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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Innendruckes bzw. des Druckverlaufes in einem Drucksystem, insbesondere einer Brennstoffeinspritzleitung einer Brennkraftmaschine, wobei der druckbeaufschlagte Raum des Drucksystems an wenigstens einer Stelle durch einen vom Innendruck nach Art einer Membrane elastisch verformbaren Wandteil mit verringerter Wandstärke begrenzt und an der Aussenseite dieses Wandteils ein dessen elastisch-mechanische Veränderungen erfassender Messwertaufnehmer angeordnet ist.
Die ständige Überwachung des Innendruckes in einem Drucksystem mittels vom Leitungsdruck direkt beaufschlagter, in das betreffende Drucksystem integrierter Druckmessgerät, z. B. Manometer, ist auf den verschiedensten Gebieten der Technik bekannt.
Bei Leitungen, die keiner ständigen Beobachtung, sondern nur einer fallweise Überprüfung der in dem betreffenden Drucksystem herrschenden Druckverhältnisse bedürfen, stellt die Verwendung eines in das System miteinbezogenen Druckmessgerätes einen in wirtschaftlicher Hinsicht kaum vertretbaren Kostensowie montagemässigen Mehraufwand dar. Solche Verhältnisse liegen beispielsweise bei den nur in gewissen Zeitabständen oder im Falle eines Defektes erforderlichen Überprüfungen der Druckverhältnisse in den Einspritzleitungen von Dieselmotoren vor. Bei solchen Diagnosen geht es vornehmlich um die Erfassung markanter Stellen des Einspritzdruckverlaufes und deren Zuordnung zum jeweiligen Kurbelwinkel und erst in zweiter Linie um die Messung absoluter Druckwerte bzw. um die Aufnahme des zeitlichen Druckverlaufes in der Einspritzleitung.
Die Druckmessung in Einspritzleitungen bietet aber insoferne immer wieder Probleme, als zum Einbau eines Druckmessgerätes das Leitungssystem geöffnet und das Messgerät direkt in die Einspritzleitung eingeschraubt werden muss. Abgesehen von der umständlichen Montage und dem hiemit verbundenen erheblichen Zeitaufwand bringt diese Vorgangsweise weitere schwerwiegende Nachteile mit sich. Durch die hohen Drücke in den Einspritzleitungen ist es bei mehrmaligem Lösen der Leitungsanschlüsse zum Einbau von Druckmessgeräten meist schwierig, immer wieder eine exakte Dichtheit des Leitungssystems zu erreichen. Die meisten Einspritzleitungsanschlüsse sind von vornherein nicht so beschaffen, dass sie ein oftmaliges Öffnen und neuerliches Zusammenschrauben erlauben, ohne dass nachher Dichtschwierigkeiten auftreten.
Weiters kommt es beim Festziehen der Einspritzleitungsverschraubungen durch das erforderliche grosse Drehmoment am Dichtkonus sehr häufig zum Abrieb von Metallspänen. Diese Metallspäne geben immer wieder Anlass zu Störungen in der Einspritzdüse, u. zw. vor allem durch Verklemmen der Düsennadel.
In Anbetracht dieser Nachteile wurde nach neuen Wegen gesucht, welche die Erfassung des Innendruckes, insbesondere von Einspritzleitungen, ohne Demontage des Drucksystems ermöglichen. Es wurden Druckgeber verschiedener Bauart entwickelt, welche auf die Einspritzleitung aufgeklemmt werden und den Innendruck aus der dadurch hervorgerufenen elastischen Verformung der Leitung zu ermitteln erlauben. Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen solcher Druckgeber haben sich aber für den praktischen Gebrauch an verschiedenen Motoren auf Grund der unterschiedlichen Beschaffenheit der Einspritzleitungen und im Hinblick auf die erheblichen Beschleunigungen und Vibrationen, denen die Einspritzleitungen fast immer ausgesetzt sind, als unzulänglich erwiesen.
Aus der DE-OS 2143676 ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der im Einspritzsystem ein piezoelektrischer Druckgeber fix eingebaut ist. Der Druckgeber stellt dabei eine mit dem Adapter integrierte, unlösbare Einheit dar. Es handelt sich also um einen piezoelektrischen Druckgeber, dessen Gehäuse für den Einbau in eine Druckleitung speziell ausgebildet ist. Dadurch wird zwar erreicht, dass für den Messvorgang die Einspritzleitung nicht geöffnet werden muss, der fixe Einbau eines Druckmessgerätes für nur fallweise Überprüfungen ist jedoch in wirtschaftlicher Hinsicht kaum zu vertreten.
Ausserdem besteht die Gefahr, dass der relativ teure Druckgeber infolge der im Betrieb durch Vibrationen der Einspritzleitungen auf ihn einwirkenden hohen Beschleunigungskräfte beschädigt wird, wodurch nicht nur wirtschaftlicher Schaden entsteht, sondern ein Austausch des Gebers, verbunden mit einer unerwünschten Öffnung der Leitung, notwendig wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Erfassung des Innendruckes in einem Drucksystem, insbesondere einer Einspritzleitung, zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet und sich durch ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und minimalen montagemässigen Aufwand bei der Durchführung der Messung auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass an die im Normalzustand freiliegende Aussenseite des elastisch verformbaren Wandteils für die Messung ein Messwertaufnehmer ansetzbar und andrückbar ist.
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Eine solche Einrichtung, die an Drucksystemen verschiedenster Art anwendbar ist und auch bei bereits vorhandenen Anlagen mit minimalem Aufwand nachträglich angebracht werden kann, ermöglicht die Durchführung von exakten, beliebig oft wiederholbaren Messungen des Innendruckes in einem Drucksystem, ohne dass dieses geöffnet werden muss. Die nur vorübergehende Anbringung und das Abnehmen des Messwertaufnehmers beschränken sich auf wenige, auch von ungeschultem Personal durchführbare Handgriffe, so dass gegenüber den bisher gebräuchlichen Messmethoden beträchtliche Zeitersparnisse erzielt werden.
Die Einrichtung liefert präzise, jederzeit reproduzierbare Messergebnisse, wobei gegenüber den bekannten Messeinrichtungen, welche den Leitungsdruck aus der elastischen Dehnung der in der Regel eine grosse Wandstärke aufweisenden Einspritzleitungen zu ermitteln gestatten, eine erhöhte Messempfindlichkeit erzielt wird, weil der vom Leitungsdruck beaufschlagte, membranartige Wandteil weitaus grössere elastische Verformungen als eine vollwandige Einspritzleitung erfährt.
Die Ausrüstung des jeweiligen Drucksystems beschränkt sich auf die Ausbildung eines oder mehrerer membranartiger Wandteile an den jeweils geeignetsten Stellen des betreffenden Drucksystems. Da sich ein Austausch von Bauteilen des Drucksystems erübrigt, kann es niemals zu Dichtschwierigkeiten oder durch Metallspäne verursachten Störungen im Leitungssystem kommen.
Obwohl hinsichtlich der Wahl der Anbringungsstelle des membranartigen Wandteils und seiner Ausbildung eine grosse Freizügigkeit und Anpassungsfähigkeit an das jeweilige Drucksystem gegeben sind, ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine besonders einfache Ausführungsform dadurch, dass der membranartige Wandteil durch eine Ausnehmung an der Aussenseite der den Druckraum
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die sich wegen ihrer guten Zugänglichkeit für die rasche Anbringung des Messwertaufnehmers besonders eignet.
Nach einer ersteren Ausführungsform der Erfindung ergeben sich besondere Vorteile dadurch, dass der Druckraum ein Kanal bzw. eine Bohrung mit z. B. kreisrundem Querschnitt ist und sich die Aussenfläche des membranartigen Wandteils parallel zur Achse des Kanals bzw. der Bohrung erstreckt.
Diese Anordnung, bei der die gewölbte Umfangswand des Kanals bzw. der Bohrung die Innenfläche des membranartigen Wandteils bildet, eignet sich besonders zur nachträglichen Anbringung an einem bereits vorhandenen Drucksystem. Sie erlaubt ausserdem eine sehr einfache Befestigung des Messwertaufnehmers mit Hilfe eines den betreffenden Bauteil des Drucksystems einseitig umgreifenden Klemmbügels, welcher sich an der dem membranartigen Wandteil gegenüberliegenden Seite des Bauteils abstützt.
Gemäss einer andern Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Druckraum eine nach aussen gerichtete Bohrung auf und erstreckt sich die Aussenfläche des membranartigen Wandteils senkrecht zur Achse dieser Bohrung. Eine solche Ausführung ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das betreffende Drucksystem ein Winkelstück enthält, in dem zwei aufeinander senkrecht stehende Druckbohrungen ineinander übergehen.
Im letztgenannten Falle kann es nach einem weiteren Erfindungsmerkmal von Vorteil sein, wenn die nach aussen weisende Bohrung als Sackbohrung ausgebildet ist und der Boden der Sackbohrung die Innenfläche des membranartigen Wandteils bildet. Man erhält dann einen membranartigen Wandteil beliebiger Stärke mit paralleler Innen- und Aussenfläche mit dem definierten elastischen Verhalten einer eingespannten kreisrunden Platte.
Abweichend hievon kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die nach aussen weisende Bohrung eine zu ihr senkrechte Aussenfläche des betreffenden Bauteils des Drucksystems durchsetzen und kann der membranartige Wandteil als die Bohrung nach aussen abschliessende, an der Aussenfläche des Bauteils abdichtend befestigte, flexible Scheibe od. dgl. ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die membranartigen Wandteile aus speziell für diesen Zweck geeignetem Material und unter genauer Einhaltung der vorgesehenen Wandstärke und Aussenabmessungen serienmässig vorgefertigt werden können.
Erfindungsgemäss kann dabei die flexible Scheibe od. dgl. an der Aussenfläche des Bauteils angeschweisst oder angeklebt werden. Für die Wahl der Befestigungsart ist natürlich in erster Linie der in dem betreffenden Drucksystem maximal auftretende Innendruck massgeblich.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung kann die flexible Scheibe od. dgl. an der Aussenfläche des Bauteils auch mittels Schrauben befestigt sein. Eine weitere vorteilhafte Befestigungs-
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weise besteht schliesslich nach der Erfindung darin, dass die flexible Scheibe od. dgl. mit dem Bauteil durch Bördeln verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand in den Zeichnungen dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Fig. l einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt einer andern Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung und Fig. 4 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.
Aus den Fig. 1 und 2 ist ein Abschnitt eines Bauteils --1-- eines Drucksystems, dessen Innendruck bestimmt werden soll, ersichtlich. Beispielsweise handelt es sich um eine Einspritzleitung eines Dieselmotors mit axialer zylindrischer Druckbohrung --2--. Der Bauteil --1-- weist an der Aussenseite eine z.B. eingefräste Ausnehmung --3-- auf, deren Bodenfläche --4-- parallel zur Achse --5-- der Druckbohrung --2-- verläuft. Im dargestellten Falle ist diese Bodenfläche --4-- eine ebene Fläche.
Abweichend hievon kann diese Bodenfläche --4-- aber auch eine beliebige Krümmung aufweisen.
Durch die Ausnehmung --3-- wird im Bereich zwischen der Druckbohrung --2-- und der Bodenfläche - ein unter den Innendruck nach Art einer Membrane elastisch verformbarer Wandteil --6-- mit verringerter Wandstärke gebildet. Zur Ermittlung des Druckes in der Druckbohrung --2--, beispielsweise bei der routinemässigen Überprüfung des Einspritzsystems eines Dieselmotors, wird ein Messwertaufnehmer --7--, welcher elastisch-mechanische Veränderungen an dem membranartigen Wandteil --6-- zu registrieren gestattet, z. B. eine Lastmesszelle, im Bereich des Wandteils --6-- an die bodenfläche --4-- der Ausnehmung --3-- angesetzt. Eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Halterung sorgt für die vorübergehende Fixierung des Messwertaufnehmers --7-- an dem Bauteil --1--.
Die vorübergehende Befestigung des Messwertaufnehmers --7-- kann beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Klemmbügels erfolgen, der den Bauteil-l-einseitig umgreift, an seinem einen Arm den Messwertauf- nehmer --7-- trägt und sich mit dem andern Arm an der der Ausnehmung --3-- gegenüberliegenden Seite des Bauteils-l-abstützt.
Da sich im Bereich des membranartigen Wandteils --6-- unter dem Innendruck in der Druckbohrung - weitaus grössere elastische Verformungen als bei einer Leitung mit vollem Querschnitt einstellen, wird eine wesentlich höhere Empfindlichkeit der Messanordnung gegenüber jenen bekannten Einrichtungen erreicht, welche den Leitungsdruck aus der Dehnung der vollwandigen Leitung zu bestimmen gestatten.
Ausserdem erfordert der Ein- und Ausbau des Messwertaufnehmers keinerlei Fachkenntnisse und geht rasch und mühelos vor sich.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Bauteil --1'-- handelt es sich um ein zu dem betreffenden Drucksystem gehöriges Winkelstück, welches zwei einander rechtwinkelig kreuzende Druckbohrungen - -2, 2'-- enthält, von denen die eine --2'-- als Sackbohrung ausgeführt ist. An dem Winkelstück --1'-- ist eine Aussparung --2'-- angarbeitet, z.B. eingefräst, deren bodenfläche --4'-- auf die Achse --5'-der Sackbohrung --2'-- senkrecht steht. Der membranartige Wandteil --6'--, der hier zwischen dem Boden
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Ausführungsbeispiel ebenflächig ist, könnte auch eine beliebige Wölbung aufweisen.
Aus Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 3 ersichtlich. Auch hier handelt es sich um ein Winkelstück --1"-- mit zueinander senkrechten Bohrungen --2 und 2"--, wobei jedoch die Bohrung --2"-- die zu ihrer Achse--5"-senkrechte Aussenfläche--4"-eines Fortsatzes - des Winkelstücks durchsetzt. Die Bohrung --2"-- ist durch eine an der Aussenfläche --4"-- abdichtend befestigte flexible Scheibe --6"-- abgeschlossen, welche den membranartigen Wandteil bildet.
Im dargestellten Fall ist die Scheibe --6"-- mit dem Fortsatz --8-- durch eine Ringschweissnaht --9-- hermetisch dicht verbunden. Der besondere Vorteil der Ausbildung nach Fig. 4 liegt darin, dass für die flexible Scheibe --6"-- das jeweils geeignetste Material ausgewählt und sowohl die Wandstärke als auch die äusseren Abmessungen der Scheibe --6"-- mit grosser Genauigkeit eingehalten werden können.
Abweichend von den hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung Wandteile mit verringerter Wandstärke und mit dem Verhalten einer elastischen Membrane auch an andern Bauteilen von Drucksystemen, beispielsweise an Anschlussnippeln oder eigens angefertigten Adaptern, vorgesehen werden.