns.
  • FIG. 3 shows a schematic partial sectional view of a second embodiment of a control valve, which can also be used with the pump-nozzle unit according to FIG. 1.
  • the control valve shown in FIG. 3 is a so-called A valve, that is to say a valve which closes in the opposite direction to the flow from the high pressure area to the low pressure area.
  • a valve that is to say a valve which closes in the opposite direction to the flow from the high pressure area to the low pressure area.
  • Such A valves often offer greater security against undesired jamming of the valve needle.
  • the piezo control valve 22 shown has a valve needle 48 which can be moved into the first end position shown for closing the piezo control valve 22 and into a second end position for fully opening the piezo control valve 22, which in relation to the illustration can be seen in FIG is shifted to the right.
  • the piezo control valve 22 has a piezo actuator or a piezo element 76.
  • the piezo actuator 76 When the piezo actuator 76 is actuated appropriately, the end face 78 exerts a force on a first lever 56 and a second lever 58, the first lever 56 and the second lever 58 forming the mechanical transmission device.
  • the first lever 56 and the second lever 58 rest against a second axial end surface 72 of the valve needle 48 in order to apply the translated force generated by the piezo element 76 to the valve. transfer needle 48.
  • the translated force generated by the suitably controlled piezo actuator 76 which acts on the valve needle 48, is greater than an opposite force, which is generated by a second spring 66 and is exerted on a first axial end face 70 of the valve needle 48.
  • the contact areas 80, 82 which come into contact with the mechanical transmission device formed by the first lever 56 and the second lever 58, are post-hardened with the aid of a laser beam. For the rest, reference is made to the description of FIG. 2.
  • the invention can be summarized as follows:
  • the invention relates to a pump-nozzle unit for supplying fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a control and / or controllable fuel pump, which comprises a control valve with a valve needle, which is provided by a Piezo actuator is deflected, the comparatively small stroke of the piezo actuator from a mechanical transmission device to that necessary for deflecting the valve needle
  • control valve housing be made from a material with a comparatively lower basic hardness, for example from Ovako 677, and post-harden the contact areas 80, 82 of the control valve 22 by means of a laser.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff (10) in einen Verbrennungsraum (12) einer Brennkraftmaschine, mit einer steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe (14-22), die ein Steuerventil (22) mit einer Ventilnadel (48) umfasst, die von einem Piezoaktor (76) ausgelenkt wird, wobei der vergleichsweise geringe Hub des Piezoaktors (76) von einer mechanischen Übersetzungseinrichtung (56, 58) auf das zur Auslenkung der Ventilnadel (48) notwendige Maß gesteigert wird. Um die Druckbeständigkeit des Steuerventilgehäuses nicht zu gefährden und dennoch vergleichsweise verschleißfeste mit der mechanischen Übersetzungseinrichtung (56, 58) in Kontakt gelangende Anlagebereiche (80, 82) bereitzustellen, ist vorgesehen, das Steuerventilgehäuse aus einem Werkstoff mit vergleichsweise niedrigerer Grundhärte zu bilden, beispielsweise aus Ovako 677, und die Anlagebereiche (80, 82) des Steuerventils (22) mittels Laser nachzuhärten.

Description

Beschreibung
Pumpe-Düse-Einheit und Verfahren zur Einstellung der Härte von Anlagebereichen eines Steuerventils
Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe, die ein Steuerventil mit einer Ventilnadel umfasst, die von einem Piezoaktor ausgelenkt wird, wobei der vergleichsweise geringe Hub des Piezoaktors von einer mechanischen Ü- bersetzungseinrichtung auf das zur Auslenkung der Ventilnadel notwendige Maß gesteigert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Härte von zumindest einigen mit einer mechanischen Übersetzungseinrichtung in Kontakt gelangenden Arilagebereichen eines Steuerventils für eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, wobei die mechanische Übersetzungseinrichtung dazu vorgesehen ist, einen durch einen Piezoaktor hervorgerufenen vergleichsweise geringen Hub auf ein zur Auslenkung einer Ventilnadel des Steuerventils notwendiges Maß zu steigern.
Pumpe-Düse-Einheiten dienen zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Pumpe-Düse-Einheit mit einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe, einer Kraft- stoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungssteilung hin und her bewegliche Düsennadel aufweist, einem ersten Druckraum, der von der Kraftstoffpumpe mit unter einem ersten Druck stehenden Kraftstoff befüllbar ist, einem zweiten Druckraum, wobei in dem zweiten Druckraum unter einem zweiten Druck stehender Kraftstoff eine Schließ- kraft auf die Düsennadel ausübt, und einen dritten Druckraum, der mit dem ersten Druckraum kommuniziert, wobei in dem dritten Druckraum unter einem dritten Druck stehender Kraftstoff eine Öffnungskraft auf die Düsennadel ausübt, handeln.
Pumpe-Düse-Einheiten werden insbesondere im Zusammenhang mit druckgesteuerten Einspritzsystemen verwendet. Ein wesentliches Merkmal eines druckgesteuerten Einspritzsystems besteht darin, dass die Kraftstoffeinspritzdüse öffnet, sobald eine zumindest vom aktuell herrschenden Drücken beeinflusste Öffnungskraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Derartige druckgesteuerte Einspritzsysteme dienen der Kraftstoffdosierung, der Kraftstoffaufbereitung, der Formung des Einspritzverlaufs und einer Abdichtung der KraftstoffZuführung gegen den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine. Mit druckgesteuerten Einspritzsystemen lässt sich der zeitliche Verlauf des Mengenstroms während der Einspritzung in vorteilhafter Weise steuern. Damit kann ein positiver Einfluss auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission des Motors genommen werden.
Bei Pumpe-Düse-Einheiten sind die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzdüse in der Regel als integriertes Bauteil ausgebildet. Für jeden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschi- ne wird zumindest eine Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen, die in der Regel in den Zylinderkopf eingebaut wird. Die Kraftstoffpumpe u fasst dabei typischerweise einen in einem Kraftstoffpumpenzylinder hin und her beweglichen Kraftstoffpumpenkolben, der entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der üblicherweise den ersten Druckraum bildende Abschnitt des Kraftstoffpumpenzylinders ist über ein Steuerventil mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich verbindbar, wobei bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff von dem Kraftstoff-Niederdruckbereich in den ersten Druckraum angesaugt und bei weiterhin geöffnetem Steuerventil von dem ersten Druckraum in den Kraftstoff-Niederdruckbereich zurückgedrückt wird. Sobald das Steuerventil geschlossen wird, erfolgt durch den Kraftstoffpumpenkolben eine Komprimierung des in dem ersten Druckraum befindlichen Kraftstoffs und somit ein Druckaufbau. Es ist bekannt, das Steuerventil in Form eines Magnetventils vorzusehen. Magnetventile weisen jedoch üblicher- weise eine relativ lange Ansprechzeit auf, was insbesondere dadurch bedingt ist, dass der Magnetanker eines Magnetventils aufgrund der von seiner Masse abhängigen Massenträgheitskräfte nicht beliebig schnell beschleunigt werden kann. Weiterhin erfordert auch der Aufbau des Magnetfeldes zur Erzeugung der Anzugskraft Zeit. Eine mit einem Magnetventil ausgestattete Pumpe-Düse-Einheit ist beispielsweise aus der EP 0 277 939 Bl bekannt.
Piezoaktoren geeigneter Größe können nur einen vergleichswei- se geringen Hub erzeugen. Daher wurde bereits vorgeschlagen, eine mechanische Übersetzungseinrichtung vorzusehen, die den durch den Piezoaktor hervorgerufenen vergleichsweise geringen Hub auf ein zur Auslenkung der Ventilnadel des Steuerventils notwendiges Maß steigert. Die mechanische Übersetzungsein- richtung kann beispielsweise durch einen oder mehrere Hebel gebildet sein. Die Anlagebereiche des Steuerventils, die mit der mechanischen Übersetzungseinrichtung in Kontakt gelangen, werden mit sehr hohen Drücken belastet und unterliegen deshalb einem hohen Verschleiß, obwohl der die Anlagebereiche bildende Steuerventilkörper in der Regel durchgehärtet ist, beispielsweise mit Hilfe eines Lufthärteverfahrens. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Härteverfahren, die zu einer höheren Härte führen auch die Sprödigkeit des Materials erhöhen. Dies wirkt sich bei Steuerventilen, in denen hohe Drücke herrschen, nachteilig auf die Druckbeständigkeit aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheiten und die gattungsgemäßen Verfahren derart weiterzubilden, dass die Verschleißanfälligkeit der mit der mechanischen Übersetzungseinrichtung in Kontakt gelangenden Anlagebereiche des Steuerventils verringert wird, ohne die Druckbeständigkeit des Steuerventils nachteilig zu beeinflus- sen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Einheit baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass mit der Ü- bersetzungseinrichtung in Kontakt gelangende Anlagebereiche des Steuerventils zumindest teilweise eine höhere Härte aufweisen als zu diesen Anlagebereichen benachbarte Bereiche. Diese Lösung ermöglicht es, die Festigkeit des Steuerventils sowohl hinsichtlich der Druckbeständigkeit als auch hinsicht- lieh der Verschleißanfälligkeit der Anlagebereiche zu optimieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist vorgesehen, dass die Härte der zu den Anlagebereichen mit höherer Härte benachbarten Bereiche durch ein Lufthärteverfahren eingestellt ist. Lufthärteverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass der erhitzte Stahl langsam an der Luft abgekühlt wird, um einen Martensit hoher Härte zu bilden. Dabei ist es erwünscht, ein Martensitgefüge zu erzeugen, das zumindest genauso gut wie durch Öl- oder Salzbadhärteverfahren erzeugbare Martensitgefüge ist. Zu diesem Zweck können beispielsweise Stahlzusa mensetzungen verwendet wer- den, die Silizium, Mangan und Molybdän in Verbindung mit Chrom und unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten umfassen.
Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist vorgesehen, dass die Här- te der Anlagebereiche mit höherer Härte durch ein Laserhärteverfahren eingestellt ist.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft erachtet, wenn weiterhin vorgesehen ist, dass das Laserhärte- verfahren auf bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtetes Material angewendet wurde. Durch das Lufthärteverfahren kann das Material mit normalen Abkühlbedingungen beispielsweise auf 680 HV gehärtet werden, ohne dass die Materialeigenschaften hinsichtlich der Druckbeständigkeit zu stark nachteilig beeinflusst werden. Durch Laserstrahlverfahren lässt sich die Härte der Anlagebereiche anschließend auf beispielsweise 800 HV steigern. Zur Härtung kann in vorteilhafter Weise ein Laser mit rechteckförmige Strahl eingesetzt werden, wobei die zu härtenden Anlagebereiche durch den Laserstrahl kurzzeitig auf die Austenitisierungstemperatur gebracht werden können, um dann beispielsweise nach dem Abschalten des Laserstrahls durch Selbstabschreckung die hohe Härte zu erzeugen. Durch die kurze Einwirkzeit und die damit verbundene geringe Energie kann in vielen Fällen sichergestellt werden, dass der Be- reich, in dem der gehärtete Körper angelassen wird, klein ist und somit Risse vermieden werden können, die sonst beim Nachhärten entstehen. Die vorstehend erläuterten Vorteile können insbesondere erzielt werden, wenn vorgesehen ist, dass das Laserhärteverfahren mit Hilfe eines Diodenlasers durchgeführt wurde. Diodenlaser, insbesondere Hochleistungs-Diodenlaser, verfügen über einen sehr guten elektrischen Wirkungsgrad (beispielsweise Faktor 10 im Vergleich zum Nd:YAG-Laser) . Sie können mit einer äußerst kompakten Bauform realisiert werden (beispielsweise Faktor 0,1 im Vergleich zum C02-Laser) .
Weiterhin wird bevorzugt, dass das bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtete Material "Ovako 677" ist. Der von der Firma Ovako angebotene Stahl "Ovako 677" weist ein besseres Durchhärtungsvermögen bei langsamer Abkühlung an offener Luft auf als beispielsweise ein normaler DIN 100 Cr 6 Stahl bei schneller Ölhärtung.
Eine ebenfalls bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit sieht vor, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte und die zu diesen Anlagebereichen benachbarten Bereiche einstückig ausgebildet sind.
Allgemein wird bevorzugt, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte eine Härte im Bereich von 760 HV bis 850 HV aufweisen. Ein in diesem Zusammenhang besonders bevorzugter Bereich er- streckt sich von 760 HV bis 780 HV.
Allgemein wird weiterhin bevorzugt, dass die zu den Anlagebereichen mit höherer Härte benachbarten Bereiche eine Härte im Bereich von 600 HV bis 750 HV aufweisen. Dabei erstreckt sich ein besonders bevorzugter Bereich von 650 HV bis 720 HV.
Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen ist, dass die An- lagebereiche mit höherer Härte zumindest teilweise nachgeschliffen sind. Gute Ergebnisse werden beispielsweise erzielt, wenn ungefähr 50 μm des Materials abgeschliffen werden.
Weiterhin wird es als vorteilhaft erachtet, wenn vorgesehen ist, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte eine Tiefe von ungefähr 0,2 mm aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die mit der Übersetzungseinrichtung in Kontakt gelangenden Anlagebereiche des Steuerventils zumindest teilweise derart nachgehärtet werden, dass ihre Härte höher als die Härte von zu diesen Anlagebereichen benachbarten Bereichen ist. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit erläuterten Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei auch bezüglich der durch diese Ausführungsformen erzielbaren Vorteile auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit verwiesen wird.
Auch bei vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Härte der zu den Anlagebereichen mit höherer Härte benachbarten Bereiche durch ein Lufthärteverfahren eingestellt wurde.
Weiterhin werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erachtet, bei denen vorgesehen ist, dass die Härte der Anlagebereiche mit höherer Härte durch ein Laserhärteverfahren eingestellt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in diesem Zusammen- hang bevorzugt, dass das Laserhärteverfahren auf bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtetes Material angewendet wird.
Ähnlich wie bei der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit wird es auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft erachtet, wenn vorgesehen ist, dass das Laserhärteverfahren mit Hilfe eines Diodenlasers durchgeführt wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungs orm des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtete Material "Ovako 677" ist.
Auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird# es als vorteilhaft erachtet, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte und die zu diesen Anlagebereichen benachbarten Bereiche einstückig ausgebildet sind.
Allgemein wird für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte eine Härte im Bereich von 760 HV bis 850 HV erhalten, vorzugsweise im Bereich von 760 HV bis 780 HV.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft erachtet, dass die zu den Anlagebereichen mit höherer Härte benachbarten Bereiche eine Härte im Bereich von 600 HV bis 750 HV aufweisen, vorzugsweise im Bereich von 650 HV bis 720 HV. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte zumindest teilweise nachgeschliffen werden.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren vorsehen, dass die Anlagebereiche mit höherer Härte mit einer Tiefe von ungefähr 0,2 mm ausgebildet werden.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit dem erfindungsgemä- ßen Verfahren erzielen, wenn vorgesehen ist, dass die Härte der Anlagebereiche mit höherer Härte durch ein Diodenlaser- härteverfahren eingestellt wird, wobei der Diodenlaser in Abhängigkeit eines Ausgangssignals von zumindest einer Photodi- ode betrieben wird, die emittierte Strahlung erfasst. Über die emittierte Strahlung lässt sich beispielsweise die aktuelle Oberflächentemperatur bestimmen, so dass diese als Rückführgröße verwendet werden kann, wodurch es ermöglicht wird, dass das Stellglied für die Laserdioden derart angesteuert wird, dass eine geregelte Abkühlung und/oder eine Abkühlung durch Abschalten des Lasers erzielt wird.
In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass die emittierte Strahlung Wärmestrahlung ist.
Weiterhin werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonders vorteilhaft angesehen, bei denen vorgesehen ist, dass die Härte der Anlagebereiche mit höherer Härte durch ein Diodenlaserhärteverfahren eingestellt wird, wo- bei der Diodenlaser in Abhängigkeit eines AusgangsSignals von zumindest einer Photodiode betrieben wird, die reflektierte Strahlung erfasst. Auch reflektierte Strahlung kann in vor- teilhafter Weise zur Steuerung und/oder Regelung der Laserdioden eingesetzt werden.
Dabei kommen insbesondere Ausführungsformen in Betracht, bei denen vorgesehen ist, dass die reflektierte Strahlung Laserstrahlung ist.
Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die an das Steuerventilgehause gestellten Anforderungen da- durch zu erfüllen, dass anstelle eines Ausgangsmaterials mit einer hohen Grundhärte ein Material mit niedrigerer Grundhärte gewählt wird, das insbesondere in den Anlagebereichen mittels eines Laserstrahls nachgehärtet wird, die mit der mechanischen Übersetzungseinrichtung in Kontakt gelangen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wurde;
Figur 2 eine schematische Teil-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Steuerventils, das mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann; und
Figur 3 eine schematische Teil-Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Steuerventils, das ebenfalls mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann.
Figur 1 zeigt schematisch eine Pumpe-Düse-Einheit. Die darge- stellte Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff 10 in einen Verbrennungsraum 12 einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffpumpe 14-22 auf. Dabei ist ein Kraftstoffpumpenkol- ben 14 in einem Kraftstoffpumpenzylinder 16 hin und her bewegbar. Der Kraftstoffpumpenkolben 14 wird direkt oder indi- rekt über eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Kompressionsraum des Kraftstoffpum- penzylinders 16 bildet einen ersten Druckraum 28. Der erste Druckraum 28 ist über eine Kraftstoffleitung 20 mit einem Piezo-Steuerventil 22 verbunden. Das Piezo-Steuerventil 22 dient dazu, die Kraftstoffleitung 20 entweder zu verschließen oder mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 zu verbinden, aus dem Kraftstoff 10 angesaugt werden kann. In der geöffneten Ruhestellung des Piezo-Steuerventils 22 wird bei einer bezogen auf Figur 1 nach oben gerichteten Bewegung des Kraft- stoffpumpenkolbens 14 Kraftstoff 10 aus dem Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 in den ersten Druckraum 28 angesaugt. Sofern das Piezo-Steuerventil 22 sich bei einer bezogen auf Figur 1 nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 noch in seiner geöffneten Ruhestellung befindet, kann vorher in den ersten Druckraum 28 angesaugter Kraftstoff 10 wieder zurück in den Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 gedrückt werden. Bei einer geeigneten Ansteuerung des Piezo- Steuerventils 22 verschließt dieses die Kraftstoffleitung 20. Dadurch wird der in den ersten Druckraum 28 angesaugte Kraft- stoff 10 bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 komprimiert, wodurch ein erster Druck p28 in dem ersten Druckraum 28 erzeugt wird. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit umfasst weiterhin eine insgesamt mit 24 bezeichnete Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel 46 aufweist. Ein Druckstift 26 kann, bezogen auf die Darstellung von Figur 1, insbesondere eine nach unten gerichtete Kraft auf die Düsennadel 46 ausüben. Am oberen Ende des Druckstifts 26 ist eine Einstellscheibe 40 vorgesehen, die in einem zweiten Druckraum 30 geführt ist, wobei in dem zweiten Druckraum 30 unter einem zweiten Druck p30 stehender Kraftstoff 10 über den Druckstift 26 eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach unten gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 46 ausübt. Die Einstellscheibe 40 ist dabei vorzugsweise gegenüber dem zweiten Druckraum 30 nur so stark abgedichtet, dass der zweite Druck p30 vor Beginn eines neuen Einspritzzyklus bereits wieder abgebaut ist. Eine eben- falls nach unten gerichtete weitere Schließkraft wird durch eine erste Feder 36 auf den Druckstift 26 und somit die Düsennadel 46 ausgeübt, wobei die erste Feder 36 in dem zweiten Druckraum 30 angeordnet ist und sich mit ihrem hinteren Ende an der Einstellscheibe 40 abstützt. Ein eine Schulter 44 auf- weisender Abschnitt der Düsennadel 46 ist von einem dritten Druckraum 32 umgeben, der mit dem ersten Druckraum 28 über eine Verbindungsleitung 42 kommuniziert. In Abhängigkeit von der Drosselwirkung der Verbindungsleitung 42 und ' gegebenenfalls weiterer nicht dargestellter Drosseleinrichtungen wird in Abhängigkeit von dem in dem ersten Druckraum 28 herrschenden ersten Druck p28 in dem dritten Druckraum 32 ein dritter Druck p32 aufgebaut. Der in dem dritten Druckraum 32 unter dem dritten Druck p32 stehende Kraftstoff 10 übt eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach oben gerichtete Öff- nungskraft auf die Düsennadel 46 aus. Die Düsennadel 46 nimmt ihre Öffnungsstellung ein, solange eine Differenz zwischen der durch den dritten Druck p32 verursachten Öffnungskraft und der Summe aus der durch den zweiten Druck p30 erzeugten Schließkraft und der durch die erste Feder 36 erzeugten Schließkraft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Über den zweiten Druck p30 in dem zweiten Druckraum 30 kann somit der Düsenöffnungsdruck beeinflusst werden. Um den zweiten Druck p30 im zweiten Druckraum 30 auf jeweils geeignet Werte zu begrenzen und zu halten kann beispielsweise ein Druckbegren- zungs- und -halteventil 34 zwischen dem ersten Druckraum 28 und dem zweiten Druckraum 30 vorgesehen sein.
Figur 2 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Steuerventils, das mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann. Bei dem in Figur 2 dargestellten Steuerventil handelt es sich um ein sogenanntes I-Ventil, das heißt ein Ventil, das in der Strö- mungsrichtung vom Hochdruckbereich zum Niederdruckbereich des Steuerventils schließt. Das dargestellte Piezo-Steuerventil 22 weist eine Ventilnadel 48 auf, die zum Schließen des Piezo-Steuerventils 22 in die dargestellte erste Endstellung und zum vollständigen Öffnen des Piezo-Steuerventils 22 in eine zweite Endstellung bewegt werden kann, die bezogen auf die
Darstellung nach rechts verschoben ist. Wenn sich die Ventilnadel 48 in ihrer dargestellten ersten Endstellung befindet, wirkt ein an der Ventilnadel 48 vorgesehener Ventilteller 64 mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz 62 zusammen. Dadurch wird der Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 gegenüber einer
Hochdruckkammer 38 verschlossen, die mit der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffleitung 20 in Verbindung steht. Das Piezo-Steuerventil 22 weist einen Piezoaktor beziehungsweise ein Piezoelement 76 auf. Bei geeigneter Ansteuerung des Piezoele- mentes 76 übt dieses über eine Stirnfläche 78 eine Kraft auf ein Druckstück 54 aus. Das Druckstück 54 überträgt die von dem Piezoelement 76 erzeugte Kraft seinerseits auf einen ersten Hebel 56 und einen zweiten Hebel 58, wobei der erste He- bei 56 und der zweite Hebel 58 dazu vorgesehen sind, eine Kraftübersetzung zu bewirken und den Ventilnadelhub zu vergrößern. Der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 liegen an einer zweiten axialen Endfläche 72 der Ventilnadel 48 an, um die von dem Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft auf die Ventilnadel 48 zu übertragen. Die von dem geeignet angesteuerten Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft, die auf die Ventilnadel 48 wirkt, ist größer als eine entgegengesetzte Kraft, die von einer zweiten Feder 66 erzeugt und über ein Federdruckstück 68 auf eine erste axiale Endfläche 70 der Ventilnadel 48 ausgeübt wird. Der Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 steht mit einem Absteuerraum 50 in Verbindung, der über eine Ausgleichsbohrung 52 weiterhin mit einem vor dem Piezoelement 76 befindlichen Aktorraum 74 in Ver- bindung steht. Dieser Aktorraum 74 steht mit einem Rücklauf 60 in Verbindung, über den Kraftstoff aus dem Aktorraum 74 zurückströmen kann. Der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58, die die mechanische Übersetzungseinrichtung bilden, gelangen mit Bereichen 80, 82 des Steuerventilgehäuses in Kon- takt, die mit Hilfe eines Diodenlasers derart nachgehärtet wurden, dass sie eine Härte im Bereich von 760 HV bis 780 HV aufweisen. Die zu den Anlagebereichen 80, 82 mit höherer Härte benachbarten Bereiche 52 des Steuerventilgehäuses sind einstückig mit den Anlagebereichen 80, 82 ausgebildet (die unterschiedliche Schraffur dient nur dazu, die nachgehärteten Bereiche kenntlich zu machen) . Die zu den Anlagebereichen 80, 82 benachbarten Bereiche 52 weisen eine durch ein Lufthärteverfahren eingestellte Härte von 650 HV bis 720 HV auf. Als Material für das Steuerventilgehause wird der von der Firma Ovako angebotene Stahl "Ovako 677" besonders bevorzugt. Die Tiefe der Anlagebereiche 80, 82 beträgt ungefähr 0,2 mm, wobei die mit den Hebeln 56, 58 in Kontakt gelangenden Oberflä- chen der Anlagebereiche 80, 82 durch einen Materialabtrag von ungefähr 50 μm nachgeschliffen sind.
Figur 3 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Steuerventils, das ebenfalls mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann. Bei dem in Figur 3 dargestellten Steuerventil handelt es sich um ein sogenanntes A-Ventil, das heißt ein Ventil, das entgegengesetzt zur Strömungsrichtung vom Hochdruckbe- reich zum Niederdruckbereich schließt. Derartige A-Ventile bieten häufig eine größere Sicherheit gegenüber einem unerwünschten Verklemmen der Ventilnadel. Das dargestellte Piezo- Steuerventil 22 weist eine Ventilnadel 48 auf, die zum Schließen des Piezo-Steuerventils 22 in die dargestellte ers- te Endstellung und zum vollständigen Öffnen des Piezo- Steuerventils 22 in eine zweite Endstellung bewegt werden kann, die bezogen auf die Darstellung nach rechts verschoben ist. Wenn sich die Ventilnadel 48 in ihrer dargestellten ersten Endstellung befindet, wirkt ein an der Ventilnadel 48 vorgesehener Ventilteller 64 mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz 62 zusammen. Dadurch wird der Vorlauf- und Absteuerraum 50, der mit dem Kraftstoff-Niederdruckbereich in Verbindung steht, gegenüber einer Hochdruckkammer 38 verschlossen, die mit der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffleitung 20 in Verbindung steht. Das Piezo-Steuerventil 22 weist einen Piezoaktor beziehungsweise ein Piezoelement 76 auf. Bei geeigneter Ansteuerung des Piezoaktors 76 übt dieser mit seiner Stirnfläche 78 eine Kraft auf einen ersten Hebel 56 und einen zweiten Hebel 58 aus, wobei der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 die mechanische Übersetzungseinrichtung bilden. Der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 liegen an einer zweiten axialen Endfläche 72 der Ventilnadel 48 an, um die von dem Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft auf die Ven- tilnadel 48 zu übertragen. Die von dem geeignet angesteuerten Piezoaktor 76 erzeugte, übersetzte Kraft, die auf die Ventilnadel 48 wirkt, ist größer als eine entgegengesetzte Kraft, die von einer zweiten Feder 66 erzeugt und auf eine erste a- xiale Endfläche 70 der Ventilnadel 48 ausgeübt wird. Auch bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform des Steuerventils 22 sind die Anlagebereiche 80, 82, die mit der durch den ersten Hebel 56 und den zweiten Hebel 58 gebildete mechanische Übersetzungseinrichtung in Kontakt gelangen, mit Hilfe eines Laserstrahls nachgehärtet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zur Figur 2 verwiesen.
Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraft- stoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe, die ein Steuerventil mit einer Ventilnadel umfasst, die von einem Piezoaktor ausgelenkt wird, wobei der vergleichsweise geringe Hub des Piezoaktors von einer mechanischen Übersetzungsein- richtung auf das zur Auslenkung der Ventilnadel notwendige
Maß gesteigert wird. Um die Druckbeständigkeit des Steuerventilgehäuses nicht zu gefährden und dennoch vergleichsweise verschleißfeste mit der mechanischen Übersetzungseinrichtung 56, 58 in Kontakt gelangende Anlagebereiche 80, 82 bereitzu- stellen, ist vorgesehen, das Steuerventilgehause aus einem Werkstoff mit vergleichsweise niedrigerer Grundhärte zu bilden, beispielsweise aus Ovako 677, und die Anlagebereiche 80, 82 des Steuerventils 22 mittels Laser nachzuhärten.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff (10) in einen Verbrennungsraum (12) einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe (14-22), die ein Steuerventil (22) mit einer Ventilnadel (48) umfasst, die von einem Piezoaktor (76) ausgelenkt wird, wobei der vergleichsweise geringe Hub des Piezoaktors (76) von einer mechanischen Übersetzungseinrichtung (56, 58) auf das zur Auslenkung der Ventilnadel (48) notwendige Maß gesteigert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mit der Übersetzungseinrichtung (56, 58) in Kontakt gelangende Anlagebereiche (80, 82) des Steuerventils (22) zumindest teilweise eine höhere Härte aufweisen als zu diesen Anlagebereichen (80, 82) benachbarte Bereiche (52) .
2. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der zu den Anlagebereichen (80, 82) mit höhe- rer Härte benachbarten Bereiche (52) durch ein Lufthärteverfahren eingestellt ist.
3. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte durch ein Laserhärteverfahren eingestellt ist.
4. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Laserhärteverfahren auf bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtetes Material angewendet wurde.
5. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Laserhärteverfahren mit Hilfe eines Diodenlasers durchgeführt wurde.
6. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtete Material "Ovako 677" ist.
7. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte und die zu diesen Anlagebereichen (80, 82) benachbarten Bereiche (52) einstückig ausgebildet sind.
8. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte eine Härte im Bereich von 760 HV bis 850 HV aufweisen.
9. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zu den Anlagebereichen (80, 82) mit höherer Härte benachbarten Bereiche (52) eine Härte im Bereich von 600 HV bis 750 HV aufweisen.
10. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte zumindest teilweise nachgeschliffen sind.
11. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte eine Tiefe von ungefähr 0,2 mm aufweisen.
12. Verfahren zur Einstellung der Härte von zumindest einigen mit einer mechanischen Übersetzungseinrichtung (56, 58) in Kontakt gelangenden Anlagebereichen (80, 82) eines Steuerventils (22) für eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff (10) in einen Verbrennungsraum (12) einer Brennkraftma- schine, wobei die mechanische Übersetzungseinrichtung (56, 58) dazu vorgesehen ist, einen durch einen Piezoaktor (76) hervorgerufenen vergleichsweise geringen Hub auf ein zur Auslenkung einer Ventilnadel (48) des Steuerventils notwendiges Maß zu steigern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mit der Übersetzungseinrichtung (56, "58) in Kontakt gelangenden Anlagebereiche (80, 82) des Steuerventils (22) zumindest teilweise derart nachgehärtet werden, dass ihre Härte höher als die Härte von zu diesen Anlagebereichen (80, 82) benachbarten Bereichen (52) ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der zu den Anlagebereichen (80, 82) mit höhe- rer Härte benachbarten Bereiche (52) durch ein Lufthärteverfahren eingestellt wurde.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte durch ein Laserhärteverfahren eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Laserhärteverfahren auf bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtetes Material angewendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Laserhärteverfahren mit Hilfe eines Diodenlasers durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das bereits durch ein Lufthärteverfahren gehärtete Material "Ovako 677" ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte und die zu diesen Anlagebereichen (80, 82) -benachbarten Bereiche (52) einstückig ausgebildet sind.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte eine Härte im Bereich von 760 HV bis 850 HV erhalten.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zu den Anlagebereichen (80, 82) mit höherer Härte benachbarten Bereiche (52) eine Härte im Bereich von 600 HV bis 750 HV aufweisen.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte zumindest teilweise nachgeschliffen werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte mit einer Tiefe von ungefähr 0,2 mm ausgebildet werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte durch ein Diodenlaserhärteverfahren eingestellt wird, wobei der Diodenlaser in Abhängigkeit eines AusgangsSignals von zu- mindest einer Photodiode betrieben wird, die emittierte Strahlung erfasst.
24. Verfahren nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die emittierte Strahlung Wärmestrahlung ist.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der Anlagebereiche (80, 82) mit höherer Härte durch ein Diodenlaserhärteverfahren eingestellt wird, wobei der Diodenlaser in Abhängigkeit eines Ausgangssignals von zumindest einer Photodiode betrieben wird, die reflektierte Strahlung erfasst.
26. Verfahren nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die reflektierte Strahlung Laserstrahlung ist.
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