EP1436502B1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen einstellen von injektoren - Google Patents

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EP1436502B1
EP1436502B1 EP02776763A EP02776763A EP1436502B1 EP 1436502 B1 EP1436502 B1 EP 1436502B1 EP 02776763 A EP02776763 A EP 02776763A EP 02776763 A EP02776763 A EP 02776763A EP 1436502 B1 EP1436502 B1 EP 1436502B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injector
setting
piezoelectric actuator
setting element
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02776763A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1436502A1 (de
Inventor
Manfred BODENMÜLLER
Lothar Müller
Gerhard Freiseis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1436502A1 publication Critical patent/EP1436502A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1436502B1 publication Critical patent/EP1436502B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • 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
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for automatically adjusting injectors, in particular a method and an apparatus for automatically adjusting fuel injectors in the course of manufacturing the injectors in a production line, each injector having a piezoelectric actuator, a through-valve comprising a lever element coupled to the switching valve and an adjusting element coupled to the piezoelectric actuator (DE-C-19 902 807).
  • the individual components of the diesel injectors are assembled as part of a pre-assembly and screwed together, for example.
  • the preassembled diesel injector is adjusted to function, that is, the injector is adjusted so that on the one hand as long as possible life and on the other hand makes a contribution to the lowest possible fuel consumption.
  • Modern Dieselinjektoren work with a so-called piezoelectric actuator, which is coupled via a lever element with a breakdown valve, so that by opening a suitable electrical voltage to the piezoelectric actuator, the opening or closing of the switching valve can be controlled.
  • the spatial position of the piezoelectric actuator relative to the lever element must be set as accurately as possible.
  • the distance between the piezoelectric actuator and the lever element, via which the switching valve is triggered be set very precisely.
  • multiple injection is understood to be multiple switching of the injector within a very short period of time by the switching valve being opened and closed several times in succession.
  • the piezoelectric actuator is displaceable relative to the lever element by means of an adjusting element.
  • an adjustment of the piezoelectric actuator can be achieved relative to the lever element to a few micrometers accurate.
  • This adjustment with which the injection behavior of the diesel injector is set, is usually carried out manually at manual workstations.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for automatically adjusting injectors, wherein a preassembled on a production line injector is set functional.
  • the method-related object is achieved by a method for automatically adjusting injectors having the features of independent claim 1.
  • the method according to the invention has the advantage that the injector setting is performed independently of an operator, so that the precision of the injector setting is increased.
  • the precision of the injector setting is increased.
  • in the production of a plurality of injectors can thus be ensured that all injectors are set largely identical.
  • overall engine performance can be improved.
  • an injector set by means of the method according to the invention is classified as correctly adjusted when all of the detected values coincide with predetermined parameters.
  • the setting of the injector can also be checked by means of an injector test procedure, in which the piezoelectric actuator is subjected to a predetermined temporal voltage curve.
  • the injector set by means of the method according to the invention is classified as correctly adjusted when it turns on at a certain predetermined voltage level. If the switching is made at a different voltage level, the injector is classified as incorrectly set.
  • a correct that is, within a predetermined tolerance adjustment of the injector can be reliably detected.
  • the adjustment operation of the injector is repeated if the injector has previously been classified as improperly adjusted.
  • This has the advantage that an initially incorrectly set injector does not have to be removed from the manufacturing process, but is formed by a new correct setting to a fully functional injector. It makes sense to limit the number of setting operations to be repeated. Depending on the size of the tolerance range for a correctly set injector, the maximum number of setting operations to be performed may be, for example, between 1 and 10 or even higher. This ensures that, for example, as a result of incorrect pre-assembly of the injector to be set, the method according to claim 3 is not carried out infinitely often, which would lead to a fault in the entire production process.
  • a correctly adjusted injector after the adjustment of the measuring and setting station is removed.
  • a further pre-assembled on the production line injector can be provided by the handling device in the correct position in the measuring and setting station.
  • the piezoelectric actuator is applied before the adjustment of the adjusting with a certain sequence of charge pulses.
  • the reliability of the adjustment process can be considerably increased, since the characteristic expansion behavior of the piezoelectric actuator upon application of a certain electrical voltage depends on the previously applied to the actuator signals.
  • the actuator By acting on the piezoelectric actuator with defined charge pulses, the actuator is brought into a precisely defined state before the actual setting process.
  • the precision of the injector setting can be additionally increased, so that in particular the number of setting operations to be performed again is reduced if the injector has previously been classified as incorrectly set.
  • the injector is coupled before the adjustment of the adjustment with a limited volume occupying high pressure reservoir.
  • the course of the torque applied to the adjusting element, the course of the angular position of the adjusting element, the course of the voltage applied to the actuator during adjustment of the adjusting element and / or the course of the pressure applied to the injector detected.
  • the acquisition of the entire time profile of the respective parameters has the advantage that a more accurate assessment can be made with respect to the correct setting of the injector compared to the detection of the parameters at a single point in time.
  • the injector can be additionally fixed by means of a gripping device, so that the risk of rotation of the injector in the adjustment of the adjusting element is reduced.
  • the device-related object is achieved by an apparatus for automatically adjusting injectors with the features of claim 10.
  • the sole figure shows an adjusting device for automatically adjusting diesel injectors according to an embodiment of the invention.
  • an adjusting device 100 for automatically adjusting diesel injectors The structure of an adjusting device 100 for automatically adjusting diesel injectors will first be explained with reference to the figure. Thereafter, the operation of the adjusting device 100 and the method for automatically adjusting diesel injectors by means of the adjusting device 100 will be explained.
  • the adjusting device 100 has a first handling device 102, which comprises a first holder 103 and a second holder 104.
  • the two brackets 103, 104 serve to hold a preassembled diesel injector 101, which is to be adjusted subsequently.
  • the two brackets 103, 104 are fixed to a turntable 102a, which can be rotated by means of a drive 105. In this way, the diesel injector 101 can be brought by a 180 ° rotation of the first turntable 102 a to a position at which the diesel injector 101 can be transferred to a second handling device 106.
  • the second handling device 106 has a second turntable 106a, on which a first injector receptacle 107 and a second injector receptacle 108 are formed.
  • the second handling device 106 further comprises a rotary unit 109, by means of which the second turntable 106a can be rotated. In a 180 ° rotation of the second turntable 106a, a diesel injector previously transferred to the second handling device 106 is thus provided in the correct position in the measuring and adjusting station.
  • the adjusting device 100 further has a holding device 114, a high-pressure connection 110, an electrical connection device 111 and a screwing device 112.
  • a diesel injector 101 provided in the correct position can be fixed in its position and thus an accidental slippage of the diesel injector 101 can be prevented.
  • the high pressure port 110 serves to couple the diesel injector 101 provided in the correct position with a pressure generating device, not shown.
  • the electrical connection device 111 serves for the electrical coupling of the piezoelectric actuator of the diesel injector 101 provided in the correct position with a signal generating device, not shown. The electrical contact takes place via contact tongues, which are formed in a plug housing of the diesel injector 101.
  • the high pressure port 110 and the electrical connection device 111 are slidably mounted along their longitudinal direction and can be moved by means of a pneumatic drive, not shown, along this longitudinal direction.
  • the holding device 114 which fixes the diesel injector 101 provided in the correct position in its position, is coupled to a drive 115, by means of which the holding device 114, which according to FIG embodiment illustrated here has an open-end wrench, can be moved in the direction of the diesel injector 101 provided in the correct position.
  • the screwing device 112 is coupled to a torque measuring device 113 which, according to the exemplary embodiment shown here, is a torque measuring disk.
  • the screwing device 112 and the torque measuring device 113 can be moved together by means of a vertical drive 120 in the vertical direction.
  • the screwing device 112 can be brought from above to a diesel injector 101 provided in the correct position.
  • the actual adjustment of the adjusting element of the diesel injector 101 provided in the correct position takes place in that the torque measuring device 113 and with the torque measuring device 113, the screwing device 112 are rotated about an axis which is parallel to the longitudinal direction of the diesel injector 101 provided in the correct position.
  • the rotation of the screwing device 112 takes place via a drive 119, which is coupled via a gear 118 and a rack 117 with a gear 116, which in turn is connected to the torque measuring device 113.
  • the adjustment device 100 further includes a number of plates and structures required for the integrity, statics, and mechanical stability of the entire adjustment device 100. These include, for example, a base plate 130, a base plate assembly 131, and a structure 132 for the first handling device 105.
  • a diesel injector 101 preassembled and pre-screwed on a production line is transferred from a conveyor belt to the first handling device 102.
  • the diesel injector 101 is brought to a position where it can be taken over by the second handling device 106.
  • the diesel injector 101 is provided in the correct position in the measuring and adjusting station.
  • the diesel injector 101 provided in the correct position is fixed by moving the holding device 114 laterally toward the diesel injector 101 and blocking it.
  • the holding device 114 has according to the embodiment of the invention shown here, an open-end wrench, not shown, by means of which the correct position provided diesel injector 101 is fixed in a lower portion.
  • the diesel injector 101 is further fixed by means of a gripping device, not shown in the figure, which also has the shape of a fork wrench and engages an upper portion of the diesel injector 101 provided in the correct position. Both by the holding device 114 and by the gripping device, not shown, the occurring during an adjustment of the adjustment of the correctly positioned diesel injector 101 torque can be compensated.
  • both the high-pressure port 110 and the electrical connecting device 111 are moved up to the diesel injector 101.
  • the high-pressure port 110 of the diesel injector 101 is coupled to a pressure generating device, not shown, and thus applied a pressure of about 40 bar to the high pressure port of the diesel injector.
  • the piezoelectric actuator of the diesel injector 101 is coupled to an electrical connection device 111.
  • the electrical contacting takes place via contact tongues, which are formed in a plug housing of the diesel injector 101.
  • the piezoelectric Actuator In order to bring the piezoelectric actuator of the diesel injector 101 in a defined initial state, the piezoelectric Actuator acted upon for a certain period of time, for example, with a frequency of 50 Hz with charge pulses, in each of which a certain predetermined amount of charge is transferred to the piezoelectric actuator. After the lapse of a certain waiting time of, for example, 2 to 4 seconds, the piezoelectric actuator then goes into a relatively well-defined initial state.
  • the screwing device 112 which has a centrally mounted on the correct position provided diesel injector 101 open-end wrench, pneumatically driven by the vertical drive 120 down.
  • the fork wrench is looking for the key surfaces of the adjustment, which is a hollow screw or a nut and surrounds the diesel injector 101.
  • the key surfaces of the adjustment on a key width of 27 mm.
  • the screwing device 112 is driven by a gear drive, which includes the drive 119, the gear 118, the rack 117 and the gear 116. To avoid damage to the gear drive is provided in the figure, not shown in the figure overload clutch after the drive 119.
  • the torque acting on the adjusting element, the voltage applied to the piezoelectric actuator and the instantaneous angular position of the screwing device are detected during the entire screwing movement.
  • the torque applied to the adjusting member is detected by the torque measuring device 113.
  • the voltage applied to the piezoelectric actuator voltage is detected by the electrical signal generating device, not shown, which is coupled via the electrical connection device 111 with the piezoelectric actuator.
  • the adjusting element of the diesel injector 101 to be adjusted is adjusted until the diesel injector 101 switches through at a certain position of the adjusting element. It falls the via the high pressure port 110 to the diesel injector applied pressure.
  • the resulting pressure drop is detected and compared with the parameters for the torque applied to the adjusting element, for the voltage applied to the piezoelectric actuator and for the angular position of the adjusting element. Now, if all of the detected values agree with the predetermined parameters, the diesel injector 101 is classified as correctly set. If not all of the detected values agree with the predetermined parameters, the diesel injector 101 is classified as incorrectly set.
  • the tuned diesel injector 101 may also be subjected to an injector test procedure, with which the setting of the diesel injector 101 is checked in more detail.
  • the piezoelectric actuator in the injector testing process, is subjected to a voltage curve which increases in time in the form of a ramp, and the voltage level at which the adjusted diesel injector 101 is switched on is detected. Depending on the level of the voltage level at which the set diesel injector 101 switches, the injector is classified as correct or incorrect.
  • the high pressure port 110, the electrical connection device 111, the screwing 112, the holding device 114 and the gripper, not shown, are returned to their original position .
  • the adjusted diesel injector 101 is then moved by the second handling device 106 and the first handling device 102 is removed from the measuring and adjusting station and at the same time a new diesel injector 101 to be set is supplied.
  • all movements within the adjustment device 100 are preferably pneumatically driven.
  • the invention provides an adjustment device 100 and a method for automatic adjustment of injectors 101 having a piezoelectric actuator, a switching valve, a lever element coupled to the through-valve and a setting element coupled to the actuator.
  • the adjustment takes place via a precise adjustment of the spatial distance between the actuator and the lever element.
  • an injector 101 to be set is first provided in the correct position in a measuring and adjusting station and coupled via a high-pressure connection 110 to a pressure-generating device and via an electrical connection device 111 to an electrical signal-generating device. Thereafter, the adjusting member of the diesel injector 101 is rotated such that the injector 101 turns on at a certain position of the adjusting member.
  • the current values for the torque applied to the adjusting element, for the angular position of the adjusting element, for the exciter voltage applied to the actuator and for the pressure drop caused by the switching through are detected and compared with predetermined parameters. If all measured values agree with the given parameters, the diesel injector 101 is set correctly.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Injektoren, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Kraftstoff- bzw. Dieselinjektoren im Verlauf der Herstellung der Injektoren in einer Fertigungslinie, wobei jeder Injektor einen piezoelektrischen Aktor, ein Durchschaltventil, ein mit dem Durchschaltventil gekoppeltes Hebelelement und ein mit dem piezoelektrischen Aktor gekoppeltes Einstellelement aufweist (DE-C-19 902 807).
  • Die Herstellung von modernen Dieselinjektoren erfolgt heutzutage üblicherweise mittels eines zweistufigen Herstellungsprozesses. In einem ersten Prozess werden die einzelnen Bestandteile der Dieselinjektoren im Rahmen einer Vormontage zusammengebaut und beispielsweise miteinander verschraubt. In einem zweiten Prozess wird der vormontierte Dieselinjektor funktionstauglich eingestellt, das heißt, der Injektor wird derart justiert, dass er zum einen eine möglichst lange Lebensdauer aufweist und zum anderen einen Beitrag für einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch leistet. Moderne Dieselinjektoren arbeiten mit einem sogenannten piezoelektrischen Aktor, welcher über ein Hebelelement mit einem Durchschlagventil gekoppelt ist, so dass durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Spannung an den piezoelektrischen Aktor das Öffnen oder Schließen des Durchschaltventils gesteuert werden kann. Um die Lebensdauer des Dieselinjektors und das Einspritzverhalten des Dieselinjektors zu optimieren, muss die räumliche Lage des piezoelektrischen Aktors relativ zu dem Hebelelement möglichst genau eingestellt werden. Insbesondere bei Dieselinjektoren, welche eine Mehrfacheinspritzung erlauben, muss der Abstand zwischen dem piezoelektrischen Aktor und dem Hebelelement, über welches das Durchschaltventil ausgelöst wird, sehr präzise eingestellt werden. Unter Mehrfacheinspritzung versteht man in diesem Zusammenhang ein mehrfaches Durchschalten des Injektors innerhalb eines sehr kurzen Zeitspanne, indem das Durchschaltventil mehrmals hintereinander geöffnet und geschlossen wird.
  • Aus diesem Grund ist bei modernen Dieselinjektoren der piezoelektrische Aktor mittels eines Einstellelements relativ zu dem Hebelelement verschiebbar. Auf diese Weise kann eine Justierung des piezoelektrischen Aktors relativ zu dem Hebelelement bis auf wenige Mikrometer genau erreicht werden. Diese Justierung, mit der das Einspritzverhalten des Dieselinjektors eingestellt wird, wird in der Regel manuell an Handarbeitsplätzen durchgeführt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Injektoren zu schaffen, wobei ein auf einer Fertigungslinie vormontierter Injektor funktionstauglich eingestellt wird.
  • Die verfahrensbezogene Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Einstellen von Injektoren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Injektoreinstellung unabhängig von einer Bedienperson erfolgt, so dass die Präzision der Injektoreinstellung erhöht wird. Insbesondere bei der Herstellung einer Vielzahl von Injektoren kann somit gewährleistet werden, dass alle Injektoren weitgehend identisch eingestellt werden. Durch die Verwendung von mehreren identisch eingestellten Injektoren in einem Dieselmotor mit mehreren Zylindern kann somit das gesamte Motorverhalten verbessert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 2 wird ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellter Injektor als korrekt eingestellt eingestuft, wenn sämtliche der erfassten Werte mit vorgegebenen Parametern übereinstimmen. Alternativ kann die Einstellung des Injektors auch mittels eines Injektortestvorgangs überprüft werden, bei welchem der piezoelektrische Aktor mit einem vorbestimmten zeitlichen Spannungsverlauf beaufschlagt wird. Dabei wird der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellte Injektor als korrekt eingestellt eingestuft, wenn er bei einem bestimmten vorgegebenen Spannungspegel durchschaltet. Falls das Durchschalten bei einem anderen Spannungspegel erfolgt, wird der Injektor als nicht korrekt eingestellt eingestuft. Damit kann eine korrekte, das heißt innerhalb einer vorgegebenen Toleranz erfolgte Einstellung des Injektors zuverlässig erfasst werden.
  • Gemäß einer in Anspruch 3 offenbarten Ausführungsform der Erfindung wird der Einstellvorgang des Injektors wiederholt, wenn der Injektor zuvor als nicht korrekt eingestellt eingestuft wurde. Dies hat den Vorteil, dass ein zunächst nicht korrekt eingestellter Injektor nicht aus dem Herstellungsprozess entfernt werden muss, sondern durch ein erneutes korrektes Einstellen zu einem voll funktionstauglichen Injektor ausgebildet wird. Dabei ist es sinnvoll, die Anzahl der zu wiederholenden Einstellvorgänge zu begrenzen. Je nach der Größe des Toleranzbereiches für einen korrekt eingestellten Injektor kann die maximale Anzahl der durchzuführenden Einstellungsvorgänge beispielsweise zwischen 1 und 10 oder auch darüber liegen. Dadurch wird sichergestellt, dass beispielsweise infolge einer fehlerhaften Vormontage des einzustellenden Injektors das Verfahren gemäß Anspruch 3 nicht unendlich oft durchgeführt wird, was zu einem Fehler in dem gesamten Produktionsablauf führen würde.
  • Gemäß Anspruch 4 wird ein korrekt eingestellter Injektor nach dem Einstellvorgang von der Mess- und Einstellstation entfernt. Somit kann nach dem Entfernen des korrekt eingestellten Injektors ein weiterer auf der Fertigungslinie vormontierter Injektor mittels der Handhabungsvorrichtung lagerichtig in die Mess- und Einstellstation bereitgestellt werden.
  • Dies schafft die Möglichkeit, dass eine Vielzahl von vormontierten Injektoren mittels nacheinander durchgeführten Einstellvorgängen korrekt eingestellt werden und somit die Produktivität der Injektorherstellung wesentlich erhöht werden kann.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 5 wird der piezoelektrische Aktor vor dem Verstellen des Einstellelements mit einer bestimmten Abfolge von Ladungsimpulsen beaufschlagt. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit des Einstellvorgangs erheblich erhöht werden, da das charakteristische Ausdehnungsverhalten des piezoelektrischen Aktors bei Anlegen einer bestimmten elektrischen Spannung von den zuvor an den Aktor angelegten Signalen abhängt. Durch die Beaufschlagung des piezoelektrischen Aktors mit definierten Ladungsimpulsen wird der Aktor vor dem eigentlichen Einstellvorgang in einen genau definierten Zustand gebracht. Somit kann die Präzision der Injektoreinstellung zusätzlich erhöht werden, so dass insbesondere die Anzahl von erneut durchzuführenden Einstellvorgängen reduziert wird, wenn der Injektor zuvor als nicht korrekt eingestellt eingestuft wurde.
  • Gemäß Anspruch 6 wird der Injektor vor dem Verstellen des Einstellelements mit einem ein begrenztes Volumen einnehmenden Hochdruckreservoir gekoppelt. Durch die Wahl eines relativ kleinen begrenzten Volumen von beispielsweise 5 bis 20 cm3 wird beim Durchschalten des Injektors eine relativ große, signifikante Druckänderung bewirkt, welche von einem Manometer der Druckerzeugungseinrichtung zuverlässig erfasst werden können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 8 wird während des Verstellens des Einstellelements der Verlauf des an dem Einstellelement anliegenden Drehmoments, der Verlauf der Winkelstellung des Einstellelements, der Verlauf der an dem Aktor anliegenden Spannung und/oder der Verlauf des an dem Injektor anliegenden Drucks erfasst. Die Erfassung des gesamten zeitlichen Verlaufs der jeweiligen Parameter hat den Vorteil, dass im Vergleich zu der Erfassung der Parameter an einem einzigen Zeitpunkt eine genauere Beurteilung hinsichtlich der korrekten Einstellung des Injektors vorgenommen werden kann.
  • Gemäß Anspruch 9 kann der Injektor zusätzlich mittels einer Greifvorrichtung fixiert werden, so dass das Risiko einer Verdrehung des Injektors bei der Verstellung des Einstellelements reduziert wird.
  • Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Injektoren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform.
  • Die einzige Figur zeigt eine Einstellvorrichtung zum automatischen Einstellen von Dieselinjektoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Im folgenden wird zunächst der Aufbau einer Einstellvorrichtung 100 zum automatischen Einstellen von Dieselinjektoren anhand der Figur erläutert. Danach wird die Funktion der Einstellvorrichtung 100 und das Verfahren zum automatischen Einstellen von Dieselinjektoren mittels der Einstellvorrichtung 100 erläutert.
  • Die Einstellvorrichtung 100 weist eine erste Handhabungsvorrichtung 102 auf, welche eine erste Halterung 103 und eine zweite Halterung 104 umfasst. Die beiden Halterungen 103, 104 dienen zum Halten eines vormontierten Dieselinjektors 101, welcher nachfolgend eingestellt werden soll. Die beiden Halterungen 103, 104 sind an einem Drehtisch 102a befestigt, welcher mittels eines Antriebs 105 gedreht werden kann. Auf diese Weise kann der Dieselinjektor 101 durch eine 180°-Drehung des ersten Drehtisches 102a an eine Stelle gebracht werden, an welcher der Dieselinjektor 101 an eine zweite Handhabungsvorrichtung 106 übergeben werden kann. Die zweite Handhabungsvorrichtung 106 weist einen zweiten Drehtisch 106a auf, an welchem eine erste Injektoraufnahme 107 und eine zweite Injektoraufnahme 108 ausgebildet sind. Die zweite Handhabungsvorrichtung 106 weist ferner eine Dreheinheit 109 auf, mittels welcher der zweite Drehtisch 106a gedreht werden kann. Bei einer 180°-Drehung des zweiten Drehtisches 106a wird somit ein zuvor an die zweite Handhabungsvorrichtung 106 übergebener Dieselinjektor lagerichtig in der Mess- und Einstellstation bereitgestellt. Die Einstellvorrichtung 100 weist ferner eine Haltevorrichtung 114, einen Hochdruckanschluss 110, eine elektrische Anschlussvorrichtung 111 sowie eine Schraubvorrichtung 112 auf. Mittels der Haltevorrichtung 114 kann ein lagerichtig bereitgestellter Dieselinjektor 101 in seiner Position fixiert werden und somit ein versehentliches Verrutschen des Dieselinjektors 101 verhindert werden. Der Hochdruckanschluss 110 dient der Kopplung des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 mit einer nicht dargestellten Druckerzeugungseinrichtung. Die elektrische Anschlussvorrichtung 111 dient der elektrischen Kopplung des piezoelektrischen Aktors des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 mit einer nicht dargestellten Signalerzeugungseinrichtung. Der elektrische Kontakt erfolgt dabei über Kontaktzungen, welche in einem Steckergehäuse des Dieselinjektors 101 ausgebildet sind. Der Hochdruckanschluss 110 und die elektrische Anschlussvorrichtung 111 sind entlang ihrer Längsrichtung verschiebbar gelagert und können mittels eines nicht dargestellten pneumatischen Antriebs entlang dieser Längsrichtung bewegt werden. Die Haltevorrichtung 114, welche den lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektor 101 in seiner Lage fixiert, ist mit einem Antrieb 115 gekoppelt, mittels welchem die Haltevorrichtung 114, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Gabelschlüssel aufweist, in Richtung des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 verschoben werden kann.
  • Die Schraubvorrichtung 112 ist mit einer Drehmomentmessvorrichtung 113 gekoppelt, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Drehmomentmessscheibe ist. Die Schraubvorrichtung 112 und die Drehmomentmessvorrichtung 113 können gemeinsam mittels eines Vertikalantriebes 120 in vertikaler Richtung bewegt werden. Somit kann die Schraubvorrichtung 112 von oben an einen lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektor 101 herangeführt werden. Das eigentliche Verstellen des Einstellelements des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 erfolgt dadurch, dass die Drehmomentmessvorrichtung 113 und mit der Drehmomentmessvorrichtung 113 auch die Schraubvorrichtung 112 um eine Achse verdreht werden, welche parallel zu der Längsrichtung des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 verläuft. Die Drehung der Schraubvorrichtung 112 erfolgt dabei über einen Antrieb 119, welcher über ein Getriebe 118 und eine Zahnstange 117 mit einem Zahnrad 116 gekoppelt ist, welches wiederum mit der Drehmomentmessvorrichtung 113 verbunden ist.
  • Die Einstellvorrichtung 100 weist ferner eine Reihe von Platten und Aufbauten auf, welche für den Zusammenhalt, für die Statik und für die mechanische Stabilität der gesamten Einstellvorrichtung 100 erforderlich sind. Dazu zählen beispielsweise eine Grundplatte 130, ein Grundplattenaufbau 131 und ein Aufbau 132 für die erste Handhabungsvorrichtung 105.
  • Im folgenden wird das Verfahren zum automatischen Einstellen von Dieselinjektoren 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und anhand der in der Figur dargestellten Einstellvorrichtung 100 näher erläutert. Ein auf einer Fertigungslinie vormontierter und vorverschraubter Dieselinjektor 101 wird beispielsweise von einem Förderband an die erste Handhabungsvorrichtung 102 übergeben. Durch eine 180°-Drehung der ersten Handhabungsvorrichtung 102 wird der Dieselinjektor 101 an eine Position gebracht, an der er von der zweiten Handhabungsvorrichtung 106 übernommen werden kann. Nach einer weiteren 180°-Drehung durch die zweite Handhabungsvorrichtung 106 ist der Dieselinjektor 101 lagerichtig in der Mess- und Einstellstation bereitgestellt. Danach wird der lagerichtig bereitgestellte Dieselinjektor 101 fixiert, indem die Haltevorrichtung 114 seitlich an den Dieselinjektor 101 herangefahren und verblockt wird. Die Haltevorrichtung 114 weist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen nicht dargestellten Gabelschlüssel auf, mittels welchem der lagerichtig bereitgestellte Dieselinjektor 101 in einem unteren Teilabschnitt fixiert wird. Der Dieselinjektor 101 wird ferner mittels einer in der Figur nicht dargestellten Greifvorrichtung fixiert, welche ebenfalls die Form eines Gabelschlüssels aufweist und an einem oberen Teilabschnitt des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 angreift. Sowohl durch die Haltevorrichtung 114 als auch durch die nicht dargestellte Greifvorrichtung kann das bei einem Verstellen des Einstellelements des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 auftretende Drehmoment kompensiert werden. Nach der Fixierung des lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektors 101 wird sowohl der Hochdruckanschluss 110 als auch die elektrische Anschlussvorrichtung 111 an den Dieselinjektor 101 herangefahren. Über den Hochdruckanschluss 110 wird der Dieselinjektor 101 mit einer nicht dargestellten Druckerzeugungseinrichtung gekoppelt und somit ein Druck von ca. 40 bar an den Hochdruckanschluss des Dieselinjektors angelegt. Mittels der elektrischen Anschlussvorrichtung 101 wird der piezoelektrische Aktor des Dieselinjektors 101 mit einer elektrischen Anschlussvorrichtung 111 gekoppelt. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dabei über Kontaktzungen, welche in einem Steckergehäuse des Dieselinjektors 101 ausgebildet sind.
  • Um den piezoelektrischen Aktor des Dieselinjektors 101 in einen definierten Ausgangszustand zu bringen, wird der piezoelektrische Aktor für eine bestimmte Zeitspanne beispielsweise mit einer Frequenz von 50 Hz mit Ladungsimpulsen beaufschlagt, bei welchen jeweils eine bestimmte vorgegebene Ladungsmenge auf den piezoelektrischen Aktor übertragen wird. Nach dem Verstreichen einer bestimmten Wartezeit von beispielsweise 2 bis 4 Sekunden geht der piezoelektrische Aktor dann in einen relativ genau definierten Ausgangszustand über.
  • Danach wird die Schraubvorrichtung 112, welche einen zentrisch über dem lagerichtig bereitgestellten Dieselinjektor 101 gelagerten Gabelschlüssel aufweist, pneumatisch mittels des Vertikalantriebs 120 nach unten gefahren. Dabei sucht sich der Gabelschlüssel die Schlüsselflächen des Einstellelements, welches eine Hohlschraube bzw. eine Mutter ist und den Dieselinjektor 101 umgibt. Gemäß dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Schlüsselflächen des Einstellelements eine Schlüsselweite von 27 mm auf. Danach wird die Schraubvorrichtung 112 über einen Zahnantrieb angetrieben, welcher den Antrieb 119, das Getriebe 118, die Zahnstange 117 und das Zahnrad 116 umfasst. Zur Vermeidung von Beschädigungen an dem Zahnradantrieb ist nach dem Antrieb 119 eine in der Figur nicht dargestellte Überlastkupplung vorgesehen.
  • Beim Schraubvorgang werden während der gesamten Schraubbewegung das an dem Einstellelement angreifende Drehmoment, die an dem piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung und die momentane Winkelposition der Schraubvorrichtung erfasst. Das an dem Einstellelement angreifende Drehmoment wird durch die Drehmomentmessvorrichtung 113 erfasst. Die an dem piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung wird von der nicht dargestellten elektrischen Signalerzeugungseinrichtung erfasst, welche über die elektrische Anschlussvorrichtung 111 mit dem piezoelektrischen Aktor gekoppelt ist. Das Einstellelement des einzustellenden Dieselinjektors 101 wird so lange verstellt, bis bei einer bestimmten Stellung des Einstellelements der Dieselinjektor 101 durchschaltet. Dabei fällt der über den Hochdruckanschluss 110 an den Dieselinjektor angelegte Druck ab. Der resultierende Druckabfall wird erfasst und zusammen mit den Werten für das an dem Einstellelement anliegende Drehmoment, für die an dem piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung und für die Winkelstellung des Einstellelements mit vorgegebenen Parametern verglichen. Stimmen nun sämtliche der erfassten Werte mit den vorgegebenen Parametern überein, so wird der Dieselinjektor 101 als korrekt eingestellt eingestuft. Stimmen nicht sämtliche der erfassten Werte mit den vorgegebenen Parametern überein, so wird der Dieselinjektor 101 als nicht korrekt eingestellt eingestuft.
  • Wird der Dieselinjektor 101 als nicht korrekt eingestellt eingestuft, so wird das Einstellelement des Dieselinjektors 101 in eine Ausgangsstellung zurückgedreht werden und der zuvor beschriebene Einstellvorgang erneut durchgeführt. Alternativ kann der eingestellte Dieselinjektor 101 auch einem Injektor-Testvorgang unterzogen werden, mit dem die Einstellung des Dieselinjektors 101 genauer überprüft wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei dem InjektorTestvorgang der piezoelektrische Aktor mit einem in Form einer Rampe zeitlich ansteigenden Spannungsverlauf beaufschlagt und der Spannungspegel erfasst, bei dem der eingestellte Dieselinjektor 101 durchschaltet. Je nach Höhe des Spannungspegels, bei dem der eingestellte Dieselinjektor 101 durchschaltet, wird der Injektor als korrekt oder als nicht korrekt eingestuft.
  • Wird nach einem automatischen Einstellen des Dieselinjektors 101 und eventuell nach einem durchgeführten InjektorTestvorgang der Dieselinjektor 101 als korrekt eingestellt eingestuft, so werden danach der Hochdruckanschluss 110, die elektrische Anschlussvorrichtung 111, die Schraubvorrichtung 112, die Haltevorrichtung 114 und die nicht dargestellte Greifvorrichtung in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren. Der eingestellte Dieselinjektor 101 wird dann mittels der zweiten Handhabungsvorrichtung 106 und der ersten Handhabungsvorrichtung 102 von der Mess- und Einstellstation entfernt und gleichzeitig wird ein neuer einzustellender Dieselinjektor 101 zugeführt.
  • Bei einem nicht korrekt eingestellten Injektor 101 wird der oben beschriebene Einstellvorgang erneut durchgeführt.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass insbesondere zur Vermeidung von störenden Vibrationen alle Bewegungen innerhalb der Einstellvorrichtung 100 bevorzugt pneumatisch angetrieben werden.
  • Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Einstellvorrichtung 100 und ein Verfahren für eine automatische Einstellung von Injektoren 101 mit einem piezoelektrischen Aktor, einem Durchschaltventil, einem mit dem Durchschaltventil gekoppelten Hebelelement und einem mit dem Aktor gekoppelten Einstellelement. Die Einstellung erfolgt über eine genau Justierung des räumlichen Abstandes zwischen dem Aktor und dem Hebelelement. Dabei wird ein einzustellender Injektor 101 zunächst lagerichtig in einer Mess- und Einstellstation bereitgestellt und über einen Hochdruckanschluss 110 mit einer Druckerzeugungseinrichtung und über eine elektrische Anschlussvorrichtung 111 mit einer elektrischen Signalerzeugungseinrichtung gekoppelt. Danach wird das Einstellelement des Dieselinjektors 101 derart verdreht, dass der Injektors 101 bei einer bestimmten Stellung des Einstellelements durchschaltet. Dabei werden die aktuellen Werte für das an dem Einstellelement anliegende Drehmoment, für die Winkelstellung des Einstellelements, für die an dem Aktor anliegende Erregerspannung und für den durch das Durchschalten verursachten Druckabfall erfasst und mit vorgegebenen Parametern verglichen. Stimmen sämtliche Messwerte mit den vorgegebenen Parametern überein, so ist der Dieselinjektor 101 korrekt eingestellt.

Claims (15)

  1. Verfahren zum automatischen Einstellen von Injektoren (101), insbesondere zum automatischen Einstellen von Kraftstoff- bzw. Dieselinjektoren im Verlauf der Herstellung der Injektoren (101) in einer Fertigungslinie, wobei jeder Injektor (101) einen piezoelektrischen Aktor, ein Durchschaltventil, ein mit dem Durchschaltventil gekoppeltes Hebelelement und ein mit dem piezoelektrischen Aktor gekoppeltes Einstellelement aufweist, mittels welchem die räumliche Lage des piezoelektrischen Aktors relativ zu dem Hebelelement verstellbar ist, bei dem
    (a) ein auf der Fertigungslinie vormontierter Injektor (101) mittels einer Handhabungsvorrichtung (106) in einer Mess- und Einstellstation in einer vorbestimmten räumlichen Lage positioniert wird,
    (b) der Injektor (101) über einen Hochdruckanschluss (110) mit einer Druckerzeugungseinrichtung gekoppelt wird,
    (c) der piezoelektrische Aktor über eine elektrische Anschlussvorrichtung (111) mit einer elektrischen Signalerzeugungseinrichtung gekoppelt wird,
    (d) durch eine Verstellung des Einstellelements mittels einer Schraubvorrichtung (112) der piezoelektrische Aktor solange in Richtung des Hebelelements bewegt wird, bis der Injektor (101) bei einer bestimmten Stellung des Einstellelements durchschaltet, und
    (e) die beim Durchschalten des Injektors (101) aktuellen Werte für das an dem Einstellelement anliegende Drehmoment, für die Winkelstellung des Einstellelements, für die an dem Injektor (101) anliegende Erregerspannung und für den durch das Durchschalten verursachten Druckabfall erfasst werden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem
    der Injektor (101) als korrekt eingestellt eingestuft wird, wenn sämtliche der erfassten Werte mit vorgegebenen Parametern übereinstimmen und/oder
    wenn der mit der Druckerzeugungseinrichtung gekoppelte Injektor (101) bei einem Injektortestvorgang, bei welchem der Aktor mit einem vorbestimmten zeitlichen Spannungsverlauf beaufschlagt wird, bei einem bestimmten vorgegebenen Spannungspegel durchschaltet,
    und bei dem
    der Injektor (101) anderenfalls als nicht korrekt eingestellt eingestuft wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem ein nicht korrekt eingestellter Injektor (101) erneut eingestellt wird, indem
    • das Einstellelement in eine Ausgangsstellung zurückgedreht wird,
    • danach erneut die Schritte (d) und (e) gemäß Anspruch 1 durchgeführt werden und
    • der Injektor (101) erneut gemäß Anspruch 2 als korrekt oder als nicht korrekt eingestellt eingestuft wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, bei dem
    • der korrekt eingestellte Injektor (101) von der Druckerzeugungseinrichtung entkoppelt wird,
    • der piezoelektrische Aktor des korrekt eingestellten Injektors (101) von der elektrischen Signalerzeugungseinrichtung entkoppelt wird, und
    • der korrekt eingestellte Injektor (101) mittels der Handhabungsvorrichtung (106) von der Mess- und Einstellstation entfernt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der piezoelektrische Aktor vor dem Verstellen des Einstellelements
    • mit einem vorbestimmten Spannungsverlauf,
    • mit einer bestimmten Abfolge von Spannungsimpulsen und/oder
    • mit einer bestimmten Abfolge von Ladungsimpulsen beaufschlagt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Druckerzeugungseinrichtung vor dem Verstellen des Einstellelements derart eingestellt wird, dass der Injektor (101) mit einem ein begrenztes Volumen einnehmendes Hochdruckreservoir gekoppelt ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der Injektortestvorgang einen in Form einer Rampe zeitlich anwachsenden Spannungspegel aufweist.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem während des Verstellens des Einstellelements
    • der Verlauf des an dem Einstellelement anliegenden Drehmoments,
    • der Verlauf der Winkelstellung des Einstellelements,
    • der Verlauf der an dem piezoelektrischen Aktor anliegenden Spannung, und/oder
    • der Verlauf des an dem Injektor anliegenden Drucks erfasst werden.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Injektor (101) in der vorbestimmten Lage in der Mess- und Einstellstation mittels einer Greifvorrichtung fixiert wird.
  10. Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Injektoren (101), insbesondere zum automatischen Einstellen von Kraftstoff- bzw. Dieselinjektoren im Verlauf der Herstellung der Injektoren in einer Fertigungslinie, wobei jeder Injektor (101) einen piezoelektrischen Aktor, ein Durchschaltventil, ein mit dem Durchschaltventil gekoppeltes Hebelelement und ein mit dem piezoelektrischen Aktor gekoppeltes Einstellelement aufweist, mittels welchem die räumliche Lage des piezoelektrischen Aktors relativ zu dem Hebelelement verstellbar ist, mit
    • einer Mess- und Einstellstation,
    • einer Handhabungsvorrichtung (106), welche derart ausgebildet ist, dass ein Injektor (101) von der Fertigungslinie in eine vorbestimmte räumliche Lage relativ zu der Mess- und Einstellstation bringbar ist,
    • einem Hochdruckanschluss (110), welcher derart ausgebildet ist, dass ein in die vorbestimmte räumliche Lage gebrachter Injektor (101) mit einer Druckerzeugungseinrichtung koppelbar ist,
    • einer elektrischen Anschlussvorrichtung (111), welche derart ausgebildet ist, dass der Aktor eines in die vorbestimmte räumliche Lage gebrachten Injektors (101) mit einer Signalerzeugungseinrichtung koppelbar ist,
    • einer Schraubvorrichtung (112), welche derart ausgebildet ist, dass ein Einstellelement eines in die vorbestimmte räumliche Lage gebrachten Injektors (101) automatisch verstellbar ist,
    • einer Drehmomentmessvorrichtung (113), mittels welcher ein bei einem Verstellen des Einstellelements das an dem Einstellelement angreifendes Drehmoment erfassbar ist,
    • einer Winkelmessvorrichtung, mittels welcher die Winkelstellung des Einstellelements erfassbar ist, und
    • einer Druckmessvorrichtung, mittels welcher der an dem Injektor (101) anliegende Druck erfassbar ist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, zusätzlich mit einer Greifvorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass der Injektor (101) in der vorbestimmten räumlichen Lage fixierbar ist.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der die Greifvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Injektor in einem oberen Teilabschnitt fixierbar ist.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, zusätzlich mit einer Haltevorrichtung (114), mittels welcher der Injektor in einem unteren Teilabschnitt fixierbar ist.
  14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die Haltevorrichtung (114) die Form eines Gabelschlüssels aufweist.
  15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der die Handhabungsvorrichtung (106) zumindest eine Drehstation aufweist.
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