DE3128072C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfstand zum Prüfen einer Dü­ senhalterkombination. Aus der US-PS 31 17 444 ist ein handbetätigter Prüfstand bekannt geworden, mit einer Einspritzdüse im Düsenhalter zum Messen bzw. Prüfen auf Durchflußmenge, Öffnungsdruck, Schnarr­ verhalten, Dichtheit der Düsenhalterkombination, Sitzdichtheit und Nadelspiel der Düse, bei dem ein hydraulisches Druckmedium über Steuer- und Meßvorrichtungen der in einer Aufnahmevorrichtung einge­ bauten Düsenhalterkombination zuführbar ist. Mit einem derartigen bekannten Prüfstand ist es jedoch noch nicht möglich, sämtliche notwendige Prüfungen an einer Düsenhalterkombination vorzunehmen, außerdem eignet sie sich nicht in einer Serienfertigung infolge der umstandlichen Bedienung.

Weiterhin ist aus der US-PS 35 14 995 ein Prüfstand zur Durchfluß­ messung von Einspritzdüsen bekannt geworden, bei dem Sensoren für die Durchflußmenge vorgesehen sind und zusätzlich noch ein Zählrad an der Einspritzpumpe, die ebenfalls mit einem Sensor zusammenwirkt, welcher die Umdrehungen der Einspritzpumpe mißt, wobei dann in einem Prozeßrechner die Einspritzmengen pro Umdrehung der Einspritzpumpe und pro Düse ermittelt werden. Ein derartiger Prüfstand ist wiederum nur für einen sehr begrenzten Zweck geeignet.

Bekannt geworden ist auch ein Verfahren zum Prüfen von Einspritzdü­ sen auf Dichtheit und Schnarrverhalten, wobei ein Laserstrahl nahe der Mündung der Einspritzdüse vorbeilaufend auf einen lichtempfind­ lichen Sensor auftrifft, wo er in proportionale elekrische Signale gewandelt wird (DE 27 57 996 A1). Für dieses Verfahren und die entsprechende Einrich­ tung gilt wiederum das Obengesagte.

Aufgabe der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Prüfstand zum Prüfen einer Dü­ senhalterkombination mit einer Einspritzdüse zu schaffen, mit dem es möglich ist, eine große Anzahl von Prüfvorgängen auf einfache Weise in einem Gesamtaggregat auszuführen, insbesondere auch automatisch, wobei jedoch auch einzelne Funktionsprüfungen getrennt ausführbar sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Prüfstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Er hat den Vorteil, daß die Prüfzeit und Prüfqualität pro unter­ suchten Gegenstand wesentlich verkürzt werden. Zur Öffnungs­ druck- und Schnarrprüfung wird eine objektive Prüfmethode eingeführt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Prüfstand für Einspritzventile in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Einzelheit,

Fig. 3 und 4 Diagramme,

Fig. 5 eine Ab­ wandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 6 ein drittes Diagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist mit 10 eine mehrzylindrische Einspritzpumpe bezeichnet, die von einem Motor 11 angetrieben ist. Sie saugt aus einem Behälter 12 ein hydraulisches Druckmedium, insbesondere Prüföl, an und fördert es über ein Sammelrohr 13 in eine Druckleitung 14. Die Druckleitung 14 mündet einerseits in eine Leitung 15, die zu einem 4/3-Wege-Ventil 16 führt, andererseits in einen Leitungszweig 15′ mit einem Druck­ speicher 17, einem Filter 18, einem elektronischen Mano­ meter 19, einem Durchflußmeßgeber 20 und einer Temperatur­ meßstelle 21, von wo sie zum Wegeventil 16 zurückführt. Die genannten Geräte sind hintereinander geschaltet. An den Durchflußmeßgeber 20 ist eine Durchflußanzeige 22 angeschlossen.

Die Einspritzpumpe 10 ist so ausgebildet, daß sie das hydraulische Druckmedium mit konstantem Druck liefert. Zu diesem Zweck ist sie mit einem Stellmotor 24 ausgestattet, der vom elektronischen Manometer 19 beeinflußt ist. Diese Maß­ nahme ist an sich bekannt und deshalb nicht weiter be­ schrieben. Vom Wegeventil 16 führt eine Leitung 26 zum Behälter 12 und eine Leitung 27 zu einem 3/3-Wegeventil 28, von dessen Ausgang eine Leitung 29 zu einem Einspritzven­ til, im folgenden Düsenhalterkombination genannt, 30 führt. Darunter versteht man die in den Düsenhalter eingebaute Düse, wie sie später in den Motor eingebaut wird.

Die oben geschilderte Einrichtung bildet einen ersten Prüfkreis P1 für die Durchflußmengenmessung der Düsen­ halterkombination. Die Einrichtung ist abgesichert durch ein Druckbegrenzungsventil 31.

Die linke Bildhälfte zeigt einen zweiten Prüfkreis für der zur Prüfung auf Öffnungsdruck, Schnarrverhalten und Dicht­ heit der Düsenhalterkombination Sitzdichtheit und Nadelspiel der Düse dient. Er weist eine Pumpe 34 auf, die durch einen Motor 35 mit konstanter Drehzahl an­ getrieben ist. Die Pumpe saugt ebenfalls hydraulisches Druckmedium aus dem Behälter 12 an und fördert es in eine Leitung 36, die zu einem 3/4-Wegeventil 37 führt. Vom Wegeventil 37 führt eine erste Leitung 38 zu einem piezoresistiven Ab­ solutdruckgeber 39, von dem sie weiter führt zum Wegeventil 28. An den Absolutdruckgeber 39 ist ein Spitzendruck-An­ zeigegerät 40 angeschlossen, an dieses wiederum eine Aus­ wertelektronik 41.

Vom Wegeventil 37 führt eine zweite Leitung 43 zu einem Druckspeicher 44. In der Leitung 43 befindet sich ein Druckregelventil, von dem eine Leitung 45 zum Behälter 12 führt. An die Leitung 36 ist ein Druckbegrenzungsventil 49 angeschlossen, von dem eine Leckölleitung 48 zum Be­ hälter 12 führt.

Unterhalb der Düsenhalterkombination 30 ist eine Laser- Lichtquelle 50 angeordnet, von der ein Laserstrahl 51 un­ mittelbar an der Düsenmündung 52 vorbei zu einem Detektor 53 führt. Die Temperatur des Druckmediums im Behälter 12 wird konstant gehalten.

Vor Beginn des Meßvorgangs wird die Düsenhalterkombination 30 in die Aufnahmevorrichtung 32 eingesetzt. Mit dem er­ sten Prüfkreis P1 wird die hydraulische Durchflußmenge der Düsenhalterkombination mit Hilfe des Durchflußmeßgebers 20 gemessen. Das Wegeventil 16 befindet sich dabei in seiner Schaltstellung I, das Wegeventil 28 in seiner Schaltstel­ lung III. Der Druckspeicher 17 dient dazu, Druckschwingun­ gen auszugleichen, die vom Fördervorgang der Pumpe 10 her­ rühren. Der Prüfdruck beträgt beispielsweise bei Zapfen­ düsen 300 bar, bei Lochdüsen 400 bar. Der Durchflußmeßge­ ber 20 ist zweckmäßigerweise als Turbinenmeßgeber ausge­ bildet. Beim Meßvorgang liegt die Düsennadel am oberen Hub­ anschlag, so daß der Durchfluß durch die Einspritzdüse voll geöffnet ist. Die Durchflußanzeige 22 registriert die Durchflußmenge. Grenzwertschalter zeigen an, ob die Durchflußmenge innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfel­ des liegt.

Mit dem Prüfkreis P2 wird die Prüfung auf Öffnungsdruck, Schnarrverhalten und Dichtheit der Düsenhalterkombination durchge­ führt. Für die Vorbereitung dieser Prüfung wird das Wege­ ventil 16 erst in die Schaltstellung II gebracht (das Wege­ ventil 28 befindet sich nach wie vor in Schaltstellung III), worauf hydraulisches Druckmedium über die Leitung 15 - also unter Umge­ hung der Meßgeräte - direkt in die Düse strömt, um diese zum Schnarren anzuregen. Daraufhin wird das Wegeventil 28 in seine Schaltstellung I gebracht, wodurch die Düsenhal­ terkombination 30 an die Leitung 38 angeschlossen ist.

Die ständig angetriebene Pumpe 34 weist einen Nocken 55 auf, der über einen Winkel α von etwa 250° einen konstan­ ten Volumenstrom pro Grad Nockenwinkel fördert. Der Noc­ ken wirkt auf einen Förderkolben 56 ein, welcher das hydraulische Druckmedium in die Leitung 36 verdrängt.

Zur Prüfung des Öffnungsdrucks und Schnarrverhaltens wird das Wegeventil 37 in seine Schaltstellung IV gebracht, worauf hydraulisches Druckmedium in die Leitung 38 gelangt. Im Leitungs­ system baut sich der Druck bis zum Erreichen des Öffnungs­ druckes der Düsenhalterkombination auf und fällt beim Öff­ nen der Düsennadel bis unter den Schließdruck ab. Von da an beginnt der Vorgang von neuem und wiederholt sich peri­ odisch, solange der Förderstrom konstant bleibt. Dieser Vorgang wird als Schnarren bezeichnet.

Der piezoresistive Absolutdruckgeber 39 gibt gas Druck­ signal an das Spitzendruck-Anzeigegerät 40, das den Öff­ nungsdruck anzeigt.

Die nachgeschaltete Auswerteelektronik 41 erkennt zur Öffnungsdruckkontrolle die erste Druckspitze und zur Schnarr­ prüfung die weiteren Druckspitzen, zählt sie pro Zeiteinheit und vergleicht sie mit einem Sollwert (Toleranzfeld).

Eine Düse ist dann in Ordnung, wenn sie schnarrt, dies zeigt der Druckverlauf in Fig. 3. Die Fig. 4 zeigt den Druckverlauf einer Düse, die nicht schnarrt, d. h. der Druck bleibt über den Förderzeitraum etwa konstant; die Düse ist nicht in Ordnung.

Für die Sitzdichtheitsprüfung der Düsenhalterkombination wird das Wegeventil 37 in seine Schaltstellung II gebracht. Damit wird der Druckspeicher 44 über die Leitung 43 an die Leitung 38 angeschlossen. Der Druckspeicher ist von der Pumpe 34 auf einen Wert aufgeladen, der 10 bar unter­ halb des nominellen Öffnungsdrucks liegt. Das Wegeventil 28 bleibt in seiner Schaltstellung I. Druckmittel fließt nun unter dem gerade genannten Druck zur Düsenhalterkom­ bination 30 und in die Düse. Da der Druck den Öffnungs­ druck nicht erreicht, bleibt die Düse geschlossen. Bei der prüfstandsbedingten Position der Laserlichtquelle 50 wird der ausgesandte Laserstrahl 51 gegebenenfalls durch einen Flüssigkeitstropfen an der Düsenmündung abgelenkt. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die Sitzdichtheit ziehen.

Der Druckspeicher 44 wird aufgeladen, wenn sich das Wege­ ventil 37 in der Schaltstellung III befindet. Das Druck­ begrenzungsventil 46 bestimmt den Druck im Druckspeicher.

Für die Dichtheitsprüfung der Düsenhalterkombination und zur Prüfung des Nadelspiels wird die Düsenhalterkombina­ tion 30 und die Leitung 38 mit dem Druck des Speichers 44 beaufschlagt; dazu befindet sich Wegeventil 37 in Stel­ lung II. Daraufhin wird das Ventil 37 in Stellung III ge­ bracht und sofort anschließend der Druck mit Hilfe des Druckgebers 39 aufgenommen. In der Auswerteelektronik wird dieser Wert mit einem nach einem definierten Zeitin­ tervall, z. B. 1 sec, nochmals aufgenommenen Wert vergli­ chen. Der Druckabfall darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist lediglich der zweite Prüfkreis P2 geändert, und zwar dadurch verein­ facht, daß der Druckspeicher 44 entfällt. Das Wegeventil 37′ ist als 3/2-Wegeventil mit den Schaltstellungen I und II ausgebildet, das Druckbegrenzungsventil 46 ist eben­ falls eliminiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt die Sitzdichtheitsprüfung, daher auch die Laserlicht­ quelle 50, 53.

Die Auswerteelektronik 41 erkennt wiederum zur Öffnungs­ druckkontrolle die erste Druckspitze und zur Schnarrprü­ fung die weiteren Druckspitzen, zählt sie pro Zeitein­ heit und vergleicht sie mit einem Sollwert (Toleranz­ feld). Zur Öffnungsdruck, Schnarr- und Dichtheitsprü­ fung der Düsenhalterkombination wird das Wegeventil 37′ in seine Schaltstellung II gebracht. Das von der Pumpe geförderte Druckmedium gelangt wieder über das Wege­ ventil 28 zur Düsenhalterkombination. Die genannten Prüfungsvorgänge werden während einer Umdrehung des Pumpennockens durchgeführt; siehe hierzu das Diagramm nach Fig. 6.

Auf der Abszisse ist die Zeit, auf der Ordinate der Druck aufgetragen. Der Punkt A zeigt den Beginn der Öffnungs­ druckprüfung, der Punkt B den Öffnungsdruck; mit T₁ ist die Zeitspanne des Schnarrens bezeichnet, die bis zum Förderende bei Punkt C reicht. Nach einem Zeitraum T₂ beginnt die Druckabfallprüfung bei Punkt D und endet nach T₃ bei Punkt E. Die Reihenfolge der Prüfungen kann eben­ falls vertauscht werden.

Claims (14)

1. Prüfstand zum Prüfen einer Düsenhalterkombination mit einer Ein­ spritzdüse im Düsenhalter auf Durchflußmenge, Öffnungsdruck, Schnarrverhalten, Dichtheit der Düsenhalterkombination, Sitzdicht­ heit und Nadelspiel der Düse, bei dem ein hydraulisches Druckmedium konstanter Temperatur über Steuer- und Meßvorrichtungen der in einer Aufnahmevorrichtung eingebauten Düsenhalterkombination zuführbar ist, wobei zwei Prüfkreise (P1 und P2) vorgesehen sind, deren jedem eine Pumpe (10, 34) zugeordnet ist, wobei die Pumpe (34) des zweiten Prüfkreises das hydraulische Druckmedium während eines Prüfzykluses mit konstanter Menge pro Zeiteinheit und die Pumpe (10) des ersten Prüfkreises das hydraulische Druckmedium unter konstantem Druck för­ dert, wobei der erste Prüfkreis zur Durchflußmengenmessung dient, der zweite Prüfkreis zur Prüfung auf Öffnungsdruck, Schnarrverhal­ ten, Dichtheit der Düsenhalterkombination, Sitzdichtheit und Nadel­ spiel der Düse dient, und bei dem die einzelnen Prüfschritte durch Betätigung der Steuervorrichtungen durchführbar sind.

2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sitz­ dichtheitsprüfung eine Laser-Lichtquelle (50) dient, deren Strahl unmittelbar an der Düsenmündung (52) vorbeiläuft und auf einen De­ tektor (53) trifft.

3. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sämtliche gemessenen Werte von einer Auswerteelektronik (41) ausgewertet werden.

4. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß eine der Meßvorrichtungen ein Druckgeber (39) ist, der ein piezoresistiver Absolutdruckgeber ist und die Information über den Druck als elektrisches Signal an ein Anzeigegerät (41) gibt.

5. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß im ersten Prüfkreis-hintereinander geschaltet ein Druck­ speicher (17) zum Dämpfen von Druckschwingungen, ein Manometer (19), ein Durchflußmeßgeber (20) und ein Temperaturmeßgerät (21) angeord­ net sind.

6. Prüfstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mano­ meter (19) ein elektronisches Gerät ist, das einen Stellmotor (24) für den konstanten Druck der Pumpe (10) steuert.

7. Prüfstand nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Nebenkreis (15) vorgesehen ist, über den das hydrauli­ sche Druckmedium unter Umgehung der Meßvorrichtungen (19 bis 21) unmittelbar der Düsenhalterkombinaton (30) zuführbar ist.

8. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pumpe (10) des ersten Prüfkreises eine Einspritzpumpe ist.

9. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pumpe (34) des zweiten Prüfkreises einen Nocken (55) aufweist, der über einen Drehwinkel von etwa 250° einen konstanten Volumenstrom fordert.

10. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuervorrichtungen aus zwei hintereinander geschalte­ ten Mehrwegeventilen (16, 28) bestehen.

11. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuervorrichtungen aus einem einzigen Mehrwegeventil bestehen.

12. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß im zweiten Prüfkreis ein Druckspeicher (44) vorgesehen ist, der nur bei der Sitzdichtheitsprüfung der Düse über ein Steuerventil (37) zugeschaltet wird und das hydraulische Druckmedium liefert, wo­ bei dessen Druck etwas unterhalb des Öffnungsdrucks der Düse liegt.

13. Prüfstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher im zweiten Prüfkreis in einer Nebenleitung angeordnet ist und über ein der Pumpe (34) nachgeschaltetes Steuerventil (37) aufgeladen und dem Hauptkreis zuschaltbar ist.

14. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das hydraulische Druckmedium im zweiten Prüfkreis über ein 3/2-Wegeventil beim Prüfvorgang in einer ersten Schaltstellung zur Düsenhalterkombination geleitet wird und in einer zweiten Schalt­ stellung zu einem Vorratsbehälter für das hydraulische Medium.