DE19618869C2 - Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Dichtheitsprüfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Dichtheitsprüfung.

Aus der DE 31 28 072 A1 ist ein Prüfstand bekannt, der zum Prüfen einer Einspritzdüse verwendet wird. Die Einspritz­ düse wird in den Leitungskreislauf des Prüfstandes einge­ bunden und vom Prüfmedium mit Druck beaufschlagt. Es werden die Dichtigkeit und das dynamische Verhalten der Einspritz­ düse geprüft. Der Druckverlauf im Leitungssystem wird auf­ gezeichnet und anhand vorgegebener Kriterien bewertet.

Die Einspritzdüsen werden vor ihrem Einbau in die Brenn­ kraftmaschine in dem Prüfstand getestet. Es besteht die Ge­ fahr, daß das Verhalten der Einspritzdüsen sich nach dem Einbau in die Brennkraftmaschine durch den Einfluß von Störfaktoren nachteilig ändert. Beispielsweise kann die Einspritzdüse während des Einbaus in die Brennkraftmaschine beschädigt werden, wodurch Betriebsstörungen bis zur Be­ triebsunfähigkeit der Brennkraftmaschine entstehen können.

In der DE 41 30 846 A1 ist ein Verfahren zum Prüfen von Komponenten für Verbrennungsmotoren, insbesondere Einzel­ komponenten einer Einspritzanlage von Verbrennungsmotoren, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird mindestens der Ver­ brennungsmotor schleppend angetrieben, das heißt, es han­ delt sich um einen sogenannten Kalttest. Bei dem bekannten Verfahren wird die Einspritzvorrichtung mit Druckluft be­ aufschlagt. Hierzu ist ein besonderer Druckluftanschluß an einem Verteilrohr notwendig, damit eine Speisung aus der Druckluftversorgungseinrichtung möglich ist. Während des Kalttests werden bestimmte Meßwerte, die bei der Prüfung nur des Verbrennungsmotors aufgenommen worden sind, mit korrespondierenden Meßwerten, die bei einem Prüfbetrieb des Verbrennungsmotors mit mindestens einer zu prüfenden Komponente ermittelt worden sind, verglichen. Es handelt sich somit um ein Prüfverfahren, bei dem Meßwerte aus unterschiedlichen Stufen von Prüfvorgängen miteinander verglichen werden.

In dem US-Patent 4,788,858 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Durchflußmenge eines Einspritzventils beschrieben. Da­ bei wird eine Meßkammer aus einem Flüssigkeitsreservoir ge­ speist und dann die im Öffnungszustand des Einspritzventils abgeflossene Flüssigkeitsmenge bestimmt.

In dem US-Patent 5,006,994 ist ein Verfahren und eine Ein­ richtung zur Bestimmung des spezifischen Kraftstoffver­ brauchs einer Brennkraftmaschine beschrieben. Dabei wird die Differenz des Gewichtes eines Kraftstoffbehälters, die sich aus der Änderung des Kraftstoffinhalts während des Prüfzyklus ergibt, festgestellt. Dieses Verfahren wird bei konstanter Geschwindigkeit und konstantem Drehmoment der Brennkraftmaschine durchgeführt.

Die DE 37 25 052 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Ermittlung der Leckluftmenge von Einspritzven­ tilen. Dabei wird zur Prüfung der Leckluftmenge die während eines Zeitintervalls durch ein geschlossenes Einspritzven­ til passierende Druckluftmenge in ein fluidgefülltes Meß­ glas geleitet und verdrängt damit eine Fluidteilmenge. Die Größe dieser Fluidteilmenge ist somit der Indikator für die Leckrate des Einspritzventils.

Die DE/WO 31 52 923 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen einer Brennstoffeinspritzvorrich­ tung, wobei eine Pumpe die Einspritzvorrichtung mit Brenn­ stoff versorgt und dabei die Brennstoffströmung gemessen wird. Durch geeignete Entlüftungsmittel sowohl vor der Ein­ spritzvorrichtung als auch stromab von dieser wird der im Brennstoff enthaltene Luftanteil vollständig entfernt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit geringem Aufwand durchzuführendes Prüfverfahren für komplette Ein­ spritzsysteme und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem bzw. mit der bei verbesserten Meßergebnissen die Gefahr von Fehlfunktionen reduziert wird.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 23 gelöst.

Die Brennkraftmaschine wird mit dem bereits montierten Ein­ spritzsystem in den Leitungskreislauf des Prüfstandes ein­ gebunden und auf Dichtheit des Einspritzsystems untersucht. Die Untersuchungen werden bei fertig montierter Brennkraft­ maschine durchgeführt, so daß keine die Dichtheit oder das dynamische Verhalten des Einspritzsystems beeinträchtigende Änderung zu befürchten ist. Da der Motor ohne Befeuerung im Kalttest gefahren wird, werden keine Vibrationen erzeugt, wodurch die Qualität der Meßergebnisse verbessert wird. Außerdem wird die Arbeitssicherheit für das Prüfpersonal verbessert, weil der Motor sich nicht erhitzt und das Prüf­ personal nicht Gefahr läuft, sich an heißen Motorteilen zu verletzen. Die betreffenden Personen sind dadurch auch nicht in ihrem Bewegungsbereich eingeschränkt und können ohne zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen die notwendigen Mon­ tagearbeiten und Verfahrensschritte durchführen. Optische Tests auf Dichtheit können mit geringerem Aufwand und größerer Präzision durchgeführt werden.

Der zum Testen erforderliche Hochdruck in der Hochdruck-Sammel­ schiene des Einspritzsystems wird durch einen exter­ nen Antrieb der Kurbelwelle gewährleistet, wobei die umlau­ fende Kurbelwelle eine Hochdruckpumpe betätigt, die die Sammelschiene des Einspritzsystems mit Hochdruck beauf­ schlagt.

Zur Vorbereitung des Prüfvorganges wird zweckmäßig zunächst die das Prüfmittel aus der Brennkraftmaschine abführende Rücklaufleitung des Prüfstandes evakuiert, um durch die Saugwirkung die Brennkraftmaschine schneller mit Prüfmittel befüllen zu können. Zum Befüllen der Brennkraftmaschine wird eine Vorförderpumpe des Prüfstands betätigt, über die das Prüfmittel mit einem einstellbaren Vordruck beauf­ schlagt wird; vorzugsweise wird der Vordruck zyklisch auf Erreichen eines vorgegebenen Mindestdruck-Grenzwertes über­ prüft, wobei der Prüfvorgang abgebrochen wird, wenn der Grenzwert nicht in einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird. In diesem Fall liegt ein grober Fehler beispielsweise in den jeweiligen Anschlüssen oder eine große Leckage vor.

Vorteilhafterweise wird der hohe Prüfdruck im Einspritz­ system in Abhängigkeit der Kurbelwellendrehzahl erzeugt, wobei dessen Maximalwert vorgebbar ist. Hierfür wird der Kurbelwellenantrieb eingeschaltet, wobei abhängig vom Prüfungsmodus die Kurbelwelle zeitweilig oder auch über den gesamten Prüfungszeitraum vom externen Kurbelwellenantrieb des Prüfungsstandes angetrieben werden kann. Nach Erreichen des vorgegebenen Prüfdruckes kann gegebenenfalls der Kurbelwellenantrieb abgeschaltet werden.

Die Dichtigkeit des Einspritzsystems wird vorzugsweise durch Vergleich der in die Brennkraftmaschine zufließenden und abfließenden Prüfmittelmenge bestimmt. Sobald die Dif­ ferenz aus zufließendem und abfließendem Prüfmittel einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird ein Signal er­ zeugt und der Prüfvorgang abgebrochen.

Alternativ oder zusätzlich wird der zeitliche Druckverlauf im Einspritzsystem aufgezeichnet; die Druckanstiegsge­ schwindigkeit im Einspritzsystem muß bei der Einstellung des Prüfdruckes über einer vorgegebenen Mindestrate liegen, anderenfalls wird der Prüfvorgang abgebrochen.

Um Volumenschwankungen der Prüfmittelmenge im Einspritz­ system berücksichtigen zu können, welche auf die Kompressi­ bilität und wärmebedingte Volumenänderung des Prüfmittels zurückzuführen sind, wird bei stillstehender Kurbelwelle und Hochdruckpumpe der Zufluß des Prüfmittels in die Brenn­ kraftmaschine unterbrochen und die Sammelschiene bis zum Erreichen von Atmosphärendruck entleert. Die abfließende Prüfmittelmenge wird gemessen, wobei die Differenz zur ent­ sprechenden Prüfmittelmenge unter Atmosphärenbedingungen einen Maßstab zur Beurteilung des Einflusses der Kompressi­ bilität und Wärme liefert.

Eine weitere Druck- und Mengenmessung kann bei stillstehen­ der Kurbelwelle und Hochdruckpumpe erfolgen, indem eine oder mehrere Einspritzdüsen des Einspritzsystems kurzzeitig geöffnet werden und der Druckverlauf und der Durchfluß ge­ messen werden, um das dynamische Verhalten jeder einzelnen Einspritzdüse beurteilen zu können. Zweckmäßig fällt die Öffnungsphase der Einspritzdüsen in den Ausschubtakt der Brennkraftmaschine, um eine Selbstzündung sicher aus­ schließen zu können.

Eine Selbstzündung kann auch dadurch verhindert werden, daß der Brennkraftmaschine anstelle von Verbrennungsluft ein Inertgas zugeführt wird, beispielsweise Stickstoff. Außer­ dem kann ein schwer entzündliches Prüföl als Prüfmittel verwendet werden. Durch diese Maßnahmen können zusätzlich zu Otto-Brennkraftmaschinen auch Diesel-Brennkraftmaschinen ohne die Gefahr der Selbstzündung getestet werden. Dem Prüföl können auch fluoreszierende Zusätze beigemischt sein, um die optische Kontrolle auf austretendes Prüföl zu erleichtern.

Der Prüfstand ist mit einer eigenen Antriebsvorrichtung für den externen Antrieb der Kurbelwelle ausgestattet, um die Brennkraftmaschine auf die erforderliche Drehzahl zu be­ schleunigen. Der Prüfstand weist außerdem je eine Zulauf­ leitung und eine Rücklaufleitung für die Zufuhr und die Ab­ leitung von Prüfmittel zu bzw. aus der Brennkraftmaschine auf. In diesen, aus Zu- und Rücklaufleitung gebildeten Lei­ tungskreislauf ist vorteilhaft ein Behälter für das Prüf­ mittel und eine Bilanzierungsvorrichtung eingebunden, die jeweils über Ventile abgesperrt werden können. Weiterhin ist eine Vorförderpumpe zum Befüllen der Brennkraftmaschine mit Prüfmittel sowie eine Vakuumpumpe zur abschließenden Evakuierung des Prüfmittels vorgesehen.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen sind den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Prüfstand mit ange­ schlossener Brennkraftmaschine dargestellt ist.

Der Prüfstand 1 umfaßt einen Leitungskreislauf 9, 23 für den Transport von Prüfmittel, bestehend aus einer Zulauf­ leitung 9 und einer Rücklaufleitung 23. In den Leitungs­ kreislauf 9, 23 ist die Brennkraftmaschine 2, vorzugsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine, eingebunden. Die Brenn­ kraftmaschine 2 wird im Kalttest betrieben, d. h., daß keine Befeuerung stattfindet. Hierdurch werden Vibrationen und eine Erwärmung von Motorteilen vermieden, wodurch zum einen die Qualität der Meßergebnisse verbessert wird und außerdem die Gefahr vermieden ist, daß das Prüfpersonal sich Ver­ brennungen zuzieht. Das Prüfpersonal kann deshalb leichter und besser optische Kontrollen durchführen sowie in kür­ zeren Zeiträumen die erforderlichen Montagearbeiten durch­ führen.

Um trotz unbefeuerter Brennkraftmaschine 2 die Kurbelwelle 4 mit vorgegebener Drehzahl antreiben zu können, ist eine externe, zum Prüfstand 1 gehörende Antriebsvorrichtung 8 vorgesehen, über die die Kurbelwelle 4 der Brennkraft­ maschine 2 mit einstellbarer Drehzahl bzw. mit einstell­ barem Drehzahlverlauf angetrieben werden kann. Die Kurbel­ welle 4 betätigt zweckmäßig eine Hochdruckpumpe 5 der Brennkraftmaschine 2, die das Einspritzsystem 3 der Brenn­ kraftmaschine 2 mit Hochdruck beaufschlagt. Das Einspritz­ system 3 besteht aus einer Hochdruck-Sammelschiene 7 (common rail) und mehreren Einspritzdüsen 6. Die im Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff bzw. während des Prüfvorganges mit Prüfmittel befüllte Hochdruck-Sammel­ schiene 7 steht unter permanentem Hochdruck von bis zu 1350 bar und versorgt die kennfeldgesteuerten Einspritzdüsen 6 mit Kraftstoff bzw. Prüfmittel. Im Ausführungsbeispiel sind vier Einspritzdüsen 6 vorgesehen, die je einem Zylinder einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine zugeordnet sind. An der Hochdruck-Sammelschiene 7 ist ein Drucksensor 27 ange­ ordnet, der den jeweils in der Sammelschiene 7 herrschenden Druck erfaßt und ein entsprechendes Signal an eine zentrale Steuereinrichtung gibt.

Die Hochdruckpumpe 5 wird während des Betriebs der befeuer­ ten Brennkraftmaschine und üblicherweise auch während des externen Antriebs der unbefeuerten Brennkraftmaschine wäh­ rend des Prüfvorganges von der umlaufenden Kurbelwelle 4 betrieben. Es kann darüberhinaus aber auch zweckmäßig sein, zu Prüfzwecken die Kurbelwelle 4 und die Hochdruckpumpe 5 wirkungsmäßig zu entkoppeln und die Hochdruckpumpe 5 unab­ hängig von der Kurbelwelle von einer zum Prüfstand gehören­ den Antriebseinheit anzusteuern und anzutreiben, so daß un­ abhängig von der Kurbelwellen-Drehzahl der gewünschte Druck in der Hochdruck-Sammelschiene 7 eingestellt werden kann.

In den Leitungskreislauf 9, 23 des Prüfstandes 1 ist ein Behälter 10 für Prüfmittel eingebunden, wobei der Zu- und Rücklauf zum Behälter 10 zweckmäßig über ein Ventil 22 ab­ sperrbar ist. Das Prüfmittel wird über die Leitungsab­ schnitte 9a der Zulaufleitung 9 dem Behälter 10 entnommen und der Brennkraftmaschine 2 zugeführt. Über die Leitungs­ abschnitte 23a der Rücklaufleitung 23 fließt das Prüfmittel aus der Brennkraftmaschine zurück in den Prüfmittelbehälter 10.

Weiterhin ist eine Bilanzierungsvorrichtung 12 vorgesehen, die über Leitungsabschnitte 23c der Rücklaufleitung 23 und 9b der Zulaufleitung 9 an den Leitungskreislauf angeschlos­ sen ist. Über ein Ventil 13 kann der Zulauf zur Bilan­ zierungsvorrichtung 12 gesteuert werden. Zweckmäßig ist die Bilanzierungsvorrichtung 12 als Waage ausgebildet, mit der das zu- bzw. abfließende Prüfmittel durch Wägung gemessen werden kann. Über die Ventile 22 und 13 des Behälters 10 bzw. der Bilanzierungsvorrichtung 12 kann der Prüfmittel-Kreis­ lauf von einem Durchlaufen des Behälters 10 auf ein Durchlaufen der Bilanzierungsvorrichtung 12 umgeschaltet werden.

Im Leitungsabschnitt 9a der Zulaufleitung 9 ist weiterhin ein Wärmetauscher 14 vorgesehen, mit dem das Prüfmittel auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird. Vorzugsweise parallel zum ersten Wärmetauscher 14 ist im Leitungsab­ schnitt 23a der Rücklaufleitung 23 ein zweiter Wärme­ tauscher 15 vorgesehen, der das aus der Brennkraftmaschine 2 abgeleitete Prüfmittel kühlt. Die bei der Kühlung freige­ setzte Wärme kann vorteilhaft im parallelgeschalteten ersten Wärmetauscher 14 zur Erwärmung des Prüfmittels ver­ wendet werden.

In Strömungsrichtung dem ersten Wärmetauscher 14 nachfol­ gend ist in der Zulaufleitung 9 eine Vorförderpumpe 11 an­ geordnet, die zum Befüllen des Leitungssystems und der Brennkraftmaschine mit Prüfmittel nach dem Einbau der Brennkraftmaschine in den Prüfstand 1 und dem Anschluß des Einspritzsystems 3 dient. Der zur Befüllung notwendige Vor­ druck kann hierbei über einen Druckregler 25 vorgegeben werden.

In der Zulaufleitung 9 ist unmittelbar vor der Brennkraft­ maschine 2 ein Einlaßventil 16 angeordnet, über das der Zu­ fluß des Prüfmittels zur Brennkraftmaschine gesteuert wer­ den kann. Über das Einlaßventil 16 wird außerdem über eine Drossel 17 bedarfsweise Luft zugeführt, die in den Ansaug­ kanal der Brennkraftmaschine geleitet wird. Hierbei kann es zweckmäßig sein, anstelle von Luft ein Inertgas, insbeson­ dere Stickstoff, einzuleiten, um die Gefahr von Selbstzün­ dung zu reduzieren, die insbesondere bei Diesel-Brennkraft­ maschinen gegeben ist.

Unmittelbar hinter der Brennkraftmaschine 2 ist ein Auslaß­ ventil 18 im Leitungsabschnitt 23a der Rücklaufleitung 23 angeordnet, mit dem der Abfluß des Prüfmittels aus der Brennkraftmaschine reguliert, insbesondere vollständig ge­ stoppt werden kann.

Parallel zur Rücklaufleitung 23 ist eine Nebenleitung 26 geführt, die vom Auslaßventil 18 abzweigt und in den Prüf­ mittelbehälter 10 mündet. Über das Auslaßventil 18 kann der Prüfmittelfluß von der Rücklaufleitung 23 auf die Neben­ leitung 26 umgeschaltet werden. Die Nebenleitung 26 enthält eine Vakuumpumpe 20, über die die Brennkraftmaschine von dem Prüfmittel evakuiert werden kann. Der Vakuumpumpe 20 ist ein Flüssigkeitsabscheider 19 vorgeschaltet, um das Ge­ misch aus Prüfmittel und Luft bzw. Inertgas zu separieren. Das im Flüssigkeitsabscheider 19 abgetrennte Prüfmittel wird in den Behälter 10 weitergeleitet. Unmittelbar vor dem Behälter 10 ist ein Absperrventil 21 in der Nebenleitung 26 angeordnet.

Über einen Leitungsabschnitt 23b, der die Zulaufleitung 9 und die Rücklaufleitung 23 verbindet und in Strömungsrich­ tung aus dem Druckregler 25 abzweigt und hinter dem Auslaß­ ventil 18 in die Rücklaufleitung 23a mündet, wird der Lei­ tungskreislauf bei Überschreiten eines vorgegebenen Druck­ niveaus unter Umgehung der Brennkraftmaschine 2 kurzge­ schlossen.

Die Dichtheitsprüfung des Einspritzsystems der Brennkraft­ maschine wird folgendermaßen durchgeführt:
Zunächst wird nach dem Einbau der Brennkraftmaschine in den Prüfstand 1 und dem Anschluß des Einspritzsystems 3 an die Zulaufleitung das Einspritzsystem 3 evakuiert, indem das Auslaßventil 18 so geschaltet wird, daß die Vakuumpumpe 20 über die Nebenleitung 26 und das Auslaßventil 18 mit dem Einspritzsystem 3 verbunden ist. Durch das im Einspritz­ system erzeugte Vakuum wird die Befüllung mit Prüfmittel erleichtert. Außerdem kann eine, in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitung zwischen der Nebenleitung 26 und der Rücklaufleitung 23a vorgesehen sein, die mittels eines Ventils verschließbar ist. Auf diese Weise wird mit­ tels der Vakuumpumpe 20 noch vorhandenes Prüfmittel aus der Rücklaufleitung 23 entfernt und über den Flüssigkeitsab­ scheider 19 in den Behälter 10 gefördert. Die Evakuierung der Rücklaufleitung 23 beseitigt Restmengen in der Rück­ laufleitung, die zu einer Verfälschung des Meß- bzw. Prüf­ ergebnisses führen können.

Anschließend wird die Vorförderpumpe 11 betätigt, wobei aus dem Behälter 10 Prüfmittel angesaugt und durch den Lei­ tungskreislauf in die Brennkraftmaschine gepumpt wird. Der zur Befüllung erforderliche Vordruck wird im Druckregler 25 eingestellt. Zur Sicherheitsüberwachung wird zyklisch der tatsächliche Vordruck gemessen und mit dem vorgegebenen Mindestdruck-Grenzwert verglichen. Wird der Mindestdruck-Grenz­ wert nicht in einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht, so wird der Prüfvorgang abgebrochen. In diesem Fall liegt ein grober Fehler bzw. eine große Leckage vor, die beispielsweise durch fehlerhaftes Anschließen der Leitungen entstehen kann.

Nach Erreichen des Prüfmittel-Vordrucks wird die aus der Brennkraftmaschine 2 abfließende Prüfmittelmenge durch die Bilanzierungsvorrichtung 12 geleitet und die pro Zeitein­ heit durchfließende Menge gemessen. Weicht die abfließende Prüfmittelmenge von einem vorgegebenen Grenzwert ab, wird der Prüfvorgang abgebrochen, da dies ebenfalls ein Hinweis auf eine große Leckage ist. Die Vorförderpumpe 11 bleibt dabei eingeschaltet.

Während der Einstellung oder nach Erreichen des Vordruckes können die elektrischen Komponenten und Sensoren des Prüf­ standes auf Funktionsfähigkeit geprüft werden. Insbesondere findet diese Funktionsprüfung statt, bevor das Einspritz­ system mit Hochdruck beaufschlagt wird und die Druck- und Durchflußmessungen im Einspritzsystem vorgenommen werden.

Sämtliche Komponenten des Prüfstandes werden von einer Prüfstandssteuerung zentral gesteuert und betrieben, wobei je nach durchzuführender Messung verschiedenartige Prüfpro­ gramme durchgeführt werden können.

Nach dem Erreichen des Vordrucks wird der Hochdruck von bis zu 1350 bar im Einspritzsystem 3 der Brennkraftmaschine als Prüfdruck vorgegeben. Bei einer wirkungsmäßigen Kopplung von Kurbelwelle 4 und Hochdruck-Pumpe 5 der Brennkraftma­ schine ist zweckmäßig der Prüfdruck im Einspritzsystem 3 über die Kurbelwellen-Drehzahl einzustellen, wobei insbe­ sondere der Prüfdruck proportional zur Drehzahl ansteigen kann.

Zur Durchführung des Kalttests (Brennkraftmaschine nicht befeuert) wird die Antriebsvorrichtung 8 des Prüfstandes zum Antrieb der Kurbelwelle eingeschaltet. Der Prüfvorgang wird abgebrochen, wenn der vorgegebene Prüfdruck in einer bestimmten Zeitspanne nicht erreicht wird. Als weiteres Kriterium kann auch die Druckanstiegsgeschwindigkeit im Einspritzsystem 3 herangezogen werden, wobei der Prüfvor­ gang ebenfalls abgebrochen wird, wenn die Druckanstiegsge­ schwindigkeit im Einspritzsystem unterhalb einer vorgege­ benen Mindestrate liegt.

Nach Erreichen des vorgegebenen Prüfdruckes können ver­ schiedene Prüfprogramme durchlaufen werden. Je nach Prü­ fungsmodus wird die Kurbelwelle 4 von der Antriebsvorrich­ tung 8 permanent über den gesamten Meßzeitraum angetrieben, um einen konstanten Druck im Einspritzsystem 3 aufrechtzu­ erhalten. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Kur­ belwelle nur bis zum Erreichen des Prüfdruckes anzutreiben und anschließend bei stillstehender Kurbelwelle und Hoch­ druckpumpe während des Meßzeitraumes die erforderlichen Messungen durchzuführen, wobei die Ventile 16 und 18 so ge­ schaltet sind, daß das Einspritzsystem geschlossen ist.

Bei kontinuierlich angetriebener Kurbelwelle 4 und in Be­ trieb gesetzter Hochdruckpumpe 5 wird während eines vorge­ gebenen Meßzeitraumes die Kurbelwellen-Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine 2 etwa konstant gehalten und die im Meßzeit­ raum in die Brennkraftmaschine 2 zufließende und ab­ fließende Prüfmittel-Menge in der Bilanzierungsvorrichtung 12 gemessen. Die Differenz aus zufließendem und abfließen­ dem Prüfmittel darf einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten; bei Überschreitung wird ein Signal erzeugt, durch das der Prüfmechaniker auf eine Leckage hingewiesen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Prüfvorgang auch automatisch abgebrochen werden.

Weiterhin wird im Meßzeitraum der Druckverlauf in der Hoch­ druck-Sammelschiene 7 mittels des vom Drucksensor 27 gelie­ ferten Signals aufgezeichnet. Der Druck in der Hochdruck-Sammel­ schiene 7 darf innerhalb des Meßzeitraumes nicht unter einen vorgegebenen Grenzwert fallen, anderenfalls liegt ein Leck im Einspritzsystem vor. Bei einem unzulässig hohen Druckabfall kann wiederum ein Signal erzeugt werden und gegebenenfalls der Prüfvorgang automatisch abgebrochen werden.

Während des Meßzeitraumes müssen bei angetriebener Kurbel­ welle 4 das Einlaßventil 16 und das Auslaßventil 18 jeweils in Öffnungsstellung geschaltet sein, um ein Umlaufen des Prüfmittels im Leitungskreislauf zu ermöglichen.

Gemäß eines anderen Prüfverfahrens ist vorgesehen, daß nach dem Erreichen des vorgegebenen Prüfdruckes in der Hoch­ druck-Sammelschiene 7 der Antrieb der Kurbelwelle 4 und der Hochdruck-Pumpe 5 gestoppt werden. Auch die Vorförderpumpe 11 wird gestoppt. Nach dem Aussetzen der Hochdruck-Pumpe 5 wird der Zufluß des Prüfmittels in die Brennkraftmaschine durch Sperren des Einlaßventiles 16 unterbrochen und wäh­ rend des Meßzeitraumes der Druckverlauf im Einspritzsystem gemessen. Hieran können sich verschiedene Meßverfahren an­ schließen:

• - Ein an die Hochdruck-Sammelschiene 7 angeschlossenes Si­ cherheitsventil 24 der Brennkraftmaschine, welches im regulären Betrieb sicherstellt, daß der zulässige Höchstdruck in der Sammelschiene nicht überschritten wird, wird geöffnet, woraufhin das Prüfmittel aus der Sammelschiene 7 vollständig über das Auslaßventil 18 in den Leitungskreislauf des Prüfstandes entleert wird. Der Abfluß aus der Sammelschiene 7 erfolgt bis zum Erreichen von Atmosphärendruck. Das abgeleitete Prüfmittel wird in die Rücklaufleitung 23 eingeleitet und der Bilan­ zierungsvorrichtung 12 zugeführt, um die abgeleitete Menge des Prüfmittels zu messen . .
• - Gemäß einem weiteren Prüfverfahren ist vorgesehen, daß jeweils eine Einspritzdüse 6 des Einspritzsystems 3 kurzzeitig über einen definierten Zeitraum geöffnet wird. Zweckmäßig werden alle Einspritzdüsen 6 nacheinan­ der einzeln geöffnet, wobei der Druckabfall in der Sam­ melschiene 7 innerhalb eines bestimmten Druckabfall-Be­ reiches liegen muß; anderenfalls liegt eine Fehlfunktion vor. Das Sicherheitsventil 24 ist hierbei geschlossen. Die Öffnungsphase der Einspritzdüsen fällt zweckmäßig in den Ausschubtakt der Kolben der Brennkraftmaschine, um eine Selbstzündung sicher zu verhindern. In einem an­ deren Prüfverfahren wird die Öffnungsphase der Ein­ spritzdüsen so kurz gehalten, daß im wesentlichen kein Kraftstoff durch die Einspritzdüse geleitet wird (Phantomeinspritzung). Die Öffnungsphase beträgt hierbei etwa 50 µs.
• - Zur Durchführung eines weiteren Meßverfahrens wird auch der Abfluß des Prüfmittels aus der Brennkraftmaschine 2 gestoppt, indem das Auslaßventil 18 gesperrt wird. Der Druck in der Hochdruck-Sammelschiene 7 muß nunmehr etwa konstant bleiben bzw. der Druckabfall darf über den Meß­ zeitraum gesehen einen gegebenen Grenzwert nicht über­ schreiten; anderenfalls wird ein Signal erzeugt und der Prüfvorgang abgebrochen.

Um zufällige Schwankungen durch Vibrationen und Tempera­ tureinflüsse auszugleichen, werden zweckmäßig während des gesamten Meßzeitraumes die zu messenden Parameter in äqui­ distanten Zeitschritten abgefragt und die Meßkurve mit Hilfe einer Regressionsrechnung geglättet. Der Einfluß sta­ tistischer Meßfehler wird hierdurch stark reduziert.

Die Hochdruck-Pumpe 5 ist mit einem Sicherheitsventil ver­ sehen, das ebenfalls einer Funktionsprüfung unterzogen wer­ den kann. Hierfür wird die Vorförderpumpe 11 ausgeschaltet, das Sicherheitsventil 24 der Hochdruck-Sammelschiene 7 kurz geöffnet und wieder verschlossen, wodurch der Hochdruck in der Sammelschiene schlagartig abgebaut wird. Nach dem Wie­ derverschließen des Sicherheitsventils der Hochdruck-Sam­ melschiene 7 darf trotz der Betätigung der Hochdruck-Pumpe 5 der Druck in der Sammelschiene nicht erneut aufgebaut werden.

Mögliche Leckverluste können auch über die resultierende Förderleistung bestimmt werden. Hierfür wird die Differenz zwischen der Förderleistung der Vorförderpumpe 11 und der Summe der Leckverluste gemessen, indem das Sicherheitsven­ til 24 einem Anregungssprung unterzogen wird. Bei dem Anre­ gungssprung wird das Sicherheitsventil teilweise geöffnet und sofort wieder geschlossen. Dabei werden im Einspritz­ system die Druckabnahmerate und die Druckanstiegsrate ge­ messen und bewertet. Die Messungen können bei verschiedenen Drücken vorgenommen werden. Die Prüfmittel-Temperatur wird in der Rücklaufleitung gemessen und bei der Bewertung be­ rücksichtigt.

Als Prüfmittel kann anstelle von Kraftstoff ein schwer ent­ flammbares Prüföl eingesetzt werden, dem vorzugsweise Zu­ sätze, insbesondere fluoreszierende Zusätze beigemischt werden. Mit Hilfe einer Lichtquelle, die mit einer die fluoreszierenden Zusätze anregenden Frequenz strahlt, kann eine optische Kontrolle auf eventuell austretendes Prüföl durchgeführt werden.

Nach Beendigung der Messungen wird ein Signal erzeugt und der eventuell noch laufende Kurbelwellenantrieb gestoppt. Zum Entleeren der Brennkraftmaschine wird an die Rücklauf­ leitung 23 und/oder dem Rücklaufanschluß des Einspritz­ systems 3 ein Vakuum angelegt und das Prüfmittel abgesaugt. Über die Drossel 17 wird bei entsprechender Stellung des Einlaßventils 16 Luft oder Inertgas dem Einspritzsystem 3 zugeführt. Dieser Vorgang wird nach einer vorgegebenen Zeit beendet, woraufhin das Einlaßventil 16 und das Auslaßventil 18 verschlossen werden und die Brennkraftmaschine abgerüstet werden kann.

Claims (34)

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, wobei in einem Prüfstand (1) der Durchfluß und/oder der Druck im Einspritzsystem (3) gemessen werden, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - Einbau der Brennkraftmaschine (2) in den Prüfstand (1);
• - Anschließen des Einspritzsystems (3) an eine Zulauf­ leitung (9) und eine Rücklaufleitung (23) eines Leitungskreislaufs des Prüfstandes (1);
• - Befüllen des Einspritzsystems (3) mit einem flüssigen Prüfmittel;
• - externer, zumindest zeitweiliger Antrieb der Kurbelwelle (4) der unbefeuerten Brennkraftmaschine (2);
• - Betätigung einer Hochdruckpumpe (5) der Brennkraftmaschine (2) während des Antriebs der Kurbelwelle (4);
• - Beaufschlagen des mehrere Einspritzdüsen (6) und eine Hochdruck-Sammelschiene (7) umfassende Ein­ spritzsystems (3) mit Prüfdruck;
• - Durchführen der Druck- und Durchflußmessungen im Einspritzsystem (3);
• - Bilanzierung der zufließenden und abfließenden Prüf­ mittelmenge;
• - Beendigung der Druckversorgung und Druckabbau im Einspritzsystem (3);
• - Entleerung des Einspritzsystems (3) und
• - Trennung des Einspritzsystems (3) vom Leitungs­ kreislauf (9, 23) und Ausbau der Brennkraftmaschine (2) aus dem Prüfstand (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befüllen des Einspritz­ systems (3) eine das Prüfmittel aus der Brennkraft­ maschine (2) abführende Rücklaufleitung (23) des Prüf­ standes (1) evakuiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Durchführen der Messungen mindestens ein Teil der elektrischen Kompo­ nenten und Sensoren des Prüfstandes (1) auf Funktions­ fähigkeit geprüft werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Vorförder­ pumpe (11) des Prüfstandes (1) erzeugte Prüfmittel-Vor­ druck zyklisch auf Erreichen eines vorgegebenen Min­ destdruck-Grenzwerts überprüft wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfvorgang abgebrochen wird, wenn der Mindestdruck-Grenzwert nicht in einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen des Prüfmittel-Vordrucks die aus der Brennkraftmaschine (2) abfließende Prüfmittelmenge gemessen wird, wobei der Prüfvorgang abgebrochen wird, wenn die abfließende Prüfmittelmenge einen Grenzwert überschreitet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Einspritzsystem (3) zu erreichende Prüfdruck vorgebbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfdruck im Einspritz­ system (3) in Abhängigkeit der Kurbelwellendrehzahl einstellbar ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfvorgang abgebrochen wird, wenn der Prüfdruck in einer vorgegebenen Zeit­ spanne nicht erreicht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfvorgang abgebrochen wird, wenn die Druckanstiegsgeschwindigkeit im Ein­ spritzsystem (3) eine vorgegebene Mindestrate unter­ schreitet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß während eines vorgegebenen Meßzeitraumes die Brennkraftmaschine (2) mit konstanter Kurbelwellendrehzahl betrieben wird und die in die Brennkraftmaschine (2) zufließende und abfließende Prüfmittelmenge und/oder der Druck in Abhängigkeit der Zeit im Einspritzsystem (3) gemessen werden und ein Signal erzeugt wird, sobald die Differenz aus zu­ fließendem und abfließendem Prüfmittel einen vorge­ gebenen Grenzwert überschreitet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß während des Meßzeitraumes die Kurbelwelle (4) und die Hochdruckpumpe (5) gestoppt und Anschlüsse zwischen Leitungskreislauf (9, 23) und Einspritzsystem (3) blockiert werden, so daß das Ein­ spritzsystem geschlossen ist, wobei der Druckverlauf in Abhängigkeit der Zeit im Einspritzsystem (3) gemessen wird und bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckab­ fall-Grenzwertes im Einspritzsystem (3) ein Signal er­ zeugt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Sammelschiene (7) bis zum Erreichen von Atmosphärendruck entleert wird und die abfließende Prüfmittelmenge gemessen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einspritz­ düse (6) des Einspritzsystems (3) kurzzeitig über einen definierten Zeitraum geöffnet wird, vorzugsweise jedoch nacheinander alle Einspritzdüsen (6) des Einspritz­ systems (3) einzeln geöffnet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsphase der Ein­ spritzdüsen (6) in den Ausschubtakt der Kolben der Brennkraftmaschine (2) fällt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsphase so kurz ist, daß eine Einspritzung verhindert wird, wobei die Öffnungsphase insbesondere etwa 50 µs beträgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Zulaufleitung (9) und in einer Rücklaufleitung (23) fließenden Prüf­ mittelmengen durch Wägung bestimmt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkraftmaschine (2) anstelle Verbrennungsluft Inertgas, insbesondere Stick­ stoff, zugeführt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfmittel ein Prüföl verwendet wird, dem vorzugsweise Zusätze, insbesondere fluoreszierende Zusätze, beigemischt sind.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Mes­ sungen ein Signal zum Abschalten des Kurbelwellen-An­ triebs erzeugt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entleeren des Ein­ spritzsystems (3) der Brennkraftmaschine (2) die Rück­ laufleitung (23) des Prüfstands (1) mit Unterdruck be­ aufschlagt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (2) über ein Ventil (16) in der Zulaufleitung (9) belüftet wird.

23. Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Einspritz­ systems einer Brennkraftmaschine mit einem Prüfstand zur Aufnahme der Brennkraftmaschine und Mitteln zur Versorgung des Einspritzsystems mit einem Prüfmittel sowie Durchfluß- und/oder Druckmeßvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstand (1) einen Leitungskreislauf (9, 23) mit einer Zulaufleitung (9) für die Zufuhr des Prüfmittels zum Einspritzsystem (3) der Brennkraftmaschine (2) und einer Rücklaufleitung (23) für das Ableiten des Prüfmittels aufweist mit einer Bilanziervorrichtung für die zufließende und abfließende Prüfmittelmenge eines flüssigen Prüfmittels und daß im Prüfstand (1) eine Antriebsvorrichtung (8) für den externen Antrieb der Kurbelwelle (4) der unbefeuerten Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfmittel-Behälter (10) im Leitungskreislauf (9, 23) vorgesehen ist, der vorzugsweise über ein Ventil (22) absperrbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilanzierungsvorrich­ tung (12) über ein Ventil (13) absperrbar ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Zulaufleitung (9) unmittelbar vor der Brennkraftmaschine (2) angeord­ netes Einlaßventil (16) als 3/3 Wegeventil ausgebildet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine über das Einlaßventil (16) mit dem Einspritzsystem verbindbare Drossel (17) zur Zufuhr von Luft bzw. Inertgas vorgesehen ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zulaufleitung (9) eine Vorförderpumpe (11) und ein Druckregler (25) ange­ ordnet sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Rücklaufleitung (23) unmittelbar hinter der Brennkraftmaschine (2) an­ geordnetes Auslaßventil (18) als 3/2 Wegeventil ausge­ bildet ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zulaufleitung (9) ein Wärmetauscher (14) zur Erwärmung des Prüfmittels vorgesehen ist und/oder in der Rücklaufleitung (23) ein Wärmetauscher (15) zur Kühlung des rücklaufenden Prüf­ mittels vorgesehen ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Rücklauf­ leitung (23) eine Nebenleitung (26) mit einer Vakuum­ pumpe (20) geführt ist, wobei die Nebenleitung (26) an das Auslaßventil (18) angeschlössen ist und in einen Prüfmittelbehälter (10) mündet.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf des Prüfmit­ tels über das Auslaßventil (18) von der Rücklaufleitung (23) auf die Nebenleitung (26) umschaltbar ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nebenleitung (26) vor einer Vakuumpumpe (20) ein Flüssigkeitsabscheider (19) vorgesehen ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nebenleitung (26) zwischen dem Flüssigkeitsabscheider (19) und dem Prüf­ mittelbehälter (10) ein Absperrventil (21) angeordnet ist.