DE4414227C2 - Prüfvorrichtung für Einspritzventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für Einspritzventile nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Moderne Kfz-Motoren arbeiten mit Einspritzsystemen, bei welchen der Kraftstoff in den Motorraum eingespritzt wird. Hierfür ist jedem Zylinder des Motors ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil zugeordnet, dessen Öffnungszeiten je nach gewünschter Einspritzmenge regelbar ist. Dabei besteht das elektromagnetisch betätigbare Einspritzventil im wesentlichen aus einem Ventilkörper und einer Düsennadel mit aufgesetztem Magnetanker. Der bewegliche Anker ist fest mit einer Düsennadel verbunden, die von einer Schraubenfeder auf den Dichtsitz des Düsenkörpers gedrückt wird. Der Ventilkörper enthält im hinteren Teil eine Magnetwicklung und im vorderen Teil eine Führung für die Düsennadel. Die vom Steuergerät kommende Impulse bauen in der Wicklung ein Magnetfeld auf, wodurch der Anker angezogen und die Düsennadel von ihrem Sitz abgehoben wird. Der Hub des Ankers beträgt beispielsweise etwa 0,15 mm. Die Öffnungszeit wird vom elektronischen Steuergerät bestimmt und richtet sich nach dem jeweiligen Betriebszustand des Motors.

An heutige Kfz-Verbrennungsmotoren werden hohe Anforderungen an Abgasreinheit gestellt, die nicht zuletzt auch von einer optimalen Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches abhängt. Schadhafte Einspritzventile können dazu beitragen, daß die optimalen Werte nicht mehr erreicht werden, so daß ein fehlerhafter Verbrennungsablauf sich einstellt. Hierfür ist es erforderlich, die Einspritzventile auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen.

Eine Überprüfung von Einspritzventilen in herkömmlichen Kfz- Werkstätten ist nicht vorgesehen. Vielmehr werden die Einspritzventile aus dem Kraftfahrzeugmotor ausgebaut und durch neue ersetzt. Die gebrauchten Ventile werden dann zum Herstellerwerk gesandt und dort in einer Großanlage auf Funktionsweise überprüft. Dabei erfolgt die Prüfung der Einspritzventile nach dem Kriterium ihrer abgegebenen Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit. Hierzu dienen derzeit einzelne Druckkammern zur Aufnahme von lediglich einem Prüfling. Die Druckkammer ist mit einer getrennten Kraftstoffversorgung verbunden, wobei sich ein hoher Aufwand zur Durchführung der bestimmungsgemäßen Prüfung ergibt. Dieser Aufwand wird beispielsweise durch die Bereitstellung eines größeren Kraftstoffspeichers zur Druckkammer gebildet, dessen Inhalt über wechselnde Entfernung je nach Aufstellungsort über temperierte, druckausgeglichene hydraulische Leitungen zur Einzeldruckkammer gefördert werden muß. Dabei ist ein Wechsel des Prüfmediums nur unter großem Reinigungsaufwand entsprechend der Leitungsführung zu realisieren. Für einen füllstandsunabhängigen Betrieb dieser Anlage ist ein Nachfüllen des abgegebenen Volumens durch geeignete Strömungseinrichtungen, z. B. Pumpen, erforderlich.

Beim Einsatz von luftgedämpften Druckkammern sind Überlaufeinrichtungen zur Regelung des Kraftstoffdrucks erforderlich, um einen stabilen Flüssigkeitsspiegel zu erhalten. Insbesondere werden mehrere Einspritzventile stets nacheinander in einer solchen Anlage geprüft, was einen hohen Zeitaufwand bedarf. Ein solcher Meßprüfstand beinhaltet einen Kostenaufwand der durchaus ca. 2 Mio. DM betragen kann.

Aus der DE 32 40 622 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Messen einer durch eine Brennstoff- Einspritzvorrichtung eingespritzte Einspritzmenge bekannt geworden. Diese Vorrichtung ist jedoch äußerst kompliziert aufgebaut und kann insbesondere als einfache Prüfeinrichtung für Einspritzventile mit niedrigem Kostenaufwand nicht realisiert werden.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stark vereinfachte Prüfeinrichtung für Einspritzventile zu schaffen, die insbesondere mit einem sehr niedrigen Kostenaufwand realisierbar ist, ohne daß hiermit meßtechnische Nachteile verbunden sind. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, einen rationelleren Betrieb einer solchen Anlage vorzunehmen, um wirtschaftlich und effektiv zu arbeiten.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Prüfvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung hat gegenüber der bekannten Meßeinrichtung den Vorteil, daß sie äußerst kompakt als Standmeßgerät aufgebaut ist, so daß dieses in jeder Kraftfahrzeugwerkstatt problemlos eingesetzt werden kann. Dabei liegt der Erfindung der Kerngedanke zugrunde, daß die Prüfeinrichtung ein in sich geschlossenes System bildet, wobei der eingesetzte Druckbehälter das Kernstück der Anlage bildet. Wird beim bekannten System der Druck in der Einzeldruckkammer durch eine Druckregulierung der zugeführten Prüfflüssigkeit geregelt, so geschieht dies bei der vorliegenden Erfindung mittels einer präzisen Druckregulierung des sich über der Prüfflüssigkeit befindlichen Gasvolumens. Hierzu dient ein Präzisions- Druckregelventil, welches in einem genügend großen Gasdruckraum einen stets konstanten Druck erzeugt, der zu 100%ig reproduzierbaren Werten der Meßergebnisse führt. Durch eine solche Anordnung können insbesondere mehrere Einspritzventile parallel geschaltet und gleichzeitig vermessen werden, so daß ein effektives Arbeiten durch die Prüfvorrichtung gewährleistet ist. Maßgeblich für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist die Einhaltung stets gleicher und reproduzierbarer Bedingungen in dem Druckbehälter mit Prüfflüssigkeit, wobei ein stets konstanter Druck und eine konstante Temperatur in der Druckkammer zu gewährleisten sind. Durch diese Maßnahmen kann mittels einer zugeordneten elektronischen Steuerung jedes Einspritzventil nach vorgegebenen Betriebsbedingungen angesteuert und die hierbei abgespritzte Prüfflüssigkeit von ihrer Menge her erfaßt werden. Wird beispielsweise jedes Einspritzventil in einem Takt von einer hundertstel Sekunde über eine bestimmte Zeitdauer mit Strom beaufschlagt, so muß dies einer bestimmten abgespritzten Einspritzmenge entsprechen, die in einem Meßbehälter aufgefangen und beispielsweise auf einer Waage ausgewertet wird. Weicht die in dem Meßbehälter abgegebene Prüfflüssigkeitsmenge von einem vorgegebenen Soll- Wert mit Toleranzgrenzen ab, so ist das Einspritzventil als defekt zu bezeichnen.

Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Erfindung dahingehend, daß die Möglichkeit der sequentiellen, seriellen oder parallelen Ansteuerung der verschiedenen Einspritzventile ermöglicht wird, um eine negative Rückkopplung der aus der Druckkammer austretenden Prüfflüssigkeit zu verhindern. Würden beispielsweise sechs Einspritzventile gleichzeitig in derselben Taktfrequenz angesteuert, so könnte dies zu einem Aufschwingen der Prüfflüssigkeit in der Druckkammer führen, so daß eine Rückkopplung aufgrund nicht konstanter Druckverhältnisse sich einstellen kann. Um dieses zu vermeiden, können beispielsweise die am Druckbehälter angeschlossenen Einspritzventile sequentiell angesteuert werden. Dies bedeutet, daß zum Beispiel nur das erste, dritte, fünfte Einspritzventil gleichzeitig betätigt wird, während das zweite, vierte, sechste Ventil in einem nachfolgenden Testzyklus vermessen wird. Die Betätigung der Einspritzventile kann auch seriell, d. h. hintereinander, erfolgen, um ein Aufschwingen des Systems aufgrund von Druckschwankungen im Druckbehälter zu vermeiden.

Die Einspritzventile werden zweckmäßigerweise über Schnellkupplungen an die Anschlußflansche am Druckbehälter befestigt, was ein rasches Auswechseln der Prüflinge ermöglicht.

Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Erfindung im Zusammenhang mit einem Meßbehälter zum hochpräzisen Auffangen der vom Einspritzventil abgegebenen Prüfflüssigkeit. Hierfür ist der Meßbehälter flüssigkeits- und gasdicht mit dem Prüfling verbunden, wobei eine zusätzliche Dampfsperre zum Ausgleich von Dampfverlusten der zu wiegenden Prüfflüssigkeit vorgesehen ist. Dabei sind einstellbare Entlüftungsschlitze vorgesehen, um einen Druckausgleich im Auffangbehälter zu ermöglichen, der eine unerwünschte Verfälschung des treibenden Druckes verhindert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und sind im nachfolgenden Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Meßbehälters.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels:

Das in Fig. 1 dargestellte hydraulische bzw. pneumatische Ersatzschaltbild zeigt eine Prüfvorrichtung 1 für Einspritzventile 2. Wie aus der Figur ersichtlich, besteht die Prüfvorrichtung aus einer in sich geschlossenen Druckkammer 3 mit einem inneren Raumvolumen von ca. V ~ 20 bis 50 l. Innerhalb der Druckkammer 3 befindet sich eine Prüfflüssigkeit 4, wofür im allgemeinen handelsüblicher Fahrzeugkraftstoff bzw. Fahrzeugersatzkraftstoff verwendet wird. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 der Prüfflüssigkeit 4 befindet sich ein Druckraum 6, der über eine Druckanschlußleitung 7 mit einem Druckgas, insbesondere mit Druckluft, versorgt wird. Hierfür dient eine in jeder Kfz- Werktstatt vorrätigen Druckluftversorgung 8, die einer herkömmlichen Wartungseinheit 9 zur Reinigung der Druckluft zugeführt wird. Ein nachgeschaltetes Präzisions- Druckregelventil 10 mit einem Manometer 11 erlaubt eine Druckregelung mit einer Toleranz von kleiner 3 mbar aus der Luftversorgung, so daß sich im Druckraum 6 ein stets konstantes Druckniveau unabhängig vom Flüssigkeitsfüllstand einstellt. Über ein 3-Wege-Ventil 12 ist die Druckmedium- Zufuhrleitung 13 mit einer zusätzlichen Druckleitung 15 verbunden, die zu einem Ablaßbehälter 15 führt. Der Ablaßbehälter 15 dient zur Reinigung bzw. Spülung des Systems bei Betätigung der Wartungseinheit 9. In diesem Fall wird die Druckanschlußleitung 7 mittels des 3-Wege-Ventils 12 geschlossen.

Der Druckbehälter bzw. die Druckkammer 3 weist weiterhin eine Füllstandsanzeige 16 zur Registrierung des Füllstands der Prüfflüssigkeit 4 auf. Sinkt die Prüfflüssigkeit unter einen einstellbaren Flüssigkeitsstand, so kann die Füllstandsanzeige eine Nachfüllaufforderung angeben.

Vorgesehen ist weiterhin ein Sicherheitsventil 17, welches bei Überschreitung eines vorgegebenen Drucks im Druckraum 6 selbständig einen Druckabbau vornimmt.

Ein zusätzlicher Füllflansch 18 dient zur Nachfüllung der Prüfflüssigkeit 4. Diese Nachfüllung geschieht von Zeit zu Zeit, wenn der Flüssigkeitsstand der Prüfflüssigkeit 4 zum Beispiel unter die Hälfte des Druckkammervolumens abgesunken ist.

Zur Erfassung und Regelung eines absolut konstanten Druckes innerhalb der Druckkammer 3 ist ein Druckaufnehmer 19 vorgesehen, der den Druck innerhalb der Prüfflüssigkeit 4 mißt. Gleichermaßen ist ein Temperaturaufnehmer 20 zur Temperaturerfassung der Prüfflüssigkeit 4 vorgesehen. Mittels einer Thermostatregelung 21 wird die Temperatur der Prüfflüssigkeit in einer Größenordnung kleiner 1°K geregelt. Der Druckaufnehmer 19 regelt das Präzisions-Druckregelventil 10 zur Einstellung eines konstanten Drucks im Druckraum 6. Dies ist durch den Leitungsanschluß 22 angedeutet.

Die im Querschnitt kreiszylindrische oder quaderförmige Druckkammer 3 weist auf ihrer Unterseite 23 vier, sechs oder acht Anschlußleitungen 24 auf, die nebeneinander oder parallel zueinander angeordnet oder auf der unteren Fläche 23 verteilt sind. Über jeweils ein Rückschlagventil 25 ist jede Anschlußleitung 24 mit einer Schnellkupplungseinrichtung 26 verbunden, die zur Aufnahme jeweils eines, als Prüfling dienenden Einspritzventils 2 dient. Die Einspritzventile 2 werden in die Schnellkupplungseinrichtung eingesetzt und verrastet. Über jeweils eine elektrische Steuergerät 27 wird jedes Einspritzventil 2 an seinem elektrischen Anschluß 28 für eine Impulssteuerung angeschlossen. Ein Steuergerät 29 dient zur sequentiellen, seriellen oder parallelen Ansteuerung aller Einspritzventile 2. Bevorzugt findet eine serielle Ansteuerung der Einspritzventile statt, d. h. die Einspritzventile werden zeitlich hintereinander angesteuert, damit diese nicht gleichzeitig eine Flüssigkeitsentnahme aus der Druckkammer 3 vornehmen. Hierdurch werden Druckstöße und Resonanzen im gemeinsamen Versorgungsbehälter vermieden, d. h. der einstellbare serielle Betrieb der Einspritzventile unterdrückt eine unerwünschte Beeinflussung des in der Druckkammer 3 treibenden Druckes aufgrund von Rückkopplungseffekten. Mittels einer Ablaufsteuerung mit Datenverarbeitung wird der Betrieb der Einspritzventile in der gewünschten Form vorgenommen. Dabei wird jedes Einspritzventil mit einer sehr kurzen Öffnungsfrequenz, zum Beispiel 1/100 bis 1/1000 s über einen bestimmten Zeitraum geöffnet, um eine bestimmte Menge der Prüfflüssigkeit 4 in einen Meßbehälter 29 zu befördern. Es findet demnach eine intermittierende Abspritzung der Prüfflüssigkeit über eine gewisse Zeitdauer statt, die an den Betrieb im Kraftfahrzeug zum Beispiel mittels eines Programmablaufs angepaßt ist. Die Ansteuerung der Ventile 2 kann nach einem Programm erfolgen, wie es dem Ablauf im Kfz-Motor entspricht, so daß die tatsächlichen Einsatzbedingungen simulierbar sind.

Nach Ablauf der Prüfdauer wird die abgespritzte Menge der Prüfflüssigkeit in jedem Meßbehälter erfaßt und mittels einer einzelnen Waage 30 genauestens vermessen. Es können auch für jeden Meßbehälter der einzelnen Einspritzventile zugeordnete Waagen vorgesehen sein, wobei sich eine manuelle Entnahme des Meßbehälters 29 mit einer Zuführung zur Waage 30 erübrigt. Da derartige Waagen als Präzisionswaagen sehr teuer sind, kann jedoch auch eine einzelne Waage für alle Meßbehälter herangezogen werden.

Die pro Zeiteinheit von jedem Prüfling abgegebene Prüfflüssigkeitsmenge wird mittels der Waage 30 als Ist-Wert erfaßt und mit einem Soll-Wert unter Einbeziehung von Toleranzgrenzen verglichen.

Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung dient deshalb zur Messung der angegebenen Masse insbesondere von Benzin- Einspritzventilen und vermeidet hierbei den beim derzeitigen Stand der Technik anfallenden Aufwand, indem es die hydraulische Versorgung der Prüflinge in einem in sich geschlossenen, universellen Druckbehälter unmittelbar am Betriebsort bereitstellt, ohne daß die Präzision der Meßbedingungen in irgendeiner Hinsicht verschlechtert werden. Das System arbeitet mittels des Druckraums 6 luftgedämpft über die gesamte Kraftstoffoberfläche bei einem absolut stabilen Flüssigkeitsspiegel. Die Druckregelung erfolgt mit höchster Präzision aus der Luftversorgung ohne zusätzliche hydraulische Pumpen, so daß eine gleichmäßige und füllstandsunabhängige Versorgung von mehreren, gleichzeitig zu betreibenden Einspritzventilen möglich ist. Durch die spezielle Schnellkupplungseinrichtung können die Einspritzventile ohne Druckverlust angebracht oder abgezogen werden.

In Fig. 2 ist der spezielle Meßbehälter 29 der Prüfvorrichtung 1 näher dargestellt und wird nachfolgend erläutert.

Das Einspritzventil 2 wird mit seiner unteren, zylindrischen Aufnahme 31 in den Flaschenhals 32 des Meßbehälters 29 eingesetzt. Zur Anpassung an die geometrischen Gegebenheiten des vorderen Teils der Einspritzventile weist der Flaschenhals 32 einen Distanzring 33 an einem Verschlußdeckel 38 auf, dem sich eine Dampfsperre 34 aus porösem Schaumstoff oder dergleichen anschließt. Dabei weist die äußere Mantelfläche 35 des Flaschenhalses 32 in ihrer Öffnungsgröße einstellbare Entlüftungsschlitze 36 auf, mittels welcher ein Druckausgleich im Auffangbehälter stattfindet, der eine unerwünschte Verfälschung des treibenden Druckes der Prüfflüssigkeit durch das Einspritzventil verhindert. Mittels der Dampfsperre 34 werden darüber hinaus die Dampfverluste des zu wiegenden Kraftstoffs verhindert, wobei es sich hierbei um auswechselbare Filter handelt.

Mittels eines solchen Meßbehälters 29 ist eine hochpräzise Erfassung der abgespritzten Masse 37 der Prüfflüssigkeit möglich. Damit bildet die Prüfvorrichtung eine effiziente und kompakte Einrichtung zur Prüfung von Einspritzventilen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ergänzungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.

Claims (12)

1. Prüfvorrichtung für Einspritzventile oder dergleichen, bestehend aus einem, eine Prüfflüssigkeit (4) enthaltenden Druckbehälter (3), der mit einem Gasdruck beaufschlagt ist, wobei der Druckbehälter (3) über einen Anschlußflansch (26) mit einem Einspritzventil (2) verbunden ist, durch welches Prüfflüssigkeit (4) in eine nachgeschaltete Meßeinrichtung (29, 30) abführbar ist und daß die Masse der pro Zeitdauer abgeführten Prüfflüssigkeit (37) als Auswahlkriterium für die Qualität des Einspritzventils (2) dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (3) gleichzeitig als Vorratstank dient und eine Flüssigkeitsmenge (4) aufweist, die für eine Vielzahl von Meßvorgängen an wenigstens zwei nebeneinander angeordneten Einspritzventilen (2) und nachfolgend einzusetzenden Einspritzventilen (2) ausreicht, daß der über dem Flüssigkeitsspiegel (5) der Prüfflüssigkeit (4) aufgebaute Gasdruck mittels eines Präzisions-Druckventils (10) auf ein stets konstantes Druckniveau unabhängig vom Flüssigkeitsfüllstand der Prüfflüssigkeit (4) einstellbar ist und daß die nebeneinander angeordneten Einspritzventile (2) in einem gemeinsamen Meßzyklus mit Prüfflüssigkeit (4) beaufschlagbar sind.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier, sechs oder acht Anschlußflansche (26) für Einspritzventile (2) am Druckbehälter (3) vorgesehen sind, die über eine Ventilsteuerung (29) sequentiell, seriell oder parallel mit Prüfflüssigkeit pro Zeiteinheit beaufschlagbar sind.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckbehälter (3) eine Temperaturregelung mit Temperaturaufnehmer (20) und Thermostatregelung (21) für eine gleichbleibende Temperatur der Prüfflüssigkeit (4) zugeordnet ist.

4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckbehälter (3) ein Druckaufnehmer (19) zugeordnet ist, der auf das Präzisions-Druckregelventil (10) für die Gaszufuhr einwirkt.

5. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzventile (2) mittels Schnellkupplungen an die Anschlußflansche (26) befestigbar sind.

6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Einspritzventilen (2) Meßbehälter (29) zum Auffangen der Prüfflüssigkeit (4) zugeordnet sind.

7. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbehälter (29) flüssigkeitsdicht und gasdicht mit dem Einspritzventil (2) verbunden ist.

8. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine, einen Dampfverlust verhindernde Dampfsperre (34) aus Schaumstoff oder dergleichen im Meßbehälter (29) vorgesehen ist, die einen Druckausgleich zur Vermeidung eines Überdrucks bewirkt.

9. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbehälter (29) in seiner Durchlaßöffnung einstellbare Entlüftungsschlitze (36) aufweist.

10. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaufsteuerung mit Datenerfassung vorgesehen ist, zur Erfassung und Speicherung von Werten der aufgefangenen Masse (37) im Meßbehälter.

11. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Wägeeinrichtung (30) für alle Meßbehälter (29) oder daß eine Vielzahl von Wägeeinrichtungen für jeden Meßbehälter (29) vorgesehen sind.

12. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzventile (2) nach einem Meßprogramm elektrisch angesteuert und vermeßbar sind, welches dem Arbeitsablauf im Kfz entspricht.