DE102007002027A1

DE102007002027A1 - Method for tempering the surfaces in a fuel injector comprises implanting catalytically active ions into the surfaces

Info

Publication number: DE102007002027A1
Application number: DE200710002027
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Altenschmidt; Martin Dipl.-Ing. Matt
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-01-13
Filing date: 2007-01-13
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Method for tempering the surfaces (8) in a fuel injector (1) comprises implanting catalytically active ions into the surfaces. An independent claim is also included for a fuel injector with surfaces implanted with catalytically active ions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergüten von Oberflächen in einem Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Kraftstoffinjektor, der zumindest eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütete Oberfläche aufweist.The The present invention relates to a method of tempering of surfaces in a fuel injector according to the The preamble of claim 1. The invention also relates a fuel injector, the at least one with the inventive method has tempered surface.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden zunehmend Einspritzsysteme eingesetzt, bei welchen mit sehr hohen Einspritzdrücken gearbeitet wird. Diese hohen Einspritzdrücke stellen große Anforderungen an die Verschleißfestigkeit der in den Einspritzsystemen eingesetzten Kraftstoffinjektoren. Um derartige Kraftstoffinjektoren bezüglich ihrer Oberflächen verschleißfester zu machen, sind Verfahren zum Implantieren von Ionen bekannt.In Automotive engineering increasingly uses injection systems, which worked with very high injection pressures becomes. These high injection pressures are huge Requirements for wear resistance in the injection systems used fuel injectors. To such fuel injectors more resistant to wear on their surfaces For example, methods for implanting ions are known.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Vergüten von Oberflächen in einem Kraftstoffinjektor, bei welchem in zumindest einer Oberfläche des Kraftstoffinjektors Ionen implantiert werden ist beispielsweise aus der DE 199 30 312 C1 bekannt.A generic method for tempering surfaces in a fuel injector, in which ions are implanted in at least one surface of the fuel injector, for example, from DE 199 30 312 C1 known.

Neben hohen Verschleißerscheinungen kann es bei Verbrennungsmotoren (Otto und Diesel) mit Direkteinspritzung zusätzlich zum Aufbau einer Koksschicht im Bereich einer Düsen-/Injektoröffnung kommen, welche einerseits zur Veränderung einer Strahlgeometrie und andererseits zur Veränderung einer Zerstäubungsgüte des Kraftstoffsprays führen können. Beides hat negativen Einfluss auf die Gemischbildung und somit negative Auswirkungen auf die Schadstoffemissionen und den Kraftstoffverbrauch. Das Aufbauen einer Koksschicht kann dabei sowohl bei so genannten Zapfen-, Sackloch-, Mehrloch-, Drall- und nach außen öffnenden Düsen auftreten.Next High signs of wear can occur in internal combustion engines (Otto and Diesel) with direct injection in addition to Build up of a coke layer in the area of a nozzle / injector opening, which on the one hand to change a beam geometry and on the other hand to change a Zerstäubungsgüte of the fuel spray can lead. Both have negative influence on the mixture formation and thus negative effects on pollutant emissions and fuel consumption. Building a coke layer can be used both in so-called pin, blind hole, Multi-hole, swirl and outward-opening nozzles occur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Oberflächenbehandlungsverfahren und einen Kraftstoffinjektor bereitzustellen, bei/mit dem sich auf einfache Weise die Bildung einer Koksschicht verhindern lässt.task The present invention is a surface treatment method and to provide a fuel injector at ease Way to prevent the formation of a coke layer.

Gelöst wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Solved This problem is solved by the subject matter of the independent Claim 1. Advantageous embodiments are the subject the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, katalytisch wirksame Ionen in eine den Brenngasen im Brennraum ausgesetzte Oberflächen zu implantieren und dadurch eine Oxidation der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen zu erzwingen, wodurch eine Verkokung verhindert wird. Die katalytisch wirksamen Ionen beeinflussen dabei eine Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Dies geschieht beispielsweise durch Herauf- oder Herabsetzung der Aktivierungsenergie. Katalysatoren ändern somit die Kinetik der chemischen Reaktion ohne deren Thermodynamik zu verändern. Sie beschleunigen bzw. verlangsamen die Hin- und Rückreaktion gleichermaßen und ändern somit nichts am Gleichgewicht einer Reaktion. Grundüberlegung ist dabei, dass die katalytisch wirksamen Ionen eine Oxidation der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen des Verbrennungsprozesses hervorrufen und dadurch eine Verkokung verhindern. Durch die Verhinderung des Aufbaus von unerwünschten Ablagerungen am Kraftstoffinjektor wird dessen Lebensdauer verlängert und die Langzeitstabilität deutlich verbessert. Darüber hinaus können die gesetzlich limitierten Emissionsstandards zuverlässiger eingehalten werden, wobei gleichzeitig neue Freiheitsgrade bezüglich der Applikation bzw. der Brennverfahrensentwicklung eröffnet werden.The Invention is based on the general idea, catalytically effective Ions in a the fuel gases exposed in the combustion chamber surfaces implant and thereby oxidation of the carbonaceous Forcing deposits to prevent coking. The catalytically active ions influence a reaction rate a chemical reaction without being consumed. This happens, for example, by increasing or decreasing the activation energy. Catalysts thus change the kinetics of the chemical reaction without changing their thermodynamics. They accelerate or slow down the back and forth reaction alike and thus do not change the balance of a reaction. The basic idea is that the catalytically effective Ions cause oxidation of the carbonaceous deposits of the combustion process and thereby prevent coking. By preventing the Buildup of unwanted deposits on the fuel injector is extends its life and long-term stability clearly improved. In addition, the legally limited emission standards more reliable be complied with, at the same time new degrees of freedom the application or combustion process development opened become.

Zweckmäßig handelt es sich bei den katalytisch wirksamen Ionen um Platinionen der Palladiumionen. Sowohl Platin als auch Palladium wirken katalytisch und verhindern aufgrund der Oxidation den Aufbau einer Koksschicht auf den, den Verbrennungsgasen ausgesetzten Oberflächen. Die für Platin und/oder Palladium erforderlichen hohen Temperaturen für die katalytische Reaktion können dabei im Brennraum ohne weiteres erreicht werden.expedient If the catalytically active ions are platinum ions the palladium ions. Both platinum and palladium act catalytically and prevent the buildup of a coke layer due to oxidation on the surfaces exposed to the combustion gases. The high levels required for platinum and / or palladium Temperatures for the catalytic reaction can can be achieved easily in the combustion chamber.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawing and from the associated Description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment of the invention is in the Drawing and shown in the following description explained in more detail.

Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor.The only 1 shows a sectional view through a fuel injector according to the invention.

Entsprechend 1 weist ein Kraftstoffinjektor 1 einen Injektorkörper 2 auf, in welchem eine Düsennadel 3 hubverstellbar gelagert ist. Die Düsennadel 3 in ihrem Nadelabschnitt 4 umgebend ist ein Ringraum 5 angeordnet, welcher kommunizierend mit einer Kraftstoffhochdruckversorgung verbunden ist. Bewegt sich gemäß 1 die Düsennadel 3 nach oben, so wird der Ringraum 5 kommunizierend mit zumindest einem Spritzloch 6 verbunden, so dass Kraftstoff in einen Brennraum 7 eingespritzt werden kann. Insbesondere im Bereich des Spritzloches 8 kann es beim Betrieb der mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor 1 ausgestatteten Brennkraftmaschine zum Aufbau einer Koksschicht kommen, welche einen negativen Einfluss auf die Gemischbildung und somit negative Auswirkungen auf die Schadstoffemission und den Kraftstoffverbrauch haben kann. Insbesondere führt eine am Spritzloch 6 aufgebaute Koksschicht zu einer Veränderung der Strahlgeometrie und der Zerstäubungsgüte des Kraftstoffssprays, wodurch vorher genannte negative Einflüsse zusätzlich verstärkt werden.Corresponding 1 has a fuel injector 1 an injector body 2 on, in which a nozzle needle 3 is mounted adjustable in stroke. The nozzle needle 3 in her needle section 4 surrounding is an annulus 5 arranged, which is communicatively connected to a high-pressure fuel supply. Moves according to 1 the nozzle needle 3 up, so will the annulus 5 communicating with at least one spray hole 6 connected, leaving fuel in a combustion chamber 7 can be injected. Especially in the area of the spray hole 8th It may during operation of the invention with the fuel injector 1 equipped internal combustion engine come to build a coke layer, which can have a negative impact on the mixture formation and thus negative effects on pollutant emissions and fuel consumption. In particular, one leads at the injection hole 6 built coke layer to a change in the beam geometry and the Zerstäubungsgüte the fuel spray, whereby previously mentioned negative influences are further enhanced.

Um eine Verkokung während des Betriebs der Brennkraftmaschine wirkungsvoll unterbinden zu können, sind in zumindest eine, den Verbrennungsgasen ausgesetzte Oberfläche 8 katalytisch wirksame Ionen implantiert. Die derart vergütete Oberfläche 8 kann beispielsweise an der Düsennadel 3, am zumindest einen Spritzloch 6 und/oder am Injektorkörper 2 vorgesehen sein, insbesondere in dem Teil, welcher den Verbrennungsgasen direkt ausgesetzt ist. Durch die katalytisch wirksamen Ionen wird eine Oxidation der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen hervorgerufen und dadurch eine Verkokung effektiv verhindert. Bei den katalytisch wirksamen Ionen kann es sich beispielsweise um Platinionen oder Palladiumionen handeln.In order to effectively prevent coking during operation of the internal combustion engine, are in at least one, the combustion gases exposed surface 8th catalytically active ions implanted. The surface tempered in this way 8th For example, at the nozzle needle 3 , at least one spray hole 6 and / or on the injector body 2 be provided, in particular in the part which is exposed directly to the combustion gases. The catalytically active ions cause oxidation of the carbonaceous deposits, thereby effectively preventing coking. The catalytically active ions may, for example, be platinum ions or palladium ions.

Ein Anteil der katalytisch wirksamen Ionen im vergüteten Grundmaterial, welches üblicherweise eine Stahllegierung ist, sollte dabei in einem Bereich von ca. 8 bis 20 Gewichtsprozent liegen. Darüber hinaus können auch andere katalytisch wirksamen Ionen in die Oberfläche 8 implantiert werden und dadurch den Aufbau einer Koksschicht beim Betrieb des Verbrennungsmotors unterbinden.A proportion of the catalytically active ions in the quenched base material, which is usually a steel alloy, should be in a range of about 8 to 20 percent by weight. In addition, other catalytically active ions in the surface 8th be implanted and thereby prevent the buildup of a coke layer during operation of the internal combustion engine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19930312 C1 [0003]

Claims

Method for tempering surfaces ( 8th ) in a fuel injector ( 1 ), in which in at least one surface ( 8th ) of the fuel injector ( 1 ) Ions are implanted, characterized in that catalytically active ions are implanted.

Method according to claim 1, characterized in that that the catalytically active ions are platinum ions or palladium ions.

Method according to claim 1 or 2, characterized that a proportion of catalytically active ions in the tempered Base material is 8 to 20%.

Fuel injector with at least one surface exposed to the combustion gases ( 8th ) in which catalytically active ions are implanted, in particular with the method according to one of claims 1 to 3.

Fuel injector according to claim 4, characterized in that the surface ( 8th ) with the catalytically implanted ions a surface ( 8th ) a nozzle needle ( 3 ) and / or a spray hole ( 6 ) and / or an injector body ( 2 ).