[发明专利]生产内燃发动机的喷射阀的方法及内燃发动机的喷射阀

说明书

本发明涉及生产内燃发动机的喷射阀的方法，尤其涉及根据权利要求1前序部分的机动车辆。本发明还涉及根据权利要求7前序部分的用于内燃发动机的喷射阀。

内燃发动机被用作将燃料中的能量转化为动能。为了在燃烧过程获得可燃的和有效的混合物，燃料必须与环境空气混合，尤其与空气中的氧气(O₂)混合。尤其在机动车辆中，通过燃烧室外面的化油器提供所需的混合物一直是常规的直到不久以前，现在现代喷射系统是普遍的。使用这些喷射系统的喷射阀(喷射器)将燃料以精确计量的数量直接喷射至充满空气的相关的燃料室中(直接喷射)。在该过程中，燃料在各自的燃烧室内的空气中雾化，以便实现可靠的尤其低排放量的燃烧。这样，现在混合物的形成几乎仅在燃烧室内发生。

取决于所使用的燃料，内燃发动机大体上分为应用点火发动机和自动点火发动机。这里，奥托循环发动机是应用点火发动机，而柴油发动机被认为是自动点火发动机。在奥托循环发动机中，处于燃烧室内的混合物最初被压缩随后例如通过火花塞点燃。相比之下，在柴油发动机的情况下，压缩集中于提供给燃烧室的空气，这里其经历了温度的快速增加。该过程中产生的温度足以启动随后必须被喷射至压缩空气的柴油机燃料的点火。

在直接喷射过程中，由于燃料不得不直接被引入到内燃发动机的独立的燃烧室内，喷射阀的气门头直接曝露在燃烧过程产生的热量中。这里，气门头部分安装在燃烧室内或至少以便直接面向所述燃烧室。无论怎样，气门头直接经受燃烧热。因此，情况尤其是气门头在该安装位置经受特别高的要求。它不仅必须承受高温而且有时承受高的喷射压力和温度骤变。也必须考虑由于燃烧过程形成的燃烧产物的腐蚀影响，这尤其对代用燃料的使用起到重要作用。

除了机动车辆上装载的液体形式的燃料例如汽油、柴油、液化气(液化石油气，LPG)或液化天然气(LNG)以外，也可以使用以气态形式存在的燃料，例如以压缩天然气(CNG)或氢气(H₂)的形式。进一步代用燃料包括例如乙醇(C₂H₆O)或甲醇(CH₄O)。

尽管高负荷，所述类型的喷射阀必须允许可靠的运行，尤其在机动车辆中。情况必须是如此，与行驶循环、车辆的驾驶性能、各自的气候条件和所使用的燃料无关。当选择用于这样的喷射阀的适合的材料时，因而情况通常是至少对于高负荷的气门头使用抗锈的奥氏体钢。

在使用所述喷射阀时，运行一段时间后已经观察到一些燃烧产物沉积在气门头上。在这一点上，已知这样的沉积物形成于由氧化铬(CrO)组成的保护奥氏体钢表面的钝化层比形成于由铜(Cu)或黄铜(CuZn)组成的表面更早、更快。该沉积物通常是烟灰，尤其是油碳。

沉积物引起的问题归因于这些具有在燃烧循环结束时继续燃烧的趋势的事实，这与电热塞类似。然后由于燃料-空气混合物的不可控燃烧，这最终导致废气中具有不理想的高值的挥发性有机物(碳氢化合物的排放)。

为了使在喷射阀的气门头上形成的沉积物最小化或甚至阻止在喷射阀的气门头上形成沉积物，从现有技术可知对气门头表面覆盖一层适合的材料。

因此，例如DE4222137B4公开了用于柴油内燃发动机的燃料喷油嘴。这包含具有喷射孔的喷嘴体，喷射孔穿透所述喷嘴体，并在喷射孔的壁上涂覆了涂层。涂层使朝向喷射孔的开口变厚，以便喷射孔朝向它们的开口逐渐变细。涂层本身由硬质材料例如铬、镍、镍-磷、镍-硼、镍-钴-硼、Al₂O₃、Cr₂O₃、TiO₂、Cr₃C₂、SiO₂、AlSi、NiCr、WTi或WC形成。

DE19951014A1公开了同样具有至少环绕排放口开口变宽的区域的涂层的燃料喷射阀。该涂层是Co或Ni或氧化钴或氧化镍或钴合金或镍合金的氧化物或Ru或Rh或Pd或Os或Ir或Pt或这些金属彼此的或与其它金属的合金的催化活性层。

根据通过电镀或由气相沉积产生的铂(Pt)涂层的示例，实践中其的作用是不够的变得很清晰。引起这个的事实是在内燃发动机的运行过程中，喷射阀的气门头仅在200℃-350℃的相当低的温度范围内操作。这可能归因于与被喷射进入的和由于被注入和蒸发(潜热)而在接触时将热量从气门头带走的燃料持续的接触。然而，所述温度范围并不足够高，以便气门头上的液滴状燃料颗粒的催化燃烧实际上在铂(Pt)的存在下并没有开始。