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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten
eines Düsenkörpers relativ zu einem weiteren Körper
eines Einspritzventils.
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Eine
Positionierung einer Einspritzdüse relativ zum Injektor
kann mittels Fixierstiften erfolgen. Eine Alternative ist in der
EP 1399668 B1 offenbart, bei
der das Ausrichten der Einspritzdüse relativ zum Injektor
mit Hilfe von speziell für diesen Zweck angebrachten Markierungen
erfolgt. Der Injektor oder ein Düsenhalter ist dabei in
einer bestimmten Position ausgerichtet. Die Position der Markierung
wird optisch erfasst, welches mit Hilfe einer Kamera und einem Bildverarbeitungsprogramm
erfolgen kann. Der Düsenkörper wird um seine Symmetrieachse
gedreht bis die Position der Markierung mit einer vorgegebenen Position übereinstimmt
und die Einspritzdüse wird an dem bereits ausgerichteten
Düsenhalter oder Injektor festgespannt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Ausrichten eines Düsenkörpers relativ zu einem
weiteren Körper eines Einspritzventils zu schaffen, das
beziehungsweise die ein einfaches und präzises Ausrichten
ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Ausrichten eines Düsenkörpers relativ
zu einem weiteren Körper eines Einspritzventils, wobei
der Düsenkörper zumindest eine erste Einspritzöffnung
umfasst und der Düsenkörper mit dem weiteren Körper
um eine Längsachse des Düsenkörpers drehbar
gekoppelt ist. Der weitere Körper wird in einer vorgegebenen
Referenzposition ausgerichtet. Der Düsenkörper wird
relativ zu dem weiteren Körper gedreht. Aus mindestens
einer vorgegebenen Erfassungsposition, die relativ zu der vorgegebenen
Referenzposition des weiteren Körpers vorgegeben ist, wird
mindestens eine Kante eines Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
erfasst oder ermittelt. Der Düsenkörper wird relativ
zu dem weiteren Körper abhängig von der mindestens
einen Kante so gedreht und ausgerichtet, dass der Düsenkörper
eine vorgegebene Sollposition relativ zu der vorgegebenen Referenzposition
aufweist.
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Dies
ermöglicht ein direktes und genaues Ausrichten des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper des Einspritzventils. Die
Ausrichtung kann anhand der tatsächlichen späteren
Funktion erfolgen, wodurch eine hohe Genauigkeit ermöglicht
wird. Beispielsweise ist ein genaueres Ausrichten direkt über
das Bohrbild des Düsenkörpers möglich
im Vergleich zu einer indirekten Positionierung mit Toleranzketten
zum Beispiel über Markierungen am Düsenkörper
oder einer formschlüssigen Verbindung über Fixierstifte.
Eine kostengünstige Herstellung wird ermöglicht.
Insbesondere wird die Kante des Randes der ersten Einspritzöffnung
erfasst oder ermittelt während der Düsenkörper
relativ zu dem weiteren Körper gedreht wird. Zum Beispiel
wird der Düsenkörper relativ zu dem weiteren Körper
so gedreht und ausgerichtet, dass die erste Einspritzöffnung, beispielsweise
die Kante des Randes der ersten Einspritzöffnung, die vorgegebene
Sollposition relativ zu der vorgegebenen Referenzposition aufweist.
Die Kante des Randes der Einspritzöffnung umfasst bevorzugt
eine Begrenzung der Einspritzöffnung, die aus zwei aneinander
angrenzenden Flächen gebildet ist, welche vorzugsweise
eine äußere Oberfläche des Düsenkörpers
und eine Innenwandung der Einspritzöffnung ist. Vorzugsweise
wird das Verfahren zum Anordnen eines Einspritzventils für
Brennkraftmaschinen ausgeführt, zum Beispiel zum Ausrichten des
Düsenkörpers relativ zu einem Düsenhalter.
Vorzugsweise ist die erste Einspritzöffnung als ein symmetrisches
Spritzloch des Düsenkörpers ausgebildet. Beispielsweise
werden von mindestens zwei Einspritzöffnungen mit einer
symmetrischen Anordnung bezogen auf die Längsachse des
Düsenkörpers die Kanten des Randes ermittelt oder
erfasst. Somit wird das Auffinden von Fehlern ermöglicht,
z. B. in Bezug auf einen Abstand der Einspritzöffnungen zueinander.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung werden aus der mindestens einen
vorgegebenen Erfassungsposition mindestens zwei einander gegenüberliegende
Kanten des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
erfasst oder ermittelt und der Düsenkörper wird
relativ zu dem weiteren Körper abhängig von den
mindestens zwei Kanten gedreht und ausgerichtet.
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Dies
ermöglicht ein genaues Erfassen oder Ermitteln der ersten
Einspritzöffnung. Somit wird eine besonders genaue Ausrichtung
des Düsenkörpers relativ zu dem weiteren Körper
des Einspritzventils ermöglicht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Mittelpunkt
einer gedachten Strecke zwischen den einander gegenüberliegenden
Kanten des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
ermittelt und der Düsenkörper relativ zu dem weiteren
Körper derart gedreht und ausgerichtet, dass der ermittelte
Mittelpunkt der Strecke aus Sicht der vorgegebenen Erfassungsposition
auf der Längsachse des Düsenkörpers liegt.
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Somit
wird eine besonders genaue Ausrichtung des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper des Einspritzventils ermöglicht.
Die Streckenlänge der gedachten Strecke zwischen den einander
gegenüberliegenden Kanten des Randes entspricht vorzugsweise
einem Durchmesser der ersten Einspritzöffnung. Beispielsweise
kann auch eine Symmetrielinie der ersten Einspritzöffnung,
die insbesondere senkrecht zu der Strecke zwischen der ersten Kante
und der zweiten Kante verlauft und die insbesondere die Strecke
in dem Mittelpunkt schneidet, ermittelt werden und zum Ausrichten
des Düsenkörpers relativ zu dem weiteren Körper
genutzt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Düsenkörper
mindestens die erste Einspritzöffnung und eine zweite Einspritzöffnung,
deren jeweilige senkrecht zu der Längsachse des Düsenkörpers
verlaufende Lagelinie aus Sicht der mindestens einen Erfassungsposition
voneinander beabstandet verlaufen, wobei von jeder dieser mindestens zwei
Einspritzöffnungen jeweils mindestens eine Kante des Randes
der jeweiligen Einspritzöffnung ermittelt oder erfasst
wird. Abhängig von diesen erfassten oder ermittelten Kanten
werden die mindestens zwei Einspritzöffnungen voneinander
unterschieden in Bezug auf ihre Position gemäß ihrer
jeweiligen Lagelinie und der Düsenkörper wird
relativ zu dem weiteren Körper abhängig von den
so voneinander unterschiedenen mindestens zwei Einspritzöffnungen und
der zugehörigen mindestens einen Kante des Randes mindestens
einer dieser mindestens zwei Einspritzöffnungen so gedreht
und ausgerichtet, dass der Düsenkörper die vorgegebene
Sollposition relativ zu der vorgegebenen Referenzposition aufweist.
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Somit
wird eine besonders genaue Ausrichtung des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper des Einspritzventils ermöglicht.
Beispielsweise wird durch das Ermitteln oder Erfassen von den Kanten
des Randes der mindestens zwei Einspritzöffnungen das Auffinden
von Fehlern ermöglicht, zum Beispiel in Bezug auf eine
Anordnung der Einspritzöffnungen zueinander. Beispielsweise
kann im Fall einer asymmetrischen Anordnung der mindestens zwei Einspritzöffnungen
eine genaue Ausrichtung des Düsenkörpers relativ
zu dem weiteren Körper des Einspritzventils erfolgen. Die
Unterscheidung in Bezug auf die Position der zwei Einspritzöffnungen
gemäß ihrer jeweiligen Lagelinie kann vorzugsweise
ohne Ermitteln eines konkreten Wertes eines Abstandes erfolgen.
Zum Beispiel kann auch ein Wert eines Höhenwinkels der
jeweiligen Einspritzöffnung in Bezug auf einen Fixpunkt
ermittelt werden. Beispielsweise können jeweils zwei Kanten
des Randes der mindestens zwei Einspritzöffnungen erfasst
oder ermittelt werden, mittels welchen eine besonders genaue Unterscheidung
der Einspritzöffnungen ermöglicht wird. Die Lagelinien
können beispielsweise die Symmetrielinie der jeweiligen
Einspritzöffnung sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens ein Teil
einer Kontur des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
aus der mindestens einen vorgegebenen Erfassungsposition erfasst.
Eine in einer Ebene mit der Längsachse des Düsenkörpers
verlaufende erste Symmetrielinie der Kontur des Randes der ersten
Einspritzöffnung wird ermittelt. Der Düsenkörper
wird um seine Längsachse relativ zu dem weiteren Körper
gedreht bis sich die Längsachse des Düsenkörpers
und die erste Symmetrielinie der Kontur des Randes der ersten Einspritzöffnung
aus Sicht der vorgegebenen Erfassungsposition überlagern.
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Somit
werden ein einfaches und genaues Erfassen der Kontur der ersten
Einspritzöffnung und ein einfaches und genaues Ausrichten
des Düsenkörpers relativ zu dem weiteren Körper
ermöglicht. Vorzugsweise wird die vollständige
Kontur des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
aus der mindestens einen vorgegebenen Erfassungsposition erfasst.
Die erste Symmetrielinie ist zum Beispiel eine erste Symmetrieachse
der Kontur der ersten Einspritzöffnung.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine senkrecht zu
der Längsachse des Düsenkörpers verlaufende
zweite Symmetrielinie der Kontur des Randes der ersten Einspritzöffnung
ermittelt und der Düsenkörper wird relativ zu
dem weiteren Körper derart positioniert, dass die zweite
Symmetrielinie der Kontur des Randes der ersten Einspritzöffnung
aus Sicht der vorgegebenen Erfassungsposition durch einen vorgegebenen
Bezugspunkt des Düsenkörpers verläuft.
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Durch
die Verwendung der zwei, senkrecht zueinander verlaufenden Symmetrielinien
der Kontur des Randes der ersten Einspritzöffnung kann
eine besonders genaue Ausrichtung ermöglicht werden. Eine
genaue Ausrichtung des Düsenkörpers relativ zu
dem weiteren Körper unter Berücksichtigung des Strahlbildes
der Einspritzdüse im Fall eines asymmetrischen Strahlbilds
wird ermöglicht. Des Weiteren wird das Auffinden von fehlerhaften
Anordnungen der Einspritzöffnungen ermöglicht,
zum Beispiel in Bezug auf die Anordnung der Einspritzöffnungen
zueinander. Bevorzugt wird im Fall einer asymmetrischen Anordnung
der Einspritzöffnungen die zweite Symmetrielinie ermittelt
und zur weiteren Positionierung verwendet. Die zweite Symmetrielinie
ist zum Beispiel eine zweite, senkrecht zur ersten verlaufende Symmetrieachse
der Kontur. Da bei einem symmetrischen Strahlbild eine genaue Positionierung über
die Lagelinie und/oder die erste Symmetrielinie der Kontur eines
Spritzloches möglich ist, wird vorzugsweise die zweite
Symmetrielinie der Kontur nur bei einem asymmetrischen Strahlbild
ermittelt, weil bei einem symmetrischen Strahlbild vorhandene Spritzlöcher und
deren jeweilige zweite Symmetrielinie in einer gleichen Ebene liegen,
welche senkrecht zu der Längsachse des Düsenkörpers
verläuft.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die mindestens eine
Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
erfasst oder ermittelt abhängig von von dem Düsenkörper
reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Wellen.
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Dies
ermöglicht ein einfaches und genaues optisches Erfassen
oder Ermitteln der Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung.
Somit wird ein einfaches und genaues Ausrichten des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper ermöglicht. Zum
Beispiel wird die Kante des Randes der ersten Einspritzöffnung
mittels eines Lasers erfasst. Zum Beispiel wird die Kontur des Randes
der ersten Einspritzöffnung aus der vorgegebenen Erfassungsposition
mittels einer Kameraaufnahme oder Röntgenaufnahme erfasst,
wobei beispielsweise mittels Reflexion und/oder Streuung von sichtbarem
Licht oder Röntgenstrahlung zumindest eine Unterscheidung
von hell und dunkel erfolgt. Bevorzugt wird die Kontur der ersten
Einspritzöffnung durch ein Bildverarbeitungssystem erfasst
oder ermittelt, dem von der Kamera Bilder zugeführt werden,
die aus der vorgegebenen Erfassungsposition erfasst werden. Beispielsweise
wird über ein Messfenster die erste Einspritzöffnung,
zum Beispiel ein Spritzloch des Düsenkörpers,
detektiert, wobei die Kamera genau vorgegeben positioniert ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die mindestens eine
Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
erfasst oder ermittelt abhängig von von dem Düsenkörper
reflektierten oder gestreuten Schallwellen.
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Dies
ermöglicht ein einfaches und genaues Erfassen oder Ermitteln
der Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung.
Somit wird ein einfaches und genaues Ausrichten des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper ermöglicht. Insbesondere
können Ultraschallwellen zum Erfassen oder Ermitteln der
Kante des Randes verwendet werden. Zum Beispiel kann ein geeigneter
Schallimpuls in Richtung des Düsenkörpers ausgesendet
und ein reflektiertes Echo empfangen und ausgewertet werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Innenraum des
Düsenkörpers mit einem gegenüber einer äußeren
Umgebung des Düsenkörpers abweichenden Druck beaufschlagt
und die mindestens eine Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
wird erfasst oder ermittelt abhängig von einer durch die
zumindest erste Einspritzöffnung strömenden Gas-
oder Fluidströmung.
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Dies
ermöglicht ein einfaches und genaues Erfassen oder Ermitteln
der Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung.
Somit wird ein einfaches und genaues Ausrichten des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper ermöglicht. Beispielsweise
strömt bei einem leichten Überdruck im Innern
des Düsenkörpers durch die erste Einspritzöffnung
Luft aus. Zum Beispiel kann eine aus der ersten Einspritzöffnung
austretende Luftsäule mit einem Ultraschallsensor detektiert
werden. Beispielsweise kann ein Ultraschallanteil des Luftstroms
mit einem Mikrophon erfasst werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Düsenkörper
in einem zeitlich konstanten Magnetfeld angeordnet und gedreht und
die mindestens eine Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
wird erfasst oder ermittelt abhängig von einer Induktion.
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Dies
ermöglicht ein einfaches und genaues Erfassen oder Ermitteln
der Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung.
Somit wird ein einfaches und genaues Ausrichten des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper ermöglicht. Das zeitlich
konstante Magnetfeld wird vorzugsweise in der Nähe des
Düsenkörpers von einem Permanentmagneten erzeugt
oder durch ein Magnetfeld einer Spule gebildet. Bewegt sich der
Düsenkörper in dem zeitlich konstanten Magnetfeld,
so bewirkt dies eine Induktion in einer Spule, durch die das Erkennen
der Einspritzöffnung und insbesondere der Kante des Randes
der Einspritzöffnung möglich ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Düsenkörper
in einem magnetischen Wechselfeld angeordnet und gedreht und die
mindestens eine Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
wird erfasst oder ermittelt abhängig von einer Induktion.
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Dies
ermöglicht ein einfaches und genaues Erfassen oder Ermitteln
der Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung.
Somit wird ein einfaches und genaues Ausrichten des Düsenkörpers
relativ zu dem weiteren Körper ermöglicht. Bevorzugt
wird die mindestens eine Kante des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung
erfasst oder ermittelt abhängig von einem Wirbelstrom.
Beispielsweise verursachen magnetische Wechselfelder in massiven
Eisenkernen Wirbelströme. Wirbelströme erzeugen
gemäß der Lenzschen Regel ihrerseits ein Mag netfeld,
das – je nach Bewegungsrichtung – parallel oder
antiparallel zum ursprünglichen Magnetfeld gerichtet ist.
Der Wirbelstrom wird durch die Einspritzöffnung gestört
oder beeinflusst, so dass das durch den Wirbelstrom erzeugte Magnetfeld
entsprechend beeinflusst wird. Das durch den Wirbelstrom erzeugte
und durch die Einspritzöffnung veränderte Magnetfeld
bewirkt eine Induktion in einer Spule, durch die das Erkennen der
Einspritzöffnung und insbesondere der Kante des Randes
der Einspritzöffnung möglich ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der Düsenkörper
und der weitere Körper nach dem Ausrichten in ihrer relativen
Position zueinander fixiert.
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Dies
ermöglicht eine Montage des Düsenkörpers
und des weiteren Körpers und somit eines Einspritzventils
mit präziser Ausrichtung der Einspritzöffnungen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung
eine Drehvorrichtung zum Drehen des Düsenkörpers
relativ zum weiteren Körper, eine Sensoreinheit zum Erfassen
oder Ermitteln mindestens eines Sensorsignals, und eine Auswerteeinheit
zum Ermitteln der mindestens einen Kante des Randes zumindest der
ersten Einspritzöffnung abhängig von dem zumindest
einen Sensorsignal und zum Erzeugen eines Stellsignals für
die Drehvorrichtung abhängig von der mindestens einen aus
dem Sensorsignal ermittelten Kante des Randes zumindest der ersten
Einspritzöffnung und abhängig von einer vorgegebenen
Sollposition des Düsenkörpers relativ zu der vorgegebenen
Referenzposition des weiteren Körpers.
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Zum
Beispiel ist die Sensoreinheit der Vorrichtung ausgebildet, aus
der vorgegebenen Erfassungsposition ein Signal zumin dest auf die
erste Einspritzöffnung auszusenden. Zum Beispiel kann die Kante
des Randes der ersten Einspritzöffnung anhand eines empfangenden
Signals erfasst oder ermittelt werden, bevorzugt mittels eines abfallenden oder
ansteigenden Signalanteils. Beispielsweise kann anhand des abfallenden
oder ansteigenden Signalanteils die erste Einspritzöffnung
und insbesondere die Kante des Randes der Einspritzöffnung
ermittelt werden. Daraufhin kann der Düsenkörper
in seine vorgegebene Sollposition relativ zu dem weiteren Körper
ausgerichtet werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Einspritzventil,
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2 ein
Ausschnitt aus einem Querschnitt eines Düsenkörpers,
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3 eine
Draufsicht auf eine Einspritzöffnung des Düsenkörpers
aus einer vorgegebenen Erfassungsposition,
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4 eine
Draufsicht auf zwei Einspritzöffnungen des Düsenkörpers
aus der vorgegebenen Erfassungsposition,
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5 eine
Vorrichtung zum Ausrichten des Düsenkörpers relativ
zu einem weiteren Körper des Einspritzventils,
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6 ein
erstes Ablaufdiagramm, und
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7 ein
zweites Ablaufdiagramm.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein
Einspritzventil 2 (1) umfasst
einen weiteren Körper 4, welcher in dieser beispielhaften Ausführungsform
ein Injektorgehäuse ist. In einer Ausnehmung 6 des
Injektorgehäuses 4 ist ein Stellantrieb 8 angeordnet,
der bevorzugt als Piezoaktuator ausgebildet ist. Der Piezoaktuator
ist als ein Stapel von Piezoelementen ausgebildet und ändert
seine axiale Ausdehnung abhängig von der ihm zugeführten
oder abgeführten elektrischen Energie. Der Piezoaktuator
ist mit einem Übertrager gekoppelt, der ebenfalls in der
Ausnehmung 6 des Injektorgehäuses 4 angeordnet
ist. Ferner ist in der Ausnehmung 6 des Injektorgehäuses 4 ein
Leckageraum 10 ausgebildet, der über eine Leckagebohrung
mit einem Niederdruckkraftstoffkreis verbindbar ist.
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Das
Einspritzventil 2 umfasst ferner eine Ventilplatte 12,
eine Zwischenplatte 14, einen Nadelführungskörper 16 und
einen Düsenkörper 18 mit einer Längsachse
X. Die Ventilplatte 12, die Zwischenplatte 14,
der Nadelführungskörper 16 und der Düsenkörper 18 bilden
eine Düsenbaugruppe, die mittels einer Düsenspannmutter 20 an
dem Injektorgehäuse 4 befestigt ist.
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Der
Nadelführungskörper 16 hat eine erste Ausnehmung 22,
die als Ausnehmung 24 des Düsenkörpers 18 fortgesetzt
ist und in der eine äußere Düsennadel 26 angeordnet
ist. Die äußere Düsennadel 26 ist
in dem Nadelführungsköper 16 geführt.
Eine innere Düsennadel 28 ist in einer Ausnehmung 30 der äußeren
Düsennadel 26 bevorzugt koaxial zu dieser angeordnet
und in der Ausnehmung 30 der äußeren Düsennadel 26 geführt.
Die Ausnehmung 30 der äußeren Düsennadel 26 durchdringt
die äußere Düsennadel 26 in
axialer Richtung vollständig.
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Eine
erste Düsenfeder 32 spannt die äußere Düsennadel 26 in
eine Schließposition vor, in der sie den Kraftstofffluss
durch mindestens eine erste Einspritzöffnung 34 des
Düsenkörpers 18, welche in dieser beispielhaften
Ausführungsform ein Spritzloch ist, unterbindet.
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Eine
zweite Düsenfeder 36 ist so angeordnet, dass sie
die innere Düsennadel 28 in eine dieser zugeordnete
Schließposition vorspannt, in der sie den Kraftstofffluss
durch mindestens eine zweite Einspritzöffnung 34' des
Düsenkörpers 18 unterbindet.
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Eine
zweite Ausnehmung des Nadelführungskörpers 16 ist
im Bereich seines hin zu der Zwischenplatte 14 gewandten
Endes ausgebildet.
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Die
erste Ausnehmung 22 des Nadelführungskörpers 16 mündet
in die zweite Ausnehmung des Nadelführungskörpers 16.
Eine Dichthülse 38 ist in der Ausnehmung 30 der äußeren
Düsennadel 26 angeordnet und wird in dieser geführt.
Die zweite Düsenfeder 36 stützt sich
auf einem Absatz der inneren Düsennadel 28 ab
und drückt so die Dichthülse 38 gegen
eine Wandung, die der zweiten Ausnehmung des Nadelführungskörpers 16 zugeordnet
ist und die Teil der Zwischenplatte 14 ist.
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Die
Dichthülse 38 trennt so einen ersten Steuerraum 40 von
einem zweiten Steuerraum 42. Der erste Steuerraum 40 umfasst
ferner einen Hohlraum 44 in der Zwischenplatte 14,
der bevorzugt halbkugelförmig ausgebildet ist.
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Der
erste Steuerraum 40 ist über eine erste Zulaufdrossel 46 mit
einer Hochdruckbohrung 48 hydraulisch gekoppelt, die mit
einem Hochdruckkreis der Kraftstoffversorgung koppelbar ist.
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Der
erste Steuerraum 40 ist ferner über eine Ablaufdrossel 50 hydraulisch
gekoppelt mit einer ersten Ablaufbohrung, die wiederum hydraulisch
gekoppelt ist mit einem Schaltventil 52, das insbesondere als
Servoventil ausgebildet ist und von dem Stellantrieb 8 angetrieben
wird.
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Das
Schaltventil 52 kann beispielsweise als zweistufiges Servoventil
ausgebildet sein, das so ausgebildet ist, dass abhängig
von dem Hub des Stellantriebs 8 zunächst die erste
Ablaufbohrung hydraulisch mit dem Leckageraum 10 gekoppelt
wird und bei weiter steigendem Hub dann auch die zweite Ablaufbohrung
mit dem Leckageraum 10 gekoppelt wird. Bei einem derartigen
Schaltventil 52 kann somit die innere Düsennadel 28 von
ihrer Schließposition in ihre Offenposition, d. h. in die
Position, in der die innere Düsennadel 28 den
Kraftstofffluss durch die zweite Einspritzöffnung 34' freigibt,
und auch wieder zurück in ihre Schließposition
gebracht werden, ohne dass die äußere Düsennadel 26 notwendigerweise aus
ihrer Schließposition herausbewegt wird.
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Alternativ
kann das Schaltventil 52 jedoch als zwei Servoventile ausgebildet
sein, die gegebenenfalls unabhängig voneinander ansteuerbar
sind. In diesem Fall können dann die äußere
Düsennadel 26 und die innere Düsennadel 28 völlig
unabhängig voneinander angesteuert werden.
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Die
Fluidzufuhr zu der ersten und der zweiten Einspritzöffnung 34, 34' erfolgt
von der Hochdruckbohrung 48 über einen zwischen
dem Düsenkörper 18 und der äußeren
Düsennadel 26 ausgebildeten Zwischenraum in der
Ausnehmung 24 des Düsenkörpers 18.
Wenn die äußere Düsennadel 26 in ihrer
Schließposition ist, erfolgt die Fluidzufuhr hin zu der
zweiten Einspritzöffnung 34' über eine
Zulaufausnehmung 54, die die äußere Düsen nadel 26 radial durchdringt
hin zu der Ausnehmung 30 der äußeren Düsennadel 26 und
dann in ein Zulaufvolumen 56 mündet, das zwischen
der inneren Düsennadel 28 und der Wandung der
Ausnehmung 30 der äußeren Düsennadel 26 ausgebildet
ist. Das Zulaufvolumen 56 ist hydraulisch gekoppelt mit
einem ersten Absatz 58. Wenn die innere Düsennadel 28 sich
von ihrer Schließposition hin zu ihrer Offenposition bewegt, strömt
das Fluid durch die Zulaufausnehmung 54, weiter durch das
Zulaufvolumen 56 und schließlich durch die zweite
Einspritzöffnung 34'.
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Das
Einspritzventil 2 kann jedoch auch anders ausgebildet sein.
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2 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform des Düsenkörpers 18 mit
der Längsachse X. Der Düsenkörper 18 umfasst
die Ausnehmung 24 des Düsenkörpers 18,
in der die äußere Düsennadel 26 angeordnet
ist. Die innere Düsennadel 28 ist in der Ausnehmung 30 der äußeren
Düsennadel 26 bevorzugt koaxial zu dieser angeordnet
und in der Ausnehmung 30 der äußeren
Düsennadel 26 geführt. In ihren jeweiligen Öffnungspositionen
ermöglichen die äußere Düsennadel 26 und
die innere Düsennadel 28 den Kraftstofffluss durch
die erste und die zweite Einspritzöffnung 34, 34' des
Düsenkörpers 18, welche in dieser beispielhaften
Ausführungsform Spritzlöcher sind.
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Der
Düsenkörper 18 ist mit dem weiteren Körper 4 des
Einspritzventils 2 (1) um die
Längsachse X des Düsenkörpers 18 drehbar
gekoppelt. Der weitere Körper 4 wird in einer
vorgegebenen Referenzposition REF ausgerichtet und aus mindestens einer
vorgegebenen Erfassungsposition, die relativ zu der vorgegebenen
Referenzposition REF des weiteren Körpers 4 vorgegeben
ist, wird beispielsweise mittels einer Sensoreinheit 60,
die zum Beispiel als Kamera ausgebildet ist, mindestens eine Kante 62, 62' (3)
eines Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt. Zum Beispiel werden aus der vorgegebenen Erfassungsposition mindestens
zwei einander gegenüberliegende Kanten 62, 62' des
Randes der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt.
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Bevorzugt
liegt die mindestens eine Kante 62, 62' auf einer
Lagelinie S der ersten Einspritzöffnung 34, die
senkrecht zu der Längsachse X des Düsenkörpers 18 verläuft.
Die Lagelinie S umfasst vorzugsweise eine gedachte Strecke zwischen
den einander gegenüberliegende Kanten 62, 62' des
Randes der ersten Einspritzöffnung 34. Vorzugsweise entspricht
die Lagelinie S einer Symmetrielinie der ersten Einspritzöffnung 34.
Die gedachte Strecke zwischen den einander gegenüberliegende
Kanten 62, 62' des Randes der ersten Einspritzöffnung 34 entspricht
dann vorzugsweise einem Durchmesser der ersten Einspritzöffnung 34.
Beispielsweise wird ein Mittelpunkt 64 der gedachten Strecke
zwischen den einander gegenüberliegenden Kanten 62, 62' des
Randes der ersten Einspritzöffnung 34 ermittelt.
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Vorzugsweise
erfasst die Sensoreinheit 60, beispielsweise die Kamera,
mindestens einen Teil einer Kontur 66 des Randes der ersten
Einspritzöffnung 34 aus der vorgegebenen Erfassungsposition. Die
Kontur 66 des Randes der ersten Einspritzöffnung 34 umfasst
die mindestens eine Kante 62, 62', so dass durch
das Erfassen der Kontur 66 insbesondere auch die mindestens
eine Kante erfasst wird. Bevorzugt wird die Kontur 66 des
Randes der ersten Einspritzöffnung 34 vollständig
erfasst. Eine in einer Ebene mit der Längsachse X des Düsenkörpers 18 verlaufende
erste Symmetrielinie Y wird vorzugsweise abhängig von der
Kontur 66 ermittelt. Wahlweise kann eine senkrecht zu der
Längsachse X des Düsenkörpers 18 verlaufende
zweite Symmetrielinie Z der Kontur 66 des Randes der ersten
Einspritzöffnung 34 ermittelt werden, welche beispielsweise
der Lagelinie S der ersten Einspritzöffnung 34 entsprechen
kann.
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4 zeigt
eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Düsenkörpers 18 mit
der ersten Einspritzöffnung 34 und der zweiten
Einspritzöffnung 34'. Die erste Einspritzöffnung 34 und
die zweite Einspritzöffnung 34' umfassen jeweils
senkrecht zu der Längsachse X des Düsenkörpers 18 verlaufenden Lagelinien
S. S', die aus Sicht der vorgegebenen Erfassungsposition voneinander
beabstandet verlaufen. Vorzugsweise wird jeweils mindestens eine
Kante 62, 68 des Randes der jeweiligen Einspritzöffnung 34, 34' erfasst
oder ermittelt. Beispielweise kann die Kontur 66 des Randes
der ersten Einspritzöffnung 34 und die Kontur 70 des
Randes der zweiten Einspritzöffnung 34' erfasst
oder ermittelt werden.
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5 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung 72 zum
Ausrichten des Düsenkörpers 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 des Einspritzventils 2.
Der Düsenkörper 18 umfasst zumindest
die erste Einspritzöffnung 34 und ist mit dem weiteren
Körper 4 um eine Längsachse X des Düsenkörpers 18 drehbar
gekoppelt. Die Vorrichtung 72 zum Ausrichten des Düsenkörpers 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 des Einspritzventils 2 umfasst
eine Drehvorrichtung 74 zum Drehen des Düsenkörpers 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 und die Sensoreinheit 60 zum
Erfassen oder Ermitteln mindestens eines Sensorsignals. Des Weiteren
umfasst diese Vorrichtung 72 eine Auswerteeinheit 76 zum
Ermitteln der mindestens einen Kante 62, 62' des
Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 abhängig von
dem zumindest einen Sensorsignal und zum Erzeugen eines Stellsignals
für die Drehvorrichtung 74 abhängig von
der mindestens einen aus dem Sensorsignal ermittelten Kante 62, 62' des
Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 und abhängig
von einer vorgegebenen Sollposition des Düsenkörpers 18 relativ
zu der vorgegebenen Referenzposition REF des weiteren Körpers 4.
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Zum
Beispiel kann auch eine weitere Sensoreinheit aus einer weiteren
vorgegebenen Erfassungsposition, die relativ zu der vorgegebenen
Referenzposition REF des weiteren Körpers 4 vorgegeben
ist, ein weiteres Signal zumindest auf einen Bereich der ersten
Einspritzöffnung 34 aussenden, der sich von einem
Bereich eines Signals der Sensoreinheit 60 unterscheidet.
Vorzugsweise kann im Fall einer asymmetrischen Anordnung der mindestens
zwei Einspritzöffnungen 34, 34' die weitere
Sensoreinheit das weitere Signal aussenden.
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Die
Sensoreinheit 60 zum Erfassen oder Ermitteln des mindestens
einen Sensorsignals kann beispielsweise als Kamera ausgebildet sein
und die mindestens eine Kante 62, 62' des Randes
zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 wird
erfasst oder ermittelt abhängig von von dem Düsenkörper 18 reflektierten
oder gestreuten elektromagnetischen Wellen, beispielsweise sichtbares
Licht oder Röntgenstrahlen. Zum Beispiel kann die Sensoreinheit 60 einen
Photodetektor zum Erfassen des Sensorsignals umfassen. Alternativ
kann der Düsenkörper 18 in einem zeitlich
konstanten Magnetfeld oder in einem magnetischen Wechselfeld angeordnet
und gedreht werden und die mindestens eine Kante 62, 62' des Randes
zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 wird
abhängig von einer Induktion in der Sensoreinheit 60,
die beispielsweise eine Spule umfasst, erfasst oder ermittelt. In
einer weiteren beispielhaften Ausführung strömt
bei einem leichten Überdruck im Innern des Düsenkörpers 18 durch
die erste Einspritzöffnung 34 Luft aus und eine
aus der ersten Einspritzöffnung 34 austretende
Luftsäule wird mittels der Sensoreinheit 60 detektiert,
die beispielsweise einen Ultra schallsensor umfasst. Beispielsweise
kann ein Ultraschallanteil des Luftstroms mit einem Mikrophon erfasst
werden. Zum Beispiel kann auch ein geeigneter Schallimpuls in Richtung
des Düsenkörpers 18 ausgesendet werden
und ein reflektiertes Echo mittels der Sensoreinheit 60,
beispielsweise dem Mikrophon, empfangen und ausgewertet werden.
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6 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Ausrichten
des Düsenkörpers 18 relativ zu dem weiteren
Körper 4 des Einspritzventils 2. Der
Düsenkörper 18 umfasst zumindest die
erste Einspritzöffnung 34 und ist mit dem weiteren
Körper 4 um eine Längsachse X des Düsenkörpers 18 drehbar
gekoppelt.
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Das
Programm beginnt in einem Schritt S1. In einem Schritt 52 wird
der weitere Körper 4 in der vorgegebenen Referenzposition
REF ausgerichtet. In einem Schritt S3 wird der Düsenkörper 18 relativ zu
dem weiteren Körper 4 gedreht.
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In
einem Schritt S4 wird aus der mindestens einen vorgegebenen Erfassungsposition,
die relativ zu der vorgegebenen Referenzposition REF des weiteren
Körpers 4 vorgegeben ist, die mindestens eine Kante 62, 62' des
Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt. Beispielsweise wird aus der vorgegebenen Erfassungsposition
die Kante 62 des Randes der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt. Zum Beispiel kann auch die Kante 68 des
Randes der zweiten Einspritzöffnung 34' erfasst
oder ermittelt werden. Beispielweise kann die Kontur 66 des
Randes der ersten Einspritzöffnung 34 und/oder
die Kontur 70 des Randes der zweiten Einspritzöffnung 34' erfasst
oder ermittelt werden, zum Beispiel mittels eines Bildverarbeitungssystems.
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Zum
Beispiel wird die mindestens eine Kante 62, 62' des
Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt abhängig von von dem Düsenkörper 18 reflektierten
oder gestreuten elektromagnetischen Wellen. In einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform wird die mindestens eine Kante 62, 62' des
Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt abhängig von von dem Düsenkörper 18 reflektierten
oder gestreuten Schallwellen. Alternativ kann ein Innenraum des
Düsenkörpers 18 mit einem gegenüber
einer äußeren Umgebung des Düsenkörpers 18 abweichenden
Druck beaufschlagt werden und die mindestens eine Kante 62, 62' des
Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt werden abhängig von einer durch die zumindest
erste Einspritzöffnung 34 strömenden
Gas- oder Fluidströmung. In einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform wird der Düsenkörper 18 in
einem zeitlich konstanten Magnetfeld angeordnet und gedreht und
die mindestens eine Kante 62, 62' des Randes zumindest
der ersten Einspritzöffnung 34 wird erfasst oder
ermittelt abhängig von einer Induktion. Beispielsweise
kann auch der Düsenkörper 18 in einem
magnetischen Wechselfeld angeordnet und gedreht werden und die mindestens
eine Kante 62, 62' des Randes zumindest der ersten
Einspritzöffnung 34 wird erfasst oder ermittelt
abhängig von einer Induktion.
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Bevorzugt
wird die Kante 62, 62' des Randes zumindest der
ersten Einspritzöffnung erfasst oder ermittelt während
der Düsenkörper 18 relativ zu dem weiteren
Körper 4 gedreht wird.
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In
einem Schritt S5 wird der Düsenkörper 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 abhängig von
der erfassten oder ermittelten mindestens einen Kante 62, 62' des
Randes der ersten Einspritzöffnung 34 so gedreht
und ausgerichtet, dass der Düsenkörper 18 die
vorgegebene Sollposition relativ zu der vorgege benen Referenzposition
REF aufweist. Zum Beispiel können auch aus der mindestens
einen vorgegebenen Erfassungsposition die zwei einander gegenüberliegende
Kanten 62, 62' des Randes der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
oder ermittelt werden und der Düsenkörper 18 kann
relativ zu dem weiteren Körper 4 abhängig
von den zwei Kanten 62, 62' gedreht und ausgerichtet
werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird der
Düsenkörper 18 relativ zu dem weiteren
Körper 4 derart gedreht und ausgerichtet, dass
der ermittelte Mittelpunkt 64 der Strecke zwischen den
einander gegenüberliegenden Kanten 62, 62' aus
Sicht der vorgegebenen Erfassungsposition auf der Längsachse
X des Düsenkörpers 18 liegt.
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Alternativ
können auch, falls der Düsenkörper 18 mindestens
die erste Einspritzöffnung 34 und die zweite Einspritzöffnung 34' umfasst,
deren jeweilige senkrecht zu der Längsachse X des Düsenkörpers 18 verlaufende
Lagelinie S, S' aus Sicht der mindestens einen Erfassungsposition
voneinander beabstandet verlaufen, von jeder dieser mindestens zwei
Einspritzöffnungen 34, 34' jeweils mindestens eine
Kante 62, 68 des Randes der jeweiligen Einspritzöffnung 34, 34' ermittelt
oder erfasst werden und abhängig von diesen erfassten oder
ermittelten Kanten 62, 68 die mindestens zwei
Einspritzöffnungen 34, 34' voneinander
unterschieden werden in Bezug auf ihre Position gemäß ihrer
jeweiligen Lagelinie S, S'. Dann wird der Düsenkörper 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 abhängig von
den so voneinander unterschiedenen mindestens zwei Einspritzöffnungen 34, 34' und
der zugehörigen mindestens einen Kante 62, 68 des
Randes mindestens einer dieser mindestens zwei Einspritzöffnungen 34, 34' so
gedreht und ausgerichtet, dass der Düsenkörper 18 die
vorgegebene Sollposition relativ zu der vorgegebenen Referenzposition
REF aufweist.
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In
einem Schritt S6 kann das Verfahren beendet werden. Vorzugsweise
wird das Verfahren wiederholt für ein weiteres Einspritzventil
abgearbeitet, welches noch nicht ausgerichtet wurde. Das Ausrichten
ist so sehr einfach in einem Montageprozess von Einspritzventilen
integrierbar.
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7 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum
Ausrichten des Düsenkörpers 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 des Einspritzventils 2.
Der Düsenkörper 18 umfasst zumindest
die erste Einspritzöffnung 34 und ist mit dem
weiteren Körper 4 um eine Längsachse
X des Düsenkörpers 18 drehbar gekoppelt.
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Das
Programm beginnt in einem Schritt S7. In einem Schritt S8 wird der
weitere Körper 4 in der vorgegebenen Referenzposition
REF ausgerichtet. In einem Schritt S9 wird der Düsenkörper 18 relativ zu
dem weiteren Körper 4 gedreht.
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In
einem Schritt S10 wird aus der mindestens einen vorgegebenen Erfassungsposition,
die relativ zu der vorgegebenen Referenzposition REF des weiteren
Körpers 4 vorgegeben ist, mindestens ein Teil der
Kontur 66 des Randes zumindest der ersten Einspritzöffnung 34 erfasst
und es wird gegebenenfalls auch mindestens ein Teil der Kontur 70 des
Randes der zweiten Einspritzöffnung 34' erfasst.
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In
einem Schritt S11 wird die in der Ebene mit der Längsachse
X des Düsenkörpers 18 verlaufende erste
Symmetrielinie Y der Kontur 66 des Randes der ersten Einspritzöffnung 34 ermittelt.
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In
einem Schritt S12 wird der Düsenkörper 18 um
seine Längsachse X relativ zu dem weiteren Körper 4 gedreht,
bis sich die Längsachse X des Düsenkörpers 18 und
die erste Symmetrielinie Y der Kontur 66 des Randes der
ersten Einspritzöffnung 34 aus Sicht der vorgegebenen
Erfassungsposition überlagern.
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Beispielsweise
kann auch die senkrecht zu der Längsachse X des Düsenkörpers 18 verlaufende zweite
Symmetrielinie Z der Kontur 66 des Randes der ersten Einspritzöffnung 34 ermittelt
werden und der Düsenkörper 18 kann relativ
zu dem weiteren Körper 4 derart positioniert werden,
dass die zweite Symmetrielinie Z der Kontur 66 des Randes
der ersten Einspritzöffnung 34 aus Sicht der vorgegebenen Erfassungsposition
durch einen vorgegebenen Bezugspunkt des Düsenkörpers 18 verläuft.
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In
einem Schritt S13 kann das Verfahren beendet werden. Vorzugsweise
wird das Verfahren wiederholt für ein weiteres Einspritzventil
abgearbeitet, welches noch nicht ausgerichtet wurde.
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Um
eine Montage des Düsenkörpers 18 und des
weiteren Körpers 4 und somit des Einspritzventils 2 mit
präziser Ausrichtung der Einspritzöffnungen 34, 34' zu
ermöglichen, werden vorzugsweise der Düsenkörper 18 und
der weitere Körper 4 nach dem Ausrichten in ihrer
relativen Position zueinander fixiert, beispielsweise durch Anbringen
und Befestigen der Düsenspannmutter 20.
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Insbesondere
ist die Vorrichtung 72 zum Ausrichten des Düsenkörpers 18 relativ
zu dem weiteren Körper 4 des Einspritzventils 2 dazu
ausgebildet, zumindest eines der beispielhaften Verfahren zum Ausrichten
des Düsenkörpers 18 relativ zu dem weiteren
Körper 4 des Einspritzventils 2 durchzuführen.
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Die
Schritte S1 bis S6 und/oder S7 bis S13 sind vorzugsweise in computerlesbare
Programmanweisungen übersetzt und auf einem Medium, beispielsweise
einem Speichermedium zumindest eines Teils der Vorrichtung 72,
insbesondere der Auswerteeinheit 76, und/oder einem tragbaren
Speichermedium, ausgebildet und somit darauf abgespeichert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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