DE10115924A1

DE10115924A1 - Prüfstand zur Ermittlung von Drücken an druckbeaufschlagten Bauteilen

Info

Publication number: DE10115924A1
Application number: DE2001115924
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lessing; Werner Teschner; Wilhelm Christ; Marcus Schilling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-24
Also published as: BR0204682A; DE50212438D1; WO2002079639A1; BR0204682B1; EP1377748A1; CN1460152A; CN1289810C; EP1377748B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung unterschiedlicher Druckniveaus an Bauteilen (12, 13), die zu Prüfzwecken mit einer Prüfleitung (3, 14) verbunden sind. In die Prüfleitung (3, 14) sind ein Signalwandler (15) sowie eine Ein-/Ausgabeeinheit (17) mit vorgeschalteter Auswerteelektronik (16) integriert. Zwischen der Druckquelle (1) und dem zu überprüfenden Bauteil (12, 13) sind ein erstes Schaltventil (2) und ein zweites Schaltventil (5) aufgenommen. Mit diesen kann das zu überprüfende Bauteil (12, 13) mit einem ersten Druck beaufschlagt werden, in einem Speicherbehälter (10) ein zweiter Druck erzeugt werden und das Bauteil (12, 13) mit dem zweiten Druck beaufschlagt werden.

Description

Technisches Gebiet

Zur Ermittlung von Referenzdrücken oder sicherheitsrelevanten Drücken, denen druckbe aufschlagte Bauteile ausgesetzt sind, werden diese Bauteile an Prüfständen mit unter schiedlichen Drücken beaufschlagt, um festzustellen, ob beim Anlegen eines bestimmten Druckniveaus am Bauteil sich die erwartete Relativbewegung einer Teilkomponente zu einer anderen Bauteilkomponente einstellt. Je nachdem, ob das druckbeaufschlagte Bauteil hinsichtlich eines oder mehrerer Druckniveaus zu prüfen ist, wird das Bauteil Prüfroutinen an mehreren Prüfständen unterzogen.

Stand der Technik

Bei Prüfständen, die im Fertigungsprozess von Bauteilen an bestimmten, kritischen Ferti gungs- oder Montageschritten vorgesehen sind, werden die Bauteile hinsichtlich ihrer Fer tigungsgenauigkeit in bezug auf Maßhaltigkeit, Rundlauf oder Oberflächengüte - um Bei spiele zu nennen - geprüft, um Ausschußveredelung zu vermeiden.

Sind an Bauteilen, wie zum Beispiel Komponenten von Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen, Funktionen zu ermitteln, die sich bei bestimmten Beaufschlagungsdrücken, d. h. den späteren Betriebsdrücken des Bauteils einstellen, werden diese Drücke in Prüfständen erzeugt. Werden Injektoren zum Beispiel in 2-Federhalter-Bauweise auf definierte, sich entsprechend der Konstruktionsvor gaben einstellende Öffnungsdrücke hin untersucht, war man gezwungen, die Injektoren an mehreren Prüfständen zu testen. Je nach zu überprüfenden Drücken, so zum Beispiel eines ersten Öffnungsdrucks und eines zweiten Öffnungsdrucks sind an den einzelnen Prüfbän ken die Drücke entsprechend vorgegeben, so daß von Prütbank zu Prütbank gewechselt werden muß, um zum Beispiel den ersten und zweiten Öffnungsdruck an einem 2- Federhalter-Injektor zu ermitteln.

Neben dem Wechseln von Prüfbank zu Prüfbank zur Ermittlung der jeweiligen Öffnungs drücke an einem druckbeaufschlagten Bauteil ist der Umstand von Nachteil, daß eine Viel zahl von Prüfbänken vorgehalten werden muß, die einen Großteil identischer Komponen ten aufweisen wie zum Beispiel Ventile, Druckspeicherleitungen, Auswerte-PCs usw. und sich lediglich durch die erzeugbaren Prüfdrücke voneinander unterscheiden.

Darstellung und Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung lassen sich druckbeaufschlagte Bauteile, wie zum Beispiel Kraftstoffinjektoren auf Öffnungsdrücke hin überprüfen, die in Komponenten solcher druckbeaufschlagter Bauteile, die zum Beispiel in Kraftstoffein spritzsystemen eingesetzt werden, auftreten. Es können zum Beispiel ein erster Öffnungs druck und ein zweiter Öffnungsdruck eines 2-Federhalter-Injektors überprüft werden.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich an einem Prüfstand oder einer Prüfbank zwei Drücke einstellen, so daß eine separate Prüfbank zum Beispiel zur Ermittlung des 2. Öffnungsdruckes eingespart werden kann. Die an einer Prüfbank oder einem Prüfstand eingesetzten Baukomponenten können somit mehrfach genutzt werden. Bei in Serie gefer tigten Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff lassen sich die ermittelten Druckwerte sowie weitere hinsichtlich der Funktion als auch der Betriebssicherheit relevante Prüfdrüc ke dokumentieren und abspeichern, so daß ein nahezu lückenloser Nachweis hinsichtlich der Qualität der gefertigten Erzeugnisse erbracht werden kann. Die Verarbeitung der er mittelten Druckwerte kann in einer Auswerteelektronik mit leistungsfähigen PC's erfolgen, so daß einerseits eine große Anzahl von Werten zuverlässig verarbeitet werden kann, ande rerseits sich auf längere Produktionszeiträume erstreckende Aussagen vorliegen, die Schwachstellen im Fertigungsprozeß offenbaren, auf die reagiert werden kann.

Die erfindungsgemäß konfigurierten Prüfstände bzw. Prüfbänke können auch zum Über prüfen von Kraftstoffpumpen, Überdruckventilen oder anderen mit Druck beaufschlagten Baukomponenten eingesetzt werden.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Handprüfstand mit zusätzlichem Speichervolumen und zwei 3/2-Wege- Ventilen zur Messung eines ersten Druckniveaus und

Fig. 2 den Handprüfstand gemäß der Darstellung in Fig. 1 mit zwei 3/2-Wege- Ventilen in einer zur Befüllung des Speichervolumens geeigneten Schaltstel lung.

Ausführungsvarianten

Fig. 1 gibt einen Handprüfstand mit zusätzlichem Speichervolumen mit zwei 3/2-Wege- Ventilen wieder, der sich in Betriebsposition zur Messung eines ersten Druckniveaus an einem druckbeaufschlagten, zu überprüfenden Bauteil befindet.

Über eine Druckquelle 1, die zum Beispiel als eine Handpumpe beschaffen sein kann, wird eine Prüfleitung 3, die sich zum zu überprüfenden Bauteil 12, 13 erstreckt, mit Druck be aufschlagt. Bei dem zu überprüfenden Bauteil 12 bzw. 13 gemäß der Darstellung in Fig. 1 kann es sich zum Beispiel um einen Düsenhaltekörper 12 mit einer daran aufgenommenen Düse 13 handeln.

Über die Druckquelle 1 wird ein erstes Schaltventil 2, welches zum Beispiel als ein 3/2- Wege-Magnetventil ausgebildet sein kann, mit Druck beaufschlagt. In einer ersten Schalt stellung 2.1 gibt das erste 3/2-Wege-Ventil 2 die Verbindung zwischen Prüfleitung 3 und Druckquelle 1 frei, so daß das zu überprüfende Bauteil 12 bzw. 13 mit einem ersten Druckniveau beaufschlagt werden kann. Das in der Prüfleitung 3 herrschende Druckniveau steht über den Abzweig 14 auch an einem Druckaufnehmer 15 an, in welchem die Druck signale in in einer Auswerteelektronik 16 weiterverarbeitbare Signale umgewandelt wer den. Über eine der Auswerteelektronik 16 nachgeschaltete Ein-/Ausgabeeinheit wie zum Beispiel eines PC's 17 können die erhaltenen Druckwerte sowie andere sicherheitsrelevante Werte angezeigt, dauerhaft gespeichert und somit pro geprüftem Bauteil 12 bzw. 13 doku mentiert werden.

Während der Druckbeaufschlagung des zu überprüfenden Bauteils 12 bzw. 13 mit einem ersten Druckniveau steht das erste 3/2-Wege-Ventil 2 in der in Fig. 1 dargestellten ersten Schaltstellung 2.1. Ein weiteres, zweites 3/2-Wege-Ventil, welches bevorzugt als ein Mag netventil ausgebildet sein kann, ist mit Bezugszeichen 5 gekennzeichnet und ist in eine erste Schaltstellung 5.1 gestellt. Dem zweiten Schaltventil 5 ist über einen Zuleitungsab schnitt 7 ein Speicherbehälter 10 zugeordnet. Der Speicherbehälter 10 kann zum Beispiel als ein zylindrisches Bauteil ausgebildet sein, in welchem sich ein Kolben 8 in horizontale Richtung oder in vertikale Richtung, je nach Ausführungsart bewegt. Der Kolben 8 ist an seiner die Innenfläche des Speicherbehälters 10 kontaktierenden Seite mit einem Kolben dichtring 9 versehen und wird über ein Federelement 18 beaufschlagt. Die Querschnittsflä che des Kolbens 8 ist mit Bezugszeichen 19 identifiziert. Zwischen der Kolbenstirnfläche und der Behälterwandung des Speicherbehälters 10 ist ein Druckvolumen 11 eingeschlos sen, welches unter einem von der Vorspannkraft des Federelementes 18 abhängigen Druck steht. Der Druck im Inneren des Speicherbehälters 10 ist mit p bezeichnet.

In der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltstellung 5.1 des weiteren 3/2-Wege-Ventils 5 steht dieses über die Befüllleitung 4 in Verbindung mit dem ersten 3/2-Wege-Ventil 2. Dieses schließt jedoch in seiner ersten Schaltstellung 2.1 die Befüllleitung 4 von der Druckquelle 1 ab, so daß das zu überprüfende Bauteil 12 bzw. 13 über die Prüfleitung 3 ausschließlich mit dem in der Druckquelle 1 erzeugten Druck beaufschlagt ist.

Der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ein Prüfstand gemäß Fig. 1 mit zwei 3/2-Wege- Ventilen zu entnehmen, wobei eine Schaltstellung eingestellt ist, welche zur Beaufschla gung des Speicherbehälters dient.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist das erste 3/2-Wege-Ventil in seine zweite Schaltstel lung 2.2 gestellt. In dieser Schaltstellung ist die Prüfleitung 3, die sich zum zu überprüfen den Bauteil 12 bzw. 13 erstreckt, von der Druckquelle 1 getrennt.

Im in Fig. 2 dargestellten Zustand wird in Schaltstellung 2.2 des ersten 3/2-Wege-Ventils über die Druckquelle 1 die Befüllleitung 4 beaufschlagt. Das weitere 3/2-Wege-Ventil 5 ist in seine erste Schaltstellung 5.1 bewegt, so daß die Druckquelle 1 über die Befüllleitung 4 und ein im zweiten 3/2-Wege-Ventil 5 aufgenommenes Rückschlagventil 6 die Zuleitung 7 beaufschlagt. Damit tritt zum Beispiel ein Ölvolumen über die Zuleitung 7 in den Spei cherbehälter 10 ein, so daß sich zwischen der Begrenzungswandung des Speicherbehälters 10 und der Stirnfläche des in diesem aufgenommenen, mit einem Federelement 18 beauf schlagten Kolben 8 ein zweites Druckniveau aufbaut. Der Druck im Inneren des Speicher behälters 10 ist mit p bezeichnet. Dieses zweite Druckniveau hängt zum einen vom über die Zuleitung 7 eintretenden Ölvolumen ab; zum anderen ist es abhängig von der durch das Federelement 18 erzeugten, auf den verfahrbaren Kolben 8 einwirkenden Schließkraft.

Nach Aufbau eines zweiten Druckniveaus im Druckraum 11 verbleibt das erste 3/2-Wege- Ventil 2 zunächst in seiner zweiten Schaltstellung 2.2, die der soeben dargestellten Befül lung des zusätzlichen Speicherbehälters 10 dient. Demgegenüber wird das weitere 3/2- Wege-Ventil 5 von seiner ersten Schaltstellung 5.1 in seine zweite Schaltstellung 5.2 über führt. Dadurch steht der im Druckraum 11 anstehende Druck, d. h. der zweite höhere Druck, über die Zuleitung 7 und die Prüfleitung 3 am zu überprüfenden Bauteil 12 bzw. 13 an. In der zweiten Schaltstellung 5.2 des zweiten 3/2-Wege-Ventils 5 ist die mit der Druckquelle 1 verbundene Befüllleitung 4 gesperrt, so daß die Prüfleitung 3 zum überprüfenden Bauteil 12 bzw. 13 ausschließlich mit dem im zusätzlichen Speicherbehälter 10 erzeugten höheren Druck, zum Beispiel 500 bar, beaufschlagt werden kann. Der zweite Druck, der verglichen mit dem ersten Druck auf einem wesentlich höheren Niveau liegt, steht auch im Abzweig 14 der Prüfleitung 3 an und wird an einem Druckaufnehmer 15 in weiterverarbeitbare Si gnale umgewandelt. In der Auswerteelektronik 16 ist zum Beispiel ein digitaler Signalpro zessor aufgenommen, welcher eine Weiterverarbeitung der aufgenommenen ersten bzw. zweiten Drücken vornimmt, so daß eine Ausgabe, eine Weiterverarbeitung, eine Speiche rung und eine lückenlose Dokumentation der erhaltenen, pro zu überprüfendem Bauteil 12 bzw. 13 erhaltenen Druckwerte individuell möglich ist. Damit läßt sich hinsichtlich Quali tätsstandard ein lückenloser Nachweis durchführen sowie sich eventuell einstellende Feh lerquellen in der Produktion detektieren.

Je nach Auslegung des im Speicherbehälter 10 aufgenommenen Federelementes 18 hin sichtlich seiner Federsteifigkeit können unterschiedliche, verglichen zum ersten Druck der Druckquelle 1, wesentlich höhere Druckniveaus im Speicherbehälter 10 erzeugt werden. Damit ließe sich der erfindungsgemäß konfigurierte Prüfstand hinsichtlich der zu erzeu genden Prüfdrücke variabel einsetzen, da der erste Druck weitestgehend von der Beauf schlagung der Druckquelle 1 abhängt und der zweite Druck von der Auslegung des Kol bens 8 bzw. des Federelementes 18 im zusätzlich vorgesehenen Speicherbehälter 10 ab hängt. Neben der Überprüfung von Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brenn räume einer Verbrennungskraftmaschine lassen sich an den erfindungsgemäß konfigurier ten Prüfbänken oder Prüfständen auch andere druckbeaufschlagte Komponenten, wie zum Beispiel Kraftstoffpumpen, Ventile oder Überdruckventile, auf während des Betriebs auf tretende Druckniveaus oder kritische Druckniveaus überprüfen.

Bezugszeichenliste

1

Druckquelle

2

erstes 3/2-Wege-Ventil

2.1

erste Schaltstellung/ Öffnungsstelle

1

. Prüfdruck

2.2

zweite Schaltstellung/ Befüllung Speichervolumen

3

Prüfleitung

4

Befüllleitung

5

zweites 3/2-Wege-Ventil

5.1

erste Schaltstellung/ Befüllstellung Speichervolumen

5.2

zweite Schaltstellung/ Öffnungsstellung

2

. Prüfdruck

6

Rückschlagventil

7

Zuleitung Speicherbehälter

8

Kolben

9

Kolbenring

10

Speicherbehälter

11

Druckraum

12

Düsenhaltekörper

13

Düse

14

Abzweig Prüfleitung

15

Druckaufnehmer

16

Auswerteelektronik

17

PC

18

Federelement

19

Querschnittsfläche Kolben

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung unterschiedlicher Druckniveaus an Bauteilen (12, 13), die zu Prüfzwecken mit einer Prüfleitung (3, 14) verbunden sind, in welcher ein Signal wandler (15) sowie eine Ein-/Ausgabeinheit (17) mit vorgeschalteter Auswerteelektro nik (16) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Druckquelle (1) und dem zu überprüfenden Bauteil (12, 13) ein erstes Schaltventil (2) und ein zweites Schaltventil (5) aufgenommen sind, über welche das zu überprüfende Bauteil (12, 13) mit einem ersten Druck beaufschlagt, im einem Speicherbehälter (10) ein zweiter Druck erzeugt und das Bauteil (12, 13) mit dem zweiten Druck beaufschlagt werden wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Schalt stelllung (2.1) des ersten Schaltventils (2) und in einer ersten Schaltstellung (5.1) des zweiten Schaltventils (5) das Bauteil (12, 13) zu Prüfzwecken mit einem ersten Druck beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Schalt stellung (2.2) des ersten Schaltventils (2) und in einer ersten Schaltstellung (5.1) des zweiten Schaltventils (5) im Speicherbehälter (10) ein zweiter Druck erzeugt wird.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schaltventil (5) ein Rückschlagventil (6) integriert ist, welches in der ersten Schaltstellung (5.1) wirksam ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Schalt stellung (2.2) des ersten Schaltventils (2) und in der zweiten Schaltstellung (5.2) des zweiten Schaltventils (5) das Bauteil (12, 13) mit einem zweiten Druck beaufschlagt ist.

6. Vorrichtung gemäß der Ansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druck dem im Speicherbehälter (10) erzeugten Druck entspricht.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Druckniveau durch die Beaufschlagung der Druckquelle (1) einstellbar ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Speicherbehälter (10) erzeugte Druckniveau über die Federkraft eines Federelemtes (18) einstellbar ist, welches auf einen im Speicherbehälter (10) aufgenommenen Kolben (8) einwirkt, der ein Speichervolumen beaufschlagt.

9. Verwendung der Vorrichtung gemäß einer oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8 an Prüfständen zur Bestimmung von Öffnungsdrücken an Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff.