WO1998024014A1 - Verfahren und vorrichtung zur prüfung und/oder einstellung von ventilen - Google Patents

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WO1998024014A1
WO1998024014A1 PCT/DE1997/002081 DE9702081W WO9824014A1 WO 1998024014 A1 WO1998024014 A1 WO 1998024014A1 DE 9702081 W DE9702081 W DE 9702081W WO 9824014 A1 WO9824014 A1 WO 9824014A1
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WO
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flow
valve
variable
ian
iab
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Application number
PCT/DE1997/002081
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eberhard SCHÖFFEL
Josef Seidel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
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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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for adjusting and / or testing valves according to the preamble of the independent claim.
  • Valves are charged with a highly precise hydraulic medium, which is referred to as white spirit in the following.
  • white spirit defined control and measurement of the flow rate detects the actual flow rate and the valve is set in such a way that a defined flow rate is set when the control is defined.
  • the white spirit has a constant density and viscosity as well as a high purity. For these reasons, this white spirit is very expensive.
  • the evaporation of the white spirit creates a considerable burden on the environment and the workshop staff.
  • the use of other media for testing is problematic, since they have a different hydraulic behavior compared to the fuel.
  • the invention has for its object to reduce the cost and environmental impact in a method for testing and adjusting valves. This object is achieved by the features characterized in the independent claim.
  • a gaseous medium is applied to the valve.
  • a first variable which characterizes the flow of the gaseous medium and / or at least a second variable is recorded.
  • FIG. 1 shows a roughly schematic representation of the invention
  • a solenoid valve 100 is shown in a simplified representation.
  • This solenoid valve has a valve seat 105 and a valve chamber 110. Fuel enters the valve chamber 110 in normal operation via an inlet 115.
  • a spring is identified by 120 and a valve needle by 125.
  • a coil 130 is provided for moving the valve needle.
  • Means 135 for adjusting the spring force and means 140 for adjusting the stroke of the solenoid valve needle 125 are also provided.
  • the outlet of the valve communicates with a pressure generator 145 via a flow meter 140.
  • the coil 130 is supplied with a supply voltage U via a switching means 150.
  • the second connection of the coil 130 is connected to ground via a current measuring means 155.
  • a control unit 160 is also provided. This control unit 160 acts on the switching means 150 with signals and processes the output signals of the flow meter 140 and the current measuring means 155 and, in a preferred exemplary embodiment, also acts on the setting means 140 and 135 with corresponding quantities.
  • the spring 120 presses the valve needle 125 into the valve seat 105
  • the valve breaks the connection between the inlet 115 and the outlet.
  • a magnetic force is applied which acts against the spring force or the mechanical force. This force causes the valve needle 125 from
  • Valve seat 105 lifts off.
  • the distance between valve seat 105 and valve needle 125 is referred to as stroke H.
  • the procedure according to the invention is not limited to this type of valve. It can also be used with other controlled valves in which a specific volume is released by means of a control signal. Thus, the procedure can also be used for valves which are held in their open state by a spring and which release the flow in their de-energized state.
  • the solenoid valve must release the flow with a certain stroke H.
  • the volume that flows through the valve during actuation depends on several factors. On the one hand, this is the speed at which the solenoid valve opens, i.e. the speed at which the stroke increases from zero to the maximum value.
  • This variable determines the dynamic flow of the solenoid valve. This essentially depends on the spring 120. This speed can be set with the setting means 135. The dynamic flow can be set by means of the setting means 135.
  • the stroke that occurs after a certain time with a certain control current is different for different injection valves. thats why an adjusting device 140 is provided with which the stroke in the static state can be set to a predeterminable value.
  • the solenoid valve is constantly energized, the static flow is measured and the adjusting device 140 is set so that a specific, desired static flow is established.
  • This adjustment work is usually carried out with fuel, in particular with a high-precision hydraulic medium.
  • Heptane is preferably used for this.
  • the use of this hydrocarbon is problematic for several reasons.
  • the dynamic flow can also be carried out using compressed air.
  • valves in dynamic control is essentially determined by the length of the control pulse (control pulse duration) compared to the pulse period, the static flow and the time course of the difference between the mechanical and magnetic forces.
  • the control pulse duration corresponds to the time in which the valve coil is energized.
  • the pulse period corresponds to the sum of the time in which the valve is energized and not energized.
  • Static flow is the amount that the fully open valve flows through for a certain period of time.
  • the dynamic flow is the amount that the valve flows through during a certain period of time when it is driven with a certain duty cycle.
  • the duty cycle is the ratio between the control pulse duration and the pulse period.
  • the values of the dynamic and the static flow are usually different for fuel and gaseous substances.
  • the temporal variation of the force difference between the magnetic force and the mechanical force together with the dynamic flow of fuel can be detected by measuring the pneumatic, dynamic flow QPN.
  • Pneumatic dynamic flow QPN is the amount of gas that flows through the valve at a given duty cycle.
  • the differences between the individual solenoid valves which are based in particular on the differences in the magnetic circuit, are detected according to the invention by measuring the static attraction and waste flow.
  • the three parameters of pneumatic, dynamic flow QPN, starting current IAN and waste current IAB can be measured in a simple manner. Based on these quantities, which are measured with a gaseous medium, the dynamic flow of fuel QK will be inferred. For this purpose, the flow of fuel is measured with a few valves, especially in the pre-series. The three parameters of pneumatic, dynamic flow QPN, starting current IAN and waste current IAB are then recorded and corresponding conversion factors are determined.
  • the elimination of the hydraulic medium is advantageous when determining the dynamic flow of fuel, since the readily available and extremely environmentally friendly atmospheric air is used as the gaseous medium to measure the flow.
  • the slow and expensive hydraulic quantity measurement is made faster and cheaper pneumatic flow measurement replaced.
  • the measurement of the static pull-in and waste current is determined by a simple measuring and display procedure.
  • the parameters pull-in current IAN, waste current IAB and the pneumatic-dynamic flow QPN have a strong one
  • the device shown in FIG. 1 is suitable for this.
  • the pressure generator 145 generates a predeterminable pressure which is applied to the outlet of the solenoid valve.
  • the flow measuring means 140 is arranged between the pressure generator and the outlet of the valve.
  • a measuring orifice is preferably used as the pressure measuring means 140. The measurement is therefore carried out by applying a pneumatic pressure to the valve in the direction opposite to the normal flow direction, which preferably takes on values of approximately 600 millibars.
  • the coil 130 is acted upon with a predetermined duty cycle. For example, the coil is energized for 3 milliseconds, the period, that is to say the distance between the start of two energizations, being 6 milliseconds.
  • the control frequency is 166.7 Hz in this example.
  • the solenoid valve opens and closes at this frequency.
  • the magnetic force has a significant influence on the pneumatic, dynamic flow.
  • a quick opening there is a large, with a slow opening, due to a large spring force, a small flow rate.
  • a second variable is recorded, which is referred to as the starting current IAN and / or as the waste current IAB.
  • the voltage U applied to the coil 130 is continuously increased.
  • Coil current detected with the current measuring means 155 The opening of the injection valve is recognized when the flow suddenly increases. This is recognized by a pressure drop in the area of the pressure generator 145 or the flow measuring means 140. The pressure drop is around 25 mbar.
  • the voltage is then reduced and the point in time at which the valve closes again is determined.
  • the current value at which the solenoid valve opens is called
  • waste current IAB Starting current IAN and at which the solenoid valve closes
  • This measurement can be carried out automatically by the control unit 160, manually or semi-automatically.
  • the control unit 160 it can be provided that the measurement and setting of the valve is carried out automatically by the control unit 160.
  • the control unit 160 it is also possible for the control unit 160 to carry out the measurements and for the setting to be carried out manually. It is even possible to work without a control unit. This means that the valve is supplied with a suitable signal generator with control signals and the measurement and the settings are carried out manually.
  • Sizes A, B, C and D are constants that have to be determined for a few examples of injection valves of the same type.
  • the dynamic flow QK for fuel and the quantities starting current IAN, waste flow and the pneumatic, dynamic flow QPN with compressed air are measured with the same control signals for a few valves of the same type.
  • the conversion factors A, B, C and D can be determined on the basis of these measured values. Sizes A, B and C are of a similar order of magnitude and size D is much smaller.
  • FIG. 2 shows the procedure according to the invention for adjusting the valve on the basis of a flow chart.
  • the valve is installed in the measuring device and a defined control signal is applied to it. It can be installed against or in the normal flow direction of the valve.
  • the step current IAN is measured in step 210 and the waste current IAB is measured in step 220. The measurement of these first two quantities is shown in more detail in FIG. 3.
  • step 230 the solenoid valve is subjected to a fixed duty cycle. Then, in step 240, the measurement of a first variable, which is referred to as the pneumatic-dynamic flow rate QPN, takes place by means of the flow meter 140.
  • a first variable which is referred to as the pneumatic-dynamic flow rate QPN
  • step 245 based on these three parameters, the dynamic flow rate for fuel QK corresponding to these variables is determined using the formula given above.
  • the query 250 checks whether this value QK of deviates from an expected setpoint QKS. For this purpose, it is checked, for example, whether the difference between the dynamic flow rate for fuel QK and the expected target value QKS is less than a threshold value S. If this is the case, the injection valve is correctly set and the testing and setting process ends in step 270.
  • the solenoid valve is adjusted in step 260.
  • the setting means 135 and / or 140 is influenced in a suitable manner. Steps 210 to 250 are then processed again.
  • the target values for the quantities QPN, IAN and IAB are determined in advance for some valves. In this case, the calculation in step 245 can be omitted.
  • the values QPN, IAN and / or IAB are then compared with the corresponding expected values.
  • the valve is compared if there is a deviation between the first variable and a predefinable target value for the first variable and / or if there is a deviation between the second variable and a predefinable target value for the second variable
  • One pneumatic and two electrical variables are used to adjust the hydraulic properties of the valve. These sizes are easy and quick to measure. On the basis of these measured quantities, a hydraulic quantity is determined and the balancing means are set so that the hydraulic quantity corresponds to an expected target value. Before the measurement, the factors A, B, C and D must be determined by measuring with fuel and with air with a small number of valves. The majority of the valves are then only checked and adjusted with air.
  • a voltage value U0 is specified. This voltage value is selected so that no or only a very small current flows at which the solenoid valve certainly does not open.
  • the pneumatic flow QPN0 is then detected in step 305.
  • step 310 the voltage value U is increased by a predetermined value ⁇ U.
  • the new value QPN1 for the pneumatic flow is then measured in step 350.
  • the difference ⁇ QPN between the old and the new value for the pneumatic flow is then determined in step 320.
  • the subsequent query 325 checks whether this value is greater than a threshold value. If this is not the case, that means the pressure has not dropped and the
  • Solenoid valve needle has not yet lifted, the old value QPN0 is replaced by the new value QPN1 in step 330 and the voltage value is increased again in step 310.
  • step 35 the current measuring means 155 therefore measures the current I and as
  • Tightening current IAN saved.
  • the current value is increased in a ramp shape with a constant slope of, for example, 0.001 milliamperes per millisecond. Reaching the pull-in current is monitored by the pneumatic Flow rate QPN determined. The same procedure is followed for the waste stream IAB.
  • the voltage U is reduced by a predeterminable value ⁇ U.
  • the new value QPN1 for the flow is measured and in step 350 it is compared with the old value QPN zero.
  • step 360 takes place in which the old value is overwritten by the new value and then in step 340 the voltage is further reduced. If query 355 detects a drop in the flow rate, the current current value I is recorded in step 365 and stored as a drop current IAB.
  • control duration 5 milliseconds and for the period duration of 10 milliseconds are selected only as examples. These values are chosen to be as small as possible, since in this case there is a better correlation between the hydraulic and pneumatic flows.
  • the conversion of the parameters IAN, IAB and QPN via the correlation into hydraulic flow takes place automatically in the control unit 160, so that it is to be set
  • Target values directly fuel values can be used.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung und/oder Einstellung von Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine beschrieben. Das Ventil wird mit einem definierten Ansteuersignal beaufschlagt, um ein den Durchfluß von Kraftstoff charakterisierendes Signal (QK) zu bestimmen. Das Ventil wird mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt. Es werden eine erste Größe (QPN), die den Durchfluß des gasförmigen Mediums charakterisiert, und/oder eine zweite Größe (IAN, IAB) erfaßt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung und/oder Einstellung von Ventilen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung und/oder Prüfung von Ventilen gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Es sind Verfahren zur Einstellung und/oder Prüfung von Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen für
Brennkraftmaschinen bekannt . Zur Einstellung des dynamischen Durchflusses von Einspritzventilen wird die hydraulische Durchflußmenge in der Fertigung gemessen und eingestellt.
Bei der Einstellung des dynamischen Durchflusses von
Ventilen wird das Ventil mit einem hochgenauen hydraulischen Medium, das im folgenden als Testbenzin bezeichnet wird, beaufschlagt. Durch definiertes Ansteuern und Messen des Durchflusses wird der tatsächliche Durchfluß erfaßt und das Ventil derart eingestellt, daß sich bei einer definierten Ansteuerung ein definierter Durchfluß einstellt. Das Testbenzin weist eine konstante Dichte und Viskosität sowie eine hohe Reinheit auf. Aus diesen Gründen ist dieses Testbenzin sehr teuer. Darüber hinaus entsteht durch die Verdunstung des Testbenzins eine beträchtliche Belastung für die Umwelt und das Werkstattpersonal . Die Verwendung anderer Medien zur Prüfung ist problematisch, da diese gegenüber der Kraftstoff ein unterschiedliches hydraulisches Verhalten aufweisen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Prüfung und Einstellung von Ventilen die Kosten und die Umweltbelastungen zu senken. Diese Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst .
Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird das Ventil mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt . Dabei wird eine erste Größe die den Durchfluß des gasförmigen Mediums charakterisiert und/oder wenigstens eine zweite Größe erfaßt . Durch diese Vorgehensweise kann eine erhebliche Kostenreduzierung sowie eine Verringerung der Belastung der Umwelt und des Werkstattpersonals erzielt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als zweite Größe der Stromwert erfaßt wird, bei dem das Ventil öffnet und/oder der Stromwert erfaßt wird, bei dem das Ventil schließt.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet . Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Figur 1 eine grob schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und Figur 2 und 3 Flußdiagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung grob schematisch dargestellt. In vereinfachter Darstellung ist ein Magnetventil 100 gezeigt. Dieses Magnetventil besitzt einen Ventilsitz 105 und einen Ventilraum 110. Über einen Einlaß 115 gelangt im normalen Betrieb Kraftstoff in den Ventilraum 110. Eine Feder ist mit 120 und eine Ventilnadel mit 125 bezeichnet. Zur Bewegung der Ventilnadel ist eine Spule 130 vorgesehen. Des weiteren sind Mittel 135 zur Verstellung der Federkraft und ein Mittel 140 zur Einstellung des Hubes der Magnetventilnadel 125 vorgesehen. Der Auslaß des Ventils steht über ein Durchflußmeßgerät 140 mit einem Druckerzeuger 145 in Verbindung.
Die Spule 130 wird über ein Schaltmittel 150 mit einer Versorgungsspannung U beaufschlagt . Der zweite Anschluß der Spule 130 steht über ein Strommeßmittel 155 mit Masse in Verbindung.
Ferner ist eine Steuereinheit 160 vorgesehen. Diese Steuereinheit 160 beaufschlagt das Schaltmittel 150 mit Signalen und verarbeitet die Ausgangssignale des Durchflußmessers 140 und des Strommeßmittels 155 und beaufschlagt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch die Einstellmittel 140 und 135 mit entsprechenden Größen.
Im unbestromten Zustand drückt die Feder 120 die Ventilnadel 125 in den Ventilsitz 105. In diesem unbestromten Zustand unterbricht das Ventil die Verbindung zwischen dem Einlaß 115 und dem Auslaß. Durch Beströmen der Spule 130 wird eine Magnetkraft aufgebracht, die gegen die Federkraft beziehungsweise die mechanische Kraft wirkt. Diese Kraft führt dazu, daß die Ventilnadel 125 vom
Ventilsitz 105 abhebt. Der Abstand zwischen Ventilsitz 105 und Ventilnadel 125 wird als Hub H bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf diese Art von Ventilen beschränkt. Sie kann auch bei anderen gesteuerten Ventilen eingesetzt werden, bei denen mittels eines Ansteuersignais eine bestimmtes Volumen freigegeben wird. So kann die Vorgehensweise auch bei Ventilen eingesetzt werden, die von einer Feder in ihrem geöffneten Zustand gehalten werden und die in ihrem unbestromten Zustand der Durchfluß freigegeben.
Wird das Magnetventil mit einer definierten Spannung beaufschlagt, das heißt mit einem Ansteuersignal einer festen Länge, so muß das Magnetventil mit einen bestimmten Hub H den Durchfluß freigeben. Das Volumen, das während der Ansteuerung durch das Ventil strömt, hängt von mehreren Faktoren ab. Zum einen ist dies die Schnelligkeit, mit der das Magnetventil öffnet, das heißt mit welcher Geschwindigkeit der Hub von Null auf den maximalen Wert ansteigt. Diese Größe bestimmt den dynamischen Durchfluß des Magnetventils. Dieser hängt im wesentlichen von der Feder 120 ab. Mit dem Einstellmittel 135 kann diese Geschwindigkeit eingestellt werden. Mittels des Einstellmittels 135 ist eine Einstellung des dynamischen Durchflusses möglich.
Des weiteren ist der Hub, der sich nach einer gewissen Zeit bei einem bestimmten Ansteuerstrom einstellt, bei verschiedenen Einspritzventilen unterschiedlich. Daher ist eine Einsteilvorrichtung 140 vorgesehen, mit der der Hub im statischen Zustand auf einen vorgebbaren Wert eingestellt werden kann. Hierzu wird das Magnetventil ständig bestromt, der statische Durchfluß gemessen und die Einsteileinrichtung 140 so eingestellt, daß sich ein bestimmter, gewünschter statischer Durchfluß einstellt.
Diese Einstellarbeiten werden üblicherweise mit Kraftstoff, insbesondere mit einem hochgenauen hydraulischen Medium durchgeführt. Hierzu wird vorzugsweise Heptan verwendet. Die Verwendung dieses Kohlenwasserstoffs ist aus verschiedenen Gründen problematisch.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß der dynamische Durchfluß auch mittels Druckluft durchgeführt werden kann.
Das Verhalten von Ventilen bei einer dynamischer Ansteuerung wird im wesentlichen durch die Länge des AnSteuerimpulses (Ansteuerimpulsdauer) im Vergleich zur Impulsperiodendauer, dem statischen Durchfluß und dem zeitlichen Verlauf der Differenz zwischen den mechanischen und den magnetischen Kräfte bestimmt.
Die Ansteuerimpulsdauer entspricht der Zeit, in der die Ventilspule bestromt wird. Die Impulsperiodendauer entspricht der Summe der Zeit, in der das Ventil bestromt und nicht bestromt wird. Der statische Durchfluß ist die Menge, die das vollständig geöffnete Ventil während einer bestimmten Zeitdauer durchfließt. Der dynamische Durchfluß ist die Menge, die das Ventil während einer bestimmten Zeitdauer durchfließt, wenn es mit einem bestimmten Tastverhältnis angesteuert wird. Als Tastverhältnis, wird das Verhältnis zwischen Ansteuerimpulsdauer und Impulsperiodendauer bezeichnet. Die Werte des dynamischen und des statischen Durchflusses sind für Kraftstoff und gasförmige Stoffe in der Regel unterschiedlich.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß die zeitliche Variation der Kräftedifferenz zwischen der Magnetkraft und der mechanischen Kraft zusammen mit dem dynamischen Durchfluß von Kraftstoff durch eine Messung des pneumatischen, dynamischen Durchflusses QPN erfaßt werden kann.
Unter dem pneumatischen dynamischen Durchfluß QPN versteht man die Menge an Gas, die bei einem vorgegebenen Tastverhältnis durch das Ventil strömt.
Die Unterschiede zwischen den einzelnen Magnetventilen, die insbesondere auf den Unterschieden im Magnetkreis beruhen, werden erfindungsgemäß durch Messen des statischen Anzugsund Abfallstroms erfaßt .
Die drei Parameter pneumatischer, dynamischer Durchfluß QPN, Anzugsstrom IAN und Abfallstrom IAB lassen sich in einfacher Weise messen. Ausgehend von diesen Größen, die mit einem gasförmigen Medium gemessen werden, wird auf den dynamischen Durchfluß an Kraftstoff QK geschlossen werden. Hierzu wird bei wenigen Ventilen, insbesondere in der Vorserie der Durchfluß an Kraftstoff gemessen. Anschließend werden die drei Parameter pneumatischer, dynamischer Durchfluß QPN, Anzugsstrom IAN und Abfallstrom IAB erfaßt und entsprechende Umrechungsfaktoren bestimmt.
Vorteilhaft ist der Wegfall des hydraulischen Mediums bei der Ermittlung des dynamischen Durchflusses an Kraftstoff, da zur Messung des Durchflusses die leicht verfügbare und äußerst umweltfreundliche Atmosphärenluft als gasförmiges Medium verwendet wird. Die langsame und teure hydraulische Mengenmessung wird durch die schnellere und billigere pneumatische Durchflußmessung ersetzt . Die Messung des statischen Anzugs- und AbfallStroms werden durch ein einfaches Meß- und Anzeigeverfahren ermittelt.
Die Parameter Anzugsstrom IAN, Abfallstrom IAB und der pneumatisch-dynamische Durchfluß QPN besitzen eine starke
Abhängigkeit vom Kraftstoffdurchfluß und sind sehr einfach und schnell in der Serienfertigung zu bestimmen.
Hierzu ist die in Figur 1 dargestellte Einrichtung geeignet. Der Druckerzeuger 145 erzeugt einen vorgebbaren Druck, mit dem der Auslaß des Magnetventils beaufschlagt wird. Zwischen dem Druckerzeuger und dem Auslaß des Ventils ist das Durchflußmeßmittel 140 angeordnet. Als Druckmeßmittel 140 wird vorzugsweise eine Meßblende verwendet. Die Messung erfolgt also durch Beaufschlagung des Ventils, entgegen zur normalen Flußrichtung, mit einem pneumatischen Druck, der vorzugsweise Werte von ca. 600 Millibar annimmt.
Zur Messung einer ersten Größe, die den pneumatisch- dynamischen Durchfluß angibt und die den Durchfluß des gasförmigen Mediums charakterisiert, wird die Spule 130 mit einem vorgegebenen Tastverhältnis beaufschlagt. Beispielsweise wird die Spule für 3 Millisekunden bestromt, wobei die Periodendauer, das heißt der Abstand zwischen dem Beginn zweier Bestromungen 6 Millisekunden beträgt. Die Ansteuerfrequenz beträgt in diesem Beispiel 166,7 Hz.
Bei dieser Art der Ansteuerung öffnet und schließt das Magnetventil mit dieser Frequenz. Mit dieser dynamischen Ansteuerung hat die Magnetkraft einen erheblichen Einfluß auf den pneumatischen, dynamischen Durchfluß. Bei einem schnellen Öffnen ergibt sich eine große, bei einem langsamen Öffnen, bedingt durch eine große Federkraft, eine kleine Durchflußmenge. Des weiteren wird eine zweite Größe erfaßt, die als Anzugsstrom IAN und/oder als Abfallstrom IAB bezeichnet wird. Hierzu wird die Spannung U, die an der Spule 130 anliegt, kontinuierlich erhöht. Gleichzeitig wird der
Spulenstrom mit dem Strommeßmittel 155 erfaßt. Das Öffnen des Einspritzventils wird erkannt, wenn der Durchfluß plötzlich ansteigt. Dieser wird über einen Druckabfall im Bereich Druckerzeugers 145 bzw. Des Durchflußmeßmittels 140 erkannt. Der Druckabfall bewegt sich im Rahmen von ca. 25 mbar .
Anschließend wird die Spannung abgesenkt und der Zeitpunkt ermittelt, bei dem das Ventil wieder schließt. Der Stromwert, bei dem das Magnetventil öffnet, wird als
Anzugsstrom IAN und bei dem das Magnetventil schließt, als Abfallstrom IAB bezeichnet.
Diese Messung kann automatisch von der Steuereinheit 160, manuell oder halbautomatisch durchgeführt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, das die Messung und die Einstellung des Ventils automatisch von der Steuereinheit 160 ausgeführt wird. Es ist aber auch möglich, daß die Steuereinheit 160 die Messungen durchführt und die Einstellung manuell durchgeführt wird. Es ist sogar möglich, daß ohne Steuereinheit gearbeitet wird. Dies bedeutet, daß das Ventil mit einem geeigneten Signalgenerator mit Ansteuersignalen beaufschlagt wird und die Messung und die Einstellungen manuell durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß zwischen der dynamischen Durchfluß für Kraftstoff QK und dem pneumatischen, dynamischen Durchfluß QPN, dem Anzugsstrom IAN und dem Abfallstrom IAB eine feste Beziehung besteht. Für diese Beziehung gilt die folgende Formel: QK = A - B * IAN - C * IAB + D * QPN
Bei den Größen A, B, C und D handelt es sich um Konstanten, die bei einigen wenigen Exemplaren von Einspritzventilen gleicher Bauart ermittelt werden müssen. Hierzu wird der dynamische Durchfluß QK für Kraftstoff und die Größen Anzugsstrom IAN, Abfallstrom und der pneumatisch, dynamische Durchfluß QPN mit Druckluft bei gleichen Ansteuersignalen bei einigen wenigen Ventilen gleicher Bauart gemessen. Ausgehend von diesen Meßwerten lassen sich die Umrechnungsfaktoren A, B, C und D bestimmen. Die Größen A, B und C sind von ähnlicher Größenordnung die Größe D ist wesentlich kleiner.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Einstellung des Ventils anhand eines Flußdiagrammes dargestellt. In einem ersten Schritt 200 wird das Ventil in die Meßeinrichtung eingebaut und mit einem definierten Ansteuersignal beaufschlagt. Dabei kann es entgegen oder in normaler Flußrichtung des Ventils eingebaut werden. Im Schritt 210 wird der Anzugsstrom IAN und im Schritt 220 der Abfallstrom IAB gemessen. Die Messung dieser beiden ersten Größen ist in Figur 3 detaillierter dargestellt.
Im anschließenden Schritt 230 wird das Magnetventil mit einem festen Tastverhältnis beaufschlagt. Anschließend in Schritt 240 erfolgt die Messung einer ersten Größe, die als des pneumatisch-dynamischen Durchflusses QPN bezeichnet wird, mittels des Durchflußmessers 140.
Anschließend in Schritt 245 wird, ausgehend von diesen drei Parametern mit der oben angegebenen Formel der diesen Größen entsprechende dynamische Durchfluß für Kraftstoff QK bestimmt. Die Abfrage 250 überprüft, ob dieser Wert QK von einem erwarteten Sollwert QKS abweicht. Hierzu wird beispielsweise überprüft, ob die Differenz zwischen dem dynamischen Durchfluß für Kraftstoff QK und dem erwarteten Sollwert QKS kleiner als ein Schwellwert S ist. Ist dies der Fall, so ist das Einspritzventil richtig eingestellt und der Prüf- und Einstellvorgang endet in Schritt 270.
Weicht der so berechnete Wert QK für den Kraftstoffdurchfluß von dem erwarteten Wert QKS ab, so erfolgt ein Abgleich des Magnetventils in Schritt 260. Hierzu wird in geeigneter Weise das Einstellmittel 135 und/oder 140 beeinflußt. Anschließend werden die Schritte 210 bis 250 erneut abgearbeitet .
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die Zielwerte für die Größen QPN, IAN und IAB vorab bei einigen Ventilen bestimmt. In diesem Fall kann die Berechnung in Schritt 245 entfallen. In Schritt 250 werden dann die Werte QPN, IAN und/oder IAB mit den entsprechenden erwarteten Werten verglichen. Bei dieser Ausführungsform erfolgt ein Abgleich des Ventils, bei einer Abweichung zwischen der ersten Größe und einem vorgebbaren Sollwert für die erste Größe und/oder bei einer Abweichung zwischen der zweiten Größe und einem vorgebbaren Sollwert für die zweite Größe
Zur Einstellung der hydraulischen Eigenschaften des Ventils wird eine pneumatische und zwei elektrische Größen verwendet. Diese Größen sind leicht und schnell zu messen. Ausgehend von diesen gemessenen Größen wird eine hydraulische Größe bestimmt und die Abgleichmittel so eingestellt, daß die hydraulische Größe einem erwarteten Sollwert entsprich . Im Vorfeld der Messung müssen die Faktoren, A, B, C und D durch Messung mit Kraftstoff und mit Luft bei einer geringen Zahl von Ventilen bestimmt werden. Die Mehrheit der Ventile wird dann lediglich mit Luft geprüft und eingestellt.
Zur Messung der elektrischen Größen wird beispielsweise, wie in Figur 3 als Flußdiagramm dargestellt, vorgegangen. In einem ersten Schritt 300 wird ein Spannungswert U0 vorgegeben. Dieser Spannungswert ist so gewählt, daß kein oder nur ein sehr geringer Strom fließt, bei dem das Magnetventil sicher noch nicht öffnet. Anschließend wird in Schritt 305 der pneumatische Durchfluß QPN0 erfaßt.
Anschließend in Schritt 310 wird der Spannungswert U um einen vorgegebenen Wert ΔU erhöht. Anschließend in Schritt 350 erfolgt die Messung des neuen Wertes QPN1 für den pneumatischen Durchfluß.
Anschließend in Schritt 320 wird die Differenz ΔQPN zwischen dem alten und dem neuen Wert für den pneumatischen Durchfluß ermittelt. Die sich anschließende Abfrage 325 überprüft, ob dieser Wert größer als ein Schwellwert ist. Ist dies nicht der Fall, das heißt der Druck ist nicht abgefallen und die
Magnetventilnadel hat noch nicht abgehoben, so wird in Schritt 330 der alte Wert QPN0 durch den neuen Wert QPN1 ersetzt und der Spannungswert wird in Schritt 310 erneut erhöht .
Erkennt die Abfrage 325, daß der Druck abgefallen beziehungsweise der Durchfluß angestiegen ist, so hat die Ventilnadel 125 abgehoben und der Anzugsstrom IAN ist erreicht. In Schritt 35 wird daher von dem Strommeßmittel 155 der aktuelle Strom I gemessen und als
Anzugsstrom IAN abgespeichert . Zur Erfassung des Anzugsstroms wird der Stromwert rampenförmig mit einer konstanten Steigung von beispielsweise 0,001 Milliampere pro Millisekunde erhöht. Das Erreichen des Anzugsstroms wird durch laufende Überwachung des pneumatischen Durchflusses QPN festgestellt. Entsprechend wird bei dem Abfallstrom IAB vorgegangen. In Schritt 340 wird die Spannung U um einen vorgebbaren Wert ΔU verringert. In Schritt 345 wird der neue Wert QPN1 für den Durchfluß gemessen und in Schritt 350 mit dem alten Wert QPN Null verglichen.
Erkennt die Abfrage 355 anhand der Differenz ΔQPN durch Vergleich mit einem Schwellwert SW, daß sich der Durchfluß nicht verringert hat, das heißt die Ventilnadel sich noch nicht bewegt hat, so erfolgt Schritt 360, indem der alte Wert dem neuen Wert überschrieben und anschließend in Schritt 340 die Spannung weiter verringert wird. Erkennt die Abfrage 355 einen Abfall des Durchflusses, so wird in Schritt 365 der aktuelle Stromwert I erfaßt und als Abfallstrom IAB abgespeichert .
Die Werte für die Ansteuerdauer von 5 Millisekunden und für die Periodendauer von 10 Millisekunden sind nur beispielhaft gewählt. Diese Werte werden möglichst klein gewählt, da in diesem Falle eine bessere Korrelation zwischen den hydraulischen und den pneumatischen Durchflüssen besteht. Die Umrechnung der Parameter IAN, IAB und QPN über die Korrelation in hydraulischen Durchfluß erfolgt automatisch in der Steuereinheit 160, so daß als einzustellende
Zielwerte direkt Kraftstoffwerte verwendet werden können.
Anstelle von Luft können auch andere gasförmige Stoffe verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Prüfung und/oder Einstellung von Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, wobei ein Ventil mit einem definierten Ansteuersignal beaufschlagt wird, um ein den Durchfluß von Kraftstoff charakterisierendes Signal (QK) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt und eine erste Größe (QPN) , die den Durchfluß des gasförmigen Medium charakterisiert und/oder wenigstens eine zweite Größe (IAN, IAB) erfaßt werden.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Größe (IAN, IAB) den Stromwert (IAN) angibt, bei dem das Ventil öffnet und/oder daß die zweite Größe den Stromwert (IAB) angibt, bei dem das Ventil schließt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Größe (QPN) einen pneumatisch dynamischen Durchfluß angibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der ersten und der zweiten Größe (IAN, IAB) , das Signal (QK) bestimmt wird, das den Durchfluß von Kraftstoff charakterisiert.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung zwischen dem Signal (QK) , das den Durchfluß von Kraftstoff charakterisiert, und einem vorgebbaren Sollwert (QKS) ein Abgleich des Ventils erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung zwischen der ersten Größe (QPN) und einem vorgebbaren Sollwert und/oder bei einer Abweichung zwischen der zweiten Größe (IAN, IAB) und einem vorgebbaren Sollwert ein Abgleich des Ventils erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Durchfluß von Kraftstoff um den dynamischen Durchfluß handelt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Medium Druckluft verwendet wird.
9. Vorrichtung zur Prüfung und/oder Einstellung von Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, mit einem ersten Mittel (160) , die ein Ventil mit einem definierten Ansteuersignal beaufschlagen, um ein den Durchfluß von Kraftstoff charakterisierendes Signal (QK) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Mittel (145) vorgesehen sind, die das Ventil mit einem gasförmigen Medium beaufschlagen und eine erste Größe (QPN) , die den Durchfluß des gasförmigen Medium charakterisiert, und/oder wenigstens eine zweite Größe (IAN, IAB) erfassen.
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