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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987000889A1
    申请号:PCT/DE1986/000159
    申请日:1986-04-11
    公开日:1987-02-12
    发明作者:Werner Banzhaf；Ewald Eblen；Heinrich Faber；Rolf Jürgen GIERSCH；Karl Hofmann；Dieter Liedtke；Helmut Norberg
    申请人:Robert Bosch Gmbh；
    IPC主号:F02M61-00
    专利说明:
    [0001] Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
    [0002] Stand der Technik
    [0003] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptaaspruchs. Bei diesen Einspritzdüsen ist die Stirnkuppe des Düsenkörpers gehärtet, damit die innenliegende Ventilsitzfläche der Schlagbeanspruchung durch die Ventilnadel standhält und der außenliegende Wandbereich gegen abrasiren Verschleiß durch die Gasströiαung in der Brennkammer geschützt ist. nachteilig ist jedoch, daß dadurch und durch das Vorhandensein der Spritzlocher im Bereich der Ventilsitzfläche oder im Bereich eines an die Ventilsitzfläche anschließenden Sacklochs die Bruchfestigkeit der Stirnkuppe des Düsenkörpers Terringert wird. Diesem Nachteil kann durch eine entsprechende Bemessung der Wandstärke der Stirnkuppe nur teilweise begegnet werden, weil dadurch auch die Länge der Spritzlöcher und dadurch die Spritzstrahlausbildung entscheidend beeinflußt wird. Der Querschnitt und die Länge der Spritzlöcher sind durch Einspritzkenngrößen, wie Sinspritzmenge, Kraftstoffzerstäubung und dergleichen in engen Grenzen festgelegt. Vorteile der Erfindung
    [0004] Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Stirnkuppe des Düsenkörpers insgesamt eine höhere Bruchfestigkeit als bei den bekanntea Ausführungen erhalten kann, ohne daß die Ventilsitzfläche an Härte verliert und ohne daß der Schutz des Außenwandbereichs der Stirnkuppe gegen abrasiven Verschleiß unzulässig stark vermindert wird.
    [0005] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.
    [0006] Durch Versuche hat sich eine Ausführung als besonders zweckmäßig, herausgestellt, bei welcher die Härte eines Außenwandbereichs der Stirnkuppe um mindestens 100 HV1, vorzugsweise um 150 HV1 , geringer ist als die Härte des die Ventilsitzfläche bildenden Ianenwandbereichs.
    [0007] Die Festigkeit der Stirnkuppe läßt sich ohne jede Beeinträchtigung der übrigen Eigenschaften der Stirnkuppe besonders wirksam erhöhen, wenn erfindungsgemäß der zwischen der Ventilsitzfläche bzw. der Sacklochoberfläche und dem gegenüberliegenden Wandbereich liegende mittlere Wandbereich der Stirnkuppe eine geringere Härte als der Außenwandbereich aufweist. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt mit Einspritzdüsen, bei welchen die Härte des mittleren Wandbereichs um mindestens 100 HV1 geringer isi; als die Härte des Außenwandbereichs. Als optimal hat es sich herausgestellt, wenn die Härte des mittleren Wandbereiches zwischen 400 HV1 und 550 HV1 liegt.
    [0008] Die Düsenkörper von Einspritzdüsen werden im allgemeinen aus Einsatzstahl herausgestellt, der zum Zweck hoher Härte aufgekohlt wird. Die verminderte Härte des der Ventilsitzfläche bzw. der Sacklochoberfläche gegenüberliegenden Außenwandbereichs der Stirnkuppe kann dadurch erreicht werden, daß die Stirakuppe außen nicht oder nur wenig aufgekohlt wird, so daß im einsatzgehärteten Zustand an der Kuppenaußenseite ein ausreichendes elastisches Formänderungsvermögen erreicht wird. Vergleichsuntersuchungen haben gezeigt, daß bereits dadurch das Festigkeitsverhalten der Stirnkuppe deutlich erhöht werden kann. Derselbe Erfolg läßt sich erzielen, wenn statt des Einsatzhartens nitriert oder nitrocarburiert wird, wozu auch andere Stähle als Einsatzstahle, vorzugsweise legierte Vergütungsstähle oder Warmarbeits stähle verwendet werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, vor dem Nitrieren oder Nitrocarburieren die Düse zu Vergüten.
    [0009] Eine zusätzliche Absenkung der Härte im mittleren Bereich gegenüber der herkömmlichen Fertigung führt zu einer weiteren Verbesserung. Dies kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die Wandstärke der Stirnkuppe zunächst größer als das Fertigmaß gewählt wird und daß erst nach dem Aufkohlen bzw. Nitrieren oder Nitrocarburieren der inneren und äußeren Wandbereiche der Stirnkuppe das Fertigmaß durch Abtragen einer Teilschicht des aufgekohlten bzw. nitrierten oder nitrocarburiert ea äußeren Wandbereichs hergestellt und dann erst gehärtet bzw. im Falle des Nitrierens oder Nitrocarburiereus gegebenenfalls ein zweites Mal nitriert oder nitrocarburiert wird.
    [0010] Die Bruchfestigkeit der Stirakuppe läßt sich weiter erhöhen, wenn die Spritzlöcher erst nach dem Aufkohlen bzw.
    [0011] Nitrieren bzw. Nitrocarbur ieren oder überhaupt erst nach dem Härten gebohrt werden, und wenn die Einlaufkanten der Spritzlöcher stärker abgeruadet werden. Ze ichnung
    [0012] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch den einspritzseitigen Endabschnitt des ersten Ausführungsbeispiels etwa im Maßstab 1 : 10, Figur 2 den Härteverlauf q.uer durch die Kuppenwand des Düsenkörpers der Einspritzdüse nach Figur 1, und Figur 3 das zweite Ausführungsbeispiel in einer der Figur 1 entsprechenden Darstellung.
    [0013] Beschreibung der Ausführungsbeispiale
    [0014] Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper 10, in welchem eine Ventilnadel 12 verschiebbar gelagert ist. Diese hat eine kegelige Dichtfläche 14, die mit einer konischen Ventilsitzfläche 16 zusammenarbeitet, welche aa einem Innenwandbereich 18 einer Stirnkuppe 20 des Düsenkδrpers 10 gebildet ist. Von der Ventilsitzfläche 16 gehen mehrere Spritzlöcher 22 aus, welche die Waad der Stirakuppe 20 ia einem Winkel zur Düsenachse durchstoßen.
    [0015] Zwischen der Ventilaadel 12 und einer zyliadrischea Inaenwand des Düsenkörpers 10 ist eia Riagraum 24 gebildet, in welchea eine nicht dargestellte Kraftstoffzuleitung einmüadet. Die Ventilnadel 12 ist von einer ebenfalls aicht dargestellten Schließfeder gegen die Ventilsitzfläche 16 gepreßt. Wenn der Kraftstoffdruck im Ringraum 2k auf eiaea vorgegebenen Wert aagestiegea ist, wird die Ventilaadel 12 eatgegea der Kraft der Schließfeder angehoben und der Kraftstoff durch die Spritzlöcher 22 ausgespritzt. Der Kegelwinkel der Dichtfläche 1 4 an der Ventilnadel 12 kaaa etwas größer gewählt sein als der Winkel der Ventilsitzfläche 16, so daß sich anfangs an der oberen Kante 26 der Dichtfläche 1 4 die höchste Dichtpreßkraft ergibt. Im Betrieb der Einspritzdüse wird die Ventilsitzfläche 16 sehr hoch beansprucht. Der die Ventilsitzfläche 16 aufweisende Innenwandbereich 18 der Stirnkuppe 20 ist daher wie üblich durch ein geeignetes Verfahren so behandelt, daß er eine Härte von etwa 750 HV1 aufweist. Beim Aufschlagen der Ventilnadel 12 auf die Stirnkuppe 20 treten jedoch auch erhebliche Radialkräfta auf, welche eine Sprengwirkung auf die Stirnkuppe 20 ausüben. Diesen Kräften kann durch eine entsprechende Bemessung der Wandstärke der Stirnkuppe 20 nur begrenzt Rechnung getragen werden, weil dadurch auch die Länge der Spritzlöcher 22 beeinflußt wird, die wiederum auf andere Kenngrößen des Einspritzverlaufes, wie Strahlform, Einspritzdruck, Einspritzmenge usw. abgestimmt werden muß.
    [0016] Um die Bruchfestigkeit der Stirakuppe 20 zu erhöhen, sind erfindungsgemäß der mittlere Wandbereich 28 und der Außenwandbereich 30 der Stirnkuppe 20 mit einer geringeren Härte als der Inneawandbereich 18 versehen. In Figur 2 ist mit einem vollen Linienzug a der Härteverlauf entlang einer Querschnittslinie durch die Stirnkuppe 20 dargestellt, wobei auf der Abszisse die Entfernung von der Ventilsitzfläche 16 und auf der Ordinate die Härte ia HV1 aufgetragen ist. Zum Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Härteverlauf a ist in Figur 2 durch einen gestrichelten Linienzug b auch der Härteverlauf bei einer herkömmlichen Einspritzdüse dargestellt.
    [0017] Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sinkt die Härte im mittleren Wandbereich 28 bis auf ca. 470 HV1 ab und steigt im Außenwandbereich 30 wieder bis auf ca. 600 HV1 an. Vergleichsuntersuchungen haben gezeigt, daß die erfindungsgemäße Einspritzdüse wegen der wesentlich geringeren Härte Als Ausgangsteil für das Härten wurde beispielsweise ein aus Einsatzstahl bestehender Düsenkörper verwendet, der noch nicht mit den Spritzlöchern 22 versehen war und dessen Stirnkuppe 20 eine das Fertigmaß um einen bestimmten Betrag übersteigende Wandstärke hatte. Nach dem Aufkohlen und Härten wurden die Spritzlöcher 22 in die Stirnkuppe 20 eingearbeitet und diese durch Abtragen des Übermaßes an der äußeren Mantelfläche auf die vorgeschriebene Wandstärke des verbleibenden Außenwandbereiches 30 geringer als die Härte des Innenwandbereiches 18 ist.
    [0018] Eine weitere Fertigungsmöglichkeit besteht darin, die Spritzlöcher bei vergrößerter Wandstärke zu bohren und nach dem Aufkohlen bzw. Nitrieren oder Nitrocarburieren die Kuppenaußenseite und damit die Einsatzschicht bzw. Nitrier- oder Nitrocarburierschicht abzudrehen bzw. abzuschleifen. Bei diesem Verfahren sind die Spritzlöcher durchgehend gehärtet.
    [0019] Eine andere Möglichkeit, die Härte des Außenwandbereichs 30 der Stirnkuppe 20 gegenüber dem Innenwandbereich 18 zu vermindern, besxeht wie schon erwähnt darin, daß die Stirnkuppe beim Aufkohlen bzw. Nitrieren oder Nitrocarburieren und Härten bereits das Fertigmaß hat, daß jedoch der Außenwandbereich 30 nicht oder nur geringfügig aufgekohlt bzw. nitriert oder nitrocarburiert wird. Dabei kann sich ein Härteverlauf ergeben, der von innen nach außen betrachtet zunächst in etwa dem herkömmlichen Verlauf b und danach den strichpunktierten Liaie c in Figur 2 folgt. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich von jenem nach Figur 1 dadurch, daß die Spritzlöcher 22 nicht von der Ventilsitzfläche, sondern von einem in der Stirnkuppe 20a gebildeten Sackloch 32 ausgehen. Zwischen der Stirnkuppe 20a und dem Schaft weist der Düsenkörper 10a einen Übergangsabschnitt 34 auf, der außen durch eine Kegeimantelflache 36 begrenzt ist. Diese geht an einem Kehlenradius 38 in einen Außenwandb-ereich ko der Stirnkuppe 20a über, welcher einem das Sackloch 32 umschließenden Innenwandbereich 42 gegenüberliegt.
    [0020] Bei der Ausführung nach Figur 3 weist der durch die Kegelmantelfläche 36 und den Kehlenradius 38 begrenzte Außenwandbereich 44 und der dem Sackloch 32 gegenüberliegende Außenwandbereich 40 der Stirnkuppe 20a eine geringere Härte als der die Veatilsit zflache bildeade Iaaeawaadbereich 18a uad der das Sackloch 32 umgebende Innenwandbereich 42 auf. Der mittlere Wandbereich 28a der Stirnkuppe 20a kann wie beim ersten Ausführungsbeispiel vorteilhaft eine geringere Härte als die Außenwandbereiche 40, 44 haben.
    权利要求:
    ClaimsAasprüche
    1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem eine Ventilnadel mit kegeliger Dichtfläche verschiebbar gelagert ist, die mit einer konischen Ventilsitzfläche zusammenarbeitet, welche an einem Innenwandbereich einer Stirnkuppe des Düsenkörpers gebildet ist, in der mindestens ein Spritzloch vorgesehenist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Außenwandbereich (30, 40 , 44 ) der Stirnkuppe (20, 20a) eine geringere Härte aufweist als deren die Ventilsitzfläche (16, 16a) bildender Innenwandbereich (18, 18a).
    2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Ventilsitzfläche (16, 16a) gegenüberliegende Außeawaadbereich (30, 44 ) eiae geriagere Härte aufweist als derea die Veatilsitzflache (16, iβa) bildeader Inneawandbereich (13, 18a).
    3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, mit einem an die Ventilsitzfläche anschließenden Sackloch, von welchem mindestens ein Spritzloch ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Sackloch (32) gegenüberliegende Außeawaadbereich (40) der Stirnkuppe (20a) eine geringere Härte aufweist als deren die Veatilsitzflache (16a) bildeade und das Sackloch (32) umgebende Innenwandbereich (18a, 42 ).
    4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, mit einem Düsenkörper, dessen Stirnkuppe über einen Kehlenradius (38 in Figur 3) in den Düsenschaft übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß auch der vom Kehlenradius (38) begrenzte äußere Wandbereich ( 44 ) des Düsenkörpers (10a) eine geringere Härte aufweist als der die Ventilsitzfläche (16a) bildende uad das Sackloch (32) umgebeade Iaaeawaadbereich (18a, 42 ) der Stirakuppe (20a).
    5. Eiaspritzdüse aach Aaspruch 4 , mit einem Düsenkδrper, dessen Stirnkuppe über einen außen von einer Kegelmantelfläche begrenzten Übergangsabschnitt mit dem Düsenschaft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kegelmantelfläche (36) und vom Kehlenradius (38) begrenzte Außenwandbereich ( 44 ) der Stirnkuppe (20a) bzw. des Düsenkörpers (10a) eine geringere Härte aufweist als der die Ventilsitzfläche (16a) bildende und das Sackloch (32) umgebeade Iaaenwandbereich (18a, 42 ) der Stirnkuppe (20a).
    6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des einen Außeawaadbereiches (30 bzw. 40 , 44 ) der Stirnkuppe (20 bzw. 20a) um mindestens 100 HV1, vorzugsweise um 150 HV1, geringer ist als die Härte des die Ventilsitzfläche (16 bzw. 16a) bildenden Innenwandbereiches (18 bzw. 18a).
    7. Einspritzdüse nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Ventilsitzfläche (16 bzw. 16a), und dem gegeaüberliegenden Außanwandbe-reich (30 bzw. 44 ) liegende mittlere Wandbereich (23 bzw. 28a) bzw. der zwischen dem Sackloch (32) und dem gegenüberliegenden Außenwandbereich (40 ) liegende mittlere Wandbereich (28a) der Stirnkuppe (20 bzw. 20a) eine geringere Härte als der Außenwandbereich (30 bzw. 40, 44 ) aufweist.
    8. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des mittleren Wandbereichs (28 bzw. 28a) der Stirnkuppe (20 bzw. 20a) um mindestens 100 HV1 geringer ist als die Härte des Außenwandbereichs (30 bzw. 40, 44 ).
    9. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des mittleren Wandbereichs (28 bzw. 28a) der Stirnkuppe (20 bzw. 20a) zwischen 400 HV1 und 550 HV1 liegt.
    10. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigmaß der Wandstärke der Stirnkuppe (20 bzw. 20a) durch teilweises Abtragen des äußeren Wandbereichs (30 bzw. 40, 44 ) nach der Randschichthärtung hergestellt ist.
    11. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigmaß der Wandstärke der Stirnkuppe (20 bzw. 20a) durch teilweises Abtragen des äußeren Wandbereichs (30 bzw. 40 , 44 ) nach dem Aufkohlen, jedoch vor dem Härten bzw. nach dem Vergüten und Nitrieren oder Nitrocarburieren, hergestellt ist.
    12. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spritzlöcher (22) erst nach der Randschichthärtung bzw. dem Nitrieren oder Nitrocarburieren in die Stirnkuppe (20 bzw. 20a) eingearbeitet sind.
    13. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Sp.ritzlöcher (22) nach dem Aufkohlen, jedoch vor dem Härten bzw. nach dem Nitrieren oder Nitrocarburieren der Stirnkuppe (20 bzw. 20a), in diese eingearbeitet sind.
    1 4 . Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spritzlöcher (22) von der konischen Ventilsitzfläche (16) ausgehen.
    15. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spritzlöcher (22) vom Sackloch (32) ausgehen.
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DEP3528792.6||1985-08-10||
    DE3528792||1985-08-10||
    DEP3536452.1||1985-10-12||
    DE19863536452|DE3536452A1|1985-08-10|1986-10-12|Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen|JP61502117A| JP2545520B2|1985-08-10|1986-04-11|内燃機関用の燃料噴射ノズル|
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