Vorrichtung und Verfahren zur Rücklaufdruckeinstellung für einen Injektor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung für einen Injektor und einen Rücklaufblock für Injektoren. Ebenso betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung für mindestens einen Injektor und einen Prüfstand für mindestens einen Injektor. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Rücklaufdruckeinstellung an zumindest einem Injektor.

Aus dem Stand der Technik sind Prüfstände für Injektoren (Einspritzventile) und Einspritzpumpen, wie beispielsweise der Prüfstand EPS 815 von Robert Bosch GmbH, bekannt. In der Regel wird bei einer Untersuchung eines Injektors nicht nur eine Einspritzmenge, sondern auch unter Anlegung eines Rücklaufdrucks eine Rücklaufmenge gemessen.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung für einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Rücklaufblock für Injektoren mit den Merkmalen des Anspruchs 7, eine Messvorrichtung zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung für mindestens einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9, einen Prüfstand für mindestens einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Verfahren zur Rücklaufdruckeinstellung an zumindest einem Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 11.

Die erfindungsgemäße Verwendung des elektrisch verstellbaren Drosselventils zum Einstellen/Einregeln des Rücklaufdrucks ist relativ toleranzfrei, wodurch Ungenauigkeiten beim Einstellen/Einregeln des Rücklaufdrucks vermieden/auf ein Minimum reduziert werden. Insbesondere gegenüber herkömmlichen mechanischen Druckhalteventilen, welche gemäß dem Stand der Technik in der Regel zum Einstellen/Einregeln des Rücklaufdrucks (eventuell zusammen mit einem Schaltventil) verwendet werden, lässt sich mittels des elektrisch verstellbaren Drosselventils der Rücklaufdruck genauer/verlässlicher einstellen/einregeln. Da eine Abweichung des Rücklaufdrucks von einem Soll-Rücklaufdruck bei manchen Injektortypen zu einer Variation einer Einspritzmenge und/oder der Rücklaufmenge führt, kann mittels der verbesserten Genauigkeit des eingestellten/eingeregelten Rücklaufdrucks auch eine Qualität der Messungen der Einspritzmenge und/oder der Rücklaufmenge gesteigert (bzw. Messabweichungen beim Messen der Einspritzmenge und/oder der Rücklaufmenge reduziert) werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung ist mittels des elektrisch verstellbaren Drosselventils der Rücklaufdruck zumindest zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil in der Rücklaufleitung wahlweise auf jeden Rücklaufdruckwert einer Wertemenge mit mindestens zwei verschiedenen Rücklaufdruckwerten einstellbar. In der Regel kann der Rücklaufdruck mittels des elektrisch verstellbaren Drosselventils über eine vergleichsweise große Wertemenge von verschiedenen Rücklaufdruckwerten variiert werden, wobei gleichzeitig die vorteilhafte Genauigkeit beim Einstellen/Einregeln des Rücklaufdrucks auf einen Soll-Rücklaufdruck des jeweiligen Injektortyps des an dem ersten Ende angebundenen Injektors gewährleistet bleibt. Die hier beschriebene Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung eignet sich deshalb für eine Vielzahl von verschiedenen Injektortypen bzw. Injektorgenerationen, selbst wenn diese unterschiedliche Rücklaufdrücke erfordern/benötigen. Beispielsweise kann mit einer Vielzahl verschiedener Typen von elektrisch verstellbaren Drosselventilen der einstellbare/einregelbare Rücklaufdruck über eine Wertemenge zwischen 0 bar bis 10 bar variiert werden. Die hier beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung beseitigt deshalb den herkömmlichen Nachteil, dass bisher für jeden Injektortyp und für jede Injektorgeneration eine eigens dazu spezifizierte Vorrichtung, welche die speziell ausgelegten mechanischen Druckhalteventile aufweist, verwendet werden musste. Ein Betreiber der hier beschriebenen Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung braucht deshalb nicht verschiedene Vorrichtungen für verschiedene Injektortypen bzw. Injektorgenerationen. Auch Zusatzbehör ist mittels der hier beschriebenen Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung einsparbar. Der Betreiber spart sich somit Geld, Lagerplatz in der Werkstatt und verliert auch keine Rüstzeit (zum Bestücken der von ihm verwendeten Vorrichtung mit dem jeweils passenden Zusatzbehör).

Beispielsweise kann das elektrisch verstellbare Drosselventil ein Common-Rail-Druckregelventil oder ein Diesel-Common-Rail-Druckregelventil sein. Alternativ kann das elektrisch verstellbare Drosselventil auch ein Hochdruck-Einspritzventil oder ein Benzin-Hochdruck-Einspritzventil sein. Die hier beschriebenen Ventiltypen sind preisgünstige Aktoren. Außerdem können die hier beschriebenen Ventiltypen als elektrisch verstellbares Drosselventil verlässlich in Verbindung mit einem kostengünstigen Standard-Drucksensor (aus dem Kfz-Bereich) zusammenwirken.

Insbesondere kann die Vorrichtung eine Steuerung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, mindestens ein Steuersignal mit modulierter Pulsweite zur getakteten Ansteuerung des Common-Rail-Druckregelventils oder Diesel-Common-Rail-Druckregelventils oder Hochdruck-Einspritzventils oder Benzin-Hochdruck-Einspritzventils auszugeben. Damit können die hier aufgezählten Ventiltypen auch zur verlässlichen Einstellung/Einregelung von Rücklaufdrücken im Niederdruckbereich genutzt werden.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung auch einen zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil an der Rücklaufleitung angebundenen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor. Die Ausstattung der Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung mit dem Drucksensor ermöglicht eine Einregelung des Rücklaufdrucks mittels des elektrisch verstellbaren Drosselventils durch „Androsseln“, so dass der Rücklaufdruck zumindest zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil in der Rücklaufleitung steigt, bis ein angestrebter Soll-Rücklaufdruck/Zieldruck erreicht ist/wird. Ein zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil entstehender Staudruck kann über den Drucksensor erfasst und für eine entsprechende Regelung des elektrisch verstellbaren Drosselventils genutzt werden. Eine zusätzliche Verwendung des Temperatursensors erlaubt außerdem eine Berücksichtigung von thermodynamischen Einflüssen.

Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Rücklaufblock für Injektoren mit mindestens zwei derartigen Vorrichtungen zur Rücklaufdruckeinstellung realisiert. Auch der Rücklaufblock kann mindestens eine Steuerung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, mindestens ein Steuersignal mit modulierter Pulsweite zur getakteten Ansteuerung des mindestens einen zugeordneten Common-Rail-Druckregelventils oder Diesel-Common-Rail-Druckregelventils oder Hochdruck-Einspritzventils oder Benzin-Hochdruck-Einspritzventils auszugeben.

Auch eine Messvorrichtung zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung für mindestens einen Injektor mit mindestens einer derartigen Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung, bzw. einem entsprechenden Rücklaufblock, und mindestens einem Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengensensor, mittels welchem eine Einspritzmenge und/oder die durch die zugeordnete Rücklaufleitung fließende Rücklaufmenge messbar sind, bewirkt die oben beschriebenen Vorteile.

Entsprechend sind die oben beschriebenen Vorteile auch mittels eines Prüfstands für mindestens einen Injektor mit einer entsprechenden Messvorrichtung zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung bewirkbar.

Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zur Rücklaufdruckeinstellung an zumindest einem Injektor die oben beschriebenen Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Verfahren zur Rücklaufdruckeinstellung gemäß den oben beschriebenen Vorrichtungsausführungsformen weiterbildbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

• 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung;
• 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Rücklaufblocks; und
• 3 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zur Rücklaufdruckeinstellung an zumindest einem Injektor.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Rücklaufdruckeinstellung.

Die in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung ist zur Untersuchung/Überprüfung eines Injektors 12 (mit-)einsetzbar/verwendbar. Unter dem Injektor 12 kann ein Common-Rail-Injektor oder ein Einspritzventil verstanden werden. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, ist die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung mit einer Vielzahl verschiedener Typen von Injektoren 12 (bzw. verschiedener Generationen von Injektoren 12) verwendbar.

Die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung weist eine Rücklaufleitung 14 auf. Eine Rücklaufaustrittsöffnung 12a des Injektors 12, aus welcher eine Rücklaufmenge 16 des Injektors 12 aus dem Injektor 12 austritt, ist (direkt oder indirekt) an einem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung 14 so anbindbar/angebunden, dass die Rücklaufmenge 16 des Injektors 12 von dem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung 14 zu einem zweiten Ende 14b der Rücklaufleitung 14 fließt. Als Alternative zu einer direkten Anbindung der Rücklaufaustrittsöffnung 12a an das erste Ende 14a der Rücklaufleitung 14, bei welcher die Rücklaufaustrittsöffnung 12a das erste Ende 14a der Rücklaufleitung 14 kontaktiert, kann die Rücklaufaustrittsöffnung 12a auch über mindestens eine Verbindungskomponente an dem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung 14 anbindbar/angebunden sein. (Eine Anbindung einer Einspritzöffnung 12b des Injektors 12, durch welche eine Einspritzmenge 18 des Injektors 12 aus dem Injektor 12 austritt, an die Rücklaufleitung 14 erfolgt nicht.)

Die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung umfasst auch ein elektrisch verstellbares Drosselventil 20, mittels welchem ein Rücklaufdruck zumindest zwischen dem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung 14 mit dem angebundenen Injektor 12 und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil 20 in der Rücklaufleitung 14 einstellbar ist. (Der Rücklaufdruck liegt somit als ein definierter Druck zwischen dem Injektor 12 und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil 20 vor.) Die Verwendung des elektrisch verstellbaren Drosselventils 20 erlaubt eine hohe Genauigkeit bei einem Einstellen/Einregeln des Rücklaufdrucks. Insbesondere kann der Rücklaufdruck verlässlich gleich einem gewünschten/vorgegebenen Soll-Rücklaufdruck eingestellt/eingeregelt werden. In der Regel ist außerdem mittels des elektrisch verstellbaren Drosselventils 20 der Rücklaufdruck (zumindest zwischen dem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventils 20) in der Rücklaufleitung 14 wahlweise auf jeden Rücklaufdruckwert einer Wertemenge mit mindestens zwei verschiedenen Rücklaufdruckwerten einstellbar. Deshalb kann die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung auch für verschiedene Injektortypen und unterschiedliche Injektorgenerationen eingesetzt werden, selbst wenn deren gewünschte/vorgegebene Soll-Rücklaufdrücke voneinander abweichen. Eine Verwendung der Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung ermöglicht deshalb die oben schon erläuterten Vorteile zur Kostenreduzierung, Rüstzeiteinsparung und Platzbedarfreduzierung.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung auch einen zwischen dem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung 14 und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil 20 an der Rücklaufleitung 14 angebundenen Drucksensor 22. In diesem Fall ist auch eine Einregelung des Rücklaufdrucks mittels eines Zusammenwirkens des elektrisch verstellbaren Drosselventils 20 und des Drucksensors 22 möglich. Ergänzend kann die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung auch einen (in 1 nicht dargestellten) Temperatursensor umfassen.

Das elektrisch verstellbare Drosselventil 20 kann beispielsweise ein Common-Rail-Druckregelventil (bzw. ein Diesel-Common-Rail-Druckregelventil) sein. Obwohl ein (Diesel-)Common-Rail-Druckregelventil (als Hydraulikproportionalventil) für vergleichsweise hohe Drücke (je nach Typ zwischen 1800 bar und 2500 bar) konzipiert ist, ist mittels einer getakteten Ansteuerung des (Diesel-)Common-Rail-Druckregelventils mit einer Modulation von Pulsweiten auch eine Wertemenge von gebräuchlichen Soll-Rücklaufdrücken (zumindest zwischen dem ersten Ende 14a der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventils 20) in der Rücklaufleitung 14 bewirkbar. Damit sind selbst Rücklaufdrücke im Niederdruckbereich (zwischen 0 bar bis 10 bar) bewirkbar und verlässlich einhaltbar. Vorzugsweise ist deshalb eine Steuerung 24 der Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung dazu ausgelegt, mindestens ein Steuersignal 26 mit modulierter Pulsweite zur getakteten Ansteuerung des (Diesel-)Common-Rail-Druckregelventils auszugeben.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das elektrisch verstellbare Drosselventil 20 ein Hochdruck-Einspritzventil (bzw. ein Benzin-Hochdruck-Einspritzventil) ist. Zum Einstellen/Einregeln des Rücklaufdrucks kann das (Benzin-)Hochdruck-Einspritzventil von der Ansteuerung 24 mittels mindestens eines Steuersignals 26 (z.B. eines einfachen Rechtecksignals) mit modulierter Pulsweite ansteuerbar sein/angesteuert werden. Eine Ansteuerung des (Benzin-)Hochdruck-Einspritzventils mittels komplexer Ansteuersignale, was eine aufwändige Endstufe zur Erzeugung der komplexen Ansteuersignale voraussetzt, ist nicht notwendig.

Die vorausgehend aufgezählten Ausführungsbeispiele für das elektrisch verstellbare Drosselventil 20 ermöglichen eine Druckeinstellung/Druckregelung ohne einen aufwändigen Ansteueraufwand und ohne hohe Zusatzkosten. Dies bewirkt auch eine deutliche Verringerung eines Produktpflegeaufwands während eines Betriebs der Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung (als Messvorrichtung zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung) kann noch ein Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengensensor 28, mittels welchem die Einspritzmenge 18 und/oder die durch die Rücklaufleitung 14 fließende Rücklaufmenge 16 messbar sind, an der Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung ausgebildet sein. Die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung ist damit vielseitig einsetzbar. Die Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung kann beispielsweise Teil eines Prüfstands sein.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Rücklaufblocks.

Der in 2 schematisch dargestellte Rücklaufblock ist zur Untersuchung/Überprüfung mehrerer Injektoren 12 einsetzbar. Dazu weist der Rücklaufblock mehrere Vorrichtungen 10 zur Rücklaufdruckeinstellung auf. Jede der Vorrichtungen 10 zur Rücklaufdruckeinstellung umfasst die Komponenten der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform. Lediglich als optionale Weiterbildungen weist jede der Vorrichtungen 10 zur Rücklaufdruckeinstellung noch je einen Filter 30 und je einen Temperatursensor 32 auf. Jede der Vorrichtungen 10 zur Rücklaufdruckeinstellung ist zur Einstellung/Einregelung des Rücklaufdrucks auf jeden Rücklaufdruckwert einer Wertemenge mit mindestens zwei verschiedenen Rücklaufdruckwerten ausgelegt, wobei die Vorrichtungen 10 zur Rücklaufdruckeinstellung gleichzeitig unterschiedliche Rücklaufdrücke in ihrer jeweiligen Rücklaufleitung 14 (zumindest zwischen dem ersten Ende 14a der jeweiligen Rücklaufleitung und dem jeweiligen elektrisch verstellbaren Drosselventil 20) gleichzeitig einstellen/einregeln können. Der Rücklaufblock der 2 ist somit gleichzeitig für verschiedene Injektortypen und unterschiedliche Injektorgenerationen nutzbar.

Vorzugsweise weist auch der Rücklaufblock mindestens eine Steuerung 24 auf, welche dazu ausgelegt ist, mindestens ein Steuersignal 26 mit modulierter Pulsweite zur getakteten Ansteuerung des mindestens einen zugeordneten Common-Rail-Druckregelventils oder Diesel-Common-Rail-Druckregelventils oder Hochdruck-Einspritzventils oder Benzin-Hochdruck-Einspritzventils auszugeben. Wie in 2 ebenfalls dargestellt ist, kann auch der Rücklaufblock als Messvorrichtung zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung (bzw. als Prüfstand) eingesetzt werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 10 zur Rücklaufdruckeinstellung und des Rücklaufblocks ermöglichen eine universelle aktive Druckeinstellung/Druckregelung durch Einsatz von gängigen Kraftfahrzeugkomponenten anstatt herkömmlicher Industriekomponenten. Auch dies trägt zur Kostenreduzierung bei der Realisierung der Ausführungsformen bei.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen eine hohe Genauigkeit bei der Einstellung/Einregelung von Rücklaufdrücken (ohne eine nennenswerte Streuung). Damit tragen sie zur Steigerung einer Messgenauigkeit bei einem Messen der Einspritzmenge 18 und/oder der Rücklaufmenge 16 und zur Steigerung einer Aussagekraft von erhaltenen Messergebnissen bei.

Alle oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen einen Verzicht auf Zusatzbehör, so dass Zusatzkosten für das Zusatzbehör eingespart werden können und ein herkömmlicher Aufwand zur entwicklungsseitigen Produktpflege entfällt. Ebenso können Rüstzeiten eingespart werden und eine zur Lagerung des Zusatzbehörs nicht mehr benötigte Werkstattfläche kann anderweitig genutzt werden.

3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zur Rücklaufdruckeinstellung an zumindest einem Injektor.

In einem Verfahrensschritt S1 wird ein Rücklaufdruck zumindest zwischen einem ersten Ende einer Rücklaufleitung, an welchem eine Rücklaufaustrittsöffnung des Injektors so angebunden ist, dass eine Rücklaufmenge des Injektors von dem ersten Ende der Rücklaufleitung zu einem zweiten Ende der Rücklaufleitung fließt, und dem Ventil in der Rücklaufleitung eingestellt. Dazu wird der Rücklaufdruck mittels eines elektrisch verstellbaren Drosselventils zumindest zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil in der Rücklaufleitung eingestellt. In einem Leitungsstrang zwischen dem Injektor und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil stellt sich damit der Rücklaufdruck als definierter Druck ein.

Vorzugsweise wird für einen ersten Typ des Injektors der Rücklaufdruck zumindest zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil in der Rücklaufleitung auf einen ersten Rücklaufdruckwert eingestellt, während für einen von dem ersten Typ abweichenden anderen/zweiten Typ des Injektors der Rücklaufdruck zumindest zwischen dem ersten Ende der Rücklaufleitung und dem elektrisch verstellbaren Drosselventil in der Rücklaufleitung auf einen anderen/zweiten Rücklaufdruckwert ungleich dem ersten Rücklaufdruckwert eingestellt wird. Dies kann auch geschehen, wenn an mehreren Typen/Generationen von Injektoren jeweils ein Soll-Rücklaufdruck des jeweiligen Typs/der jeweiligen Generation gleichzeitig eingestellt wird.

Optionaler Weise kann gleichzeitig oder zeitlich überschneidend mit dem Verfahrensschritt S1 noch ein Verfahrensschritt S2 ausgeführt werden, in welchem eine Einspritzmenge und/oder eine Rücklaufmenge des zumindest einen Injektors gemessen werden. Das hier beschriebene Verfahren kann somit auch als ein Verfahren zur Einspritzmengen- und/oder Rücklaufmengenmessung an mindestens einem Injektor bezeichnet werden.