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Stand der Technik
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In
der Kraftfahrzeugtechnik werden Kraftstoffinjektoren eingesetzt,
um Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen.
Zahlreiche derartige Kraftstoffinjektoren sind bekannt. Dabei sind
insbesondere Kraftstoffinjektoren zu erwähnen, welche aus einer gemeinsamen
Hochdruckquelle bzw. einem gemeinsamen Hochdruckspeicher Aktorgesteuert
Kraftstoff in den Brennraum einspritzen. Derartige Kraftstoffinjektoren
werden auch als Common-Rail-Injektoren oder Hochdruckspeichereinspritzsysteme
bezeichnet. Die im Folgenden beschriebene Erfindung ist überwiegend
auf derartige Kraftstoffinjektoren anwendbar, kann jedoch auch für andere
Arten von Kraftstoffinjektoren prinzipiell eingesetzt werden.
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Nach
der Montage der Kraftstoffinjektoren müssen die Injektoren in der
Regel einer Qualitätsprüfung und/oder
einer Funktionsprüfung
unterworfen werden. Ähnliche
Funktions- oder
Qualitätsprüfungen sind
teilweise auch bei Wartungsarbeiten oder Reparaturen bzw. bei einer
Fehlerdiagnose im Rahmen von Werkstattarbeiten erforderlich.
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Ein
wesentliches Funktonskriterium der Kraftstoffinjektoren ist die
Dichtigkeit. An verschiedenen Stellen innerhalb des Kraftstoffinjektors
sind Dichtungen vorgesehen, welche für die Funktion des Kraftstoffinjektors
bzw. für
die Qualität
der Kraftstoffeinspritzung von entscheidender Bedeutung sind. Undichtigkeiten
führen insbesondere
dazu, dass über
einen Rücklauf
bzw. eine Rücklaufleitung
eine vergleichsweise hohe Kraftstoffmenge zurück in den Niederdruckbereich
des Einspritzsystems befördert
wird.
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Bekannte
Verfahren und Vorrichtungen zum Test von Kraftstoffinjektoren beruhen
daher in vielen Fällen
auf einer Messung der Rücklaufmenge
an Kraftstoff. Zur Bestimmung dieser Rücklaufmenge wird die Rücklaufleitung
der Injektoren demontiert und die Rücklaufmenge jedes einzelnen
Injektors mittels Ausliterns bestimmt. Dabei wird das Rücklaufvolumen
beispielsweise mittels eines Messzylinders innerhalb eines definierten
Zeitraums bei definierten Motorbetriebsbedingungen bestimmt. Daraus
wird der jeweilige Volumenstrom berechnet. Es handelt sich dabei
also um eine absolute Methode der Messung.
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Für die Beurteilung
der Funktion bzw. Qualität
eines Kraftstoffinjektors werden dabei üblicherweise maximal zulässige Rücklaufmengen
angegeben. Diese werden den Werkstätten als absolute Grenzwerte
vorgegeben.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
auch die Rücklaufmengen
der einzelnen Zylinder miteinander verglichen werden. Bei diesem
Verfahren handelt es sich um eine Vergleichsmessung bzw. eine relative
Methode. Dabei wird davon ausgegangen, dass nicht alle Injektoren
zu hohe Rücklaufmengen
aufweisen. Zeigen ein oder mehrere Kraftstoffinjektoren eine Rücklaufmenge,
welche erheblich höher
ist als die Rücklaufmenge
des Kraftstoffinjektors mit der geringsten Rücklaufmenge, so gelten diese
Kraftstoffinjektoren als defekt.
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Ein
weiteres Verfahren zur Überprüfung bzw.
zur Befundung von Kraftstoffinjektoren, welches überwiegend für die Analyse
von als defekt reklamierten Kraftstoffinjektoren eingesetzt wird,
ist ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung. Dabei wird im Rahmen
eines so genannten „Rubble-Tests" der Kraftstoffinjektor
in ein Flüssigkeitsbad
eingetaucht. Die Kraftstoffinjektoren werden mit Druckluft beaufschlagt.
Zeigen sich Blasen an den Bohrungen und/oder Einspritzöffnungen,
so gilt der Kraftstoffinjektor als defekt.
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Die
bekannten Verfahren zur Funktions- und Qualitätsprüfung von Kraftstoffinjektoren
sind jedoch zumeist mit dem Nachteil verbunden, dass diese einen
vollständigen
Ausbau des Injektors erforderlich machen. Auch erlauben viele der
eingesetzten Verfahren keine Quantifizierung von Leckagen oder einen
genaueren Hinweis darauf, an welcher Stelle im Kraftstoffinjektor
Undichtigkeiten auftreten. Bei der Überprüfung der Fertigungstoleranzen
am Bandende mittels Prüföl besteht
der Nachteil, dass das Handling durch die Verwendung von Prüföl (welches
beispielsweise eine Verschmutzungsgefahr und Umweltprobleme beinhaltet)
erschwert ist. Zudem können
diese Verfahren das spätere
Verhalten der Injektoren im Motor nur eingeschränkt widerspiegeln.
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Wünschenswert
wäre daher
ein einfach und schnell durchzuführendes
Verfahren, welches zuverlässige
Informationen über
Leckagen und Fehlerarten liefert und welches auch ohne Ausbau des
Kraftstoffinjektors vor Ort (zum Beispiel in einer Werkstatt) durchgeführt werden
kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird daher ein Verfahren zum Prüfen
eines Kraftstoffinjektors sowie ein Bausatz zum Prüfen eines Kraftstoffinjektors
vorgeschlagen, welche die oben beschriebenen Nachteile bekannter
Verfahren bzw. Vorrichtungen weitgehend vermeiden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird mindestens eine Öffnung
des Kraftstoffinjektors unter einem definierten Überdruck oder Unterdruck mit
einem fluiden Medium beaufschlagt. Insbesondere kann es sich bei
diesem fluiden Medium um Luft handeln. Dabei wird eine zeitliche
Druckänderungen
des fluiden Mediums an der Öffnung
registriert, wobei es sich beispielsweise um einen Druck als Funktion
der Zeit handeln kann. Beispielsweise kann zu verschiedenen Zeiten
ein Druck aufgenommen werden. Aus dieser zeitlichen Druckänderung
wird dann auf eine Dichtigkeit des Kraftstoffinjektors geschlossen.
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Entsprechend
wird ein Bausatz vorgeschlagen, welcher eine Druckquelle mit einem
Druckerzeuger oder Druckspeicher zum Bereitstellen eines fluiden
Mediums unter Überdruck
oder Unterdruck aufweist. Weiterhin umfasst der Bausatz Mittel zum
Anschließen
der Druckquelle an mindestens eine Öffnung des Kraftstoffinjektors
sowie Mittel zur Messung einer zeitlichen Druckänderung des fluiden Mediums
an der Öffnung.
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Das
vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung weisen
gegenüber
bekannten Verfahren und Vorrichtungen zahlreiche Vorteile auf. So
lässt sich
insbesondere der Zustand von Kraftstoffinjektoren in vielen Fällen im
eingebauten Zustand des Kraftstoffinjektors überprüfen. Die Methode erlaubt unter anderem
Rückschlüsse auf
die Leckagemengen (Rücklaufmengen)
des Injektors.
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Durch
die Verwendung von Luft oder eines anderen gut handhabbaren fluiden
Mediums lässt
sich insbesondere auch ein offener Umgang mit Kraftstoff vermeiden.
Die Messung kann bei stehendem Motor durchgeführt werden, so dass beispielsweise
auch eine Diagnose möglich
ist, wenn ein Starten des Fahrzeugs nicht mehr durchführbar ist.
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Im
Gegensatz zur relativen Messmethode (Vergleichsmessung) kann jeder
Injektor unabhängig
vom Zustand der anderen Injektoren bewertet werden. Dadurch steigt
die Genauigkeit der Beurteilung des Kraftstoffinjektors, und Fehler
lassen sich zuverlässiger
detektieren.
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Weiterhin
ist das vorgeschlagene Verfahren auch auf Fahrzeuge mit einer erschwerten
Zugänglichkeit der
Injektorrücklaufleitung
anwendbar, da beispielsweise lediglich die Kraft stoffzuleitung oder
Hochdruckzuleitung druckbeaufschlagt werden kann. Dementsprechend
lässt sich
das vorgeschlagene Verfahren auch gut auf Fahrzeuge wie beispielsweise
Nutzkraftwagen (NKWs), Light Duty Trucks (LDTs) oder Heavy Duty
Trucks (HDTs) anwenden. Bei Fahrzeugen dieser Art ist bislang eine
Diagnose der Kraftstoffinjektoren mit den zur Verfügung stehenden
Methoden nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich.
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Weiterhin
liefert das beschriebene Verfahren in einer der möglichen
Ausgestaltungen Messergebnisse, welches außerordentlich reproduzierbar
sind. Gegenüber
den bekannten relativen Verfahren lassen sich Absolutwerte feststellen,
welche reproduzierbar und gut vergleichbar sind. Gegenüber den
absoluten Methoden, bei welchen in der Regel lediglich am Rücklauf ein
Auslitern erfolgt, nicht hingegen an anderen möglichen Leckagestellen, ergibt
sich ebenfalls ein deutlicher Vorteil hinsichtlich der Reproduzierbarkeit
und Genauigkeit.
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Weiterhin
kann das Verfahren in Verbindung mit Drucksensoren auch in eine
geführte
Fehlersuche (gFs) eines Diagnosetesters eingebunden werden. Damit
werden die Messergebnisse der Prüfmethode
auch elektronisch dokumentierbar bzw. protokollierbar und können, beispielsweise über eine
Schnittstelle des Bausatzes, auch an ein Rechnersystem (wie zum
Beispiel einen Laptop oder ein fest installiertes Computersystem) übertragen
und dort ausgewertet und/oder dargestellt werden.
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Ein
weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens und des vorgeschlagenen
Bausatzes besteht in den einfachen und robusten Aufbau. So kann
der Bausatz (auch als „Kit" bezeichnet) aus
wenigen, leicht zusammenstellbaren Einzelteilen bestehen. Wenn der
Bausatz eine Mehrzahl von Adapter zum Anschließen an verschiedene Öffnungen
des Kraftstoffinjektors bzw. an verschiedene Arten von Kraftstoffinjektoren
vorsieht, wie dies vorteilhafterweise der Fall ist, beispielsweise
in Form eines Adaptersatzes (zum Beispiel Schlauchadapter), so ist
das Verfahren und der Bausatz für
eine Vielzahl verschiedener Injektortypen und Fahrzeugtypen anwendbar.
Dadurch zeichnet sich das Verfahren und der Bausatz auch durch eine
große
Flexibilität
aus. Es lässt
sich eine robuste, einfache und servicefreundliche Diagnose unmittelbar
am Fahrzeug durchführen.
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Im
Gegensatz zu den beschriebenen „Rubble-Test"-Verfahren lässt sich
zudem das Messergebnis des vorgeschlagenen Verfahrens erheblich
besser interpretieren. Es ist nicht nur eine qualitative, sondern
auch eine quantitative Aussage über
den Zustand des Kraftstoffinjektors, insbesondere dessen Dichtigkeit,
möglich. Somit
kann das beschriebene Verfahren und der beschriebene Bausatz beispielsweise
auch zur Befundung reklamierter Kraftstoffinjektoren eingesetzt
werden. Die Anwendung des Verfahrens ist dabei einfach, und die Messergebnisse
lassen sich beispielsweise auch automatisch protokollieren. Da das
Verfahren prinzipiell auch automatisierbar ist, ist auch ein Einsatz
als Bandendeprüfung
in der Fertigung möglich.
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Ein
Grundgedanke des vorgeschlagenen Verfahrens besteht somit darin,
den Zustand von Kraftstoffinjektoren dadurch zu messen bzw. zu überprüfen, dass
der Kraftstoffinjektor mit Druck (zum Beispiel Luftdruck) beaufschlagt
wird. Anstelle eines Überdrucks
kann dabei auch ein Unterdruck verwendet werden. Schadhafte Kraftstoffinjektoren
weisen in der Regel einen raschen Druckabfall (bei Verwendung eines Überdrucks,
ansonsten einen Druckanstieg) auf, während fehlerfreie Kraftstoffinjektoren
keinen bzw. einen sehr geringen Druckabfall aufweisen.
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Als
Bewertungskriterium für
die Qualität,
die Dichtigkeit oder die Fehlerfreiheit des Kraftstoffinjektors kann
dabei beispielsweise der Druckabfall (bzw. Druckanstieg) innerhalb
eines definierten Zeitraums herangezogen werden (Druckabfallgradient).
Die Druckbeaufschlagung (also eine Beaufschlagung mit Überdruck
oder Unterdruck) kann dabei entweder an der Hochdruckseite (Hochdruckzulauf)
oder am Rücklaufanschluss (Rücklauf)
erfolgen.
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Auch
die gleichzeitige Anwendung von Überdruck
auf der einen Seite und Unterdruck auf der Gegenseite ist möglich.
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Gleichzeitig
kann in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung an der jeweils
anderen dieser Öffnungen
zusätzlich
ein Druck und/oder ein Volumenstrom erfasst und ausgewertet werden.
Wiederum kann diese Erfassung beispielsweise als Funktion der Zeit
erfolgen, so dass eine zeitliche Aufnahme der Druckänderung
erfolgen kann bzw. auch ein zeitlicher Verlauf des Volumenstroms
an dieser jeweils anderen Öffnung.
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Die
Quantifizierung kann, wie oben beschrieben, beispielsweise anhand
des Druckabfallgradienten bzw. anhand der Druckaufbauzeit erfolgen.
Insbesondere erlaubt diese Methode eine sehr rasche Aussage über die
Güte des
Kraftstoffinjektors, und die Anwendbarkeit des Verfahrens ist einfach.
Das vorgeschlagene Verfahren stellt bei manchen Motortypen die einzige
Möglichkeit
dar, eine zylinderselektive Prüfung
unmittelbar am Fahrzeug durchzuführen.
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Zusätzlich zu
der Messung an der Öffnung,
welche mit Druck beaufschlagt wird und gegebenenfalls der Messung
an einer anderen Öffnung
kann auch ein Druck- und/oder ein Volumenstrom an einer Einspritzöffnung des
Kraftstoffinjektors gemessen werden. Durch Messungen an verschiedenen Öffnungen
lassen sich beispielsweise auch verschiedene Fehlerarten unterscheiden,
und es lassen sich Fehler oder Undichtigkeiten innerhalb des Kraftstoffinjektors
besser lokalisieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes
zum Prüfen
eines Kraftstoffinjektors; und
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2 Druckabbau-Kurven
einer Messung an einem 8-Zylinder-Common-Rail-System.
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In 1 ist
eine Prüfanordnung
zum Prüfen
eines Kraftstoffinjektors 110 mittels eines Bausatzes (Kit) 112 dargestellt.
Im Folgenden sei angenommen, dass es sich bei dem Kraftstoffinjektor 110 um
einen Common-Rail-Kraftstoffinjektor handelt, welcher einen Hochdruckzulauf 114,
einen Rücklauf 116,
einen Injektorkörper 118 und
(in 1 verdeckte) Einspritzöffnungen 120 aufweist.
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Der
Bausatz 112 weist mehrere Einzelteile auf, wobei in 1 lediglich
eine mögliche
Zusammensetzung der Prüfanordnung
dargestellt ist. So verfügt
der Bausatz 112 in dem in 1 dargestellten
Beispiel über einen
Druckerzeuger 122. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Druckspeicher
vorgesehen sein. Beispielsweise können der Druckerzeuger 122 und/oder
der Druckspeicher eine Druckflasche, einen Kompressor, eine Handpumpe
oder ähnliche
Mittel aufweisen. Diese Verfahrensvariante gilt für die Erzeugung
eines Überdrucks. Für die Erzeugung
eines Unterdrucks kann entsprechend eine Vakuumpumpe vorgesehen
werden.
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Dem
Druckerzeuger 122 vorgebaut ist in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
eine Druckmesseinheit 124. Die Druckmesseinheit 124 umfasst
dabei einen Manometer 126 sowie (in 1 lediglich symbolisch
dargestellt) einen Timer 128 als Zeitaufnehmer. Dieser
Timer 128 bzw. Zeitaufnehmer kann weitere Funktionen umfassen,
beispielsweise elektronische Mess- und Regelvorrichtungen, beispielsweise
in Form von Logikbausteinen und/oder Prozessoren.
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Weiterhin
kann die Druckmesseinheit 124 zusätzliche Komponenten enthalten,
wie beispielsweise Druckregler, Ventile, Sicherheitsventile oder ähnliche
Komponenten. Die Druckmesseinheit 124 verfügt vorzugsweise über eine
Schnittstelle 130 (beispielsweise eine drahtgebundene oder
Drahtlose Schnittstelle) und kann somit über eine Datenverbindung 132 mit
einer Diagnoseeinheit 134 verbunden werden.
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Der
Druckerzeuger 122 (und, falls vorgesehen, alternativ oder
zusätzlich
der Druckspeicher) und die Druckmesseinheit 124 bilden
gemeinsam eine Druckquelle 136. Über die Datenverbindung 132 kann
diese Druckquelle bzw. die Druckmesseinheit 124 von der
Diagnoseeinheit 134 gesteuert werden, und es können Daten
von der Druckmesseinheit 124 an die Diagnoseeinheit 134 übertragen
werden.
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Die
Diagnoseeinheit 134 kann zu diesem Zweck beispielsweise
einen Datenspeicher umfassen, in welchem diese Daten gespeichert
sind (zum Beispiel einen flüchtigen
und/oder nicht-flüchtigen
Speicher). Weiterhin kann die Diagnoseeinheit 134 Anzeigeelemente
(zum Beispiel ein oder mehrere Displays), Bedienelemente (zum Beispiel
eine Tastatur oder ähnliche
Eingabemittel) sowie einen oder mehrere Prozessoren umfassen. Auf
diese Weise können
beispielsweise automatisch Drücke
zu verschiedenen Zeiten aufgenommen werden und beispielsweise automatisch
die Druckabfallzeit auf der Diagnoseeinheit 134 dargestellt
werden. Auch andere Anzeige- und Auswertungsfunktionen können auf
der Diagnoseeinheit 134 implementiert sein.
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Die
Diagnoseeinheit 134 ist vorzugsweise als Handgerät ausgestattet,
so dass der gesamte Bausatz 112 beispielsweise für einen
Transport in einen üblichen
Koffer verpackt werden kann. Alternativ sind jedoch auch fest installierte
Bausätze
möglich,
beispielsweise im Rahmen eines fest in einer Werkstatt installierten Prüfstandes.
Zu diesem Zweck können
dann die einzelnen Komponenten des Bausatzes 112 entsprechend
zu einem Gesamtsystem integriert sein.
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In
diesem Fall sowie auch im Falle eines tragbaren Systems kann die
Diagnoseeinheit 134 darüber hinaus
noch eine zusätzliche
Schnittstelle (zum Beispiel eine drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle) umfassen.
Bei dieser Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Standardschnittstelle
handeln, über
die Daten mit einem Computersystem (zum Beispiel einem Laptop oder
einem PC) ausgetauscht werden. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise
Messergebnisse an einen PC übertragen
und dort auf komfortablere Weise als in einem Handgerät auswerten.
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Der
Bausatz umfasst weiterhin einen oder mehrere Adapter 138.
Mittels dieser Adapter lässt
sich beispielsweise die Druckquelle 136 mit dem Hochdruckzulauf 114 verbinden.
Insbesondere kann es sich bei diesem Adapter 138 um einen
oder mehrere Schlauchadapter handeln, wobei an den Schlauchenden
jeweils entsprechende Schraubverbindungen vorgesehen sein können. So
kann ein Bausatz 112 eine Vielzahl derartiger Adapter 138 enthalten,
so dass auch vor Ort eine Verwendung für eine Vielzahl von Kraftfahrzeug-
und Injektortypen möglich
ist.
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Mittels
der bislang beschriebenen Komponenten des Bausatzes 112 kann
in der in 1 dargestellten Messanordnung
beispielsweise in bestimmten Zeitintervallen mittels der Druckmesseinheit 124 ein
Druck aufgenommen werden und daraus die Druckabfallzeit berechnet
werden. Alternativ zu der in 1 dargestellten Anordnung,
bei welcher der Adapter 138 die Druckquelle 136 mit
dem Hochdruckzulauf 114 verbindet, ist auch, wie in 1 gestrichelt
angedeutet, eine Verbindung zwischen der Druckquelle 136 und
dem Rücklauf 116 möglich.
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Darüber hinaus
kann, während
an einer der Öffnungen 114, 118 ein
Druck aufgebaut und dessen zeitlicher Verlauf überwacht wird, auch an einer
anderen Öffnung 114, 116,
einschließlich
der Einspritzöffnungen 120,
ein Druck und/oder ein Volumenstrom aufgenommen und zusätzlich zur
Auswertung herangezogen werden. In dem in 1 dargestellten
Beispiel weist der Bausatz 112 zu diesem Zweck einen Druckaufnehmer 140 auf,
welcher durch einen Düsenadapter 142 an
die Einspritzöffnungen 120 anschließbar ist.
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Weiterhin
weist der Druckaufnehmer 140 einen Manometer 144 auf,
mittels dessen beispielsweise wiederum zu vorgegebenen Zeiten Drücke im Bereich
der Einspritzöffnungen 120 aufgenommen
werden können.
Alternativ oder zusätzlich
zum Manometer 144 kann auch ein (in 1 nicht
dargestellter) Durchflussmesser vorgesehen sein, um beispielsweise
Leckageraten unmittelbar aufnehmen zu können.
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Der
Druckaufnehmer 144 ist in dem Beispiel gemäß 1 als
separater Druckaufnehmer 144, also als separates Bauteil
des Bausatzes 112 dargestellt. Der Druckaufnehmer 140 kann
jedoch auch mit anderen Komponenten integriert ausgebildet sein,
beispielsweise als Teil der Druckquelle 136.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann der Druckaufnehmer 140 mit dieser Druckquelle 136 und/oder
mit der Diagnoseeinheit 134 in einer bevorzugten Ausgestaltung
Daten austauschen. So können
beispielsweise (in 1 nicht dargestellt) zusätzliche
Datenverbindungen zwischen diesen Einheiten vorgesehen sein, so
dass der Druckaufnehmer 140 vor zugsweise fremdgesteuert
werden kann und vorzugsweise Daten an andere Einheiten, wie beispielsweise
die Diagnoseeinheit 134 und/oder die Druckquelle 136, übertragen
kann. Wiederum kann diese Datenverbindung drahtgebunden und/oder
drahtlos erfolgen.
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Weiterhin
kann der Bausatz 112 zusätzlich eine (in 1 nicht
dargestellte) Vorrichtung zur Geräuschanalyse umfassen. Je nach
Defekt (Art und Ausmaß)
des Kraftstoffinjektors 110 ergeben sich unterschiedliche
Strömungsverhältnisse
im Kraftstoffinjektor. Diese führen
zu charakteristischen Frequenzen, welche mittels einer Frequenzbandanalyse
ausgewertet werden können.
Hierdurch lassen sich zusätzliche
Hinweise zu einem Verschleißbild
und/oder bestimmten Fehlern des Kraftstoffinjektors erhalten, welche
beispielsweise ebenfalls mittels der Diagnoseeinheit 134 oder
einem zusätzlichen
Computer oder auch manuell ausgewertet werden können.
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In 2 ist
ein Messergebnis an 8 Kraftstoffinjektoren eines 8-Zylinder-Common-Rail-Motors dargestellt.
Die Messungen wurden mit einem Bausatz 112 gemäß dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel durchgeführt.
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Dabei
ist in 2 jeweils die Zeit in Sekunden aufgetragen gegenüber dem
gemessenen Druck. Die Bezeichnung „Zyl. #" stellt jeweils die Nummer des gemessenen
Zylinders dar.
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Dabei
ist zu erkennen, dass von einem ursprünglichen Druck von 15 bar (dieser
Test wird auch als 15-bar-Test bezeichnet), der Druck an der jeweiligen Öffnung (in
diesem Fall dem Hochdruckzulauf 114) mit der Zeit stark
abfallt. Dabei zeigt Zylinder 8 den geringsten Druckabfall,
wohingegen Zylinder 7 den steilsten Druckabfall aufweist.
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Um
zu belegen, dass das beschriebene Verfahren gut mit herkömmlichen
Verfahren der Messung der Rücklaufmengen
korreliert, wurden an demselben Motorsystem konventionelle Messungen
durchgeführt.
Diese Messungen sind in der Tabelle 1 dargestellt.
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Zum
Vergleich der Methoden der Rücklaufmengenmessung
und der Befundung durch Druckluft ist zu bemerken, dass ausschließlich die
tatsächlich
am Fahrzeug auftretenden Rücklaufmengen
(gemessen in [ml/min]) darüber
entscheiden, ob die Rücklaufmengen
zu einem Problem am Fahrzeug führen
oder nicht. Die Rücklaufmengen
können
mit der beschriebenen Methode zur Rücklaufmengenmessung (Auslitern)
am Fahrzeug ermittelt werden. Andere Verfahren können das Rücklaufverhalten „nur" mehr oder weniger
gut simulieren.
| | Rücklaufmenge
[ml/min], gemessen am Fahrzeug | Befundungsergebnis
[mm3/Hub] |
| Zyl.
2 | 11 | 32,1 |
| Zyl.
4 | 6 | 33,9 |
| Zyl.
6 | 7 | 32,8 |
| Zyl.
8 | 6,5 | 33,0 |
| Zyl.
1 | 7,5 | 33,1 |
| Zyl.
3 | 8,5 | 27,8 |
| Zyl.
5 | 7,5 | 32,6 |
| Zyl.
7 | 57 | 109 |
Tabelle
1: Rücklaufmengen
der in Fig. 2 dargestellten Kraftstoffinjektoren
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Die
Befundung (Befundungsergebnis in [mm3/Hub])
der Injektoren wird üblicherweise
in den verantwortlichen Werken bei Qualitätsbeanstandungen und/oder Reklamationen
durchgeführt.
Unter anderem werden die Injektoren zur Überprüfung auf einer sog. Prüfbank (d.
h. üblicherweise
nicht an einem Motor) betrieben. Die Prüfbank soll dabei motorähnliche
Betriebsbedingungen simulieren. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass Prüfbankergebnisse
und das reale Verhalten am Motor differieren können. Bei der Ermittlung der
Rücklaufmenge
auf der Prüfbank
wird kein Wert errechnet, sondern die Rücklaufmenge bei einem Hub der
Düsennadel (d.
h. einem Einspritzvorgang) gemessen – hieraus ergibt sich die Einheit
[mm3/Hub].
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Aus
den in Tabelle 1 aufgelisteten Daten ist zu erkennen, dass Zylinder 7,
welcher auch in 2 den schnellsten Druckabfall
und den höchsten
Druckabbaugradienten zeigt, auch mit 57 ml/min die höchste Rücklaufmenge
aufweist. Der Volumenstrom der Kraftstoffrücklaufmenge wird bei laufenden
Motor bzw. Anlasserbetrieb an den Rücklaufleitungen der Injektoren
ermittelt. Dabei werden die Rücklaufleitungen
an den Injektoren abgenommen und der Kraftstoff (anstatt zurück in den
Kraftstofftank) in einen Messbecher eingeleitet. Mit Hilfe einer
vorher festgelegten Zeitdauer (z. B. 1 min) wird dann der Rücklaufvolumenstrom
(ml/min.) ermittelt.
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Zylinder 2,
welcher eine erhöhte
Rücklaufmenge
von 11 ml/min aufweist, zeigt ebenfalls einen deutlichen Druckabbaugradienten
in 2. Demgegenüber
weisen die Zylinder 4 und 8, welche in 2 den
geringsten Druckabbaugradienten aufweisen, auch mit 6 bzw. 6,5 die
geringste Rücklaufmenge
auf.
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Daraus
lässt sich
erkennen, dass die Befundungsergebnisse bzw. Rücklaufmengen nur teilweise
das Verhalten im Fahrzeug widerspiegeln. Alle Kraftstoffinjektoren,
außer
Zylinder 7, zeigen ungefähr ein ähnliches Befundungsergebnis
bzw. ähnliche
Rücklaufmengen.
Zylinder 7 zeigt ungefähr
die dreifache Menge.
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Dennoch
lässt sich
mittels des beschriebenen Druckaufbauverfahrens zuverlässig der
offensichtlich fehlerhafte Zylinder 7 ermitteln. Die Testmethode
stellt somit eine gute Möglichkeit
dar, den Zustand der Kraftstoffinjektoren auch am Fahrzeug selbst
zuverlässig
zu bewerten.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
konnte also eine gute Annährung
zum realen Verhalten der Injektoren im Motor (Messung Rücklaufmenge)
erzielt werden. Die Druckabbauzeiten lassen dieselben Tendenzen
erkennen wie die ermittelten Rücklaufmengen
am Motor. Injektoren, die nicht zu beanstanden sind („i.O.-Injektoren") zeigen allgemein
einen sehr geringen, kaum messbaren Druckabbau. Die deutlichen Differenzen
bei geringen Druckabbaugradienten (Zyl. 4, 6, 8, 1, 3, 5) entstehen
durch Toleranzen beim Messverfahren. Dies ist für das Diagnoseergebnis jedoch
nicht relevant, da schadhafte Injektoren einen wesentlich größeren Druckabbaugradienten
aufweisen (vgl. Zyl. 2). Nur diese müssen eindeutig erkannt werden.
Fahrzeug/Injektortypspezifisch kann ein Grenzwert (z. B. ein Druckabfall
von 15 auf 10 bar in 100 s) festgelegt werden, ab dem ein Injektor
als Defekt eingestuft wird. Im Gegensatz zur Befundung kann der
Defekt an Zyl. 2 (zu hohe Rücklaufmenge
11 ml/min) aufgrund seines rascheren Druckabbaus erkannt werden.
Das Befundungsergebnis zeigt hingegen bei allen Zylinder (außer Zyl.
7) ungefähr
denselben Wert.