-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Hubeinstellung eines
Ventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils für
Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Bei
einem bekannten Verfahren zur Hubmessung und Hubeinstellung eines
Ventils, insbesondere eines elektromagnetisch betätigbaren Brennstoffeinspritzventils
(
DE 43 29 976 A1 ),
wird der Ventilhub durch die Befestigung eines Ventilsitzteils,
das aus einem Ventilsitzkörper und einer aufliegenden Spritzlochscheibe
besteht, am hohlzylindrischen Ventilsitzträger grob voreingestellt
und dann der vom Ventilschließkörper bei Ventilaufsteuerung zwischen
einer unteren und oberen Endlage zurückgelegte Weg mittels
eines Laserstrahls vermessen. Entsprechend dem Messergebnis wird
dann der Ventilsitzteil mit einem Spezialwerkzeug entlang der Ventillängsachse
so lange verdrückt, bis der gemessene Ventilhub-Istwert
mit dem geforderten Ventilhub-Sollwert übereinstimmt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Hubeinstellung
eines Ventils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,
dass durch die mittels der spanlosen Verformung des hülsenförmigen
Ventilsitzträgers in dessen dem Ventilsitzkörper
vorgelagerten Hülsenbereich hergestellte axiale Verkürzung des
Ventilssitzträgers der Ventilhub mit geringem Zeitaufwand
recht genau eingestellt werden kann, wobei oftmals nur eine einmalige
Vermessung des Ventilhubs erforderlich ist. Teure, mechanische Justiervorgänge
zur Einstellung des Ventilhubs, wie das mechanische Verdrücken
des Ventilsitzkörpers, ggf. auch des Magnetkerns eines
die Ventilnadel antreibdenden Elektromagneten, das Vorsehen von
Passungen oder Vornehmen von Paarungen, entfallen. Zur spanlosen
Verformung ist es besonders vorteilhaft, eine gezielte Werkstoffaufschmelzung
in mindestens einem Hülsenabschnitt des hülsenförmigen Ventilsitzträgers
durchzuführen, die umlaufend um die Hülse vorgenommen
wird. Mit der beim anschließenden Abkühlen der
Werkstoffaufschmelzung einhergehenden, axialen Schrupfung des Hülsenabschnitts
tritt die gewünschte axiale Verkürzung des Ventilsitzträges
und damit die Verkleinerung des Ventilhubs ein. Durch gezielte Ausführung
der Werkstoffaufschmelzung kann die Soll-/Istwert-Differenz des Ventilhubs
in einem einmaligen Vorgang beseitigt werden. Beispielsweise können
die Einstellparameter eines Lasers, mit dem die Werkstoffaufschmelzung
bevorzugt durchgeführt wird, in Testversuchen erfasst und
in Abhängigkeit von der Soll-/Istwert-Differenz abgespeichert
und im Serienfertigungsprozess für die individuelle Ventilhubeinstellung
entsprechend der aktuell festgestellten Soll-/Istwert-Differenz
abgerufen werden.
-
Durch
die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Verfahrens möglich.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht eines Kraftstoffeinspritzventils, teilweise geschnitten,
-
2 eine
vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in 1
-
Das
in 1 beispielhaft für ein allgemeines Ventil
dargestellte, elektromagnetisch betätigbare Kraftstoffeinspritzventil
weist ein ferromagnetisches, rohrförmiges Ventilgehäuse 11 auf,
in das ein nichtmagnetischer, hülsenförmiger Ventilsitzträger 12 eingesetzt
ist. Dabei ist der Ventilsitzträger 12 mit einem im
Durchmesser größeren Trägerabschnitt 121 im Ventilgehäuse 11 befestigt
und steht mit diesem teilweise und mit einem daran sich fortsetzenden,
im Durchmesser kleineren Trägerabschnitt 122 aus
dem Ventilgehäuse 11 vor. Das vom durchmessergrößeren
Trägerabschnitt 121 abgekehrte Ende des durchmesserkleineren
Trägerabschnitts 122 ist mit einem Ventilsitzkörper 13 verschlossen,
der in das Stirnende des Trägerabschnitts 122 eingesetzt
und mit dem Ventilsitzträger 12, z. B. durch eine
Schweißnaht 14, fest verbunden ist.
-
Der
Ventilsitzkörper 13 ist mit einem zentralen Sackloch 15 versehen,
in dessen Grund ein Ventilsitz 16 und innerhalb eines vom
Ventilsitz 16 umschlossenen Bereichs Spritzlöcher 17 ausgebildet sind.
Das Öffnen und Schließen des Ventils wird mittels
einer Ventilnadel 18 bewirkt, die von einem Aktor zu einer
Hubbewegung angetrieben wird und endseitig ein mit dem Ventilsitz 16 zum
Verschließen und Freigeben der Spritzlöcher 17 zusammenwirkenden Ventilschließkörper 19 trägt.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Aktor
ein Elektromagnet 20 mit einem hohlzylindrischen Magnetkern 21,
einer Magnetspule 22 und einem Anker 23, der Durchgangsbohrungen 24 zum
Durchtritt von Kraftstoff aufweist. Der Magnetkern 21 ist
in den durchmessergrößeren Trägerabschnitt 121 des
Ventilsitzträgers 12 eingeschoben und die Magnetspule 22 ist
außen auf den Trägerabschnitt 121 aufgesetzt.
Der fest mit der Ventilnadel 18 verbundene Anker 23 ist
am inneren Stirnende des Magnetkerns 21 diesem gegenüberliegend,
angeordnet und in dem durchmessergrößeren Trägerabschnitt 121 axial
verschieblich geführt. Magnetkern 21, Anker 23 und
Ventilgehäuse 11 bilden einen über einen
ringförmigen Luftspalt zwischen Magnetkern 21 und
Anker 23 sich schließenden Magnetkreis. Im hohlen
Inneren des Magnetkerns 21 ist eine Ventilschließfeder 25 angeordnet,
die die Ventilnadel 18 in Ventilschließrichtung
belastet und über die Ventilnadel 18 den Ventilschließkörper 19 auf
den Ventilsitz 16 aufpresst. Die Schließkraft
der Ventilschließfeder 25 ist mittels einer Justierschraube 26 einstellbar.
Wird die Magnetspule 22 über einen Anschlussstecker 28 bestromt,
so wird der Anker 23 vom Magnetkern 21 angezogen,
die Ventilnadel 18 führt eine in 1 aufwärts
gerichtete Hubbewegung aus, und der Ventilschließkörper 19 wird
gegen die Kraft der Ventilschließfeder 25 vom
Ventilsitz 16 abgehoben. Der über einen am Ventilgehäuse 11 ausgebildeten Kraftstoffanschluss 27 einströmende
und durch den hohlzylindrischen Magnetkern 21 und die Durchgangsbohrungen 24 im
Anker 23 sowie durch den hülsenförmigen
Ventilsitzträger 12 hindurchströmende,
unter Druck stehende Kraftstoff wird über die Spritzlöcher 17 fächerförmig
abgespritzt.
-
Der
maximale Ventilhub der Ventilnadel
18 und damit des Ventilschließkörpers
19 ist
durch die Größe des ringförmigen Luftspalts
zwischen Magnetkern
21 und Anker
13 festgelegt.
Zu der erforderlichen Einstellung des maximalen Hubs der Ventilnadel
18 wird
nach folgendem Verfahren vorgegangen:
Der Ventilsitzkörper
13 wird
so in dem Ventilsitzträger
12 angeordnet und z.
B. durch Schweißen festgesetzt, dass der Ventilhub in Grenzen
größer ist als der geforderte Ventilhub. Bei dem
fertig montierten Ventil wird der Ventilhub vermessen und der Messwert
als Ventilhub-Istwert ausgegeben. Die Vermessung des Ventilhubs
kann beispielsweise mittels eines Laserstrahls vorgenommen werden,
wie dies in der
DE
43 29 976 A1 beschrieben ist. Dabei wird ein Laserstrahl durch
ein Spritzloch
17 auf den Ventilschließkörper
19 gerichtet
und bei nicht erregtem, geschlossenem Ventil eine erste Längenmessung
der Strecke zwischen Lasersender und Ventilschließkörper
19 vorgenommen.
Die gleiche Längenmessung wird bei bestromter Magnetspule
22 durchgeführt
und die Differenz der beiden Längenmessungen ergibt den
Ventilhub-Istwert.
-
Um
nunmehr den geforderten Ventilhub-Sollwert einzustellen, der in
jedem Fall kleiner ist als der gemessene Ventilhub-Istwert, wird
der hülsenförmige Ventilsitzträger 12 durch
eine spanlose Verformung in einem oberhalb des Ventilsitzkörpers 13 liegenden Bereich,
vorzugsweise in dem durchmesserkleineren Trägerabschnitt 122,
soweit verkürzt, dass die Differenz zwischen Ventilhub-Istwert
und Ventilhub-Sollwert beseitigt, also nahezu Null ist. Zur spanlosen Verformung
wird bevorzugt in dem durchmesserkleineren Trägerabschnitt 121 des
hülsenförmigen Ventilsitzträgers 12 in
mindestens einem Hülsenbereich der Werkstoff des Ventilsitzträgers 12 umlaufend
so gezielt aufgeschmolzen, dass die anschließende Abkühlung
dieses Hülsenbereichs zu einer die gewünschte
Verkürzung ergebenden, axialen Schrumpfung des Ventilsitzträgers 12 führt.
In der vergrößerten Ausschnittsdarstellung der 2 ist
ein solcher aufgeschmolzener und wieder abgekühlter Hülsenbereich 29 durch
Schwärzung gekennzeichnet. Reicht die umlaufende Aufschmelzung
des Werkstoffs im Hülsenbereich 29 nicht aus,
so kann in einem weiteren Hülsenbereich 30, der
in 2 strichliniert angedeutet ist, oder in mehreren
Hülsenbereichen ebenfalls eine weitere Werkstoffaufschmelzung durchgeführt
werden. Die Anzahl der aufzuschmelzenden Hülsenbereiche 29, 30,
die axiale Breite und/oder die radiale Tiefe der Werkstoffaufschmelzung
in einem solchen Hülsenbereich 29, 30 wird
abhängig von der Größe der Soll-/Istwert-Differenz
gewählt.
-
Die
Werkstoffaufschmelzung wird mittels eines auf den jeweiligen Hülsenbereich 29, 30 fokussierten
Laserstrahls 31 vorgenommen, wobei während der
Werkstoffaufschmelzung Laserstrahl 31 und Ventilsitzträger 12 sich
relativ zueinander drehen, so dass eine um den Ventilsitzträger 12 umlaufenden Werkstoffaufschmelzung
erfolgt. Die axiale Breite der Werkstoffaufschmelzung wird dabei
durch Einstellen der Größe des Fokuspunktes des
Laserstrahls 30 bestimmt und die radiale Tiefe der Werkstoffaufschmelzung
durch die Einstellung der Laserleistung vorgegeben.
-
Für
die Hubeinstellung in Großserie können die Anzahl
der aufzuschmelzenden Hülsenbereiche und die Parameter
für die Einstellung des Laser zur Werkstoffaufschmelzung
in Abhängigkeit von verschiedenen Istwert-/Sollwert-Differenzen,
die an einem Funktionsmuster vermessen worden sind, in einer Matrix
abgelegt werden und bei der serienmäßigen Hubeinstellung
des jeweiligen Ventils entsprechend der gemessenen Istwert-/Sollwert-Differenz des
Ventilhubs die entsprechenden Parameter für die Werkstoffaufschmelzung
abgerufen werden. In diesem Fall kommt man mit einer einzigen Vermessung des
Ventilhub-Istwerts aus.
-
Alternativ
ist es möglich, die erforderliche Verkürzung des
Ventilsitzträgers auch durch anderweitige spanlose Verformung
herbeizuführen. Beispielsweise kann am Ventilsitzträger
eine umlaufende Sicke angeformt und durch axiales Zusammendrücken
der Sicke ein Verkürzung herbeigeführt werden.
-
Das
beschriebene Verfahren zur Hubeinstellung des Ventils kann auch
bei Ventilen angewendet werden, die einen hydraulischen Aktor zur
Betätigung der Ventilnadel aufweisen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4329976
A1 [0002, 0010]