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Bei
modernen Dieselmotoren wird der Kraftstoff direkt von einem Kraftstoffeinspritzventil
unter hohem Druck in den Brennraum eingespritzt. Kraftstoffeinspritzventile
kommen bei verschiedenen Einspritzsystemen zur Anwendung, beispielsweise
bei Common-Rail-Systemen oder sogenannten Unit Injectors (UI), die
auch als Pumpe-Düse-Einheiten
bezeichnet werden und bei denen das Kraftstoffeinspritzventil und
eine Pumpe eine Einheit bilden. Kraftstoffeinspritzventile bestehen
aus mehreren Komponenten, unter anderem aus einer Düse, in der
die Einspritzöffnungen
ausgebildet sind und in der eine die Einspritzöffnungen verschließende oder öffnende Düsennadel
angeordnet ist, und aus einem Haltekörper, der verschiedene weitere
Komponenten enthält und
an dem sich der Krafstoffanschluss befindet. Die Düse wird
durch eine Düsenspannmutter
gegen den Haltekörper
verspannt, wobei recht hohe Anzugsmomente nötig sind, um eine entsprechend,
hohe axiale Kraft zwischen der Düse
und dem Haltekörper
zu erreichen. Dies ist nötig,
um eine zuverlässige
Abdichtung an der Anlagefläche
zwischen der Düse
und dem Haltekörper
sicherzustellen.
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Im
Haltekörper
und der Düse
verlaufen Kanäle, über die
der Kraftstoff letztendlich bis zu den Einspritzöffnungen geleitet wird. Da
die Kanäle
in Düse
und Haltekörper
richtig zueinander ausgerichtet sein müssen, sind meist ein oder mehrere
Spannstifte vorgesehen, die sowohl in die Düse als auch in den Haltekörper ragen
und damit die richte Ausrichtung gewährleisten.
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Bei
der werksseitigen Fertigung wird die Düse zur Montage mit einer definierten
Kraft am Haltekörper
vorgespannt, bei Common Rail Injektoren beispielsweise mit 700 N.
Damit wird eine Vorschädigung
der Spannstifte zwischen Düse
und Haltekörper vermieden.
Ebenso schließt
diese Montagekraft eine Verschmutzung zwischen Düse und Injektorkörper während des
Anzugs der Düsenspannmutter
durch Abrieb oder Staub aus, was zum vorzeitigen Ausfall des Injektors
führen
könnte.
Die Düsenspannmutter wird
dann mit geringem Drehmoment aufgeschraubt, anschließend mit
definiertem Winkel angezogen und die Düse schließlich entlastet. Für die Düsenspannmutter
des UI (Unit Injector bzw. Pumpe-Düse-Einheit) kann in gleicher Weise verfahren
werden, allerdings ist hier eine Anpresskraft von 8 kN bis 15 kN nötig.
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Bei
der Instandsetzung von Common Rail Injektoren oder Pumpe-Düse-Einheiten
ist meist die Düse
zu tauschen, was die Kosten gegenüber einem kompletten Austausch
des Injektors bzw. der Pumpe-Düse-Einheit
erheblich reduziert. Wird die Düsenspannmutter
einfach losgedreht, kann es durch die hohen Spannkräfte vorkommen,
dass die Düse
mitdreht und die Spannstifte dadurch abgeschert werden. Um dies
zu vermeiden sind besondere Vorkehrungen nötig.
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Aufgabe und Vorteile der
Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Vorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die einen kostengünstigen
und schonenden Austausch der Düse
von Kraftstoffeinspritzventilen erlaubt. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Klemmvorrichtung auf, in der das Kraftstoffeinspritzventil
fixiert werden kann. Hierbei wird vorzugsweise der Haltekörper festgeklemmt
oder mit dem Haltekörper
verbundene Teile des Kraftstoffeinspritzventils, nicht jedoch die
Düsenspannmutter oder
die Düse.
Die Vorrichtung umfasst weiter eine Spannvorrichtung, mit der eine
definierte Anpresskraft auf die Düse in axialer Richtung ausgeübt werden
kann. Es ist hierbei entscheidend, dass die Anpresskraft einem definierten,
vorgegebenen Wert entspricht: Zum einen darf für eine schonende Demontage
der Düsenspannmutter
ohne Gefahr für
die Spannstifte die Anpresskraft nicht zu klein sein. Zum anderen
dürfen
die durch die Anpresskraft verursachten Verformungen der Düse nicht
zu groß werden,
um eine Beschädigung
insbesondere der Düsennadel
zu vermeiden.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist es so möglich,
schnell und ohne Gefahr einer Beschädigung des Kraftstoffeinspritzventils
die Düse
zu tauschen. Die Vorrichtung ist dabei leicht zu bedienen und dadurch
auch für
den Einsatz in Werkstätten geeignet.
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In
vorteilhafter Weise kann die Anpresskraft durch eine Spannfeder
erzeugt werden, die um eine vorgegebene Strecke gestaucht wird.
Die Spannfeder ist hierbei zwischen einer Düsenaufnahme, die an der Düse anliegt,
und einem Vortrieb angeordnet. Dadurch erhält man eine definierte Anpresskraft,
die auf die Düse
wirkt. Die Anpresskraft kann auch mittels eines hydraulisch beaufschlagten
Kolbens erzeugt werden, was bei übersichtlichen
Abmessungen höhere
Kräfte
erlaubt als Federelemente.
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Als
Vortrieb eignet sich für
nicht allzu große Kräfte, also
insbesondere für
Common Rail Injektoren, eine Spannschraube, so dass die Vorrichtung komplett
von Hand bedient werden kann und keine Elektromotoren oder ähnliche
Aktoren benötigt.
Dies erleichtert den Einsatz in Werkstätten erheblich und senkt die
Anschaffungskosten.
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Zeichnung
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In
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. Es zeigt
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1 eine
seitliche Sicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Spannvorrichtung
teilweise geschnitten dargestellt ist,
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2 eine
gegenüber 1 um
90° gedrehte
seitliche Sicht der Vorrichtung,
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3 eine
perspektivische Darstellung der Vorrichtung und
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In
der 1 ist eine seitliche Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. 2 zeigt eine um 90° gedrehte
Ansicht der Vorrichtung und 3 dieselbe
Vorrichtung in perspektivischer Ansicht, so dass im folgenden alle
drei Figuren gemeinsam beschrieben werden, wobei zu beachten ist,
dass einige Teile der Vorrichtung nur in einer oder zwei der Figuren
sichtbar sind. Die Vorrichtung weist ein Grundgestell auf, das eine
Führungsstange 1 und eine
Grundplatte 2 umfasst, wobei die Führungsstange 1 auf
ihrer gesamten Länge
ein Gewinde aufweist. An der Grundplatte 2 kann ein Halteelement 17 befestigt
werden, um die Vorrichtung in einen Schraubstock einklemmen zu können. Falls
die Vorrichtung direkt auf einer Werkbank befestigt werden soll,
sind dafür
Bohrungen in der Grundplatte 2 vorhanden. An der Grundplatte 2 ist
eine erste Klemmvorrichtung 4 für ein Kraftstoffeinspritzventil
angeschraubt oder anderweitig befestigt, wobei hier exemplarisch
ein Injektor 8 dargestellt ist, wie er in Common-Rail-Einspritzsystemen
verwendet wird. Die erste Klemmvorrichtung 4 umfasst eine
Flügelmutter 40,
mit der eine in einem Gewindestück 41 geführte Schraube 42 gedreht
werden kann. Dadurch wird eine Klemmbacke 44 bewegt, zwischen
der und einem Gegenstück 45 der
Injektor 8 eingeklemmt wird. Zur weiteren Fixierung ist
eine zweite Klemmvorrichtung 5 vorgesehen, die an einem
Haltearm 16 befestigt ist. Der Haltearm 16 ist über eine
Führungshülse 7 auf
der Führungsstange 1 bewegbar
und kann damit in der Höhe
verstellt werden. Mittels Drehung der Führungshülse 7 lässt sich
die zweite Klemmvorrichtung an unterschiedliche Injektoren anpassen.
Der Haltearm 6 ist drehbar auf der Führungshülse 7 angebracht,
so dass der Haltearm 6 zum Fixieren des Injektors 8 eingeschwenkt
werden kann.
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Die
zweite Haltevorrichtung 5 umfasst einen Bügel 53,
der bezüglich
des Haltearms 6 verschiebbar ist, so dass über eine
Rändelschraube 50 eine Klemmbacke 51 verschoben
werden kann, an der ein Führungsblech 52 befestigt
ist. Der Injektor 8 wird durch die Klemmbacke 51 geklemmt,
wobei ein Versatz zur Richtung der ersten Klemmvorrichtung 4 von ca.
80°–90° vorhanden
ist, so dass der Injektor nach allen Richtungen gesichert ist.
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Der
dargestellte Injektor 8 ist aus dem Stand der Technik hinreichend
bekannt und weist einen Haltekörper 16 und
eine Düse 15 auf
wobei die eine Längsachse 19 aufweisende
Düse 15 mittels
einer Düsenspannmutter 9 gegen
den Haltekörper 16 axial verspannt
ist. Vor der Demontage des Injektors 8 wird an der Düsenspannmutter 9 des
Injektors 8 eine Winkelscheibe 14 aufgesteckt.
Diese kann mittels einer Schraube 18 oder eines eingearbeitetem
O-Rings über
Reibung fixiert werden. Die Nullposition der Winkelscheibe 14 wird
mit einer höhenverstellbaren Einstellscheibe 13 eingestellt. Über die
Düsenspannmutter 9 wird
ein Steckschlüsseleinsatz 60 angebracht.
Dadurch kann bei niedergedrückter
Düse 15 ein
Drehmomentschlüssel
mit Gabeleinsatz verwendet werden. Dadurch die Winkelscheibe 14 ist
ein Spiel zwischen dem Drehmomentschlüssel und dem Steckschlüsseleinsatz
unerheblich.
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Zum
Anpressen der Düse 15 dient
eine Spannvorrichtung 20, die auf einer Verbindung 31 montier
ist, die längsverschiebbar
auf zwei Querstangen 3, 3' befestigt ist. Die Querstangen 3, 3' sind hierbei über eine
Haltevorrichtung 12 mit der Führungsstange 1 verbunden,
wobei die Haltevorrichtung 12 mittels einer Führung 10 in
ihrer Höhe
verstellbar ist und sich um die Führung 10 schwenken
lässt.
Durch eine Kontermutter 11 kann die Führung 10 gesichert werden.
Da sich die Verbindung 31 und damit die Spannvorrichtung 20 entlang
der Querstangen 3, 3' verschieben lassen, kann die Spannvorrichtung 20 in alle
Richtungen bewegt werden und zum Aufbringen von Winkelscheibe 14 und
des Steckschlüsseleinsatzes 60 montagefreundlich
weggedreht werden.
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Die
Spannvorrichtung 20 besteht aus einem Führungsteil 27, das
ein Führungselement 22 führt. Über eine
Rückstellfeder 23 wird
das Führungselement 22 nach
oben gezogen und über
einen Vortrieb in Form einer Spannschraube 30, welche in
einen an der Verbindung 31 befestigten Bügel 21 eingeschraubt
ist, nach unten gedrückt.
Innerhalb des Führungselements 22 ist
ein Druckstück 26 angeordnet, das
mittels einer Schraube 28 fixiert ist. Zwischen dem Druckstück 26 und
dem Führungselement 22 befindet
sich eine Spannfeder 29, die das Druckstück 26 vom
Führungselement 22 wegdrückt. Zur
Anpassung an verschiedene Düsenformen
ist in das Druckstück 26 eine
Düsenaufnahme 25 eingesetzt,
die gegebenenfalls ausgetauscht werden kann. Der Abstand zwischen
dem Führungselement 22 und
dem Druckstück 26 ist
definiert: Zum Aufbringen der Anpresskraft wird das Druckstück 26 durch
Drehen der Spannschraube 30 nach unten in Richtung der
Düse 15 bewegt.
Nachdem die Düsenaufnahme 25 auf
der Düse 15 aufgesetzt
hat wird durch das weitere Drehen der Spannschraube 30 die
Spannfeder 29 gespannt, bis das Druckstück 26 an einem Anschlag 24 am
Führungselement 22 anliegt.
In diesem Zustand hat die Spannfeder 29 durch die feste
Stauchung die vorgegebene, definierte Anpresskraft für die Düse 15 erreicht.
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Die
Vorrichtung ermöglicht
die Grobpositionierung der Spannvorrichtung 20, so dass
eine Anpassung an verschiedenste Injektorformen möglich ist.
Die definierte Anpresskraft durch die Spannfeder 29 ist
dabei unabhängig
von Verformungen im in der Führungsstange 1 und
in den übrigen
Bauteilen.
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In 4 ist
eine modifizierte Vorrichtung dargestellt, wie sie zur Montage und
Demontage von Unit Injektoren (UI, Pumpe-Düse-Einheiten) verwendet werden
kann. Bei diesen Einspritzventilen ist eine wesentlich höhere Anpresskraft
auf die Düse
von 8 kN bis teilweise 15 kN erforderlich. Um jegliche Schrägstellung
der Spannvorrichtung bezüglich
der Düse
zu vermeiden und die damit einhergehende Bruchgefahr, ist die Vorrichtung
gegenüber
der in 1–3 gezeigten
Vorrichtung verstärkt
ausgebildet. Auf der Grundplatte 2 sind zwei Führungsstangen 1, 1' befestigt,
die jeweils ein Außengewinde
aufweisen. Um die Vorrichtung in einem Schraubstock zu fixieren
kann ein Halteelement 17 an der Grundplatte 2 befestigt
sein oder es kann alternativ die Grundplatte 2 direkt auf
eine Werkbank aufgeschraubt werden, wobei dann das Halteelement 17 entfällt.
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Die
Aufnahme 65 für
den UI besteht aus einem austauschbaren U-Stahl mit einer passenden Führung. In
dieser Führung
sitzt die ebenfalls austauschbare Halterung 67 für den jeweiligen
UI. Diese Halterung 67 ist verschiebbar, so dass in dieser
Richtung jede Position angefahren werden kann. Die Spannvorrichtung 20' zur Aufbringung
der Anpresskraft ist gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel modifiziert.
An dem der Grundplatte 2 abgewandten Ende der Führungsstangen 1, 1' ist jeweils
eine Haltevorrichtung 12, 12' montiert, in denen die beiden Querstangen 3, 3' fixiert sind.
Die in der 4 vordere Querstange 3' ist der Übersichtlichkeit
halber teilweise geschnitten dargestellt. Auch bei diesem Aufbau
ist eine Höhenverstellung
durch Verschiebung der Haltevorrichtungen 12 möglich. Darüber hinaus ist
die Spannvorrichtung 20' auf
den Querstangen 3, 3' verschiebbar, so dass jede Position
zum Anpressen der UI-Düse 15 angefahren
werden kann.
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Die
Spannvorrichtung 20' umfasst
die Verbindung 31, welche das Druckstück 26 führt. Das Druckstück 26 ist
mittels einer Rückstellfeder 23 abgestützt, um
ein Durchsacken zu vermeiden. Am Druckstück 26 ist eine austauschbare
Düsenaufnahme 25 angebracht,
das an den jeweiligen UI-Typ angepasst ist. Die Düsenaufnahme 25 kann über Dämpfungselemente 32,
beispielsweise Gummidämpfer,
gelagert sein.
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Über einen
Vortrieb in Form einer Spindel 33, die alternativ auch
durch eine Schraube ersetzt sein kann, wird die Kraft über einen
Kraftsensor 34 in die Spannvorrichtung 20' eingebracht.
Der Kraftsensor 34 ist mit einer entsprechenden Messvorrichtung
verbunden und ermöglicht
so direkt eine Messung ein eingebrachten Anpresskraft. Alternativ
könnte
dies auch über
ein Federpaket mit Sichtkontrolle oder einen Hebelarm mit Gewichten
vonstatten gehen. Vor dem Anpressen wird eine Winkelscheibe und
ein Steckschlüsseleinsatz
an der Düsenspannmutter 15 des
UI angebracht, wie es in 1 bis 3 gezeigt ist.
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Die
in 4 gezeigte und oben beschriebene Vorrichtung ermöglicht die
individuelle Positionierung der Spannvorrichtung 20' zur UI-Düse 15.
Durch die Ausführung
als Zweisäulenpresse
wird eine Schrägstellung
ausgeschlossen, so dass die Anpresskraft stets exakt in Längsrichtung
der Düse 15 eingebracht
wird. Die Vorrichtung nach 4 kann auch
für die
Montage eines Common-Rail-Injektors verwendet
werden. Hierzu wird die Spannvorrichtung 20' durch eine Spannvorrichtung 20 ersetzt,
die der Spannvorrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels
entspricht.