DE102008043347A1

DE102008043347A1 - Measuring and testing device for determining leakage quantity in fuel injecting valve of self-igniting internal-combustion engine, has ultrasonic receiver, where part of ultrasonic wave is guided from test piece to receiver over probe

Info

Publication number: DE102008043347A1
Application number: DE200810043347
Authority: DE
Inventors: Martin Voss; Michael Goetz; Hrvoje Lalic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-06

Abstract

The device (1) has an ultrasonic unit (11) with an ultrasonic transmitter (12) and an ultrasonic receiver (13). A probe (14) is indirectly and acoustically connected with a test piece i.e. fuel injecting valve (2), in an area of a dissolution volume at a thick region (10), where the volume is provided in the piece. Ultrasonic wave produced by the transmitter in the piece is transmitted to the volume over the probe. A part of the ultrasonic wave reflected at the volume is received by the receiver, where the part of the ultrasonic wave is guided from the piece to the receiver over the probe.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Mess- und Prüfvorrichtung zur Leckagemengenbestimmung. Speziell betrifft die Erfindung eine Mess- und Prüfvorrichtung zur Leckagemengenbestimmung bei Brennstoffeinspritzventilen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The The invention relates to a measuring and testing device for determining the leakage amount. Specifically, the invention relates to a measuring and testing device for Leakage determination in fuel injection valves of air compressing, self-igniting internal combustion engines.

Aus der DE 101 55 413 A1 ist ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten bekannt. Das bekannte Ventil weist mehrere Bauteile auf, die in Axialrichtung des Ventils nacheinander angeordnet sind. Dabei ist an einem der Bauteile ein Außengewinde ausgebildet, um mit einem Innengewinde einer Spannmutter in Eingriff zu kommen. Die Spannmutter dient zur Verspannung der Bauteile des Ventils. Ferner ist ein Dichtelement vorgesehen, dass zwischen dem Innengewinde der Spannmutter und dem Außengewinde des Bauteils angeordnet ist. Das Dichtelement kann dabei in Form einer Beschichtung zwischen dem Innengewinde der Düsenspannmutter um dem Außengewinde des Haltekörpers angeordnet sein. Solch ein als Beschichtung ausgestaltetes Dichtelement kann entweder auf dem Innengewinde oder dem Außengewinde oder auf beiden Gewinden aufgebracht sein. Die Beschichtung verläuft dabei um den gesamten Umfang des Gewindes. Dadurch ist eine sichere Abdichtung eines Niederdruckbereichs des Ventils gegen die äußere Umgebung erreicht.From the DE 101 55 413 A1 a valve for controlling fluids is known. The known valve has a plurality of components which are arranged one after the other in the axial direction of the valve. In this case, an external thread is formed on one of the components in order to come into engagement with an internal thread of a clamping nut. The clamping nut serves to clamp the components of the valve. Furthermore, a sealing element is provided, which is arranged between the internal thread of the clamping nut and the external thread of the component. The sealing element may be arranged in the form of a coating between the internal thread of the nozzle retaining nut about the external thread of the holding body. Such a coating element designed as a coating can be applied either on the internal thread or the external thread or on both threads. The coating runs around the entire circumference of the thread. As a result, a secure sealing of a low pressure region of the valve is achieved against the outside environment.

Bei dem aus der DE 101 55 413 A1 bekannten Ventil erweist es sich als nachteilig, dass die Dichtstelle von der Spannmutter verdeckt ist. Dadurch ergibt sich ein Todvolumen. Erst wenn der Raum, der das Todvolumen vorgibt, gefüllt ist, wird eine mögliche Leckage von außen sichtbar. Bei dem bekannten Ventil ist es daher relativ aufwändig, die Dichtheit zu überprüfen.In the from the DE 101 55 413 A1 known valve, it proves to be disadvantageous that the sealing point is covered by the clamping nut. This results in a dead volume. Only when the room, which determines the death volume, is filled, a possible leakage from the outside is visible. In the known valve, it is therefore relatively expensive to check the tightness.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Mess- und Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Leckagemengenbestimmung möglich ist, bevor eine Leckage über eine Dichtstelle, insbesondere ein Gewinde, nach außen sichtbar ist. Speziell können die Prüfzeit verkürzt und auch geringfügige Leckagemengen bestimmt werden.The Measuring and testing device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a leakage quantity determination possible before leakage through a sealing point, in particular a thread, is visible to the outside. specially can shorten the test time and also minor leakage quantities are determined.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Mess- und Prüfvorrichtung möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of specified in claim 1 Measuring and testing device possible.

Vorteilhaft ist es, dass eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die auf der Basis der von dem Ultraschallgeber erzeugten, über den Prüfkopf in den Prüfkörper übertragenen Ultraschallwelle und dem über den Prüfkopf von dem Ultraschallempfänger empfangenen Teil der Ultraschallwelle einen Reflektionsgrad bestimmt. Die Auswerteeinrichtung kann den Reflektionsgrad mit hinterlegten Referenzwerten vergleichen, die beispielsweise auf dem Wellenwiderstand von Stahl, dem Wellenwiderstand von Luft und dem Wellenwiderstand von Diesel, Prüföl oder dergleichen basieren. Dadurch kann ermittelt werden, ob sich im Todvolumen nur Luft befindet.Advantageous it is that an evaluation is provided on the Base of the generated by the ultrasound generator, via the Transfer test head into the test specimen Ultrasonic wave and the over the test head of the ultrasonic receiver received part of the ultrasonic wave determines a degree of reflection. The evaluation device can the Compare reflectivity with stored reference values, the For example, on the characteristic impedance of steel, the characteristic impedance of air and the characteristic impedance of diesel, test oil or the like. This can be used to determine whether in the dead volume only air is located.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Auswerteeinrichtung den Reflektionsgrad als hoch bestimmt, wenn der Reflektionsgrad zumindest näherungsweise gleich 100% ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Auswerteeinrichtung den Reflektionsgrad als niedrig bestimmt, wenn der Reflektionsgrad im Bereich von 88% liegt. Dabei sind in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall auch andere Referenzwerte möglich.Further it is advantageous that the evaluation device the degree of reflection is determined to be high if the reflectance is at least approximately is equal to 100%. Furthermore, it is advantageous that the evaluation device determines the reflectance as low when the reflectance in the range of 88%. These are dependent on Other reference values are possible for the respective application.

Vorteilhaft ist es, dass der Ultraschallempfänger zu zumindest zwei Zeitpunkten den Teil der Ultraschallwelle empfängt, der an dem Todvolumen in dem Prüfkörper reflektiert wird, und dass die Auswerteeinrichtung einen zeitlichen Verlauf des Reflektionsgrads bestimmt. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Auswerteeinrichtung auf der Basis des zeitlichen Verlaufs des Reflektionsgrads eine Leckrate bestimmt, die auf einer Füllgeschwindigkeit des Todvolumens basiert. Beispielsweise kann zum Beginn des zeitlichen Verlaufs der Messung das Todvolumen vollständig mit Luft gefüllt sein. Nach einer bestimmten Zeit wird ein weiterer Wert für den Reflektionsgrad bestimmt, wobei sich aus der Änderung des Reflektionsgrads die Leckagemenge bestimmen lässt. Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass die Auswerteeinrichtung auf der Basis des zeitlichen Verlaufs des Reflektionsgrads eine Leckrate bestimmt, die als niedrig bestimmt ist, wenn der Reflektionsgrad im zeitlichen Verlauf relativ hoch bleibt, und die als hoch bestimmt ist, wenn der Reflektionsgrad im zeitlichen Verlauf abnimmt. Dadurch kann zumindest eine qualitative Abschätzung vorgenommen werden, ob eine eher große oder eher kleine Leckagemenge pro Zeiteinheit auftritt.Advantageous it is that the ultrasound receiver to at least two Time points receives the part of the ultrasonic wave, the reflected at the dead volume in the specimen is, and that the evaluation device a time course the degree of reflection determined. It is advantageous that the evaluation on the basis of the temporal course of the reflectance one Leak rate determined on a filling rate of Death volume based. For example, at the beginning of the temporal During the measurement, the dead volume completely with air be filled. After a certain time will be another Value for the reflectance determined, resulting from the change the degree of reflection determines the amount of leakage. However, it is also advantageous that the evaluation device on the basis of the temporal course of the reflectance one Leak rate determined to be low when the reflectance is relatively high over time, and that is considered high, when the reflectance decreases over time. Thereby At least a qualitative estimate can be made whether a rather large or rather small amount of leakage occurs per unit of time.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Auswerteeinrichtung die Bestimmung des zeitlichen Verlaufs zumindest näherungsweise in Übereinstimmung mit einer Druckbeaufschlagung eines in einem durch die Dichtstelle abgedichteten Raum des Prüfkörpers vorgesehenen Mediums beginnt. Dadurch ist das Todvolumen zum Beginn der Messung zumindest weitgehend mit Luft gefüllt, wodurch die Leckagemengenbestimmung optimiert ist.Advantageous it is further, that the evaluation device determining the temporal Course at least approximately in accordance with a pressurization of one in one by the sealing site provided sealed space of the specimen Medium begins. This is the dead volume at the beginning of the measurement at least largely filled with air, whereby the Leckagemengenbestimmung is optimized.

Vorteilhaft ist es auch, dass eine Aufnahme vorgesehen ist, die zum Aufnehmen von Prüfkörpern dient, die als Brennstoffeinspritzventile ausgestaltet sind, und dass der Prüfkopf in Bezug auf die Aufnahme so positioniert ist, dass der Prüfkopf zur Messung mit einer Düsenspannmutter des Brennstoffeinspritzventils akustisch verbindbar ist. Die Verbindung des Prüfkopfs mit der Düsenspannmutter kann dabei über ein Kopplermedium, beispielsweise ein Gel oder Öl, oder kopplermediumfrei mittels eines Kopplerkissens des Prüfkopfes erfolgen.It is also advantageous that a receptacle is provided which serves to receive test specimens designed as fuel injection valves and that the probe is positioned with respect to the receptacle such that the probe is acoustically connectable for measurement with a nozzle retaining nut of the fuel injector. The connection of the probe with the nozzle retaining nut can be done via a coupler medium, such as a gel or oil, or kopplermediumfrei means of a coupler pad of the probe.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:preferred Embodiments of the invention are in the following Description with reference to the accompanying drawings closer explained. It shows:

1 eine Mess- und Prüfvorrichtung mit einem Brennstoffeinspritzventil entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen, auszugsweisen Schnittdarstellung. 1 a measuring and testing device with a fuel injection valve according to an embodiment of the invention in a schematic, excerpted sectional view.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Mess- und Prüfvorrichtung 1 mit einem Brennstoffeinspritzventil 2 in einer schematischen, auszugsweisen Schnittdarstellung. Die Mess- und Prüfvorrichtung 1 dient zur Leckagemengenbestimmung an einem Prüfkörper, wobei der Prüfkörper in diesem Ausführungsbeispiel als Brennstoffeinspritzventil 2 ausgebildet ist. Ein bevorzugter Einsatz der Mess- und Prüfvorrichtung 1 besteht für Brennstoffeinspritzventile 2 für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Die erfindungsgemäße Mess- und Prüfvorrichtung 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a measuring and testing device 1 with a fuel injector 2 in a schematic, partial sectional view. The measuring and testing device 1 is used to determine the leakage amount of a test specimen, wherein the test specimen in this embodiment as a fuel injection valve 2 is trained. A preferred use of the measuring and testing device 1 exists for fuel injectors 2 for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. The measuring and testing device according to the invention 1 However, it is also suitable for other applications.

Das Brennstoffeinspritzventil 2 weist einen Haltekörper 3, einen Düsenkörper 4 und eine Spannmutter 5 auf. Dabei ist an dem Haltekörper 3 ein Außengewinde 6 ausgebildet, das mit einem Innengewinde 7 der Spannmutter 5 zusammenwirkt. Durch die Spannmutter 5 ist eine gewisse Vorspannung zwischen dem Haltekörper 3 und dem Düsenkörper 4 vorgegeben, wobei der Haltekörper 3 an einer Anlagefläche 8 des Düsenkörpers 4 anliegt.The fuel injector 2 has a holding body 3 , a nozzle body 4 and a clamping nut 5 on. It is on the holding body 3 an external thread 6 formed, with an internal thread 7 the clamping nut 5 interacts. Through the clamping nut 5 is a certain bias between the holding body 3 and the nozzle body 4 predetermined, wherein the holding body 3 on a contact surface 8th of the nozzle body 4 is applied.

Zwischen dem Haltekörper 3, dem Düsenkörper 4 und der Spannmutter 5 ist ein ringförmiger Raum 9, der einen Hohlraum darstellt, gebildet. Durch den Raum 9 ist ein Todvolumen gebildet. Über die Vorspannung der Spannmutter 5 ist eine Dichtstelle 10 zwischen dem Haltekörper 3, dem Düsenkörper 4 und der Spannmutter 5 gegeben. Die Dichtwirkung erfolgt dabei im Bereich der Anlagefläche 8 und durch die Zusammenwirkung des Außengewindes 6 des Haltekörpers 3 mit dem Innengewinde 7 der Spannmutter 5. An der Dichtstelle 10 ist das durch den Raum 9 gegebene Todvolumen vorgesehen.Between the holding body 3 , the nozzle body 4 and the clamping nut 5 is an annular space 9 forming a cavity formed. Through the room 9 a death volume is formed. About the preload of the clamping nut 5 is a sealing point 10 between the holding body 3 , the nozzle body 4 and the clamping nut 5 given. The sealing effect takes place in the area of the contact surface 8th and by the interaction of the external thread 6 of the holding body 3 with the internal thread 7 the clamping nut 5 , At the sealing point 10 is that through the room 9 given death volume provided.

Für die Dichtheitsprüfung ist es nachteilig, dass die zu prüfende Dichtstelle 10 von der Spannmutter 5 des Brennstoffeinspritzventils 2 verdeckt ist. Bei anders ausgestalteten Prüfkörpern kann eine entsprechende Dichtstelle von einer Schraube, einer Mutter oder dergleichen verdeckt sein. Durch die Spannmutter 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel auch das Todvolumen des Raumes 9 gebildet. Beim Auftreten einer Leckage wird zunächst der Raum 9 gefüllt, bevor die Leckage außen sichtbar wird.For the leak test, it is disadvantageous that the sealing point to be tested 10 from the clamping nut 5 of the fuel injection valve 2 is covered. In differently designed test specimens, a corresponding sealing point of a screw, a nut or the like may be hidden. Through the clamping nut 5 is in this embodiment, the dead volume of the room 9 educated. When a leak occurs, the room is first 9 filled before the leakage is visible on the outside.

Die Größe des eingeschlossenen Raumes 9 bestimmt eine Nachweisgrenze. Beispielsweise können bei der Dauer einer hydraulischen Sichtprüfung von 180 Sekunden und einem Volumen von 150 mm³ des Raumes 9 nur Leckraten erkannt werden, die größer als 50 mm³/Minute sind. Das heißt, selbst wenn alle Brennstoffeinspritzventile einer Serie auf Dichtheit überprüft werden, können nur größere Leckagemengen, das heißt Groblecks, erkannt werden. Eine Leckrate von 50 mm³/Minute entspricht etwa 75 Tropfen in einer Stunde.The size of the enclosed space 9 determines a detection limit. For example, in the duration of a hydraulic visual inspection of 180 seconds and a volume of 150 mm ^{3 of} the room 9 only leak rates are detected that are greater than 50 mm ³ / minute. That is, even if all fuel injectors in a series are checked for leaks, only larger leakage quantities, that is, large leaks, can be detected. A leak rate of 50 mm ³ / minute corresponds to about 75 drops in one hour.

Kleinere Leckagemengen können daher in einer vernünftigen Prüfzeit von außen nicht durch Sichtprüfung erkannt werden.smaller Leakage quantities can therefore be in a reasonable Test time from outside not by visual inspection be recognized.

Die Mess- und Prüfvorrichtung 1 weist eine Ultraschalleinheit 11 mit einem Ultraschallgeber 12 und einem Ultraschallempfänger 13 auf. Ferner weist die Mess- und Prüfvorrichtung 1 einen Prüfkopf 14 auf. Die Ultraschalleinheit 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel in den Prüfkopf 14 integriert. Der Prüfkopf 14 weist ein Kopplerkissen 15 auf.The measuring and testing device 1 has an ultrasound unit 11 with an ultrasound generator 12 and an ultrasound receiver 13 on. Furthermore, the measuring and testing device 1 a test head 14 on. The ultrasound unit 11 is in this embodiment in the test head 14 integrated. The test head 14 has a coupler cushion 15 on.

Die Ultraschalleinheit 11 ist mit einer Auswerteeinrichtung 16 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 16 ist außerdem mit einer Pumpe 17 verbunden, die ein Medium aus einem Tank 18 über eine Leitung 19 in einen Brennstoffkanal 20 im Inneren des Brennstoffeinspritzventils 2 fördert. Bei dem Medium kann es sich um ein Prüföl, ein Dieselöl oder dergleichen handeln. Ferner weist die Mess- und Prüfvorrichtung 1 eine Aufnahme 21 auf, die zum Aufnehmen des Brennstoffeinspritzventils 1 während der Messung dient.The ultrasound unit 11 is with an evaluation device 16 connected. The evaluation device 16 is also with a pump 17 connected to a medium from a tank 18 over a line 19 in a fuel channel 20 inside the fuel injection valve 2 promotes. The medium may be a test oil, a diesel oil or the like. Furthermore, the measuring and testing device 1 a recording 21 on, for receiving the fuel injector 1 during the measurement.

Zur Durchführung der Prüfung kommen mehrere Möglichkeiten in Frage. Eine Möglichkeit ist die Durchführung mittels des Kopplerkissens 15, die nachfolgend in weiterem Detail beschrieben ist. Eine weitere Möglichkeit ist, dass anstelle eines Kopplerkissens ein Tauchbad verwendet wird, das zum Herstellen der akustischen Verbindung zwischen dem Prüfkopf 14 und dem Prüfkörper 2 dient. Es können aber auch andere Möglichkeiten zur Herstellung der akustischen Verbindung zwischen dem Prüfkopf 14 und dem Prüfkörper 2 zum Einsatz kommen, bei denen gegebenenfalls andere Verbindungsmittel verwendet werden.There are several options for carrying out the test. One possibility is the implementation by means of the Kopplerkissens 15 which is described in more detail below. Another possibility is that instead of a coupler pad, use is made of an immersion bath, which is used to establish the acoustic connection between the test head 14 and the specimen 2 serves. But there are also other ways to make the acoustic connection between the probe 14 and the specimen 2 be used in which, if appropriate, other connecting means are used.

Zur Durchführung der Prüfung wird das zu prüfende Brennstoffeinspritzventil 2 in die Aufnahme 21 eingesetzt. Der Prüfkopf 14 ist so angeordnet, dass das Kopplerkissen 15 an der Spannmutter 5 des Brennstoffeinspritzventils 2 im Bereich des in dem Brennstoffeinspritzventil 2 vorgesehenen, durch den Raum 9 gegebenen Todvolumens positioniert ist. Somit besteht über das Kopplerkissen 15 eine unmittelbare akustische Verbindung zwischen dem Prüfkopf 14 und dem Brennstoffeinspritzventil 2. Dabei kann auch ein Kopplermedium, beispielsweise ein Gel oder ein Öl, zum Einsatz kommen, so dass der Prüfkopf 14 in mittelbarer akustischer Verbindung mit dem Brennstoffeinspritzventil 2 steht. Der Ultraschallgeber 12 der Ultraschalleinheit 11 gibt ein Ultraschallsignal in Form einer Ultraschallwelle aus, die über den Prüfkopf 14, das heißt über das Kopplerkissen 15 des Prüfkopfes 14, in das Brennstoffeinspritzventil 2 zu dem Todvolumen übertragen wird. Die Ultraschallwelle wird an der Grenzfläche der Spannmutter 5 zu dem Todvolumen des Raums 9 teilweise reflektiert. Der Reflektionsgrad ist dabei von dem Medium im Raum (Todvolumen) 9 beziehungsweise der Füllung des Raums 9 abhängig.To perform the test, the fuel injector to be tested 2 in the recording 21 used. The test head 14 is arranged so that the coupler cushion 15 on the clamping nut 5 of the fuel injection valve 2 in the area of the fuel injector 2 provided, through the room 9 given death volume is positioned. Thus exists over the Kopplerkissen 15 an immediate acoustic connection between the probe 14 and the fuel injection valve 2 , In this case, a coupler medium, such as a gel or an oil, are used, so that the probe 14 in indirect acoustic communication with the fuel injector 2 stands. The ultrasound generator 12 the ultrasound unit 11 Outputs an ultrasonic signal in the form of an ultrasonic wave, which passes over the test head 14 that is over the Kopplerkissen 15 of the test head 14 , in the fuel injector 2 is transmitted to the death volume. The ultrasonic wave is at the interface of the clamping nut 5 to the death volume of the room 9 partially reflected. The degree of reflection is thereby of the medium in the space (dead volume) 9 or the filling of the room 9 dependent.

Wenn der Raum 9 mit Luft gefüllt ist, dann ergibt sich ein relativ hoher Reflektionsgrad. Zur Durchführung der Leckagemengenbestimmung wird die Pumpe 17 in Betrieb genommen, so dass über den Brennstoffkanal 20 das Medium aus dem Tank 18 in das Brennstoffeinspritzventil 2 gelangt. Wenn sich der Raum 9 mit dem Medium füllt, dann ändert sich der Reflektionsgrad. Maßgeblich für den Reflektionsgrad ist dabei der Wellenwiderstand Z, der sich aus der Dichte ρ des jeweiligen Mediums und der Schallgeschwindigkeit c des jeweiligen Mediums im Todvolumen ergibt, beziehungsweise die Differenz zum Wellenwiderstand der Spannmutter 5. Hierbei gilt: Z = ρ·c. (1) When the room 9 filled with air, then results in a relatively high degree of reflection. The pump is used to carry out the leakage quantity determination 17 put into service, so over the fuel channel 20 the medium from the tank 18 in the fuel injection valve 2 arrives. When the room is 9 filled with the medium, then the reflectance changes. Decisive for the degree of reflection is the characteristic impedance Z, which results from the density ρ of the respective medium and the speed of sound c of the respective medium in the dead volume, or the difference to the characteristic impedance of the clamping nut 5 , Where: Z = ρ · c. (1)

Wenn die Spannmutter 5 aus Stahl gefertigt ist, dann ergibt sich für den Wellenwiderstand Z_S der Spannmutter 5: ZS = 3,6·107 kg/(m2·s). (2) If the clamping nut 5 made of steel, then results for the characteristic impedance Z _{S of} the clamping nut 5 : Z S = 3.6 x 10 7 kg / (m 2 · S). (2)

Der Wellenwiderstand Z₁₁ von Luft beträgt: ZL = 414 kg/(m2·s) (3)und der Wellenwiderstand Z_M des Mediums, beispielsweise des Diesel- oder Prüföls, ist: ZM = 1,15·106 kg/(m2·s). (4) The characteristic impedance Z ₁₁ of air is: Z L = 414 kg / (m 2 · S) (3) and the characteristic impedance Z _{M of} the medium, for example the diesel or test oil, is: Z M = 1.15 x 10 6 kg / (m 2 · S). (4)

Theoretisch berechnet sich bei einer ebenen Schallwelle und einer ebenen Grenzfläche der Reflektionsgrad R gemäß: R = (Z1 – Z2)2/(Z1 + Z2)2, (5)wobei Z₁ und Z₂ die Wellenwiderstände der Materialien an der Grenzfläche bezeichnet. Im theoretischen Idealfall wäre der Reflektionsgrad zwischen der Spannmutter 5 und dem durch den Raum 9 gegebenen Todvolumen etwa gleich 1, das heißt 100% wenn sich im Todvolumen nur Luft befindet. Befindet sich im Todvolumen nur Diesel, so beträgt der ideale, theoretische Reflektionsgrad 0,88, das heißt 88% Dies bedeutet, dass ohne Leckage im Zeitverlauf gleich bleibend 100% der Schallwelle reflektiert werden. Sofern eine Leckage auftritt, kann die Auswerteeinrichtung 16 bei einer hohen Leckage nach einer gewissen Zeit einen Reflektionsgrad von 88% bestimmen, was einer vollständigen Füllung des Todvolumens mit dem Medium entspricht.Theoretically, for a flat sound wave and a flat boundary surface, the reflectance R is calculated according to: R = (Z 1 - Z 2 ) 2 / (Z 1 + Z 2 ) 2 , (5) where Z ₁ and Z _{2 designate} the wave resistances of the materials at the interface. In the theoretical ideal case, the degree of reflection between the clamping nut would be 5 and through the room 9 given death volume is approximately equal to 1, that is 100% if there is only air in the dead volume. If only diesel is present in the dead volume, the ideal theoretical reflectance is 0.88, ie 88%. This means that 100% of the sound wave is reflected without loss over time. If a leak occurs, the evaluation 16 after a certain period of time determine a degree of reflection of 88% at a high leakage, which corresponds to a complete filling of the dead volume with the medium.

Allerdings sind bei dem konkreten Prüfkörper, insbesondere dem im Ausführungsbeispiel eingesetzten Brennstoffeinspritzventil 2, durch die Geometrie am Bauteil noch zusätzliche Effekte gegeben, die Abweichungen von den idealen Werten verursachen können. Jedoch kann prinzipiell ein Unterschied im Reflektionsgrad zwischen einem hohen Wert und einem niedrigen Wert durch die Auswerteeinrichtung 16 erkannt werden. Ein hoher Wert ergibt sich dabei für ein mit Luft gefülltes Todvolumen, das heißt einen leeren Raum 9, während sich ein niedriger Wert für ein im Wesentlichen gefülltes Todvolumen ergibt. Durch eine Kalibrierung kann in einfacher Weise eine quantitative Analyse durchgeführt werden. Hierbei können ein oder mehrere Brennstoffeinspritzventile 2 oder andere Prüfkörper einer Serie einer Messung zur Kalibrierung unterzogen werden. Hierdurch kann leicht ein Reflektionsgrad bei mit Luft gefülltem Todvolumen und ein Reflektionsgrad bei einem mit dem Medium vollständig gefüllten Todvolumen bestimmt werden. Gegebenenfalls kann auch der Reflektionsgrad für ein teilgefülltes Todvolumen ermittelt werden.However, in the concrete test body, in particular the fuel injection valve used in the exemplary embodiment 2 , through the geometry of the component given additional effects that can cause deviations from the ideal values. However, in principle, a difference in the degree of reflection between a high value and a low value by the evaluation device 16 be recognized. A high value results for a dead volume filled with air, that is an empty space 9 while giving a low value for a substantially filled death volume. Through a calibration, a quantitative analysis can be carried out in a simple manner. This may include one or more fuel injectors 2 or other specimens of a series of a measurement for calibration. As a result, it is easy to determine a degree of reflection in the case of a dead volume filled with air and a degree of reflection in the case of a dead volume completely filled with the medium. Optionally, the degree of reflection for a partially filled dead volume can be determined.

Somit kann eine Leckage erkannt werden, bevor diese von außen sichtbar ist. Insbesondere kann die Prüfzeit verkürzt werden, da auch geringfügigere Leckagemengen von der Mess- und Prüfvorrichtung 1 bestimmt werden können.Thus, a leak can be detected before it is visible from the outside. In particular, the test time can be shortened, as well as minor leakage quantities from the measuring and testing device 1 can be determined.

Bei dem anhand der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Mess- und Prüfvorrichtung 1 ergeben sich mehrere Vorteile. Die Leckage kann in einer relativ kurzen Zeit erkannt werden, wodurch die Prüfzeit im Vergleich zu einer Sichtprüfung wesentlich reduziert werden kann. Außerdem kann die Messung objektiv und quantitativ durchgeführt werden. Ferner kann die Prüfung automatisiert durchgeführt werden, wobei eine Einmessung für eine Serie von Prüfkörpern möglich ist. Außerdem kann die Mess- und Prüfvorrichtung 1 in eine Funktionsprüfung oder dergleichen integriert und gegebenenfalls gleichzeitig mit anderen Funktionsmessungen durchgeführt werden. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, den Raum 9 gezielt auf das Mess- und Prüfverfahren durch die Mess- und Prüfvorrichtung 1 anzupassen, um eine höhere Genauigkeit für die Leckagemengenbestimmung zu erreichen.In the case of the 1 described embodiment of the measuring and testing device 1 There are several advantages. The leakage can be detected in a relatively short time, whereby the test time can be significantly reduced compared to a visual inspection. In addition, the measurement can be carried out objectively and quantitatively. Furthermore, the test can be carried out automatically, whereby a calibration for a series of test specimens is possible. In addition, the measuring and testing device 1 integrated into a functional test or the like and optionally simultane- ously tig with other functional measurements. If necessary, there is also the possibility of the room 9 targeted to the measuring and test method by the measuring and testing device 1 in order to achieve a higher accuracy for the leakage quantity determination.

Die Auswerteeinrichtung 16 kann eine Leckrate auf der Basis des zeitlichen Verlaufs des Reflektionsgrad bestimmen, die auf einer Füllgeschwindigkeit des Todvolumens basiert. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 16 nach einem gewissen Zeitintervall den Reflektionsgrad bestimmen. Falls der Reflektionsgrad relativ niedrig ist, dann ergibt sich eine große Leckagemenge. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Prüfung nach dem bestimmten Zeitintervall abgeschlossen ist.The evaluation device 16 may determine a leak rate based on the time course of the reflectance based on a filling rate of the dead volume. For example, the evaluation device 16 determine the reflectance after a certain time interval. If the reflectance is relatively low, then there is a large amount of leakage. This embodiment has the advantage that the test is completed after the specific time interval.

Die Auswerteeinrichtung 16 kann auch die Dauer bestimmen, bis ein gewisser Reflektionsgrad erreicht ist. Bleibt der Reflektionsgrad im zeitlichen Verlauf relativ hoch, dann wird eine niedrige Leckagerate bestimmt. Nimmt der Reflektionsgrad hingegen im zeitlichen Verlauf relativ schnell ab, dann wird eine hohe Leckagemenge bestimmt.The evaluation device 16 can also determine the duration until a certain degree of reflection is achieved. If the degree of reflection remains relatively high over time, then a low leakage rate is determined. If, on the other hand, the degree of reflection decreases relatively quickly over time, then a high amount of leakage is determined.

Der Beginn der Messung durch die Mess- und Prüfvorrichtung 1 kann mit einer Druckbeaufschlagung des in den Brennstoffkanal 20 geführten Mediums beginnen. Dadurch kann zum Beginn der Messung von einem mit Luft gefüllten Todvolumen ausgegangen werden.The beginning of the measurement by the measuring and testing device 1 can with a pressurization of the in the fuel channel 20 start guided medium. As a result, an air-filled dead volume can be assumed at the beginning of the measurement.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments limited.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10155413 A1 [0002, 0003]

Claims

Measuring and testing device ( 1 ) for leakage quantity determination, in particular for fuel injection valves of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with an ultrasound unit ( 11 ), which is an ultrasound generator ( 12 ) and an ultrasonic receiver ( 13 ), and a test head ( 14 ), which at least indirectly acoustically with a test specimen ( 2 ) in the region of one in the test specimen ( 2 ) provided at a sealing point ( 10 ) is connectable, whereby via the test head ( 14 ) one of the ultrasound generator ( 12 ) generated ultrasonic wave in the test body ( 2 ) is transferable to the death volume, and wherein from the ultrasound receiver a via the test head ( 14 ) of the test piece ( 2 ) to the ultrasound receiver ( 13 ) guided, on the death volume reflected part of the ultrasonic wave is receivable.

Measuring and testing device according to claim 1, characterized in that an evaluation device ( 16 ) provided on the basis of the ultrasound generator ( 12 ), via the test head ( 14 ) in the test specimen ( 2 ) transmitted ultrasonic wave and the over the test head ( 14 ) from the ultrasound receiver ( 13 ) received part of the ultrasonic wave determines a degree of reflection.

Measuring and testing device according to claim 2, characterized in that the evaluation device ( 16 ) determines the reflectance as high when the reflectance is at least approximately equal to 100%.

Measuring and testing device according to claim 2 or 3, characterized in that the evaluation device ( 16 ) determines the reflectance as low when the reflectance is in the range of 88%.

Measuring and testing device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the ultrasonic receiver ( 13 ) receives, at least two times, that part of the ultrasonic wave which corresponds to the dead volume in the test body ( 2 ), and that the evaluation device ( 16 ) determines a time course of the reflectance.

Measuring and testing device according to claim 5, characterized in that the evaluation device ( 16 ) determines a leak rate based on a filling rate of the dead volume based on the time course of the reflectance.

Measuring and testing device according to claim 5, characterized in that the evaluation device on the Based on the time course of the reflectance a leak rate which is determined to be low when the reflectance is relatively high over time, and that is considered high, when the reflectance decreases over time.

Measuring and testing device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the evaluation device ( 16 ) the determination of the temporal course of the reflection degree at least approximately in accordance with a pressurization of a space sealed by the sealing point ( 20 ) of the test piece ( 2 ) medium begins.

Measuring and testing device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a receptacle ( 21 ) provided for receiving specimens ( 2 ), which are designed as fuel injection valves, and that the test head ( 14 ) in relation to the recording ( 21 ) is positioned so that the test head ( 14 ) for measurement with a clamping nut ( 5 ) of the fuel injection valve ( 2 ) is acoustically connectable.

Measuring and testing device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the test head ( 14 ) a coupler pad ( 15 ), which is used to establish the acoustic connection between the test head ( 14 ) and the test specimen ( 2 ) to the test specimen ( 2 ) can be applied.

Measuring and testing device according to one of claims 1 to 9, characterized in that an immersion bath is provided, which is for establishing the acoustic connection between the test head ( 14 ) and the test specimen ( 2 ) serves.