07.05.2015 saarland.innovation&standorte. v ... · technische sauberkeit beim common rail...

DS/QMM1-Ho | 23.04.2015 | 15_013_00 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung,Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Technische Sauberkeit beim Common Rail Injektor

Diesel Systems

07.05.2015 saarland.innovation&standort e. V.Qualitätsforum Bauteilsauberkeit in Fahrzeugbau und Industrie

Robert Bosch GmbH: Technische Sauberkeit beim Common Rail Injektor

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2

Anforderungen

Sauberkeitskonzept in der Fertigung

3 Analysetechnik

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Diesel Systems


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2

Anforderungen


3 Analysetechnik

2



Diesel Systems

RB Common Rail System

RB Einspritzsystem: Injektor, Pumpe, Rail, Leitungen und Steuergerät

HochdruckpumpeCP4

Piezo-Injektor CRI3-20

HochdruckrailHFR-20

Elektronisches SteuergerätEDC 17

HD-Leitungen

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Diesel Systems

Systemdruck: 2000 bar / Euro 6

Hochdruckpumpe Piezo-Injektor Hochdruckrail Elektronisches SteuergerätCP4 CRI3-20 HFR-20 EDC17

� Motor-Zylinderzahl 4‒12� Max. Systemdruck 2 000 bar� Max. Anzahl Einspritzungen 8 pro Zyklus� Emissionsziel Euro 5, Euro 6, …� Anwendungsbereich Pkw, Light Duty

CRS3-20 – Technische Merkmale

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Diesel Systems

Systemdruck: 2000 bar / Euro 6

CRS3-20 – Systemübersicht

RIT: Drosselventil (Rail – Injektor)RPS: Raildrucksensor

EDC: Elektr. SteuergerätEFP: Elektr. KraftstoffpumpeFRL: Kraftstoffrücklaufleitung

CP: HochdruckpumpeCPV: KonstantdruckventilCRI: Common Rail Injektor

HFR: Hot Forged RailPCV: DruckregelventilPRT: Drosselventil (Pumpe – Rail)

RIT

PRT

EDC17CP

CPV3-25FRL3-25

PCV3-20-BPHFR-20RPS4-20

TankEFP

Backflow Pressure

High Pressure

Fuel Return Line Pressure

el. Presupply Pump Pressure

CRI3-20

CP4-20/2

Filter (incl. Water separator) CPV3-20

FRL3-20

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Diesel Systems

Kleinster Durchmesser am Düsenspritzloch ca. 120 µm

CRS3-20 – kleinste Spalte / Durchmesser

Düsenmodul

Schaltventil

Aktormodul

Kopplermodul

Haltekörper

Düsenspannmutter

Steckerumspritzung

Dichtscheibe

Weg Kraftstoff Hochdruck

Spaltfilter Zulauf

ca. 1900 µm

Federteller

Nadel

Körper

Spalt ca. 300 µm

Freischliff

Spalt ca. 300 µm

Spritzloch

ca. 240 µm

ca. 230 µm

Z-Drossel

A-DrosselBy-Pass

ca. 300 µm

Spalt ca. 450 µm

ca. 120 µm

Spalt ca. 40 µm

Rücklaufdrosselca. 800 µm

Weg Kraftstoff Niederdruck

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Diesel Systems

Partikelgrößen stellen eine besondere Herausforderung dar

Größenvergleich Partikel

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Diesel Systems

Partikelgrenzwerte aus Erzeugnisfunktion ableiten und mit Kunden vereinbaren

Festlegung von Partikelgrenzwerten

Messstelle Partikelklasse50 ≤ x ≤ 100 µm

100 ≤ x ≤ 150 µm

150 ≤ x ≤ 200 µm

≥ 200 µm

50 ≤ x ≤ 100 µm

100 ≤ x ≤ 150 µm

150 ≤ x ≤ 200 µm

≥ 200 µm

Hochdruck-Bereich

Niederdruck-Bereich

Tabelle Analog VDA

Versuche und Berechnungen zu Auswirkungen von Partikelbelastungenauf die Funktion.

Konstruktiver Schutz von Bauteilen durch Filtersysteme

Festlegung von Partikelgrenzwerten + Analysetechnikfür Bauteile und Systemkomponenten.

Abstimmung der Grenzwerte mit den Kunden (OEM)

Umsetzung der Grenzwerte RB intern und bei den Lieferanten.

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Diesel Systems


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2

Anforderungen


3 Analysetechnik

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Diesel Systems

Integrales Sauberkeitskonzept zur Partikelvermeidung erforderlich

Überwachung Sauberkeit im Fertigungsfluss

Sauberraum

Montage

PrüfungMontagereinigung

Reinigungsanlagen Überwachung Medium

Sauberkeitsanalyse Einzelteile

Sauberkeitsprüfung Prüfmedium

Sauberkeitsanalyse Erzeugnis

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Diesel Systems

Hocheffiziente Reinigungsanlagen erforderlich

Reinigung vor der Montage

Reinigungsanlagen:

- Reinigung sauberkeits-relevanter Teile

- Zuführung zum Sauberraum über Materialschleusen

- Zyklische Überwachung der Sauberkeitswerte für Bauteile, Medien

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Diesel Systems

Umsetzung Sauberkeitskonzept im Montage- und Prüfprozess

Montage + Prüfung:

Sauberraum:

- Bereichstrennung

- Regulierung Materialtransfer

- Regulierung Personenverkehr und Bekleidungsvorgaben

- Definierte Reinigungsintervalle

Materialschleusen

Personal-SchleusenKlebefolien

Transportband u. Prüfstand eingehaust

Raumkategorie nach VDA19-2:Montage: SaS2Prüfung: SaS1

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Diesel Systems


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Anforderungen

Sauberkeit in der Fertigung

3 Analysetechnik

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Diesel Systems

Integrales Analysekonzept für Partikelentnahme & Auswertung erforderlich

Regelkreis technische Sauberkeit

F e r t i g u n g s l i n i e

Präparation

Medien:• wässrige Reiniger

Prozesse:• US-Tauchreinigung• Spülen, Spritzen

Filtererzeugung

Vakuumfiltration des Reinigungs-mediums: • Filtermaterial• Maschenweite• Filtergröße

Analyse

• Lichtmikroskopie

• Rasterelektronen-Mikroskopie(REM)

• EDX

Bedingungen:• Stichprobe• Entnahmeort• Transport• Lagerung

Probennahme

InformationMaßnahmen

Erzeugnisse BauteileMedien

Prüfobjekte:

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Diesel Systems

Aufwändige Analysetechnik, die eine Eigenentwicklung erfordert

Analysestand (Eigenentwicklung)

US-Steuergerät US-Wanne

Filterspannstellen

Spannstelle für Injektor

LaminarFlow Einheit

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Diesel Systems

Festgelegte und einheitliche Analysetechnik Bosch weltweit

Lichtmikroskopie & Partikelnormal� Lichtmikroskope mit Bildanalysesystem

� Zielgrößen� Partikelgröße (längste Dimension)� Partikelverteilung

� Bildung von Partikelklassen� Bestimmung der Anzahl Partikel

pro Klasse� Systeme weltweit bei Bosch im Einsatz

Standardmesssystem Leica mit Q-Clean-Software

� Glasscheibe mit metallischen Strukturen unterschiedlicher Größe (4 x 53 Rechtecke; ca. 38µm - 3000µm)

� Normal zur Überprüfung des Bildanalysesystems(zertifiziert durch RB Zentralstelle)

Partikelnormal

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Diesel Systems

Aufwändige Analysetechnik zur Lokalisierung der Kontaminationsquelle

Analyse der Partikel

REM / EDX-System für anorganische Partikel

IR-Spektroskopie für organische Partikel

Schliffe: Zur Gefügeanalyse

EDX-Analyse:Zur Material-bestimmung

REM Aufnahme zur Bruchflächen-/ Bearbeitungs-spuren-Analyse

Referenz: Werkstoffdatenbanken

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Diesel Systems

Erzeugnis & Funktion legen den notwendigen Aufwand für techn. Sauberkeit fest

Kernbotschaften

• Partikelgrenzwerte sind aus der Erzeugnisfunktion abzuleiten und

mit dem Kunden zu vereinbaren

• Kleine Partikelgrößen stellen eine besondere Herausforderung dar

• Ein integrales Sauberkeits- & Reinigungskonzept zur Partikelvermeidung ist erforderlich

• Ein integrales Analysekonzept für Partikelentnahme und Auswertung

ist erforderlich

• Eine aufwändige Analysetechnik zur Lokalisierung der Kontaminationsquelle ist erforderlich

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Diesel Systems

Vielen Dank!

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