EP0714481B1 - Vorrichtung und verfahren zum einstellen eines ventilhubs - Google Patents

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EP0714481B1
EP0714481B1 EP95917264A EP95917264A EP0714481B1 EP 0714481 B1 EP0714481 B1 EP 0714481B1 EP 95917264 A EP95917264 A EP 95917264A EP 95917264 A EP95917264 A EP 95917264A EP 0714481 B1 EP0714481 B1 EP 0714481B1
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EP
European Patent Office
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valve
infeed
stroke
adjusting device
determined
Prior art date
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EP95917264A
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Guenther Wolf
Meinrad Feder
Uwe Dowedeit
Volker Hartmann
Karl-Heinz Pfrommer
Markus Roerig
Iris Wislicenus
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
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    • F02M51/0682—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow
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    • Y10T29/49764—Method of mechanical manufacture with testing or indicating
    • Y10T29/49771—Quantitative measuring or gauging
    • Y10T29/49776—Pressure, force, or weight determining

Definitions

  • the invention is based on one device and one Method of adjusting a valve lift, in particular a valve needle stroke of an injection valve Internal combustion engine according to the genus of the respective independent claims.
  • An injection valve according to DE-A1 40 26 721 has one Valve housing a valve seat body, which with a Housing fixed hole body is connected. On the A valve needle sits with a valve seat body Valve closing body. The exact setting of the Valve needle lifts take place on the fully assembled Injector by the perforated body attached to the housing plastically deformed in the direction of the valve closing body becomes. Due to the deformation of the perforated body Valve needle stroke from a preset size to one required valve lift reduced. With the valve needle stroke becomes the static flow rate of the injector fixed.
  • a rational manufacture of a valve requires that the Setting the valve lift in a flow production process can be integrated. This also requires that the valve lift with high repeatability is adjustable.
  • the device according to the invention with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that a Displacement of the valve seat by means of a plastic one Deformation of the perforated body with high repeatability at high delivery speed of the compression stamp is possible. This will adjust the valve lift reaches a cycle time that integrates into one Flow manufacturing process enabled.
  • the procedure is based on a self-learning setting procedure for stroke adjustment and consists of a learning phase and a stroke end adjustment phase together. Through that achievable optimization of the parameters is as possible short cycle time, best quality achieved. By editing the parameter it is also possible to follow the procedure for use different valve types.
  • FIG. 1 shows a cross section of an end on the nozzle side a fuel injection valve
  • Figure 2 a Schematic representation of a side view of the invention Device
  • Figure 3 corresponding to a sectional view the lines III-III according to Figure 2
  • Figure 4a a first part a process flow chart for determining a valve lift during adjustment
  • Figure 4b shows a second part of the Process flow chart according to Figure 4a.
  • the injector 20 shown has a tubular one Seat support 21 with a longitudinal opening 23 in the for example, a tubular valve needle 24 is arranged with a spherical valve closing body 25 in a guide opening 26 of a valve seat body 27 lies on. On the valve closing body 25 facing away The end face is the valve seat body 27 with a perforated body 28 concentrically and firmly welded.
  • the perforated body 22 has a cup-shaped cross-section with a circumferential Holding edge 29 on.
  • the perforated body 28 is in the longitudinal opening 23 with the holding edge on the wall of the longitudinal opening 23 for example by a circumferential and tight weld seam 22 connected.
  • the schematic diagram of the device according to the invention 2 shows a mounted on a base plate 10 massive frame 11, a measuring device 30, one on the Frame 11 attached clamping device 40 and a Adjustment device 50.
  • a column guide 14 with a Guide rod 15 attached.
  • the guide rod 15 is with connected to a boom 16 on which the measuring device 30th is attached.
  • On the boom 16 also engages Piston rod 17 of a pneumatic actuating cylinder 18.
  • In an injection valve 20 is centered on the tensioning device 40 and stretched from the bottom up.
  • the measuring device 30 is a high-resolution measuring system and has a touch probe 31, which on a Actuator 32 acts.
  • the probe measuring device 31 has one in a high-precision ball guide, not shown guided measuring slide 33 with a measuring mandrel 34 on, which is made of hard metal, for example. Of the Travel sensor 32 is firmly connected to the measuring slide 33.
  • a replaceable is on the housing of the probe measuring device 31 Stop 35 attached with which the stop paths for different injectors can be specified.
  • the measuring device 30 is such from the feed cylinder 18 delivered that the mandrel 34 through the hollow valve needle 24 passes through and on the valve closing body 25 sits on.
  • the stop 35 then lies on the housing 21 of the injection valve.
  • the displacement sensor 32 delivers electrical measurement signal, which is used for valve lift detection and evaluated by the controller for the setting process becomes.
  • a Light barrier provided, which when activated Delivery cylinder 18 causes the measuring device 30 in the to retract the upper starting position.
  • the structure of the clamping device 40 and the Adjustment device 50 is shown in Figure 3.
  • the Clamping device 40 has an upper part 41 and a lower part 42 existing solid support 43. Between the support parts 41 and 42 is off for example two parts of existing, horizontal Movable centering slide 44 arranged with a axial play, the injector 20 at one Undercut spans. To play the Slider 44 is not in the lower support part 42 Ball lock shown provided.
  • In the upper part of the support 41 is a receptacle 45 with not shown Centering for the injection valve 20 inserted. Of the Centering slide 44 is, for example, not closer shown actuators 46 moves axially, wherein the movement of pneumatic cylinders, not shown is performed.
  • the lower support part 42 has one Recess 47 through which the nozzle end of the Injection valve 20 protrudes.
  • the adjustment device 50 is located below the carrier 40 a pressing unit 51 and a delivery unit 52 arranged.
  • the pressing unit 51 has a pressing mandrel 53 with a central bore 54 in which a Verschlagstempel 55 is inserted.
  • the mandrel 53 is low friction, for example in a ball guide 56 mounted, the ball guide 56 in a base body 57 is recorded.
  • the pressing mandrel 53 has an elastic ring 58, which the ball cage in the unloaded state in Pushes the working position back so that during the pressing process only rolling friction and no sliding friction occurs.
  • a pressure bell 60 for example, over two Guide pin 61 is connected to the base body 57, the guide pin 61 axially displaceable in Base body 57 are mounted.
  • protruding bolts 62 protrude, for example attack the pressure bell 60 and use the Push the spring force onto the injection valve 20 from below, so that the axial clamping play of the injector 20 in Centering slide 44 is eliminated.
  • the base body 57 is screwed to a yoke 63, which carries two guide rods 65 of the delivery unit 52.
  • the two guide rods 65 are each in two Guide bushings 66 mounted on the frame 11 attached are.
  • a Propulsion unit 67 performed in the present Embodiment is a threaded roller screw drive.
  • the Propulsion unit 67 has two more with a housing 68 connected bushings 69 on the leadership of the Realize propulsion unit 67 on the guide rods 66.
  • a threaded nut 70 is arranged in the a threaded spindle 71 is guided.
  • the threaded spindle 71 has a shaft on which a collar 73 is turned.
  • Collar 73 is supported on an axial / radial bearing 75, which on a support 76 fixed on the frame 11 lies on.
  • a pulley sits on the threaded spindle 71 77, which has a toothed belt 78 with a not shown stepper motor is connected.
  • a cup-shaped receptacle is located on the drive side on yokes 63 80 for a coil spring 81.
  • the yoke 63 is coaxial with Molding mandrel 53 out an opening 64 in which a bushing 83 is positioned with a force sensor 82.
  • the socket 83 contains an overload protection.
  • the cup-shaped receptacle 80 has a bushing 85 in the bottom on the drive side which engages a cylindrical projection 86 of the housing 68 and a thrust washer 87 is attached to the end face thereof, on which a coil spring 81 is seated.
  • the displacement of the pressing mandrel 53 is the Propulsion unit 67 generated, the resulting Pushing force via the coil spring 81 and the force sensor 82 is transferred to the mandrel 53.
  • the force sensor 82 serves to identify the approach point of the Crimping die 55 on the hole body 28 of the injection valve 20. Furthermore, the force sensor 82 is used to monitor the Force values during the setting process.
  • An injection valve 20 is in the receptacle 45 of the Clamping device 40 used and by means of Centering slide 44 cocked. After pressing the Centering slide 44 is the adjusting unit 50 to the introduced nozzle-side end of the injector 20. This happens by pressing the not shown Stepper motor, whereby the propulsion unit 67 the Pushing unit 51 from force sensor 82 is monitored so far delivers until the punch 55 on the perforated body 28 of the Injector 20 is present. This will over at the same time the leading, spring-loaded pressure bell 60 that Injection valve 20 against the centering slide 44 Clamping device 40 pressed. This guarantees that the injection valve 20 according to the puncture plan area aligns and axially free of play from the centering slide 44 is held.
  • the measuring device 30 is now from the feed cylinder 18 delivered until the stop 35 on the injection valve 20th and the measuring mandrel 34 is seated on the valve closing body 25.
  • the stepper motor is now the Propulsion unit 67 actuated, the feed movement of the coil spring 81 acting as an energy store is recorded. Due to the spring characteristic of Coil spring 81 is the of the feed movement of the Propulsion unit 67 stored in the coil spring 81 Force via the force sensor 82 on the pressing mandrel 53 and transfer the punch 55 to the perforated body 28, which due to the acting force of, for example a maximum of 1600 to 1700 Newtons is plastically deformed.
  • the Compression spring 81 acts as a translation and allows one fast approach and delivery speed of the Delivery unit 52.
  • FIGS 4a and 4b show a process flow chart Determination of what is to be carried out by the adjusting device 50 Delivery path of the Verpressstkovs 55 for setting the Injector valve lift 20 preset actual stroke of the valve needle 24 and the desired stroke is the delivery distance as the target difference detected.
  • a starting step number for the stepper motor as infeed for the punch 55 determined.
  • Step 103 checks whether the target value of the delivery route is reached. If the target value is not reached, a new step number determined according to step 104 and again the delivery route realized with this number of steps measured.
  • the Steps 101 to 104 are repeated until the Target value according to step 103 has been reached. Steps 101 up to 104 are therefore a learning phase.
  • step 105 the pressing stamp 55 becomes retracted (step 105).
  • step 106 the stroke of the valve needle 24 is measured again and checked according to step 107 whether the stroke is within a predetermined tolerance. If the stroke is within the predetermined tolerance, the crimping process is ended (Step 108). If the stroke is not within the specified range Tolerance, according to step 109 is not one Computer unit shown a characteristic curve using values realized after the first delivery process.
  • the Characteristic is not linear and has for each injector a different course, which depends on several factors is, for example from the beginning stroke, from the inclined position of the Perforated body 28, of material and geometry differences of the Perforated body 28 and the spring back travel and the Elasticity due to the welding of the perforated body 28 can be different.
  • step 109 Using the characteristic curve determined in step 109, the Reaching the target valve lift required number of steps for determined a second delivery process in step 110 and in step 111 the target delivery route as the second target value calculated. Subsequently, the stepper motor with the one from the Characteristic curve delivered step count determined (step 112) and measured the delivery route again (step 113). In step 114 it is checked whether the measured delivery route is the new one Has reached the target value of the target delivery route. Is the Condition according to step 114 is not met, is according to Step 115 calculates a correction step number and the Steps 112, 113, 114 and 115 are repeated until until the condition according to step 114 is fulfilled.
  • step 116 the displacement stamp 55 is repeated retracted and thus relieves the perforated body 28. in the valve needle stroke is relieved from the Measuring device 30 determined (step 117). According to step 118 it is checked whether the valve needle stroke within the Tolerance range. If the tolerance range is reached, the crimping process is ended (step 119).
  • step 120 If the determined valve needle stroke is not within the Tolerance, it is checked in step 120 whether the valve needle stroke is still too big. If the condition according to step 120 does not is reached, the target valve stroke is already undershot and the injection valve is discarded in accordance with step 121. Is the stroke, on the other hand, is still too large, becomes the step 122 Number of delivery processes queried. For example Already delivered three times, the injection valve is in accordance with Step 121 also discarded. Been less than three Once the delivery processes have been carried out, the program goes back to Step 110, and the characteristic curve becomes one again Number of steps and another target value for a delivery route determined a third delivery process. Steps 111 to 122 repeat themselves accordingly.
  • the procedure is not based on setting the valve lift restricted by injectors. It is applicable to everyone Stroke settings in which at least one is formed Stroke limitation is set.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Einstellen eines Ventilhubs, insbesondere eines Ventilnadelhubs eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
Ein Einspritzventil gemäß DE-A1 40 26 721 hat in einem Ventilgehäuse einen Ventilsitzkörper, welcher mit einem am Gehäuse festgelegten Lochkörper verbunden ist. Auf dem Ventilsitzkörper sitzt eine Ventilnadel mit einem Ventilschließkörper auf. Die exakte Einstellung des Ventilnadelhubs erfolgt am fertig montierten Einspritzventil, indem der am Gehäuse festgelegte Lochkörper plastisch in Richtung des Ventilschließkörpers verformt wird. Durch die Verformung des Lochkörpers wird der Ventilnadelhub von einer voreingestellten Größe auf einen geforderten Ventilhub verringert. Mit dem Ventilnadelhub wird die statische Durchflußmenge des Einspritzventils festgelegt.
Eine rationelle Fertigung eines Ventils erfordert, daß die Einstellung des Ventilhubs in einen Fließfertigungsprozeß integrierbar ist. Dies bedingt ferner, daß der Ventilhub mit hoher Wiederholgenauigkeit einstellbar ist. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine Verschiebung des Ventilsitzes mittels einer plastischen Verformung des Lochkörpers mit hoher Wiederholgenauigkeit bei hoher Zustellgeschwindigkeit des Verdrückstempels möglich ist. Dadurch wird zur Einstellung des Ventilhubs eine Taktzeit erreicht, die eine Integration in einen Fließfertigungsprozeß ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem selbstlernenden Einstellablauf zur Hubeinstellung und setzt sich aus einer Einlernphase und einer Hubendeinstellphase zusammen. Durch die damit erzielbare Optimierung der Parameter wird bei möglichst geringer Taktzeit beste Qualität erreicht. Durch Editieren der Parameter ist es außerdem möglich, das Verfahren für unterschiedliche Ventiltypen einzusetzen.
Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Krafteinleitung über ein Federelement zu realisieren. Das Federelement wirkt dabei als Übersetzung und ermöglicht der Verstelleinrichtung eine hohe Zustellgeschwindigkeit. Die Anordnung eines Kraftsensors in der Kraftübertragungskette erlaubt eine gute Anfahrpunkterkennung, so daß zusätzlich eine relativ hohe Anfahrgeschwindigkeit möglich ist. Ein hochauflösendes Wegmeßsystem sitzt auf dem Ventil auf und ist vertikal verschiebbar, so daß die Auswirkungen von Elastizitäten der Vorrichtung eliminiert werden können. Eine spezielle Spanneinrichtung garantiert, daß sich das Ventil frei nach einer Einstichplanfläche ausrichtet und somit eine definierte Lage erhält.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt eines düsenseitigen Endes eines Brennkrafteinspritzventils, Figur 2 eine Prinzipdarstellung einer Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 3 eine Schnittdarstellung entsprechend den Linien III-III gemäß Figur 2, Figur 4a einen ersten Teil eines Prozeßablaufplanes zur Bestimmung eines Ventilhubs während des Einstellens und Figur 4b einen zweiten Teil des Prozeßablaufplanes nach Figur 4a.
Ausführungsbeispiel
Das in Figur 1 mit seinem düsenseitigen Teil teilweise dargestelltes Einspritzventil 20 hat einen rohrförmigen Sitzträger 21 mit einer Längsöffnung 23, in der beispielsweise eine rohrförmige Ventilnadel 24 angeordnet ist, die mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 25 in einer Führungsöffnung 26 eines Ventilsitzkörpers 27 aufliegt. An der dem Ventilschließkörper 25 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 27 mit einem Lochkörper 28 konzentrisch und fest verschweißt. Der Lochkörper 22 weist einen topfförmigen Querschnitt mit einem umlaufenden Halterand 29 auf. Der Lochkörper 28 ist in der Längsöffnung 23 mit dem Halterand an der Wandung der Längsöffnung 23 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte Schweißnaht 22 verbunden. Die durch das Verschweißen des Lochkörpers 28 festgelegte Lage des Ventilsitzkörpers 27 in der Längsöffnung 23 bestimmt eine Voreinstellung des Ventilhubs der Ventilnadel 24. Nähere Ausführungen zum Aufbau und zur Wirkungsweise des Einspritzventils gehen aus der DE-A1 40 26 721 hervor.
Die Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 2 zeigt ein auf eine Grundplatte 10 montiertes massives Gestell 11, eine Meßeinrichtung 30, eine auf dem Gestell 11 befestigte Spanneinrichtung 40 und eine Verstelleinrichtung 50. Am Gestell 11 beziehungsweise auf der Grundplatte 10 ist eine Säulenführung 14 mit einer Führungsstange 15 befestigt. Die Führungsstange 15 ist mit einem Ausleger 16 verbunden, an dem die Meßeinrichtung 30 befestigt ist. Am Ausleger 16 greift ferner eine Kolbenstange 17 eines pneumatischen Stellzylinders 18 an. In der Spanneinrichtung 40 ist ein Einspritzventil 20 zentriert und von unten noch oben gespannt.
Die Meßeinrichtung 30 ist ein hochauflösendes Meßsystem und besitzt eine Tastmeßeinrichtung 31, die auf einen Wegaufnehmer 32 einwirkt. Die Tastmeßeinrichtung 31 weist einen in einer nicht dargestellten Hochgenauigkeits-Kugelführung geführten Meßschlitten 33 mit einem Meßdorn 34 auf, der beispielsweise aus Hartmetall ausgeführt ist. Der Wegaufnehmer 32 ist fest mit dem Meßschlitten 33 verbunden. Am Gehäuse der Tastmeßeinrichtung 31 ist ein auswechselbarer Anschlag 35 angebracht, mit dem die Anschlagwege für verschiedene Einspritzventile festlegbar sind.
Die Meßeinrichtung 30 wird vom Zustellzylinder 18 derart zugestellt, daß der Meßdorn 34 durch die hohle Ventilnadel 24 hindurchreicht und auf dem Ventilschließkörper 25 aufsitzt. Danach liegt der Anschlag 35 auf dem Gehäuse 21 des Einspritzventils auf. Der Wegaufnehmer 32 liefert ein elektrisches Meßsignal, welches der Ventilhuberfassung dient und von der Steuerung für den Einstellvorgang ausgewertet wird. Zur Auf laufüberwachung des Meßdorns 34 ist eine Lichtschranke vorgesehen, welche bei einer Aktivierung den Zustellzylinder 18 veranlaßt, die Meßeinrichtung 30 in die obere Ausgangsposition zurückzufahren.
Der Aufbau der Spanneinrichtung 40 und der Verstelleinrichtung 50 geht aus Figur 3 hervor. Die Spanneinrichtung 40 weist einen aus einem oberen Teil 41 und einem unteren Teil 42 bestehenden massiven Träger 43 auf. Zwischen den Trägerteilen 41 und 42 ist ein aus beispielsweise zwei Teilen bestehender, horizontal bewegbarer Zentrierschieber 44 angeordnet, der mit einem axialen Spiel behaftet, das Einspritzventil 20 an einer Hinterschneidung spannt. Zum spielfreien Führen des Schiebers 44 ist im unteren Trägerteil 42 eine nicht dargestellte Kugelrastung vorgesehen. Im oberen Trägerteil 41 ist eine Aufnahme 45 mit nicht dargestellten Zentrierungen für das Einspritzventil 20 eingelassen. Der Zentrierschieber 44 wird beispielsweise von nicht näher dargestellten Betätigungselementen 46 axial bewegt, wobei die Bewegung von nicht dargestellten Pneumatikzylindern ausgeführt wird. Der untere Trägerteil 42 weist eine Aussparung 47 auf, durch die das düsenseitige Ende des Einspritzventils 20 hindurchragt.
Unterhalb des Trägers 40 ist die Verstelleinrichtung 50 mit einer Verdrückeinheit 51 und einer Zustelleinheit 52 angeordnet. Die Verdrückeinheit 51 weist einen Verdrückdorn 53 mit einer zentralen Bohrung 54 auf, in der ein Verdrückstempel 55 eingesteckt ist. Der Verdrückdorn 53 ist reibungsarm beispielsweise in einer Kugelführung 56 gelagert, wobei die Kugelführung 56 in einem Grundkörper 57 aufgenommen ist. Am verstelleinrichtungsseitigen Ende besitzt der Verdrückdorn 53 einen elastischen Ring 58, welcher den Kugelkäfig im unbelasteten Zustand in Arbeitsstellung zurückschiebt, so daß beim Verdrückvorgang nur Rollreibung und keine Gleitreibung auftritt.
Zwischen Grundkörper 57 und Einspritzventil 20 befindet sich eine Andrückglocke 60, die über beispielsweise zwei Führungsbolzen 61 mit dem Grundkörper 57 verbunden ist, wobei die Führungsbolzen 61 axial verschiebbar im Grundkörper 57 gelagert sind. Aus der einspritzventilseitigen Stirnfläche des Grundkörpers 57 ragen beispielsweise vier überfederte Bolzen 62 heraus, die an der Andrückglocke 60 angreifen und diese mittels der Federkraft von unten an das Einspritzventil 20 herandrücken, so daß das axiale Spannspiel des Einspritzventils 20 im Zentierschieber 44 beseitigt wird.
Der Grundkörper 57 ist an einem Joch 63 verschraubt, welches zwei Führungsstangen 65 der Zustelleinheit 52 trägt. Die beiden Führungsstangen 65 sind jeweils in zwei Führungsbuchsen 66 gelagert, die am Gestell 11 befestigt sind. Von den Führungsstangen 65 wird ferner eine Vortriebseinheit 67 geführt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gewinderollenschraubtrieb ist. Die Vortriebseinheit 67 weist zwei weitere mit einem Gehäuse 68 verbundene Laufbuchsen 69 auf, die die Führung der Vortriebseinheit 67 an den Führungsstangen 66 realisieren. Im Gehäuse 68 ist eine Gewindemutter 70 angeordnet, in der eine Gewindespindel 71 geführt wird. Die Gewindespindel 71 besitzt einen Schaft, an dem ein Bund 73 angedreht ist. Der Bund 73 stützt sich an einem Axial/Radial-Lager 75 ab, welches auf einer am Gestell 11 festgelegten Auflage 76 aufliegt. Auf der Gewindespindel 71 sitzt eine Riemenscheibe 77, die über einen Zahnriemen 78 mit einem nicht dargestellten Schrittmotor verbunden ist.
Am Jochs 63 sitzt antriebsseitig eine topfförmige Aufnahme 80 für eine Schraubenfeder 81. Das Joch 63 weist koaxial zum Verdrückdorn 53 hin eine Öffnung 64 auf, in der eine Buchse 83 mit einem Kraftsensor 82 positioniert ist. Die Buchse 83 enthält eine Überlastsicherung. Die topfförmige Aufnahme 80 hat im antriebsseitigen Boden eine Durchführung 85, durch die ein zylinderförmiger Ansatz 86 des Gehäuses 68 greift und an dessen Stirnseite eine Druckscheibe 87 befestigt ist, auf der eine Schraubenfeder 81 aufsitzt.
Der Verstellweg des Verdrückdorns 53 wird von der Vortriebseinheit 67 erzeugt, wobei die dabei entstehende Verdrückkraft über die Schraubenfeder 81 und den Kraftsensor 82 auf den Verdrückdorn 53 übertragen wird. Der Kraftsensor 82 dient zur Erkennung des Anfahrpunktes des Verdrückstempels 55 am Lochkörper 28 des Einspritzventils 20. Ferner dient der Kraftsensor 82 zur Überwachung der Kraftwerte während des Einstellvorgangs.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Ein Einspritzventil 20 wird in die Aufnahme 45 der Spanneinrichtung 40 eingesetzt und mittels des Zentrierschiebers 44 gespannt. Nach dem Betätigen des Zentrierschiebers 44 wird die Verstelleinheit 50 an das düsenseitige Ende des Einspritzventils 20 herangeführt. Dies geschieht durch Betätigen des nicht dargestellten Schrittmotors, wodurch die Vortriebseinheit 67 die Verdrückeinheit 51 vom Kraftsensor 82 kraftüberwacht soweit zustellt, bis der Verdrückstempel 55 am Lochkörper 28 des Einspritzventils 20 anliegt. Dadurch wird gleichzeitig über die voreilende, überfederte Andrückglocke 60 das Einspritzventil 20 gegen den Zentrierschieber 44 der Spanneinrichtung 40 gedrückt. Dadurch ist garantiert, daß sich das Einspritzventil 20 nach der Einstichplanfläche ausrichtet und axial spielfrei vom Zentrierschieber 44 gehalten wird.
Vom Zustellzylinder 18 wird nun die Meßeinrichtung 30 zugestellt, bis der Anschlag 35 auf dem Einspritzventil 20 und der Meßdorn 34 auf dem Ventilschließkörper 25 aufsitzt.
Mit der Zuführung der Meßeinrichtung 30 erfolgt gleichzeitig eine Kontaktierung des Magnetkreises des Einspritzventils 20. Nach dem Registrieren der unteren Position des Ventilschließkörpers 25 wird der Meßdorn 34 vom Ventilschließkörper 25 abgehoben und der Magnetkreis des Einspritzventils 20 aktiviert. Dadurch wird die Ventilnadel 24 betätigt und der Ventilschließkörper 25 vom Ventilsitzkörper 27 abgehoben. In dieser Position des Ventilschließkörpers 25 wird erneut der Meßdorn 34 auf den Ventilschließkörper 25 aufgesetzt und der Wegaufnehmer 32 auf Null gestellt. Durch Wegnahme der Spannung für den Magnetkreis fällt der Ventilschließkörper 25 in die Ausgangsstellung zurück. Somit wird der Ist-Hub der Ventilnadel 24 ermittelt.
Vom nicht dargestellten Schrittmotor wird nun die Vortriebseinheit 67 betätigt, wobei die Vorschubbewegung von der als Energiespeicher wirkenden Schraubenfeder 81 aufgenommen wird. Aufgrund der Federkennlinie der Schraubenfeder 81 wird die von der Zustellbewegung der Vortriebseinheit 67 in der Schraubenfeder 81 gespeicherte Kraft über den Kraftsensor 82 auf den Verdrückdorn 53 und den Verdrückstempel 55 auf den Lochkörper 28 übertragen, welcher aufgrund der wirkenden Kraft von beispielsweise maximal 1600 bis 1700 Newton plastisch verformt wird. Die Druckfeder 81 wirkt dabei als Übersetzung und erlaubt eine schnelle Anfahr- und Zustellgeschwindigkeit der Zustelleinheit 52.
Die Figuren 4a und 4b zeigen einen Prozeßablaufplan zur Bestimmung des von der Verstelleinrichtung 50 auszuführenden Zustellwegs des Verdrückstempels 55 zur Einstellung des Ventilhubs des Einspritzventils 20. Anhand des voreingestellten Ist-Hubs der Ventilnadel 24 und des gewünschten Soll-Hubs wird der Zustellweg als Solldifferenz erfaßt. Mit der Solldifferenz wird zu Beginn des Verdrückvorgangs gemäß Schritt 100 eine Startschrittzahl für den Schrittmotor als Zustellung für den Verdrückstempel 55 ermittelt. Vom Schrittmotor wird nun die ermittelte Schrittzahl im Schritt 101 zugestellt und der damit erzielte Zustellweg gemäß Schritt 102 eingelesen. Im darauffolgenden Schritt 103 wird geprüft, ob der Zielwert des Zustellwegs erreicht ist. Ist der Zielwert nicht erreicht, wird eine neue Schrittzahl gemäß Schritt 104 ermittelt und erneut der mit dieser Schrittzahl realisierte Zustellweg gemessen. Die Schritte 101 bis 104 werden so lange wiederholt, bis der Zielwert gemäß Schritt 103 erreicht ist. Die Schritte 101 bis 104 stellen somit eine Einlernphase dar.
Ist der Zielwert erreicht, wird der Verdrückstempel 55 zurückgefahren (Schritt 105). Dabei wird der Lochkörper 28 entlastet, wodurch der Lochkörper 28 aufgrund des Anteils der elastischen Verformung zurückfedert. In dieser Lage wird gemäß Schritt 106 der Hub der Ventilnadel 24 erneut gemessen und gemäß Schritt 107 geprüft, ob der Hub innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegt. Liegt der Hub innerhalb der vorgegebenen Toleranz, wird der Verdrückvorgang beendet (Schritt 108). Liegt der Hub nicht in der vorgegebenen Toleranz, wird gemäß Schritt 109 von einer nicht dargestellten Rechnereinheit eine Kennlinie anhand der mit dem ersten Zustellvorgang realisierten Werte ermittelt. Die Kennlinie ist nicht linear und hat für jedes Einspritzventil einen anderen Verlauf, der von mehreren Faktoren abhängig ist, zum Beispiel vom Anfangshub, von der Schräglage des Lochkörpers 28, von Material- und Geometrieunterschieden des Lochkörpers 28 sowie vom Rückfederweg und von der Elastizität, die infolge des Schweißens des Lochkörpers 28 unterschiedlich sein kann.
Anhand der im Schritt 109 ermittelten Kennlinie wird die zum Erreichen des Soll-Ventilhubs notwendige Schrittzahl für einen zweiten Zustellungvorgang in Schritt 110 ermittelt und im Schritt 111 der Soll-Zustellweg als zweiter Zielwert berechnet. Nachfolgend wird der Schrittmotor mit der aus der Kennlinie ermittelten Schrittzahl zugestellt (Schritt 112) und der Zustellweg erneut gemessen (Schritt 113). Im Schritt 114 wird geprüft, ob der gemessene Zustellweg den neuen Zielwert des Soll-Zustellwegs erreicht hat. Ist die Bedingung gemäß Schritt 114 nicht erfüllt, wird gemäß Schritt 115 eine Korrektur-Schrittzahl berechnet und die Schritte 112, 113, 114 und 115 werden solange wiederholt, bis die Bedingung gemäß Schritt 114 erfüllt ist.
Im Schritt 116 wird der Verdrückstempel 55 erneut zurückgefahren und damit der Lochkörper 28 entlastet. Im entlasteten Zustand wird wiederum der Ventilnadelhub von der Meßeinrichtung 30 ermittelt (Schritt 117). Gemäß Schritt 118 wird geprüft, ob der Ventilnadelhub innerhalb des Toleranzbereichs liegt. Ist der Toleranzbereich erreicht, wird der Verdrückvorgang beendet (Schritt 119).
Liegt der ermittelte Ventilnadelhub nicht innerhalb der Toleranz, wird im Schritt 120 geprüft, ob der Ventilnadelhub noch zu groß ist. Wird die Bedingung gemäß Schritt 120 nicht erfüllt, ist der Soll-Ventilhub bereits unterschritten und das Einspritzventil wird gemäß Schritt 121 verworfen. Ist der Hub hingegen noch zu groß, wird im Schritt 122 die Anzahl der Zustellvorgänge abgefragt. Wurde beispielsweise bereits dreimal zugestellt, wird das Einspritzventil gemäß Schritt 121 ebenfalls verworfen. Wurden weniger als drei Zustellvorgänge durchgeführt, geht das Programm zurück zu Schritt 110, und es wird erneut aus der Kennlinie eine Schrittzahl und ein weiterer Zielwert für einen Zustellweg eines dritten Zustellvorgang ermittelt. Die Schritte 111 bis 122 wiederholen sich entsprechend.
Das Verfahren ist nicht auf die Einstellung des Ventilhubs von Einspritzventilen beschränkt. Es ist anwendbar für alle Hubeinstellungen, bei denen durch Umformung mindestens eine Hubbegrenzung eingestellt wird.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Einstellen eines Ventilhubs, insbesondere des Ventilnadelhubs eines Einspritzventils (20) einer Brennkraftmaschine, mit welcher ein in einem Gehäuse (21) des Ventils (20) voreingestellter Ventilsitz (27) mittels plastischer Verformung axial im Gehäuse (21) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstelleinrichtung (50) vorgesehen ist, welche in Richtung der plastischen Verformung eine Zustellbewegung für ein Verdrückwerkzeug (53, 55) erzeugt, daß eine Meßeinrichtung (30) angeordnet ist, welche den durch die plastische Verformung des Ventilsitzes (27) veränderbaren Ventilhub ermittelt und mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, daß die Verstelleinrichtung (50) anhand des Soll-/Istwertvergleichs steuerbar ist und daß bei einer Abweichung des Ventilhubs von einer vorgegebenen Toleranz anhand von in einem ersten Zustellvorgang realisierten Werten eine Kennlinie gebildet wird, aus der eine weitere Zustellung für mindestens einen weiteren Zustellvorgang ermittelt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstelleinrichtung (50) und Verdrückwerkzeug (53, 55) ein Federelement (81) angeordnet ist, welches die Zustellbewegung unter Ausnutzung einer elastischen Formänderung in eine Kraft für das Verdrückwerkzeug (53, 55) überführt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (81) eine Druckfeder ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstelleinrichtung (50) und Verdrückwerkzeug (53, 55) ein Kraftsensor (82) angeordnet ist, mit welchem der Anschlag des Verdrückwerkzeugs (53, 55) an den Ventilsitz (27) mittels einer eingestellten zulässigen Anfangskraft ermittelbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (50) eine Verdrückeinheit (51) und eine Zustelleinheit (52) enthält, daß die Verdrückeinheit (51) eine reibungsarme Führung (56) für das Verdrückwerkzeug 53, 55) aufweist, und daß die Zustelleinheit (52) als Gewindeschraubtrieb (67) ausgeführt ist, der die Zustellbewegung erzeugt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeschraubtrieb (52) von einer an einem Grundkörper (11) gehaltenen Führung (65, 66) geführt ist und daß der Gewindeschraubtrieb (52) von einem Schrittmotor antreibbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spanneinrichtung (40) vorgesehen ist, welche das Ventil (20) mit einem Zentrierschieber (44) spannt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) vom Zentrierschieber (44) mit einem axialen Spiel behaftet spannbar ist und daß die Verstelleinrichtung (50) über eine am Ventil (20) angreifende Werkstückaufnahme (60) verfügt, welches das vom Zentrierschieber (44) verursachte axiale Spiel mittels einer auf das Ventil (20) axial wirkenden Spannkraft überwindet.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (60) an der Verstelleinrichtung (50) überfedert gelagert ist, derart, daß die Federkraft die axiale Spannkraft erzeugt.
  10. Verfahren zum Einstellen eines Ventilhubs, insbesondere eines Ventilnadelhubs eines Einspritzventils (20), bei dem mit einem Verdrückwerkzeug (53, 55) ein voreingestellter Ventilsitz (27) durch plastische Verformung axial verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrückwerkzeug (53, 55) mit einem ersten Zustellvorgang zugestellt wird und daß bei einer Abweichung des Ventilhubs von einer vorgegebenen Toleranz anhand von im ersten Zustellvorgang realisierten Werten eine Kennlinie gebildet wird, aus der eine weitere Zustellung für mindestens einen weiteren Zustellvorgang ermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie aus mindestens zwei hintereinander ablaufenden Zustellungen und des dadurch realisierten Zustellweges während des ersten Zustellvorganges ermittelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Zustellung aus der Kennlinie und dem momentanen Ventilhub ermittelt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der momentane Ventilhub im entlasteten Zustand des Ventilsitzes (27) ermittelt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustellung eine Schrittzahl eines Schrittmotors eingesetzt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Zustellvorgang das Verformen des Ventilsitzes (27) beendet wird, wenn der Ventilhub bereits mit diesem Zustellvorgang erreicht ist.
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