EP2126336A1 - Testvorrichtung und verfahren zur überprüfung von einspritzkomponenten - Google Patents

Testvorrichtung und verfahren zur überprüfung von einspritzkomponenten

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Publication number
EP2126336A1
EP2126336A1 EP08701497A EP08701497A EP2126336A1 EP 2126336 A1 EP2126336 A1 EP 2126336A1 EP 08701497 A EP08701497 A EP 08701497A EP 08701497 A EP08701497 A EP 08701497A EP 2126336 A1 EP2126336 A1 EP 2126336A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
generating unit
pump
unit
pressure generating
Prior art date
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Granted
Application number
EP08701497A
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English (en)
French (fr)
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EP2126336B1 (de
Inventor
Manfred Thumer
Joachim Goeser
Gerhard Ruethers
Daniel Strack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2126336A1 publication Critical patent/EP2126336A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2126336B1 publication Critical patent/EP2126336B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/001—Measuring fuel delivery of a fuel injector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/003—Measuring variation of fuel pressure in high pressure line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/005—Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing

Definitions

  • the invention is based on a test device for testing a first ⁇ ffhungs réellees a nozzle holder combination. This is used to measure a first opening pressure of a connected nozzle holder combination to be tested. To measure the second ⁇ ffhungstiks the nozzle holder combination another, additional tester is used.
  • systems that include a test oil supply, a series pump, a pressure measurement, an electrical evaluation and an optional temperature control are used to test nozzle holder combinations.
  • an injector may be used in an internal combustion engine instead of a nozzle holder combination as an injection component.
  • another tester is necessary.
  • the system for testing injectors includes a test oil supply, a pressure generator by means of a drive and a high-pressure pump, an electrical control of the injector, a volume measuring system and a pressure and temperature control.
  • the invention enables the verification of injection components of various types with a single device. Further, the invention enables the measurement of various characteristics of an injection component type by means of a single device. In particular, the invention makes it possible to measure the first and second opening pressures of a nozzle holder combination with one and the same system. Furthermore, the invention enables the inspection of nozzle holder combinations and injectors with one and the same device. According to the invention, the same device is used to check the pressure characteristic of a nozzle holder combination as to check the pressure characteristic, the injection quantity and the return quantity of an injector.
  • the test device comprises a pressure generating unit, which is used in a first operating mode for checking injectors and therefore builds up a time pressure curve, which corresponds to the usual operation of injectors.
  • the same pressure generating unit is used in a second operating mode to build up a pressure profile corresponding to the pressure curve of nozzle holder combinations in normal operation, wherein in the second operating mode, the pressure generating unit is driven to replicate the pressure profile of a series pump.
  • a pressure generating unit is used according to the invention, which can simulate the operation or certain operating states of different injection components by appropriate control, whereby the test device for many different injection components can be used.
  • a pressure generating unit is in particular a common rail high-pressure pump, which is used according to the prior art only for the review of common rail injectors.
  • the high pressure pump is also used to check nozzle holder combinations, wherein not the high pressure pump, but only their control is modified such that the high pressure pump simulates the behavior of a series pump.
  • the pressure generating unit of an injector test system is also suitable for testing the first and second opening pressures of a nozzle holder combination. Due to the electrical control of the pressure generating unit used for injectors, the behavior of the pressure generating unit can be changed by the control, without physical or mechanical changes to the pressure generating unit are necessary. In this way, by a suitable control of the pressure generating unit, for example, the behavior of a series pump can be simulated, which is used as a pressure generating unit in a test system for nozzle holder combinations.
  • the pressure generating unit which is initially provided for injectors, driven such that it also simulates a behavior of Druckmaschineungsech en that simulate for checking nozzle holder combinations with a pen, nozzle holder combinations with two spring holders, stage holders, unit injectors and injectors with a magnetic coil ,
  • the pressure generating unit is controlled in such a way that it simulates a pressure generating unit for test systems for injectors with two magnet coils or injectors with a piezoactuator.
  • first opening pressure describes the pressure at which a first advance is achieved, in which a small exit cross section is released, in other words, at the first opening pressure, a point is reached where minimal fuel flow through the nozzle holder combination occurs
  • second opening pressure is reached, which marks the exceeding of a pressure at which the stroke of a nozzle needle increases, thus releasing a larger cross-section
  • the second opening pressure can be recognized, in which a flattening of the pressure increase occurs
  • a low flow rate can be ascertained, after which an increasing and higher flow rate can be ascertained once the opening pressure has been reached so generate all relevant pressure values and it can be one - A -
  • Characteristic are generated in the same time the flow rate is measured and recorded.
  • a pulsed volume flow can be determined by means of a suitable integrating volume flow meter which has a very low measuring inertia in order to be able to follow the rapidly increasing and decreasing pressure and flow rate flanks.
  • the pulsed volume flow can be smoothed by using a flexible hydraulic volume.
  • a flexible hydraulic volume Such a volume may be created in which the volume-enclosing surface has a diaphragm which is spring-supported. In this case, the springs can absorb and compensate for the fast pressure flanks.
  • the volume flow is directed by such a flexible hydraulic volume, and then by a throttle, which leads to a further smoothing, in particular in connection with the hydraulic volume.
  • the throttle may be provided by a thin thin-walled tube extending in the form of a cooling coil, which is preferably arranged in a temperature-controlled test oil tank.
  • a volumetric flow meter is connected to the restrictor, whereby the smoothed volumetric flow also makes it possible to use slower measuring instruments, for example gear flow meters.
  • the spring force on the membrane is preferably applied to the membrane surface facing away from the hydraulic volume by means of a pressure plate.
  • a channel or another volume can be provided which is connected to the environment or to a pressurized volume for pressure equalization directly or via a throttle.
  • the test device comprises a control unit and a measuring device which measures the pressure and the flow rate to or through the injection component to be tested.
  • the measuring device comprises a pressure sensor.
  • this measuring device is used not only for checking injectors but also of injection nozzles, for example nozzle holder combinations, stage holders and the like.
  • the controller is arranged to control the injection components of various types according to their respective type such that the normal operation, a certain usual operating point or a Critical operating point is driven in each case depending on the type of injection component.
  • the control unit preferably controls the pressure generating unit such that the corresponding operating state is present at the injection component to be checked.
  • the measuring device is also flexible with regard to the injection component type to be checked and further preferably measures the pressure and the flow rate of the pressure generating unit or these and other physical variables at the outlet of the injection component to be checked or on the test object holding unit.
  • the test device comprises an evaluation unit, which is preferably connected to the control unit and / or to the measuring device and evaluates the measured values in accordance with the set physical variables with an evaluation method that depends on the type of injection pump. Since an operating state is provided for the injection component that corresponds to the usual test system used for this type, the evaluation process can be carried out by type-specific test devices, and the methods can be combined in one device.
  • the control takes place via a measuring and control circuit board.
  • the acquired data for example, the data of the control unit, the pressure generating unit and / or the measuring device are transmitted to a central control unit and evaluated there.
  • the central control unit comprises a control PC with corresponding software.
  • the control PC and the software running therein assume the control of the pressure generating unit, the control of the injection components and the data acquisition of the measurement data originating from the measuring device, the control unit and / or the pressure generating unit.
  • the acquired data are displayed graphically, for example the pressure profiles.
  • the test device comprises a common operating part.
  • test device comprises a sketchling-holding unit which is adapted to hold the injection component to be checked.
  • adapters or fittings are provided to connect the injection component sealed depending on the type of the test device.
  • Figure 1 is an overview diagram of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is an overview diagram of a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows an overview circuit diagram of a third embodiment of the invention
  • Figure 4 shows a technical implementation of the test device according to the invention
  • FIG. 1 shows a common-rail (CR) high-pressure pump 10 which supplies a buffer volume 20 with pressurized test oil.
  • a test oil tank (not shown) is connected, from which the high-pressure CR pump 10, the oil, with which the buffer volume 20 is supplied.
  • a valve or throttle 30 Connected to the buffer volume is a valve or throttle 30, the flow rate of which can be controlled electrically (or mechanically or hydraulically) and, in the open operating state, supplies a test specimen holding unit 40 with the pressurized test oil.
  • the CR high-pressure pump 10 is actuated by a control unit 50, so that the control unit determines the pressure and / or the flow rate of the CR High pressure pump 10 controls.
  • control unit 50 controls the flow rate through the electrically controllable throttle 30.
  • an input of a test object is connected to the test object mounting unit 40, wherein a measuring device is connected to an output of the test object.
  • the measuring device is connected to the control unit 50 in order to enable a feedback and thus the maintenance of a certain operating interval or operating point.
  • the sample holding unit 40 is configured to receive injection components of the same type of various sizes and injection components of various types and sizes.
  • the measuring device is equipped to be coupled to the DUT.
  • the coupling of the strigling-mounting unit to the device under test and / or the coupling of the measuring device to the device under test can be provided via an adapter that fits different sizes and different types.
  • the controller 50 may control the high pressure pump 10 so that the buffer volume has a certain pressure.
  • the control unit 50 may control the throttle 30 to simulate the operation of an injector injection component.
  • the controller may control the pump 10 and the throttle 30 or only one of these components such that the operation of a series pump is simulated on the holder 40 so that a nozzle holder combination can be used as the test object. Due to the buffer volume, it is not necessary for the high-pressure pump to build up a high pressure in a very short time in order to simulate a sharp-edged pressure peak on the holder 40. Rather, a valve or throttle 30 with a relatively short reaction time is sufficient to simulate a corresponding pressure curve.
  • the high-pressure pump 10 can therefore be designed to lower standards.
  • a pressure relief valve is connected to the buffer volume 20, which opens from a certain pressure, wherein the threshold value is preferably electrically adjustable.
  • the throttle 30 is designed as a controllable valve. Further, a throttle that determines an adjustable flow rate can be used in combination with a valve whose opening state can be changed quickly, preferably by means of an electrical signal.
  • FIG. 2 shows a simplified test device with a high-pressure pump 110, which takes oil from a test oil container (not shown) and under pressure to a DUT mounting unit 140 which is connected to the output of the high-pressure pump 110 supplies.
  • the high-pressure pump 110 is connected to a control device which controls the behavior of the high-pressure pump.
  • the high-pressure pump is designed to simulate different pressure profiles, for example, those of a series pump and that of an injector pump. To illustrate the corresponding pump properties, the high-pressure pump 110 must be able to be controlled in terms of its pressure curve over time and to have a suitable reaction time.
  • the high-pressure pump 110 shown in FIG. 2 can consist of the components 10, 20 and 30 of FIG.
  • either the high-pressure CR pump 10 or the throttle 30 or a combination thereof is electrically driven to produce the desired pressure profile.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the test device according to the invention, in which a high-pressure pump 210 supplies a distributor 270 with pressurized test oil.
  • the high pressure pump 210 preferably includes a buffer volume and a controllable throttle (both not shown), wherein the throttle and / or the pump are controlled by a controller 250 connected thereto.
  • the embodiment shown in FIG. 3 comprises a plurality of test piece mounting units 240 which are each connected to the controllable distributor 250.
  • the specimen mounting units 240 are designed for various injection components to be tested in terms of their dimensions and seals. Therefore, a test fixture unit may couple a particular size and / or injector component type to the controllable manifold 270.
  • the controllable distributor 270 is electrically connected to the control unit 250 according to the embodiment shown in FIG.
  • the manifold connects, according to the controller 250, only a particular sample holding unit 240 to the high pressure pump 210.
  • each sample holding unit comprises a pressure gauge and / or a flow meter.
  • an intermediate piece may be provided, which measures the pressure and / or the flow, and which connects the corresponding fürling-holding unit with the DUT.
  • a flow meter can be connected to the manifold after the manifold and to the DUT.
  • the controller 250 is preferably connected to a database 260 that stores data that maps the pressure history.
  • the controller 250 loads the corresponding characteristic and / or the corresponding pressure waveform into the controller to execute pressure control corresponding to the data.
  • the controller 250 includes a safety device that receives measurement data from measuring devices or operating data from the high pressure pump, from a controllable restrictor, and / or from the controllable manifold 270, and at critical values or critical value combinations, drives the high pressure pump to stop generating pressure.
  • the database can be stored in a part of an electronic memory which stores further parameters, measured value, control values and / or programs for activation, evaluation and user guidance.
  • the electronic memory can be provided as a main memory and / or long-term memory for a central processing unit and connected to it.
  • FIG. 4 shows a technical implementation of the test device according to the invention.
  • This has an electronic display 310 and a user control panel 320.
  • a test oil tank 330 is passively cooled by means of cooling fins.
  • a mounting device 340 allows the clamping of an injection component to be checked. These are connected to a corresponding supply line 350 to be pressurized with test oil under pressure.
  • the holder 340 also has a collecting container and a pressure and volume rate measuring device, which are arranged at the exit of the test specimens.
  • control unit is connected to a display and an input, wherein the display represents the values and / or different operating modes to be selected and the input unit permits the selection of specific displays or the selection of particular operating modes.
  • database, control, display and selection are implemented as a PC with appropriate input / output devices.
  • a mere change of the software or control of software components allows the modification of the test device for different injection components.
  • the essence of the invention is to generate the oil pressure by means of a pump device, with the various pressure gradients can be generated.
  • common rail high-pressure pumps allow such flexible handling.
  • the pump apparatus can be used not only for a common rail type injector of the type to be checked, but also for nozzle holder combinations by changing the driving accordingly.
  • a common rail measuring device which measures the pressure, flow rate, injection and recirculation quantities allows corresponding measurements to be taken to obtain data on the characteristics of alien injector components, eg nozzle holder combinations with one or two spring holders, step holders, Unit injector nozzles and injectors with electrical control.
  • the controller is already designed for driving injectors, so that a typavier operation of active injection elements can be performed on the test device.
  • the test device preferably comprises measuring devices for automatically checking the combination density and the pitting behavior.
  • the seat tightness and spray pattern may be evaluated by the operator, with the test apparatus enabling a suitable type-specific operating point of the injection component to be controlled.
  • elements for operation and operator guidance and a display are provided immediately adjacent to the specimen mounting unit (40, 140, 240, 340).
  • the high-pressure pump includes a buffer volume or if the high-pressure pump is equipped with a buffer volume
  • the high-pressure pump can build up a buffer of the pressurized oil, which can be quickly and quickly retrieved without having to quickly change the pressure build-up of the pump.
  • the buffer volume is set up to correspond to the volume that corresponds to a common rail injector pump in order to model the pressure profile of a common rail high pressure pump, if a common rail injector is to be checked as an injection component.

Description

Beschreibung
Titel
Testvorrichtung und Verfahren zur Überprüfung von Einspritzkomponenten
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Prüfgerät zur Prüfung eines ersten Öffhungsdruckes einer Düsenhalterkombination. Dieses wird verwendet, um einen ersten Öffnungsdruck einer angeschlossenen zu überprüfenden Düsenhalterkombination zu messen. Zur Messung des zweiten Öffhungsdrucks der Düsenhalterkombination wird ein weiteres, zusätzliches Prüfgerät verwendet. Im Allgemeinen werden zur Prüfung von Düsenhalterkombinationen Systeme verwendet, die eine PrüfÖlbereitstellung, eine Reihenpumpe, eine Druckmessung, eine elektrische Auswertung und eine optionale Temperaturregelung umfassen.
Im Allgemeinen kann in einem Verbrennungsmotor statt einer Düsenhalterkombination als Einspritzkomponente auch ein Injektor verwendet werden. Zur Prüfung von Injektoren ist ein weiteres Prüfgerät notwendig. Das System zur Prüfung von Injektoren umfasst eine PrüfÖlbereitstellung, einen Druckerzeuger mittels Antrieb und eine Hochdruckpumpe, eine elektrische Ansteuerung des Injektors, ein Mengenmesssystem sowie eine Druck- und Temperaturregelung.
Um in einer Kraftfahrzeug- Werkstatt Einspritzkomponenten verschiedenen Typs zu überprüfen, sind daher mehrere Geräte notwendig. Dies führt zu Nachteilen hinsichtlich der Kosten und des Platzbedarfs. Offenbarang der Erfindung
Die Erfindung ermöglicht die Überprüfung von Einspritzkomponenten verschiedenen Typs mit einem einzelnen Gerät. Ferner ermöglicht die Erfindung die Messung verschiedener Charakteristika eines Einspritzkomponententyps mittels eines einzigen Geräts. Insbesondere ermöglicht die Erfindung das Messen des ersten und des zweiten Öffhungsdrucks einer Düsenhalterkombination mit ein und demselben System. Ferner ermöglicht die Erfindung die Überprüfung von Düsenhalterkombinationen und Injektoren mit ein und demselben Gerät. Erfindungsgemäß wird zur Überprüfung der Druckkennlinie einer Düsenhalterkombination das selbe Gerät verwendet wie zur Überprüfung der Druckkennlinie, der Einspritzmenge und der Rücklaufmenge eines Injektors.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Testvorrichtung eine Druckerzeugungseinheit, die in einem ersten Betriebsmodus zur Überprüfung von Injektoren verwendet wird und daher einen zeitlichen Druckverlauf aufbaut, der den üblichen Betrieb von Injektoren entspricht. Zudem wird die selbe Druckerzeugungseinheit in einem zweiten Betriebsmodus dazu verwendet, einen Druckverlauf aufzubauen, der dem Druckverlauf von Düsenhalterkombinationen im üblichen Betrieb entspricht, wobei in dem zweiten Betriebsmodus die Druckerzeugungseinheit angesteuert wird, um den Druckverlauf einer Reihenpumpe nachzubilden. Im Allgemeinen wird erfindungsgemäß eine Druckerzeugungseinheit verwendet, die durch entsprechende Ansteuerung den Betrieb oder bestimmte Betriebszustände unterschiedlicher Einspritzkomponenten nachbilden kann, wodurch die Testvorrichtung für viele unterschiedliche Einspritzkomponenten verwendbar ist.
Als Druckerzeugungseinheit eignet sich insbesondere eine Common-Rail-Hochdruck- pumpe, die gemäß dem Stand der Technik lediglich zur Überprüfung von Common-Rail- Injektoren verwendet wird. Erfindungsgemäß wird die Hochdruckpumpe auch verwendet, um Düsenhalterkombinationen zu überprüfen, wobei nicht die Hochdruckpumpe, sondern nur deren Ansteuerung derart modifiziert wird, dass die Hochdruckpumpe das Verhalten einer Reihenpumpe nachbildet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wurde erkannt, dass die Druckerzeugungseinheit eines Injektor-Prüfsystems sich auch für die Prüfung des ersten und des zweiten Öffhungsdrucks einer Düsenhalterkombination eignet. Auf Grund der elektrischen Steuerung der Druckerzeugungseinheit , die für Injektoren verwendet wird, kann das Verhalten der Druckerzeugungseinheit durch die Ansteuerung verändert werden, ohne dass physikalische oder mechanische Änderungen an der Druckerzeugungseinheit notwendig sind. Auf diese Weise kann durch eine geeignete Ansteuerung der Druckerzeugungseinheit beispielsweise das Verhalten einer Reihenpumpe nachgebildet werden, die als Druckerzeugungseinheit in einem Prüfsystem für Düsenhalterkombinationen verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird die Druckerzeugungseinheit , die zunächst für Injektoren vorgesehen ist, derart angesteuert, dass sie auch ein Verhalten von Druckerzeugungseinheit en nachbildet, die zum Überprüfen von Düsenhalterkombinationen mit einem Federhalter, Düsenhalterkombinationen mit zwei Federhaltern, Stufenhalter, Unit- Injektoren und Injektoren mit einer Magnetspule nachbilden. Alternativ wird die Druckerzeugungseinheit derart angesteuert, dass sie eine Druckerzeugungseinheit für Prüfsysteme für Injektoren mit zwei Magnetspulen oder Injektoren mit Piezoaktuator nachbilden.
Die Erfindung erlaubt die Messung des ersten und zweiten Öffnungsdrucks einer Düsenhalterkombination. In dieser Beschreibung wird mit „erster Öffnungsdruck" der Druck beschrieben bei dem ein erster Vorhub erreicht ist, bei dem ein kleiner Austrittsquerschnitt freigegeben wird. Mit anderen Worten ist beim ersten Öffnungsdruck ein Punkt erreicht, beidem ein minimaler Kraftstofffluss durch die Düsenhalterkombination hindurch stattfindet. Wird der Druck weiter erhöht, so wird der zweite Öffnungsdruck erreicht. Dieser markiert die Überschreitung eines Drucks, ab dem der Hub einer Düsennadel zunimmt und somit einen größeren Querschnitt freigibt. Der zweite Öffnungsdruck lässt sich daher erkennen, in dem eine Abflachung der Druckzunahme auftritt, die durch den steigenden Durchflussquerschnitt erzeugt wird. Ab dem Erreichen des ersten Öffnungsdrucks kann somit eine geringe Durchflussrate festgestellt werden, wobei nach Erreichen des Öffnungsdrucks eine zunehmende und höhere Durchflussrate festgestellt werden kann. Durch eine geeignete Ansteuerung der Hochdruckpumpe lassen sich so alle relevanten Druckwerte erzeugen und es kann eine - A -
Kennlinie erzeugt werden, in dem gleichzeitig die Durchflussmenge gemessen und aufgenommen wird.
Bei der Messung des Verhaltens von Injektoren werden diese angesteuert, um stoßweise Prüföl abzugeben. Ein derartiger gepulster Volumenfluss kann mittels einem geeigneten integrierenden Volumenflussmesser ermittelt werden, der eine sehr geringe Messträgheit aufweist, um den schnell steigenden und fallenden Druck- und Durchflussmengenflanken folgen zu können. Alternativ kann der gepulste Volumenfluss geglättet werden, in dem ein flexibles hydraulisches Volumen verwendet wird. Ein solches Volumen kann erzeugt werden, in dem die das Volumen umschließende Fläche eine Membran aufweist, die federgestützt ist. Die Federn können in diesem Fall die schnellen Druckflanken aufnehmen und ausgleichen. Vorzugsweise wird der Volumenfluss durch ein solches flexibles hydraulisches Volumen gelenkt, und daraufhin durch eine Drossel, die zu einer weiteren Glättung führt, insbesondere in Verbindung mit dem hydraulischen Volumen. Die Drossel kann durch ein dünnes, sich in der Form einer Kühlschlange erstreckendes dünnwandiges Rohr vorgesehen werden, das vorzugsweise in einem temperaturkontrollierten Prüföltank angeordnet ist. An die Drossel wird in diesem Fall ein Volumenflussmessgerät angeschlossen, wobei durch den geglätteten Volumenstrom auch langsamere Messgeräte verwendet werden können, beispielsweise Zahnrad- Durchflussmesser. Die Federkraft auf die Membran wird vorzugsweise auf die Membranfläche, die von dem hydraulischen Volumen wegweist, mittels einer Druckplatte aufgebracht. Auf dieser Seite kann ein Kanal oder ein weiteres Volumen vorgesehen, das zum Druckausgleich direkt oder über eine Drossel mit der Umgebung oder mit einem unter Druck stehenden Volumen verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Testvorrichtung eine Steuereinheit und eine Messeinrichtung, die den Druck und den Durchfluss an bzw. durch die zu prüfende Einspritzkomponente misst. Vorzugsweise umfasst die Messeinrichtung einen Drucksensor. In der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird diese Messeinrichtung nicht nur zur Überprüfung von Injektoren sondern auch von Einspritzdüsen verwendet, beispielsweise Düsenhalterkombinationen, Stufenhaltern und Ähnlichem. Vorzugsweise ist die Steuerung eingerichtet, die Einspritzkomponenten verschiedenen Typs gemäß ihrem jeweiligen Typ derart anzusteuern, dass der normale Betrieb, ein bestimmter üblicher Betriebspunkt oder ein kritischer Betriebspunkt jeweils abhängig vom Typ der Einspritzkomponente angesteuert wird. Gleichzeitig steuert die Steuereinheit vorzugsweise die Druckerzeugungseinheit derart an, dass der entsprechende Betriebszustand an der zu überprüfenden Einspritzkomponente vorliegt. Ferner kann auch ein Heizmittel vorgesehen sein, um den entsprechenden Betriebszustand hinsichtlich der Temperatur zu erreichen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist auch die Messeinrichtung flexibel hinsichtlich des zu überprüfenden Einspritzkomponententyps und misst ferner vorzugsweise den Druck und die Durchflussrate der Druckerzeugungseinheit oder diese und andere physikalische Größen am Ausgang der zu überprüfenden Einspritzkomponente oder an der Prüfling- Halterungseinheit.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Testvorrichtung eine Auswerteeinheit, die vorzugsweise mit der Steuereinheit und/oder mit der Messeinrichtung verbunden ist und die gemessenen Werte entsprechend den eingestellten physikalischen Größen mit einem Auswerteverfahren auswertet, das vom Typ der Einspritzpumpe abhängt. Da für die Einspritzkomponente ein Betriebszustand vorgesehen wird, der dem üblichen Prüfsystem entspricht, das für diesen Typ eingesetzt wird, kann das Auswerteverfahren von typspezifischen Testvorrichtungen übernommen werden, und die Verfahren können in einer Einrichtung zusammengeführt werden.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung über eine Mess- und Steuerleiterplatte. Ferner werden die erfassten Daten, beispielsweise die Daten der Steuereinheit, der Druckerzeugungseinheit und/oder der Messvorrichtung an eine Zentralsteuereinheit übertragen und dort ausgewertet. Vorzugsweise umfasst die Zentralsteuereinheit einen Steuer-PC mit entsprechender Software. In einer Ausführung der Erfindung übernehmen der Steuer-PC und die darin ablaufende Software die Ansteuerung der Druckerzeugungseinheit , die Ansteuerung der Einspritzkomponenten und die Datenakquise der Messdaten, die von der Messeinrichtung, der Steuereinheit und/oder der Druckerzeugungseinheit stammen. In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden die erfassten Daten graphisch dargestellt, beispielsweise die Druckverläufe. Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst die Testvorrichtung ein gemeinsames Bedienteil. Vorzugsweise werden verschiedene Betriebsmodi zur Auswahl angezeigt und es wird eine graphische Benutzeroberfläche vorgesehen, die für alle Prüfarten bzw. Einspritzkomponententypen einheitlich ist. Vorzugsweise umfasst die Testvorrichtung eine Prüfling-Halterungseinheit, die zur Halterung der zu überprüfenden Einspritzkomponente eingerichtet ist. Vorzugsweise werden Adapter oder Anschlussstücke vorgesehen, um die Einspritzkomponente abhängig von deren Typ abgedichtet an die Testvorrichtung anzuschließen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein Übersichtsschaltbild einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen
Testvorrichtung;
Figur 2 ein Übersichtsschaltbild einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen
Testvorrichtung;
Figur 3 ein Übersichtsschaltbild einer dritten Ausführung der erfindungsgemäßen
Testvorrichtung; und
Figur 4 eine technische Umsetzung der erfindungsgemäßen Testvorrichtung
Ausführungsformen
In der Figur 1 ist eine Common-Rail-(CR)-Hochdruckpumpe 10 dargestellt, die ein Puffervolumen 20 mit unter Druck stehendem Prüföl versorgt. An die CR-Hochdruck- pumpe 10 ist ein Prüfölbehälter (nicht dargestellt) angeschlossen, aus der die CR- Hochdruckpumpe 10 das Öl bezieht, mit dem das Puffervolumen 20 versorgt wird. An das Puffervolumen ist ein Ventil oder eine Drossel 30 angeschlossen, deren Durchflussrate elektrisch (oder mechanisch bzw. hydraulisch) gesteuert werden kann und die im offenen Betriebszustand eine Prüfling-Halterungseinheit 40 mit dem unter Druck stehenden Prüföl versorgt. Die CR-Hochdruckpumpe 10 wird von einer Steuereinheit 50 angesteuert, sodass die Steuereinheit den Druck und/oder die Durchflussrate der CR- Hochdruckpumpe 10 steuert. Ferner steuert die Steuereinheit 50 die Durchflussrate durch die elektrisch steuerbare Drossel 30. Erfindungsgemäß wird ein Eingang eines Prüflings an die Prüfling-Halterungseinheit 40 angeschlossen, wobei eine Messeinrichtung mit einem Ausgang des Prüflings verbunden ist. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung mit der Steuereinheit 50 verbunden, um eine Rückkoppelung und somit das Einhalten eines bestimmten Betriebsintervalls oder Betriebspunkts zu ermöglichen. Die Prüfling- Halterungseinheit 40 ist eingerichtet, Einspritzkomponenten des gleichen Typs verschiedener Größen und Einspritzkomponenten verschiedenen Typs und verschiedener Größen aufzunehmen. In gleicher Weise ist die Messeinrichtung ausgestattet, um an den Prüfling angekoppelt zu werden. Die Ankoppelung der Prüfling-Halterungseinheit an den Prüfling und/oder die Ankoppelung der Messeinrichtung an den Prüfling kann über einen Adapter vorgesehen werden, der verschiedene Baugrößen und verschiedene Typen angleicht.
Die Steuerung 50 kann die Hochdruckpumpe 10 derart steuern, dass das Puffervolumen einen bestimmten Druck aufweist. Gleichzeitig kann die Steuereinheit 50 die Drossel 30 derart steuern, dass der Betrieb einer Injektor-Einspritzkomponente simuliert wird. Gleichermaßen kann die Steuerung die Pumpe 10 und die Drossel 30 oder nur eine dieser Komponenten derart ansteuern, dass an der Halterung 40 der Betrieb einer Reihenpumpe simuliert wird, so dass als Prüfling eine Düsenhalterkombination verwendet werden kann. Durch das Puffervolumen ist es nicht notwendig, dass die Hochdruckpumpe in sehr kurzer Zeit einen hohen Druck aufbaut, um eine steilflankige Druckspitze an der Halterung 40 zu simulieren. Vielmehr genügt ein Ventil oder eine Drossel 30 mit einer relativ kurzen Reaktionszeit, um einen entsprechenden Druckverlauf zu simulieren. Die Hochdruckpumpe 10 kann daher nach geringeren Standards ausgelegt werden. Gemäß einer Ausführung ist an das Puffervolumen 20 ein Überdruckventil angeschlossen, das ab einem bestimmten Druck öffnet, wobei der Schwellwert vorzugsweise elektrisch verstellbar ist. In einer weiteren Ausführung ist die Drossel 30 als steuerbares Ventil ausgeführt. Ferner kann eine Drossel verwendet werden, die eine einstellbare Durchflussrate bestimmt, in Kombination mit einem Ventil, dessen Öffnungszustand schnell geändert werden kann, vorzugsweise mittels eines elektrischen Signals.
Die Figur 2 zeigt eine vereinfachte Testvorrichtung mit einer Hochdruckpumpe 110, die Öl aus einem Prüfölbehälter (nicht dargestellt) entnimmt und unter Druck an eine Prüfling-Halterungseinheit 140 liefert, die an den Ausgang der Hochdruckpumpe 110 angeschlossen ist. Die Hochdruckpumpe 110 ist an eine Steuerungseinrichtung angeschlossen, die das Verhalten der Hochdruckpumpe steuert. Die Hochdruckpumpe ist ausgelegt, verschiedene Druckverläufe zu simulieren, beispielsweise den einer Reihenpumpe und den einer Injektorpumpe. Zum Darstellen der entsprechenden Pumpeneigenschaften muss die Hochdruckpumpe 110 in ihrem Druckverlauf zeitlich steuerbar sein und eine geeignete Reaktionszeit aufweisen.
Alternativ kann die in Figur 2 dargestellte Hochdruckpumpe 110 aus den Komponenten 10, 20 und 30 der Figur 1 bestehen. Hierbei wird entweder die CR- Hochdruckpumpe 10 oder die Drossel 30 oder eine Kombination hiervon elektrisch angesteuert, um den gewünschten Druckverlauf zu erzeugen.
Figur 3 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Testvorrichtung, in der eine Hochdruckpumpe 210 einen Verteiler 270 mit unter Druck stehendem Prüföl versorgt. Die Hochdruckpumpe 210 umfasst vorzugsweise ein Puffervolumen und eine steuerbare Drossel (beide nicht dargestellt), wobei die Drossel und/oder die Pumpe von einer daran angeschlossenen Steuerung 250 gesteuert werden. Die in Figur 3 dargestellte Ausführung umfasst mehrere Prüfling-Halterungseinheiten 240, die jeweils an den steuerbaren Verteiler 250 angeschlossen sind. Die Prüfling-Halterungseinheiten 240 sind für verschiedene zu überprüfende Einspritzkomponenten hinsichtlich ihrer Abmessungen und Abdichtungen ausgelegt. Daher kann eine Prüfling-Halterungseinheit eine bestimmte Baugröße und/oder einen bestimmten Einspritzkomponententyp an den steuerbaren Verteiler 270 koppeln.
Der steuerbare Verteiler 270 ist gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführung elektrisch mit der Steuereinheit 250 verbunden. Der Verteiler verbindet gemäß der Steuerung 250 nur eine bestimmte Prüfling-Halterungseinheit 240 mit der Hochdruckpumpe 210. In einer alternativen Ausführung umfasst jede Prüfling-Halterungseinheit einen Druckmesser und/oder einen Durchflussmesser. Alternativ kann ein Zwischenstück vorgesehen sein, das den Druck und/oder den Durchfluss misst, und das die entsprechende Prüfling-Halterungseinheit mit dem Prüfling verbindet. Ferner kann ein Durchflussmengen-Messgerät nach dem Verteiler und nach dem Prüfling an den Ausgang des Prüflings angeschlossen werden. Die Steuerung 250 ist vorzugsweise mit einer Datenbank 260 verbunden, die Daten speichert, die den Druckverlauf abbilden. Vorzugsweise sind in der Datenbank 260 zeitliche Verläufe und/oder Kennlinien für mehrere Einspritzkomponenten des gleichen Typs verschiedener Baugröße und des gleichen Typs oder für verschiedene Typen gespeichert. Gemäß der Auswahl des Einspritzkomponententyps lädt die Steuerung 250 die entsprechende Kennlinie und/oder den entsprechenden Druckverlauf in die Steuerung, um eine den Daten entsprechende Drucksteuerung auszuführen. Vorzugsweise umfasst die Steuerung 250 eine Sicherheitseinrichtung, die Messdaten von Messeinrichtungen oder Betriebsdaten von der Hochdruckpumpe, von einer steuerbaren Drossel und/oder von dem steuerbaren Verteiler 270 empfängt und bei kritischen Werten bzw. kritischen Wertkombinationen die Hochdruckpumpe ansteuert, die Druckerzeugung zu beenden. Die Datenbank kann in einem Teil eines elektronischen Speichers gespeichert sein, der weitere Parameter, Messwert, Steuerwerte und/oder Programme zu Ansteuerung, Auswertung und Benutzerführung speichert. Der elektronische Speicher kann als Arbeitsspeicher und/ oder Langzeitspeicher für eine zentrale Recheneinheit vorgesehen und mit dieser verbunden sein.
Die Figur 4 zeigt eine technische Umsetzung der erfmdungsgemäßen Testvorrichtung. Diese weist eine elektronisch Anzeige 310 und ein Benutzerbedienfeld 320 auf. Ein Prüföltank 330 ist passiv mittels Kühlrippen gekühlt. Eine Halterungseinrichtung 340 ermöglicht das Einspannen einer zu überprüfenden Einspritzkomponente. Diese werden an ein entsprechende Zuleitung 350 angeschlossen, um mit unter Druck stehendem Prüföl beaufschlagt zu werden. Die Halterung 340 weist ferner einen Auffangbehälter und eine Druck- und Volumenrate-Messeinrichtung auf, die am Ausgang der Prüflings angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit mit einer Anzeige und einer Eingabe verbunden, wobei die Anzeige die Werte und/oder verschiedene auszuwählende Betriebsmodi darstellt und die Eingabeeinheit die Auswahl bestimmter Anzeigen oder die Auswahl bestimmter Betriebsmodi erlaubt. Vorzugsweise sind Datenbank, Steuerung, die Anzeige und die Auswahl als PC mit entsprechenden Ein-/Ausgabegeräten implementiert. In dieser Ausführung erlaubt eine bloße Änderung der Software bzw. Ansteuerung von Softwarekomponenten die Modifikation der Testvorrichtung für verschiedene Einspritzkomponenten. Der Kern der Erfindung liegt darin, den Öldruck mittels einer Pumpenvorrichtung zu erzeugen, mit der verschiedene Druckverläufe erzeugt werden können. Insbesondere Common-Rail-Hochdruckpumpen erlauben eine solche flexible Handhabung. Dadurch kann die Pumpenvorrichtung nicht nur für einen typgleichen Common-Rail-Injektor, der zu überprüfen ist, verwendet werden, sondern auch für Düsenhalterkombinationen, indem die Ansteuerung entsprechend geändert wird. Gleichzeitig ermöglicht eine Messvorrichtung, die für Common-Rail ausgelegt ist und den Druck, die Durchflussrate sowie die Einspritz- und Rücklaufmenge misst, entsprechende Messungen zur Erhebung von Daten hinsichtlich der Eigenschaften von typfremden Einspritzkomponenten, d. h. beispielsweise Düsenhalterkombinationen mit ein oder zwei Federhaltern, Stufenhaltern, Unit-Injektordüsen und Injektoren mit elektrischer Ansteuerung. Vorzugsweise ist die Steuerung bereits zum Ansteuern von Injektoren ausgelegt, so dass ein typgemäßer Betrieb aktiver Einspritzelemente an der Testvorrichtung ausgeführt werden kann.
Ferner umfasst die Testvorrichtung vorzugsweise Messeinrichtungen zur automatischen Überprüfung der Kombinationsdichtheit und des Schnarrverhaltens. Die Sitzdichtheit und das Strahlbild können vom Bediener bewertet werden, wobei die Testvorrichtung es ermöglicht, einen geeigneten typgemäßen Betriebspunkt der Einspritzkomponente anzusteuern. Vorzugsweise sind Elemente zur Bedienung und zur Bedienerführung sowie eine Anzeige unmittelbar neben der Prüfling-Halterungseinheit (40, 140, 240, 340) vorgesehen.
Umfasst die Hochdruckpumpe ein Puffervolumen oder ist die Hochdruckpumpe mit einem Puffervolumen ausgestattet, so ermöglicht der stete Druckaufbau der Hochdruckpumpe ein Zwischenspeichern des unter Druck stehenden Öls, das schnell und kurzfristig abgerufen werden kann, ohne den Druckaufbau der Pumpe schnell ändern zu müssen. Vorzugsweise ist das Puffervolumen eingerichtet, dem Volumen zu entsprechen, das einer Common-Rail-Injektorpumpe entspricht, um den Druckverlauf einer Common- Rail-Hochdruckpumpe typgemäß abzubilden, wenn ein Common-Rail-Injektor als Einspritzkomponente überprüft werden soll.

Claims

Ansprüche
1. Testvorrichtung zur Überprüfung von Einspritzkomponenten, umfassend: eine Steuereinheit (50, 150, 250); eine von der Steuereinheit (50, 150, 250) angesteuerte Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) und eine Prüfling-Halterungseinheit (40, 140, 240, 340), die zum Anschließen eines Prüflings eingerichtet ist und mit der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50, 150, 250) die Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) derart ansteuert, dass die Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) an der Prüfling-Halterungseinheit (40, 140, 240, 340) unterschiedliche, wählbare Druckverläufe für den anschließbaren Prüfling vorsieht.
2. Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) eine Hochdruckpumpe sowie eine damit verbundene Drossel (30) umfasst, dessen Durchflussrate mittels der Steuereinheit (50, 150, 250) steuerbar ist.
3. Testvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Hochdruckpumpe eine Common- Rail-Hochdruckpumpe ist, die ein Puffervolumen (20) umfasst.
4. Testvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die unterschiedlichen, wählbaren Druckverläufe den Druckverlauf einer Common-Rail- Hochdruckpumpe und den Druckverlauf einer Reihenpumpe umfassen zwischen denen mittels einer mit der Steuereinheit (50, 150, 250) verbundenen Auswahlvorrichtung ausgewählt wird.
5. Testvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine mit der Steuereinheit (50, 150, 250) verbundene Messeinrichtung umfasst, welche in Fluidkommunikation mit der Prüfling-Halterungseinheit (40, 140, 240, 340) und der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) ist und die eingerichtet ist, mindestens eine physikalische Größe ausgewählt aus der Menge: Masse, Durchflussgeschwindigkeit, Durchflussvolumenrate, Durchflussmassenrate, Druck, Temperatur, Strom und Spannung, an dem Prüfling zu messen.
6. Testvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die physikalische Größe den Druck, die Durchflussvolumenrate und die Masse umfassen und die Messeinrichtung eingerichtet ist, den ersten und zweiten Öffnungsdruck zu messen, wenn der Prüfling eine einer Düsenhalterkombination ist, und die Messeinrichtung ferner eingerichtet ist, eine Abgabemenge und eine Rücklaufmenge bei zugehörigen Drücken zu messen, wenn der Prüfling ein Injektor ist.
7. Testvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (50, 150, 250) einen Speicher (260) umfasst, in dem mindestens zwei Ansteuercharakteristika gespeichert sind, die dem jeweiligen zeitlichen Verlauf von mindestens zwei entsprechenden unterschiedlichen wählbaren Druckverläufen entsprechen, basierend auf denen die Steuereinheit (50, 150, 250) elektrische Signale zur Ansteuerung der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) erzeugt.
8. Verfahren zur Überprüfung von Einspritzkomponenten, mit den Schritten: Erzeugen eines ersten Druckverlaufs mittels einer Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210);
Einstellen der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) auf einen zweiten Druckverlauf, der sich vom ersten Druckverlauf unterscheidet; und
Erzeugen eines zweiten Druckverlaufs mittels der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210), wobei das Einstellen der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) das Einstellen einer Ansteuerung der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) umfasst, ohne körperliche Änderungen an der Druckerzeugungseinheit (10, 110, 210) vorzunehmen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Druckverlauf unterschiedliche zeitliche Verläufe sind, die von einer Common-Rail-Hochdruckpumpe erzeugt werden, und das Verfahren den Schritt umfasst:
Ansteuern der Common-Rail-Hochdruckpumpe gemäß dem ersten oder gemäß dem zweiten Druckverlauf, wobei der erste und der zweite Druckverlauf Druckverläufe sind, die das Verhalten einer Reihenpumpe nachbilden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, das ferner den Schritt umfasst:
Messen eines Drucks, einer Durchflussrate, einer Einspritz- oder einer Rücklaufmenge, Auswerten des Drucks, der Durchflussrate oder der Einspritz- oder der Rücklaufmenge hinsichtlich der Einhaltung eines oder mehrerer Normwerte gemäß einem Auswertevorgang, der der Überprüfung von Einspritzkomponenten mittels einer Reihenpumpe entspricht.
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