WO2004088125A1 - Vakuumspülen eines injektors für verbrennungsmotoren - Google Patents

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WO2004088125A1
WO2004088125A1 PCT/DE2003/003236 DE0303236W WO2004088125A1 WO 2004088125 A1 WO2004088125 A1 WO 2004088125A1 DE 0303236 W DE0303236 W DE 0303236W WO 2004088125 A1 WO2004088125 A1 WO 2004088125A1
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WO
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connection
injector
medium
pressure
injection valve
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PCT/DE2003/003236
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Inventor
Klaus Balling
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F02M65/007—Cleaning
    • F02M65/008—Cleaning of injectors only
    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • 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 according to the preamble of claim 1.
  • the invention is particularly important in the case of common rail injectors.
  • Such an injector which itself does not cause an increase in pressure, but is supplied directly with the fuel which is under pressure to be injected into the engine, in particular a diesel engine, reacts sensitively to air components in the medium processed by the injector.
  • this medium is diesel fuel
  • the test medium used to measure and test the injector in the test field is usually not diesel fuel, but a hydraulically similar material that is preferably non-combustible.
  • Air pockets in the injector, which are used when filling Medium are available before start-up, must over the volume flow of the return flow of the medium, which during normal operation z. B. results from leakage quantities and / or from the actuation of a control valve to be flushed out to a low pressure connection (leakage connection) of the injector.
  • the gaseous air has a much greater compressibility than the liquid medium, and as a result the dynamic damping behavior in the injector, in particular in a solenoid valve, is influenced in an unreproducible manner and has a direct effect on the injection quantity. This makes measurements in the test field more difficult.
  • the existing gaseous air also leads to unreproducible injection processes, which for a short time results in an uncomfortable driving experience and non-compliance with the required exhaust gas values may have.
  • Dissolved air contained in the medium is not considered to be a nuisance in the present application as long as the air remains dissolved during the entire operating state of the injector and does not become gaseous.
  • the solenoid valve mentioned can be, in particular, a control valve which uses an outflow throttle to discharge medium from a
  • Control chamber of a stroke-controlled injector releases to initiate an injection process and locks to end the injection process.
  • Various movable and immovable parts of the solenoid valve (see, for example, Fig. 2: armature, at least one spring, closure element to be actuated to release the outflow; immobile guidance of the armature) are arranged in a functional space.
  • the named functional space and the parts of the control valve contained in it have numerous edges and projections which tend to hold air bubbles, provided they do not exceed a certain size, so that it takes considerable time (many seconds to about 1 minute) in normal operation can last until this functional space contains so little air in the gaseous state that there is practically no interference with the function of the internal combustion engine or during the measurement.
  • the functional space is generally directly connected to a low-pressure connection of the injector, that is to say without the interposition of special shut-off elements.
  • ambient pressure which is simplistically regarded as 1 bar (absolute) or 0 bar (relative)
  • at least a slight overpressure for example 0.5 bar
  • the control valve of which is actuated by a piezo actuator, preferably via a hydraulic coupler. Even with such an injector, it can be advantageous to make it air-free with the invention.
  • the invention has for its object to bring about the operational readiness of the injector despite the gaseous air contained therein in the liquid medium, that is to say with a pneumatic / hydraulic filling of the injector.
  • the pressure drop should not be so great that the vapor pressure of the liquid medium or of parts thereof is reached or fallen below.
  • the rapid discharge of the return quantity enriched with gas bubbles can be accelerated by flushing away with an air-free medium at a pressure which is considerably lower than that of the common rail pressure.
  • this medium can be fuel originating directly from the fuel tank.
  • the device according to the invention according to claim 4 has devices for connecting an injector to a source of high pressure of the medium and to a vacuum connection.
  • a control device with control connections of switching valves is advantageously coupled and further advantageously with a control circuit for opening and closing the injection openings of the injector.
  • Fig. 1 is a hydraulic block diagram of the arrangement for removing
  • Air inclusions from a common rail injector this arrangement being used both in the test field when the injection system is commissioned for the first time by the automobile manufacturer, or in a well-equipped repair shop for automotive engineering,
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through a known stroke-controlled injector for diesel fuel with a solenoid valve, the pressure in a control chamber for actuating a valve piston via an outlet throttle
  • Fig. 3 is a timing diagram of the control of the valves V1 to V4.
  • the arrangement 1 shown in FIG. 1 schematically shows an injector 2 mounted in the arrangement for common rail operation with a high pressure connection 3 for the liquid test medium that is free of gaseous air. This can be supplied from a connection 5, at which the test medium is available under high pressure, via a pipeline 6.
  • the injector 2 has been used in the test field in the completely empty state, that is to say only filled with air, in the arrangement 1 shown, or else with mixed filling (air and test medium), for. B. in repeat tests.
  • the injector has a connection 7 for electrically actuating a magnetic control valve 8, which when actuated via an outlet throttle 9 reduces the pressure in a control chamber 10 (FIG. 2) in order to control the opening of injection openings 11 by means of a valve piston 12.
  • Leakage quantities depending on the design of the injector, also a larger return flow quantity of the injector, which occurs during operation, flow out via a connection 13 (low-pressure connection, leakage connection) of the injector.
  • this connection is not directly connected to a pipeline, for example, for returning it to the fuel tank, but to an adaptation head 14, which makes it possible to connect the connection 13 to other connections of the arrangement.
  • a vacuum pump 16 which is connected via a pipe 17 and a pipe branch 18 to a pipe 19 connected to the adaptation head; in addition, a container 20 for receiving the above-mentioned return flow quantity, which is connected to the pipe branch 18 via a pipeline 21.
  • a low-pressure connection 22 for a low-pressure medium here referred to as flushing medium, is provided, which is fed via a pipe 24 and a throttle 25 to a connection of the adaptation head 14 opposite the pipe 19.
  • flushing medium is provided, which is fed via a pipe 24 and a throttle 25 to a connection of the adaptation head 14 opposite the pipe 19.
  • switching valves namely a switching valve V1 in line 17, a switching valve V2 in line 24, a switching valve V3 in line 21 and a switching valve V4 in line 6.
  • Electrical control connections of the switching valves are included connected to a control device that controls the execution of the method.
  • the functional sequence is explained on the basis of the curve profiles shown in FIG. 3, which designate the closed line with their base line and the open state of the assigned switching valve with their line running above the base line.
  • the negative pressure generated by the vacuum pump 16 acts via the adaptation head 14 at the connection 13 of the injector and also on its hydraulic internal volume, insofar as it is connected to the connection 13, in particular on the space in which the control valve is located.
  • the vacuum sucks the test medium out of the injector via the pipelines 17 and 19, the adapter head 14 and the connection 13, although there may be a lot of air that is not present in the form of bubbles in the first process. Any air bubbles originally present have increased due to the vacuum compared to the original state (when the pressure is reduced, for example, doubled in diameter from 1 bar to 0.1 bar) and can no longer get caught on any projections so easily they are flushed out by the constant return flow produced by the injector.
  • a control signal is fed to the electrical connection 7 via a control circuit 7 'coupled to the control device mentioned, which controls the injector in the example in the manner customary for the operation of an internal combustion engine, in the example with 1000 electrical pulses per minute, so that the control valve 8 per minute 1000 opening and closing operations. (This is much faster than, for example, the switching frequency of the control valve 2.)
  • leakage fluid and control fluid which arises when the valve piston 12 is lifted, flows out through the connection 13 and, due to the negative pressure present in the area of the control valve, rinses air bubbles which are enlarged compared to normal operation.
  • the rinsed air bubbles get into the adapter head 14 and are there at one preferred embodiment of the method is flushed out of the adaptation head by flushing medium which is released a total of 3 times by the valve V2 in the example shown, which supports the removal of air from the vicinity of the injector.
  • the vacuum pump 16 is designed such that it sucks off both air and the medium or fuel that is produced.
  • the vacuum pump 16 only sucks in air; the mixture of air bubbles and liquid medium flowing vertically upwards through line 17 in the example, still under vacuum, arrives from above into a collecting container, where the liquid medium collects, and the vacuum pump is connected above the collecting container and therefore does not come in contact with the liquid medium.
  • the collecting container mentioned must be emptied from time to time.
  • Low-pressure connection 13 of the injector 2 which is now still sufficiently air-free, is supplied to the collecting container 20 through the valve V4, as is provided in normal operation in the motor vehicle, and can be measured (quantified) as required when the medium is further supplied to the high-pressure connection 3.
  • a measurement of the properties of the injector can now be carried out in the test field, or it is now air-free in a combustion injection valve freshly used in an internal combustion engine and the arrangement of the internal combustion engine used to make it air-free can be made according to it Shutdown are removed and standard connections of the internal combustion engine, which had to be disconnected to attach the measuring device, are restored.
  • measuring devices or measuring points for the vacuum, the low-pressure flushing medium and the high-pressure test medium symbolized as pointer instruments are also provided, by means of which the activity of the system can be monitored and the measured values of which can be recorded in a log.
  • t1 absolute pressure 0.1 bar, air bubble volume 10
  • t2 absolute pressure 2.6 bar, air bubble volume 0.38
  • t3 absolute pressure 0.1 bar
  • t4 absolute pressure 2.6 bar, air bubble volume 0.38
  • t5 absolute pressure 0.1 bar, air bubble volume 10
  • t6 absolute pressure 4 bar, air bubble volume 0.25.
  • FIG. 3 is only to be understood as an illustration, in practice more rinsing processes (or not a single rinsing process) and several repetitions of the process shown can be carried out.
  • injectors e.g. those which bring fuel from a relatively low pressure to the injection pressure via a built-in compressor, according to the invention to free air pockets.
  • the invention can also be applied to other types of control valves with utility, particularly for example a control valve actuated by a piezo actuator, although due to the lack of the above-mentioned positive feedback effect on the electromagnetic valve, the latter may not be as strongly affected by the presence of air bubbles is influenced in its function.
  • a control valve actuated by a piezo actuator although due to the lack of the above-mentioned positive feedback effect on the electromagnetic valve, the latter may not be as strongly affected by the presence of air bubbles is influenced in its function.
  • it may be particularly disruptive that, after starting up a largely air-filled injection valve, foaming can initially occur in the area in which the moving parts of the control valve are located, making measurement difficult or impossible.
  • Such injectors which require the presence of a hydraulic 'coupler a counter-holding pressure at the leakage connection of, for example 10 bar during normal operation can, freed in the manner described here of entrapped air and are usually exposed to the mentioned low pressure of 0.1 bar, which is not used for very long.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betriebsbereitmachen eines Einspritzventils für eine Verbrennungskraftmaschine, z. B. eines Common-Rail-Ilnjektors, das bei einer Inbetriebnahme zunächst mindestens teilweise mit Luft gefüllt ist und dem ein flüssiges Medium über einen für die Kraftstoffzufuhr üblichen Anschluss zugeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum des Einspritzventils auf einen gegenüber dem normalen Betrieb verringerten Druck gebracht wird, derart, dass sich vorhandene Luftblasen in ihrem Volumen gegenüber ihrem Volumen bei normalem Betrieb vergrössern, und dass das in dem genannten Innenraum enthaltene Medium unter mindestens annähernd gleich bleibendem verringerten Druck ausgespült wird, wahlweise mit mehreren Wiederholungen des Vorgangs. Die Betriebsbereitschaft des Injektors trotz innerhalb von diesem im flüssigen Medium zunächst enthaltener gasförmiger Luft kann man dadurch rasch herbeiführen. Es ist auch eine entsprechende Vorrichtung offenbart.

Description

Vakuumspülen eines Injektors für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung ist insbesondere wichtig bei Common-Rail-Injektoren. Ein derartiger Injektor, der selbst keine Druckerhöhung bewirkt, sondern mit dem zum Einspritzen in den Motor, insbesondere Dieselmotor, unter Druck stehenden Kraftstoff unmittelbar versorgt wird, reagiert sensibel auf Luftbestandteile in dem von dem Injektor verarbeiteten Mediums. Bei diesem Medium handelt es sich im Falle eines betriebsbereiten Dieselmotors um Dieselkraftstoff, wogegen es sich bei dem Prüfmedium bei der Messung und Prüfung des Injektors im Prüffeld üblicherweise nicht um Dieselkraftstoff handelt, sondern um ein hydraulisch ähnliches Material das vorzugsweise nicht brennbar ist. Lufteinschlüsse im Injektor, die bei der Füllung mit Medium vor Inbetriebnahme vorhanden sind, müssen über den Volumenstrom der Rücklaufmenge des Mediums, die sich während des normalen Betriebs z. B. aus Leckagemengen und / oder aus der Betätigung eines Steuerventils ergibt, zu einem Niederdruckanschluss (Leckageanschluss) des Injektors hin ausgespült werden.
Die gasförmig vorhandene Luft weist eine sehr viel größere Kompressibilität als das flüssige Medium auf, und hierdurch wird das dynamische Dämpfuηgsverhalten im Injektor, insbesondere in einem Magnetventil, unreproduzierbar beeinflusst und wirkt sich direkt auf die Einspritzmenge aus. Hierdurch sind im Prüffeld Messungen erschwert. Bei einem betriebsbereiten Fahrzeug mit Dieselmotor, bei dem beispielsweise gerade ein Injektor in der Werkstatt ausgetauscht worden ist und erstmals mit Dieseltreibstoff gefüllt wird, führt die vorhandene gasförmige Luft ebenfalls zu unreproduzierbaren Einspritzvorgängen, was für kurze Zeit ein unkomfortables Fahrgefühl und Nichteinhaltung der geforderten Abgaswerte zur Folge haben kann. Im Medium enthaltene gelöste Luft wird im vorliegenden Anwendungsfall als nicht störend angesehen, solange die Luft während des gesamten Betriebszustandes des Injektors gelöst bleibt und nicht gasförmig wird.
Bei dem genannten Magnetventil kann es sich insbesondere um ein Steuerventil handeln, das über eine Abflussdrossel das Abströmen von Medium aus einer
Steuerkammer eines hubgesteuerten Injektors freigibt, um einen Einspritzvorgang zu veranlassen, und sperrt, um den Einspritzvorgang zu beenden. Verschiedene bewegliche und unbewegliche Teile des Magnetventils (siehe z.B. Fig. 2: Anker, mindestens eine Feder, zu betätigendes Verschlusselement für die Freigabe des Ausströmens; unbewegliche Führung des Ankers) sind in einem Funktionsraum angeordnet. Der genannte Funktionsraum und die in ihm enthaltenen Teile des Steuerventils weisen zahlreiche Kanten und Vorsprünge auf, die dazu tendieren, Luftblasen, sofern sie eine bestimmte Größe nicht überschreiten, festzuhalten, so dass es erhebliche Zeit (viele Sekunden bis etwa 1 Minute) im normalen Betrieb dauern kann, bis dieser Funktionsraum nur noch so wenig Luft im gasförmigen Zustand enthält, dass praktisch keine Störung der Funktion des Verbrennungsmotors, beziehungsweise bei der Messung, erfolgt. Der Funktionsraum steht mit einem Niederdruckanschluss des Injektors im allgemeinen unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschaltung besonderer Absperrorgane, in Verbindung. Beim Betrieb des Injektors bei Umgebungsdruck, der vereinfachend als 1 bar (absolut) beziehungsweise 0 bar (relativ) angesehen wird, wird bei Verbrennungsmotoren häufig am Niederdruckanschluss zumindest ein geringer Überdruck (zum Beispiel 0,5 bar) gegenüber dem Umgebungsdruck aufrecht erhalten, um das Leerlaufen von Leckageleitungen zu verhindern. Es gibt Verbrennungskraftanlagen, bei denen im Betrieb ein erheblich größerer Druck (beispielsweise 10 bar) am Niederdruckanschluss des Injektors herrscht, z.B. bei Injektoren, deren Steuerventil von einem Piezoaktor vorzugsweise über einen hydraulischen Koppler betätigt wird. Auch bei einem derartigen Injektor kann es vorteilhaft sein, ihn mit der Erfindung luftfrei zu machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsbereitschaft des Injektors trotz innerhalb von diesem im flüssigen Medium enthaltener gasförmiger Luft, also bei einer pneumatisch/hydraulischen Füllung des Injektors, rasch herbeizuführen.
Vorteile der Erfindung
Durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bewirkt, dass die gasförmige Luft wegen der Druckabsenkung so große Luftblasen bildet, dass diese sich nicht an Vorsprüngen irgendwelcher Art im Injektor bleibend verfangen können. Dadurch wird die Luft weitest gehend entfernt, und es wird ein eindeutig reproduzierbarer Füllungszustand des Injektors bei der Prüfung im Prüffeld oder beim Betrieb in einem Kraftfahrzeug rasch erreicht.
Die Druckabsenkung soll nicht so stark sein, dass der Dampfdruck des flüssigen Mediums oder von Teilen von diesem erreicht oder unterschritten wird. Das rasche Abführen der mit Gasblasen angereicherten Rücklaufmenge kann durch Wegspülen mit luftfreiem Medium unter gegenüber dem Common Rail Druck erheblich niedrigerem Druck beschleunigt werden. Beim Kraftfahrzeug kann es sich bei diesem Medium um direkt aus dem Kraftstofftank stammenden Kraftstoff handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Patentanspruch 4 weist Einrichtungen zum Anschließen eines Injektors an eine Quelle hohen Drucks des Mediums und an einen Unterdruckanschluss auf. Vorteilhaft ist eine Steuervorrichtung mit Steueranschlüssen von Schaltventilen und weiter vorteilhaft mit einer Ansteuerschaltung für das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen des Injektors gekoppelt.
Zeichnung
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung, mit der eine Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann, ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein hydraulisches Prinzipschaltbild der Anordnung zum Entfernen von
Lufteinschlüssen aus einem Common Rail Injektor, wobei diese Anordnung sowohl im Prüffeld eingesetzt wird bei Erstinbetriebnahme des Einspritzsystems beim Automobilhersteller, oder auch in einem gut ausgerüsteten Reparaturbetrieb der Kraftfahrzeugtechnik vorhanden sein kann,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen bekannten hubgesteuerten Injektor für Dieselkraftstoff mit einem Magnetventil, das über eine Ablaufdrossel den Druck in einer Steuerkammer zwecks Betätigung eines Ventilkolbens zum
Öffnen und Schließen von Einspritzöffnungen steuert; und ■
Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Ansteuerung der Ventile V1 bis V4.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung 1 zeigt schematisch einen in der Anordnung montierten Injektor 2 für Common-Rail-Betrieb mit einem Hochdruckanschluss 3 für das flüssige Prüfmedium, das frei von gasförmiger Luft ist. Dieses kann von einem Anschluss 5, an dem das Prüfmedium unter hohem Druck zur Verfügung steht, über eine Rohrleitung 6 zugeführt werden. Der Injektor 2 ist im Prüffeld im völlig leeren, das heißt nur mit Luft gefüllten Zustand in die gezeigte Anordnung 1 eingesetzt worden, oder auch mit Mischbefüllung (Luft und Prüfmedium), z. B. bei Wiederholprüfungen.
Der Injektor hat im Beispiel einen Anschluss 7 für eine elektrische Ansteuerung eines magnetischen Steuerventils 8, das bei Ansteuerung über eine Ablaufdrossel 9 den Druck in einer Steuerkammer 10 (Fig. 2) verringert, um das Öffnen von Einspritzöffnungen 11 mittels eines Ventilkolbens 12 zu steuern.
Leckmengen, je nach Ausbildung des Injektors auch eine betriebsmäßig anfallende größere Rücklaufmenge des Injektors fließen über einen Anschluss 13 (Niederdruckanschluss, Leckageanschluss) des Injektors ab. Im Beispiel ist dieser Anschluss nicht unmittelbar an eine beispielsweise zur Rückleitung in den Kraftstofftank dienende Rohrleitung angeschlossen, sondern an einen Adaptionskopf 14, der ermöglicht, den Anschluss 13 mit anderen Anschlüssen der Anordnung zu verbinden.
Hierzu gehören eine Vakuumpumpe 16, die über eine Rohrleitung 17 und eine Rohrverzweigung 18 mit einer mit dem Adaptionskopf verbundenen Rohrleitung 19 in Verbindung steht; außerdem ein Behälter 20 zur Aufnahme der genannten Rücklaufmenge, der über eine Rohrleitung 21 mit der Rohrverzweigung 18 in Verbindung steht. Ferner ist ein Niederdruckanschluss 22 für ein Niederdruck- Medium, hier als Spülmedium bezeichnet, vorgesehen, das über eine Rohrleitung 24 und eine Drossel 25 einem der Rohrleitung 19 gegenüberliegenden Anschluss des Adaptionskopfs 14 zugeführt wird. Dadurch kann das Spülmedium Luftblasen 30, die aus dem Injektor 2 in den Adaptionskopf 14 gelangen, in Richtung nach links in der Zeichnung ausspülen. Die Funktion der ganzen Anordnung wird durch Schaltventile gesteuert, und zwar ein Schaltventil V1 in der Leitung 17, ein Schaltventil V2 in der Leitung 24, ein Schaltventil V3 in der Leitung 21 und ein Schaltventil V4 in der Leitung 6. Elektrische Steueranschlüsse der Schaltventile sind mit einer Steuervorrichtung verbunden, die den Ablauf des Verfahrens steuert. Anhand von den in Fig. 3 angezeigten Kurvenverläufen, die mit ihrer Grundlinie den geschlossenen und mit ihrer oberhalb der Grundlinie verlaufenden Linie jeweils den geöffneten Zustand des zugeordneten Schaltventils bezeichnen, wird der Funktionsablauf erläutert.
Zunächst sind alle Schaltventile V1 bis V4 gesperrt. Dann werden die Schaltventile V1 und V4 geöffnet, das heißt, es wird Unterdruck an die Anordnung gelegt, und gleichzeitig wird Medium unter dem hohen Druck (zum Beispiel 1600 bar bei einem üblichen Injektor) dem Anschluss 3 des Injektors 2 zugeführt.
Der von der Vakuumpumpe 16 erzeugte Unterdruck wirkt über den Adaptionskopf 14 an dem Anschluss 13 des Injektors und auch auf dessen hydraulisches Innenvolumen, soweit es mit dem Anschluss 13 in Verbindung steht, insbesondere auf den Raum, in dem sich das Steuerventil befindet. Gleichzeitig saugt das Vakuum über die Rohrleitungen 17 und 19, den Adaptionskopf 14 und den Anschluss 13 Prüfmedium aus dem Injektor ab, wobei hier zunächst beim ersten Vorgang möglicherweise noch sehr viel nicht in Form von Blasen vorhandene Luft vorhanden sein mag. Etwaige ursprünglich vorhandene Luftblasen haben sich durch das Vakuum gegenüber dem ursprünglichen Zustand vergrößert, (bei Verringerung des Drucks z.B. von 1 bar auf 0,1 bar etwa im Durchmesser verdoppelt), und können sich nun nicht mehr so leicht an irgendwelchen Vorsprüngen verfangen, so dass sie durch die ständige produzierte Rücklaufmenge des Injektors ausgespült werden.
Dem elektrischen Anschluss 7 wird über eine mit der genannten Steuervorrichtung gekoppelte Ansteuerschaltung 7 ' ein Ansteuersignal zugeführt, das den Injektor im Beispiel in der beim Betrieb eines Verbrennungsmotors üblichen Weise ansteuert, im Beispiel mit 1000 elektrischen Impulsen pro Minute, so dass das Steuerventil 8 pro Minute 1000 Öffnungs- und Schließvorgänge ausführt. (Dies ist sehr viel schneller als z.B. die Schaltfrequenz des Steuerventils 2.) Während dieser Zeit fließt durch den Anschluss 13 Leckagefluid und Steuerfluid, das beim Hub des Ventilkolbens 12 anfällt, aus und spült in Folge des vorhandenen Unterdrucks im Bereich des Steuerventils Luftblasen, die gegenüber dem Normalbetrieb vergrößert sind, aus. Die ausgespülten Luftblasen gelangen in den Adapterkopf 14 und werden dort bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens durch Spülmedium, das von dem Ventil V2 in dem gezeigten Beispiel insgesamt 3 Mal freigegeben wird, aus dem Adaptionskopf ausgespült, wodurch das Entfernen von Luft aus der Nähe des Injektors unterstützt wird.
Die Vakuumpumpe 16 ist zwecks einfacher Handhabung der Anlage so ausgebildet, dass sie sowohl Luft als auch anfallendes Medium oder Kraftstoff absaugt. Bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung saugt die Vakuumpumpe 16 lediglich Luft an; das durch die Leitung 17 im Beispiel vertikal nach oben strömende Gemisch aus Luftblasen und flüssigem Medium gelangt, noch immer unter Vakuum, von oben her in einen Auffangbehälter, wo das flüssige Medium sich sammelt, und die Vakuumpumpe ist oberhalb des Auffangbehälters angeschlossen und kommt somit nicht in Berührung mit dem flüssigen Medium. Der genannte Auffangbehälter muss von Zeit zu Zeit entleert werden.
Nachdem die geschilderte Anordnung 1 , wie soeben beschrieben, beispielsweise einige Sekunden in Betrieb war, ist das Schaltventil V1 (Vakuum) inzwischen wieder geschlossen worden. Im Beispiel erfolgt hierauf noch ein einziger Spülvorgang. Die Hochdruckversorgung mit Prüfmedium über das Schaltventil V4 bleibt weiterhin aufrecht erhalten und das Schaltventil V3 wird geöffnet, damit das am
Niederdruckanschluss 13 des Injektors 2 weiterhin austretende, nun hinreichend luftfreie Medium bei weiterer Zufuhr des Mediums am Hochdruckanschluss 3 durch das Ventil V4 dem Auffangbehälter 20, wie im Normalbetrieb im Kraftfahrzeug vorgesehen, zugeführt wird und je nach Bedarf gemessen (quantifiziert) werden kann.
Anschließend an den hier beschriebenen Zeitablauf der Tätigkeit der Ventile kann nun im Prüffeld eine Messung der Eigenschaften des Injektors vorgenommen werden, oder es ist nun bei einem in einem Verbrennungsmotor frisch eingesetzten Verbrennungseinspritzventil dieses luftfrei und es kann die zum luftfrei machen verwendete Anordnung vom Verbrennungsmotor nach dessen Stillsetzung entfernt werden und standardmäßige Verbindungen des Verbrennungsmotors, die zum Anbringen der Messvorrichtung gelöst werden mussten, werden wieder hergestellt. In Fig. 1 sind noch als Zeigerinstrumente symbolisierte Messgeräte oder Messstellen für das Vakuum, das Niederdruckspülmedium und das Hochdruckprüfmedium vorgesehen, durch die die Tätigkeit der Anlage überwacht und deren Messwerte in ein Protokoll aufgenommen werden können.
Bei den in Figur 3 eingezeichneten Zeitpunkten t1 bis t6, von denen t1 kurz nach dem Öffnen der Ventile V1 und V4 liegt, und t6 kurz nach dem Schließen von V1 liegt, wobei aber das Ventil V2 noch offen (flüssigkeitsleitend) ist, und die übrigen Zeitpunkte jeweils offenen und gesperrten Zuständen des Ventils V2 zugeordnet sind, herrschen folgende Absolutdrücke im Bereich des Niederdruckanschlusses 13 des Injektors 2 und diesen zugeordnete relative Größen der einzelnen Luftblasen im Bereich des Steuerventils 8, ausgedrückt als Volumina:
t1 : Absolutdruck 0,1 bar, Luftblasenvolumen 10; t2: Absolutdruck 2,6 bar, Luftblasenvolumen 0,38; t3: Absolutdruck 0,1 bar, Luftblasenvolumen 10 t4: Absolutdruck 2,6 bar, Luftblasenvolumen 0,38; t5: Absolutdruck 0,1 bar, Luftblasenvolumen 10; t6: Absolutdruck 4 bar, Luftblasenvolumen 0,25.
Die Figur 3 ist nur als Illustration zu verstehen, in der Praxis können mehr Spülvorgänge (oder auch kein einziger Spülvorgang) und mehrere Wiederholungen des gezeigten Vorgangs ausgeführt werden.
Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und bei der Tätigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringert sich stetig, weil stets neues, luftfreies Medium dem Anschluss 3 zugeführt wird, die Anzahl und insbesondere das Gesamtvolumen der im Injektor vorhandenen Luftblasen und nach kurzer Zeit, jedenfalls nach wenigen Sekunden, ist der Injektor praktisch luftfrei und Messungen können an dem Injektor nun exakt vorgenommen werden.
Soll die geschilderte Anordnung 1 z. B. in einem Fachbetrieb der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden, um beispielsweise einen erneuerten und somit noch luftgefüllten Injektor an einer Verbrennungskraftmaschine zu installieren, so ist es lediglich erforderlich, die oben geschilderten Anlagenteile an dem Injektor anzuschließen, also den Adaptionskopf, und mit diesem die Vakuumpumpe. Die Versorgung mit Hochdruckmedium, nämlich in diesem Fall Dieselkraftstoff, ist bereits kraftfahrzeugseitig ohne besondere Maßnahmen vorhanden. Es mag sein, dass es in diesem Fall Schwierigkeiten macht, ein Niederdruckspülmedium, nämlich ebenfalls Dieselkraftstoff bereitzustellen. In diesem Fall würde der Adaptionskopf für die Verwendung in der Fachwerkstatt einen Anschluss für Spülmedium nicht aufweisen, oder dieser Anschluss wäre verschlossen.
Es kann zweckmäßig sein, andere Injektoren, z.B. solche, die über einen eingebauten Verdichter Kraftstoff von relativ niedrigem Druck auf den Einspritzdruck bringen, erfindungsgemäß von Lufteinschlüssen zu befreien.
Es wird angenommen, dass der Einfluss von Luftblasen bei einem Magnetventil, wie soeben erläutert, besonders stark stört, weil beispielsweise eine Verzögerung der Öffnungsbewegung des Ankers des Magnetventils oder eine schnellere Öffnungsbewegung in Folge von Lufteinschlüssen gegenüber dem gewünschten Zustand zu einem verzögerten beziehungsweise beschleunigten Anstieg der auf den Anker wirkenden Magnetkraft führt, so dass der Einfluss auf die Funktion des Magnetventils besonders stark ist.
Die Erfindung kann auch bei anderen Arten von Steuerventilen mit Nutzen angewendet werden, insbesondere zum Beispiel bei einem Steuerventil, das über einen Piezo-Aktor betätigt wird, auch wenn dieser wegen des Fehlens des soeben geschilderten Mitkopplungseffekts beim elektromagnetischen Ventil möglicherweise wenig stark vom Vorhandensein von Luftblasen in seiner Funktion beeinflusst wird. Bei beiden genannten Ventilarten mag besonders störend sein, dass nach Inbetriebnahme eines weitgehend luftgefüllten Einspritzventils zunächst eine Schaumentwicklung im Bereich, in dem sich die beweglichen Teile des Steuerventils befinden, auftreten kann, und damit eine Messung erschwert oder unmöglich macht. Solche Injektoren, die bei Vorhandensein eines hydraulischen' Kopplers einen Gegenhaltedruck am Leckageanschluss von z.B. 10 bar im normalen Betrieb erfordern, können in der hier geschilderten Weise von Lufteinschlüssen befreit werden und dabei normalerweise dem genannten niedrigen Druck von 0,1 bar ausgesetzt werden, der nicht sehr lange Zeit angewendet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betriebsbereitmachen eines Einspritzventils für eine Verbrennungskraftmaschine, z. B. eines Common-Rail-Injektors, das bei einer Inbetriebnahme zunächst mindestens teilweise mit Luft gefüllt ist und dem ein flüssiges Medium über einen für die Kraftstoffzufuhr üblichen Anschluss zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum des Einspritzventils auf einen ■• gegenüber dem normalen Betrieb verringerten Druck gebracht wird, derart, dass sich vorhandene Luftblasen in ihrem Volumen gegenüber ihrem Volumen bei normalem Betrieb vergrößern, und dass das in dem genannten Innenraum enthaltene Medium unter mindestens annähernd gleich bleibendem verringerten Druck ausgespült wird, wahlweise mit mehreren Wiederholungen des Vorgangs.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Einspritzventil Steuersignale zum Öffnen und Schließen des Einspritzventils zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausspülen des Mediums nach Verlassen des Einspritzventils durch Zuführung eines Niederdruckmediums unterstützt wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:
einen mit einem Niederdruckanschluss oder Leckageanschluss des Einspritzventils (2) zu verbindenden Adaptionskopf (14), der mit einer Vakuumpumpe (16) verbindbar ist, und dass eine Vorrichtung zum Zuführen von Medium unter hohem Druck an einen hierfür standardmäßig vorgesehenen Anschluss des Einspritzventils vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionskopf (14) einen mit einem Niederdruckanschluss für Spülmedium in Verbindung stehenden Anschluss aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rücklaufbehälter (20) für die Rücklaufmenge mit dem Adaptionskopf (14) in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schaltventil (V1 , V2, V3, V4) zum Steuern zeitlicher Vorgänge der ..
Vorrichtung vorhanden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuervorrichtung aufweist, die mit einem Steueranschluss des mindestens einen Schaltventils (V1 , V2, V3, V4) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung mit einem elektrischen Anschluss des Injektors gekoppelt ist.
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