DE102005062453A1

DE102005062453A1 - Prüfvorrichtung für ein nockengetriebenes Kraftstoff-Einspritzsystem, insbesondere ein Pumpe-Düse- oder Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsystem

Info

Publication number: DE102005062453A1
Application number: DE102005062453A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Hoss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-05
Also published as: WO2007073967A1; EP1969226B1; ATE472055T1; ES2346083T3; CN101351637A; US20080282785A1; DE502006007294D1; BRPI0621260A2; EP1969226A1; BRPI0621260B1; CN101351637B; US7735361B2

Abstract

Eine Prüfvorrichtung (10) dient zur Prüfung von nockengetriebenen Kraftstoff-Einspritzsystemen (12). Sie umfasst eine Nockenwelle (80), die über einen Hebel (60) wenigstens mittelbar auf einen Kolben (26) des Kraftstoff-Einspritzsystems (12) wirken kann. Es wird vorgeschlagen, dass der Hebel (60) eine Mehrzahl von Befestigungspositionen (70) für ein Betätigungselement (72) aufweist, welches auf den Kolben (26) wirken kann, und dass die Befestigungspositionen (70) von einer Schwenkachse (62) des Hebels (60) unterschiedlich beabstandet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für ein nockengetriebenes Kraftstoff-Einspritzsystem, insbesondere ein Pumpe-Düse- oder Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsystem, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei modernen Dieselmotoren wird der Kraftstoff direkt von einem Kraftstoff-Einspritzsystem unter hohem Druck in den Brennraum eingespritzt. Dabei kommen verschiedene Typen von Kraftstoff-Einspritzsystemen zur Anwendung, beispielsweise Pumpe-Düse-Einspritzsysteme oder Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsysteme. Beide Kraftstoff-Einspritzsysteme werden am Motor selbst über eine Nockenwelle betätigt. Eine Nocke auf der Nockenwelle bewirkt über einen Hebel einen Hub eines Pumpenkolbens des Kraftstoff-Einspritzsystems. Dieser erzeugt an einer Düse des Kraftstoff-Einspritzsystems einen sehr hohen Druck, durch den eine Ventilnadel in eine geöffnete Stellung verdrängt und so Kraftstoff in einen Brennraum des Motors eingespritzt wird. Die Einspritzmenge wird über ein Magnetventil eingestellt, welches den Druckaufbau in dem Kraftstoff-Einspritzsystem steuert.

Der Einspritzdruck und die Einspritzmenge sind unter anderem abhängig von der Form der Nocke und deren Hub. Unterschiedliche Kraftstoff-Einspritzsysteme weisen unterschiedliche Hübe und Nockenformen auf. Zum Teil werden auch identische Kraftstoff-Einspritzsysteme mit identischem Hub in unterschiedlichen Typen von Motoren mit unterschiedlichen Nocken betätigt.

Zu Testzwecken und für die Qualitätskontrolle der oben beschriebenen nockengetriebenen Kraftstoff-Einspritzsysteme sind vom Markt her Prüfvorrichtungen bekannt. In eine solche Prüfvorrichtung wird ein nockengetriebenes Kraftstoff-Einspritzsystem eingebaut. Über eine Nockenwelle und einen Hebel wird der Kolben des Kraftstoff-Einspritzsystems beaufschlagt und hierdurch ein Betrieb simuliert. Bei der bekannten Prüfvorrichtung wird die gleiche Nocke für unterschiedliche Typen von Kraftstoff-Einspritzsystemen verwendet, und alle Kraftstoff-Einspritzsysteme werden mit dem gleichen Hub betrieben. Dieser ist, um Schäden zu vermeiden, relativ klein. Bekannt ist auch eine Prüfvorrichtung, bei der die Nocken der Nockenwelle austauschbar sind. Damit kann jedem Kraftstoff-Einspritzsystem ein spezifischer Nocken zugeordnet werden.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Prüfvorrichtung der eingangs genannten An zu schaffen, mit der unterschiedliche Kraftstoff-Einspritzsysteme kostengünstig und technisch sinnvoll geprüft werden können.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich wichtige Merkmale der Erfindung auch in der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese Merkmale in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung können unterschiedliche Hübe am Kolben eines Kraftstoff-Einspritzsystems mit ein und derselben Nocke realisiert werden. Damit können die Kraftstoff-Einspritzsysteme nicht nur im unteren, sondern auch im oberen Druckbereich geprüft werden, was die Aussagekraft der durchgeführten Prüfung verbessert. Ein aufwändiges Wechseln der Nocke ist dabei nicht erforderlich, so dass die Betriebs- und Herstellkosten der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung niedrig sind.

Ermöglicht wird dies dadurch, dass der Hebel so ausgestaltet ist, dass er mit unterschiedlichen Hebelarmen und somit mit unterschiedlichen Hüben betrieben werden kann. Die unterschiedlichen Hebelarme können durch diskrete Befestigungspositionen dargestellt werden oder beispielsweise durch eine Linearverschieblichkeit des Betätigungselements auf dem Hebel. Dabei ist der Hebel vorzugsweise als Schwenk- oder Kipphebel ausgestaltet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hebel ein austauschbares Zwischenelement umfasst, an dem die unterschiedlichen Befestigungspositionen für das Betätigungselement vorhanden sind. Auf diese Weise wird der Anwendungsbereich der Prüfvorrichtung nochmals erweitert, und die Herstell- und Betriebskosten der Prüfvorrichtung werden gesenkt, da der Hebel standardisiert sein kann und stattdessen die Zwischenplatte mit den entsprechenden Befestigungspositionen versehen ist. Beispielsweise kann für unterschiedliche Baureihen von Kraftstoff-Einspritzsystemen jeweils eine baureihenspezifische Zwischenplatte mit unterschiedlichen Befestigungspositionen vorgesehen sein. Das Zwischenelement ist erheblich preiswerter herstellbar als der Hebel.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Befestigungspositionen durch Gewindebohrungen gebildet sind, in die das Betätigungselement eingeschraubt ist. Diese Realisierung ist besonders preisgünstig und einfach anwendbar.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Befestigungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Befestigungspositionen für das Kraftstoff-Einspritzsystem umfasst, wobei jede Befestigungsposition einem bestimmten Abstand einer Längsachse des Kolbens des Kraftstoff-Einspritzsystems von der Schwenkachse des Hebels entspricht. Auf diese Weise werden Querkräfte, die durch das Betätigungselement in den Kolben eines Kraftstoff-Einspritzsystems eingeleitet werden, reduziert und die realen Einsatzbedingungen des zu prüfenden Kraftstoff-Einspritzsystems werden gut simuliert. Auch hier gilt wiederum, dass mehrere diskrete Befestigungspositionen vorgesehen sein können, oder es kann eine Vorrichtung verwendet werden, welche linear verschieblich ist und somit eine Vielzahl von Zwischenpositionen ermöglicht.

Auch hier können Adapterelemente vorgesehen sein, mit denen unterschiedliche Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen an den Befestigungspositionen der Befestigungsvorrichtung angebracht werden können. Dies erweitert den Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung auf ganz unterschiedliche Typen von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen bei gleichzeitig niedrigen Kosten, da die eigentliche Befestigungsvorrichtung für alle Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen unverändert bleiben kann.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Befestigungspositionen so individualisiert sind, dass jedem Typ von Kraftfahrzeugsystem eine bestimmte Befestigungsposition unverwechselbar zugeordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass dem jeweiligen Prüfling der richtige Hub zugeordnet wird. Dies wiederum vereinfacht die Handhabung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und verringert die Häufigkeit falscher Prüfergebnisse.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Sensor umfasst, der eine bei einer Betätigung des Kraftstoff-Einspritzsystems auftretende Reaktionskraft wenigstens mittelbar erfasst. Dies gestattet es, zusätzliche Fehler oder Mängel, beispielsweise bei der Dichtheit des getesteten Kraftstoff-Einspritzsystems, festzustellen, welche allein durch Messen der Einspritzmenge oder durch eine visuelle Prüfung nicht erkannt werden können.

Dabei kann der Sensor am Hebel angeordnet werden, so dass er die dort wirkende Kraft erfasst. Noch stärker bevorzugt ist es jedoch, wenn die Befestigungsvorrichtung schwenkbar gelagert und über eine Pendelstütze abgestützt ist und wenn der Sensor eine an der Pendelstütze oder an einem Lagerbock der Pendelstütze wirkende Kraft erfasst. Durch die letztgenannte Ausgestaltung werden Querkrafteinflüsse auf das Messergebnis minimiert und damit die Aussagekraft der Reaktionskraftmessung verbessert.

Vorgeschlagen wird auch, dass die Nockenwelle eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter unterschiedlicher Nocken aufweist und der Hebel zusammen mit der Befestigungsvorrichtung für die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in axialer Richtung der Nockenwelle in unterschiedliche Betriebspositionen verschiebbar ist, wobei der Hebel in jeder Betriebsposition mit einer anderen Nocke zusammenarbeitet. Damit können auch unterschiedliche Druckverläufe bei den getesteten Kraftstoff-Einspritzsystemen realisiert werden, ohne dass die Nocke aufwändig gewechselt werden muss. Dies reduziert die Rüstzeit bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und reduziert auf diese Weise die Betriebskosten. Es versteht sich, dass in der Praxis die Verwendung von möglichst wenig Nocken angestrebt wird. Da bei identischem Hub die Nockenformen nur geringe Unterschiede aufweisen, werden annähernd gleich hohe Drücke erzielt. Allerdings ist es in jedem Falle sinnvoll, zunächst Referenzwerte durch entsprechende Referenzmessungen zu erfassen.

Zeichnungen

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische und teilweise geschnittene Darstellung einer Prüfvorrichtung für ein nockengetriebenes Kraftstoff-Einspritzsystem; und

2 eine perspektivische, ebenfalls zum Teil geschnittene und stärker detaillierte Darstellung der Prüfvorrichtung von 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Prüfvorrichtung trägt in den 1 und 2 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Prüfen eines nockengetriebenen Kraftstoff-Einspritzsystems, im vorliegenden Beispiel eines Pumpe-Düse-Einspritzsystems 12, welches jedoch nur in 1 gezeigt ist. Zunächst sei dessen Aufbau und Funktion erläutert.
Das Pumpe-Düse-Einspritzsystem 12 umfasst ein Gehäuse 14 mit einer Düsenspitze 16, die in eine Einspritzkammer 18 der Prüfvorrichtung 10 hineinragt. In dem Gehäuse 14 ist eine Düsennadel 20 verschieblich aufgenommen, die von einer Feder 22 in eine geschlossene Position beaufschlagt wird.
Eine Pumpe des Pumpe-Düse-Einspritzsystems 12 ist mit 24 bezeichnet und umfasst einen Kolben 26, der einen Förderraum 28 begrenzt. Dieser ist mit einem Druckraum 30 verbunden, der von einer an der Düsennadel 20 ausgebildeten und in deren Öffnungsrichtung wirkenden Druckfläche 32 begrenzt wird. Der Förderraum 28 ist ferner über ein magnetisches Steuerventil 34 und eine Vorförderpumpe 36 mit einem Fluidbehälter 38 verbindbar, in dem im vorliegenden Fall ein Prüffluid bevorratet ist.
Bei einem Saughub des Kolbens 26 wird bei geöffnetem Steuerventil 34 Prüffluid aus dem Fluidbehälter 38 in den Förderraum 28 angesaugt. Bei geschlossenem Steuerventil 34 wird bei einem Förderhub des Kolbens 26 das im Förderraum 28 eingeschlossene Prüffluid komprimiert, was zu einer entsprechenden Druckerhöhung im Druckraum 30 führt. Übersteigt die an der Druckfläche 32 angreifende hydraulische Kraft die Kraft der Feder 22, öffnet die Düsennadel 20, und Prüffluid wird von der Düsenspitze 16 in die Einspritzkammer 18 eingespritzt, wo es gesammelt und weitergeleitet wird.
Für die Prüfung des Pumpe-Düse-Einspritzsystems 12 verfügt die Prüfvorrichtung 10 über zwei wesentliche Teilvorrichtungen: Eine Betätigungsvorrichtung 40 und eine Befestigungsvorrichtung 42. Zunächst zu letzterer: Die Befestigungsvorrichtung 42 umfasst eine Führungsplatte 44 mit mehreren parallel zueinander angeordneten Führungsnuten 46, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine ein Bezugszeichen trägt. Durch diese Führungsnuten 46 werden unterschiedliche Befestigungspositionen für ein als Adapterplatte 48 ausgebildetes Adapterelement definiert. An dieser Adapterplatte 48 ist wiederum auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise das Gehäuse 14 des Pumpe-Düse-Einspritzsystems 12 befestigt.
Die Führungsplatte 44 ist in 50 an einer stationären Basis 52 der Prüfvorrichtung 10 gelenkig gelagert. Um im Betrieb ein Kippen der Führungsplatte 44 zu verhindern, stützt sich diese an ihrem vom Gelenk 50 beabstandeten Ende über eine Pendelstütze 54 an einem Lagerbock 56 ab, der ebenfalls mit der stationären Basis 52 verbunden ist. Am Lagerbock 56 ist ein als Dehnmessstreifen 58 ausgebildeter Sensor angeordnet, der eine auf den Lagerbock 56 über die Pendelstütze 54 einwirkende Querkraft erfasst.
Die Betätigungsvorrichtung 40 ist folgendermaßen aufgebaut. Ein Schlepphebel 60 ist in 62 wieder an der stationären Basis 52 schwenkbar gelagert. Das Schwenkgelenk 62 ist dabei seitlich beabstandet von einer Längsachse 64 des Kolbens 26 des Pumpe-Düse-Einspritzsystems 12. Ein Arm 66 des Schlepphebels 60 erstreckt sich zum Kolben 26 hin. An ihm ist eine ein Zwischenelement bildende Zwischenplatte 68 befestigt, in der mehrere Gewindebohrungen 70 vorhanden sind (aus Darstellungsgründen ist wieder nur eine mit eniem Bezugszeichen versehen). Diese bilden Befestigungspositionen für ein mit einem Kugelkopf versehenes Betätigungselement 72. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Gewindebohrungen 70 von der durch das Gelenk 62 definierten Schwenkachse des Schlepphebels 60 unterschiedlich beabstandet. Der Kugelkopf des Betätigungselement 22 arbeitet mit einer komplementären Ausnehmung (ohne Bezugszeichen) im Kolben 26 des Pumpe-Düse-Einspritzsystems 12 zusammen.
Auf der vom Kolben 26 abgewandten Seite des Arms 66 ist an diesem ein Rollenhalter 74 mit einer Rolle 76 angeordnet. Diese arbeitet wiederum mit einer Nocke 78 einer Nockenwelle 80 zusammen. Diese wird von einem hier nicht dargestellten Antriebsmotor, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben. Ein zweiter Arm 82 des Schlepphebels 60 wird von einer Druckfeder 84 beaufschlagt, die zwischen dem Arm 82 und wiederum der stationären Basis 52 verspannt ist. Auf diese Weise wird die Rolle 76 ständig gegen die Nocke 78 gedrückt.
Die Prüfvorrichtung 10 arbeitet folgendermaßen: Bei einer Drehung der Nockenwelle 80 wird der Schlepphebel 60 um seine Schwenkachse 62 verschwenkt. Aufgrund des Hebelarms zwischen dem Betätigungselement 72 und der durch das Gelenk 62 definieren Schwenkachse (dieser Hebelarm ist in 1 mit 86 bezeichnet) ergibt sich für jede Gewindebohrung 70 ein bestimmter Hub. Dieser ist bei jener Gewindebohrung 70, in der in 1 das Betätigungselement 72 eingeschraubt ist, am geringsten. Entsprechend ergibt sich ein vergleichsweise geringer Hub des Kolbens 26. Die Reaktionskraft, die durch den Druckaufbau im Förderraum 28 über das Gehäuse 14 und die Adapterplatte 48 in die Führungsplatte 44 eingeleitet wird, wird über die Pendelstütze 54 in den Lagerbock 56 übertragen und dort vom Dehnmessstreifen 58 erfasst.
Soll das gleiche Pumpe-Düse-Einspritzsystem 12 mit größerem Hub getestet werden, wird die Adapterplatte 48 einfach in anderen Führungsnuten 46 an der Führungsplatte 44 befestigt und das Betätigungselement 72 in eine andere der Gewindebohrungen 70 eingeschraubt. Soll ein anderes Pumpe-Düse-Einspritzsystem 12 getestet werden, wird eine andere Adapterplatte 48 verwendet. Möglich, jedoch nicht dargestellt, ist es, dass die Führungsnuten individualisiert sind, so dass jedem Typ von Kraftstoff-Einspritzsystem eine bestimmte Befestigungsposition und damit auch ein bestimmter Hub unverwechselbar zugeordnet ist. In einem ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann darüber hinaus die Befestigungsvorrichtung zusammen mit der Betätigungsvorrichtung (ohne Nockenwelle) in Längsrichtung der Nockenwelle verschoben werden. Die entsprechende Nockenwelle verfügt dann über eine Mehrzahl unterschiedlicher und nebeneinander angeordneter Nocken, so dass je nach Position der Betätigungseinrichtung die Rolle mit einer anderen Nocke zusammenarbeitet.

Claims

Prüfvorrichtung (10) für ein nockengetriebenes Kraftstoff-Einspritzsystem (12), insbesondere ein Pumpe-Düse- oder Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsystem, mit einer Nockenwelle (80), die über einen Hebel (60) wenigstens mittelbar auf einen Kolben (26) des Kraftstoff-Einspitzsystems (12) wirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (60) eine Mehrzahl von Befestigungspositionen (70) für ein Betätigungselement (72) aufweist, welches auf den Kolben (26) wirken kann, und dass die Befestigungspositionen (70) von einer Schwenkachse (62) des Hebels (60) unterschiedlich beabstandet sind.
Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (60) ein austauschbares Zwischenelement (68) umfasst, an dem die unterschiedlichen Befestigungspositionen (70) für das Betätigungselement (72) vorhanden sind.
Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspositionen durch Gewindebohrungen (70) gebildet sind, in die das Betätigungselement (72) eingeschraubt werden kann.
Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Befestigungsvorrichtung (42) mit einer Mehrzahl von Befestigungspositionen (46) für das Kraftstoff-Einspritzsystem (12) umfasst, wobei jede Befestigungsposition (46) einem bestimmten Abstand einer Längsachse (64) des Kolbens (26) des Kraftstoff-Einspritzsystems (12) von der Schwenkachse (62) des Hebels (60) entspricht.
Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Adapterelementen (48) umfasst, mit denen unterschiedliche Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen (12) an den Befestigungspositionen (46) der Befestigungsvorrichtung (42) angebracht werden können.
Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspositionen (46) individualisiert sind, so dass jedem Typ von Kraftstoff-Einspritzsystem (12) eine bestimmte Befestigungsposition (46) unverwechselbar zugeordnet ist.
Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sensor (58) umfasst, der eine bei einer Betätigung des Kraftstoff-Einspritzsystems (12) auftretende Reaktionskraft wenigstens mittelbar erfasst.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine am Hebel wirkende Kraft erfasst.
Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (42) schwenkbar gelagert und über eine Pendelstütze (54) abgestützt ist, und dass der Sensor (58) eine an der Pendelstütze (54) und/oder an einem Lagerbock (56) der Pendelstütze (54) wirkende Kraft erfasst.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter unterschiedlicher Nocken aufweist und der Hebel zusammen mit der Befestigungsvorrichtung für die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in axialer Richtung der Nockenwelle in unterschiedliche Betriebspositionen verschiebbar ist, wobei der Hebel in jeder Betriebsposition mit einer anderen Nocke zusammenarbeitet.