CN106662063A - 用于表明喷射器特征的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定由喷射器(13)输出的流体(2)的质量的设备，包括用于存储流体的、不渗透流体的壳体(1)，该壳体具有到所述喷射器(13)的、尤其输入端(12)的接头的喷射器接头(11)和用于供入流体(2)的流体接头(8)，其中，在所述壳体(1)中设置至少一个用于压力测量的压力传感器(3)，用以借助于分析处理单元(17)根据所求取的压力确定在所述壳体(1)中的流体(2)的质量。

Description

用于表明喷射器特征的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定由喷射器输出的流体的质量的设备，包括用于存储流体的、不渗透流体的壳体，该壳体具有到喷射器的、尤其输入端的接头的喷射器接头和用于供入流体的流体接头。此外，本发明涉及用于确定由喷射器输出的流体的质量的多种方法。
本发明的使用领域延伸到流体喷射器、尤其气体喷射器的开发、功能测试和维护。这样的喷射器例如使用在柴油发动机或者汽油发动机的喷射系统中。这样的喷射器的重要的表示特征的参数之一是在其打开时间期间流体的流量，在所述打开时间内实现从喷射器的输入端到输出端的流体流。由所述打开时间和喷射器在喷射过程中的有效的流动阻力与流体特性共同地得出作为有代表性的和重要的特征的、这样的喷射器每次喷射所输出的质量，所述质量数学上作为流量在所述打开时间上的积分，并且在实践中作为在喷射过程之内输出的量。
背景技术
在通常已知的现有技术中，使用基于科里奥利力的量具进行流量测量。在这些工具中，由机械式地横向振动的管引导流体流，其中，惯性与包含在管中的流体的密度和流动速度相结合地影响尤其呈沿着所述管的相位移动形式的谐振特性。然后能够测量相应的相位偏差并且将其用于量化流体流。
这种处理方法不利的是，这种物理的作用原理要求沿着管恒定的、或者仅仅具有在比管的轴向延伸范围小得多的数量级上的变动地构造的流体流。一些喷射器的打开时间处于小的时间数量级上，例如十分之一秒或者更少的数量级上，在这样的喷射器中，因此必须产生在一定程度上均匀的流体流动，其方式是，各自的喷射器进行多次快速地相继的喷射。然后由科里奥利量具所测量的流量能够被喷射的数量分摊，以便分摊到单次的喷射的流量或者说流体量。在此不利的是，不能够得出关于在各次的喷射之间的偏差(一次喷射到一次喷射的变动)，其中，这种仪器特定的参数在实践中恰好是特别至关重要的。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种设备，该设备使得能够在单次喷射基础上确定由喷射器输出的流体的量或者说质量。
从根据权利要求1的前序部分的设备出发，与其特征部分的特征相结合地解决所述任务。在独立权利要求9和11中说明根据本发明的方法。从属于其的权利要求又给出本发明的有利的改进方案。
本发明包括下述技术教导：在壳体中设置有用于压力测量的至少一个压力传感器，以便借助于分析处理单元根据所求取的压力来确定壳体中的流体的质量。
在壳体中的流体的质量的确定用于确定喷射器排出的流体的质量。由喷射器排出的流体的质量是在喷射器被激活之前处在壳体中的流体的质量与在激活之后保留在壳体中的流体的质量之间的差。在此，在壳体中的流体的质量的确定通过在那里安装的诊断装置进行。例如能够是，在流体几乎符合理想的气体状态方程的情况下，根据体积、压力和温度计算在体积中的原子或者分子的数量。理想的气体状态方程的可能的表现形式内容是例如N＝pV/(kT)，其中，流体粒子数为N，压力为p，体积为V，玻尔兹曼常数为k并且温度为T。然后，在所述体积中的流体的质量相当于例如从专业文献中已知的单个的粒子的质量与粒子数N相乘。在该方程式的右侧的参数能够在单次喷射基础上被求取。单次喷射基础意味着，测量能够在单次激活喷射器时执行，而不是通过多次激活取平均，例如在基于科里奥利力的量具的情况下。例如能够是，在假定一恒温系统并且已知恒定温度时，通过使用压力传感器来估计流体粒子数量。
本发明的一种优选的变型设置：在壳体中附加地设置用于流体的温度测量或者温度调节的至少一个温度器件。在此，所述温度器件能够是至少一个温度传感器或者至少一个温度调节器，所述温度传感器非入侵式地提供关于在壳体中的温度的信息，所述温度调节器在壳体中产生预定的温度。也能够是，同时使用所述温度器件的这两个实施方式。
为了提供一种用于确定流体量的附加的方法，或者为了提高测量准确性，和/或为了获得关于另外的流体特性，例如绝热指数γ＝ρc2/p(其中，所测量的压力为p，算出的密度为ρ并且所测量的声速为c)，优选在超声范围内工作的声波传感器和声波接收器优选安装在壳体的内侧上，从而由声波发送器发送声波，所述声波经由流体传播并且被声波传感器接收。
因此，通过具有声波发送器和声波传感器的诊断装置能够沿着穿过流体的一条或者多条路径检查流体参数，而不是仅仅局部地在单个的位置上检查，例如像在几何上被限制在几立方毫米上的温度传感器的情况。因此，影响声波测量的流体参数的局部的变动自动地通过在流体中的一条或多条路径上测量的这种形式求平均。例如，在知道流体体积的情况下，在流体作为气体构成的情况下所述流体体积优选地相当于壳体的内部体积，通过声速的测量，并且在知道壳体中的压力的情况下，在计算上测量在喷射器打开之前和之后的密度和因此质量，以便从两个质量的差确定所输出的流体的质量。
在此，声波发送器和声波接收器能够通过单个的元件实现，所述单个的元件不但能够将电信号转换为声波而且能够将声波转换为电信号。
本发明的一种有利的构造方案设置：在喷射器的输出侧安装有容器、例如引导流动的管或者封闭的容器。因此，能够通过限定处在喷射器输出侧上的压力实现一种为了测试喷射器而设置的结构，所述结构在物理上相当于在实践中有关的结构。例如在那里能够模拟在往复活塞式发动机的缸中的压力或者流动。
优选流体是可压缩的。进一步优选地，所述流体涉及气体，优选所述气体能够好地通过理想的气体状态方程描述。对此有关的例子是空气、氮气、液化气、天然气或者燃料气体。
本发明的一种优选的实施方式设置：附加于压力之外，分析处理单元也分析处理温度传感器的和/或声波传感器的测量值，以便确定由喷射器输出的流体的质量。例如分析处理单元处理各个的传感器的数据，以便在打开喷射器之前和之后进行壳体内部的流体的质量确定，并且接着产生这些质量的差值，并且可选地发送该差值或者电子地传输该差值。因此，必要时使喷射器的测试或者说特征描述完全地自动化。
涉及本发明的方法设置：在之前所说明的设备中，喷射器的输入端衔接到喷射器接头上，用于从壳体中提取流体，然后，在打开喷射器之前和之后检测在壳体中的流体参数，所述流体参数实现了对在打开喷射器之前和之后处在壳体中的流体的质量、尤其质量差的确定。
以如下方式进一步改进所述方法：喷射器在输出侧以尤其预订的压力通到容器中。由此能够在物理上等效地模拟在实践中有关的配置。
另一种方法设置：喷射器的输出端衔接到流体接头上，即该流体接头同时是喷射器接头，从而通过喷射器将流体注入到壳体中，以便在那里实现在打开喷射器之前和之后处在壳体中的流体的质量、尤其质量差的确定。
附图说明
下面与本发明的优选的实施例的说明一起参照唯一的附图详细地示出改进本发明的另外的措施。所述附图示出用于表明喷射器的特征的、根据本发明的设备的简图。
具体实施方式
根据附图，处于压力下的、呈气体形式的流体2处在具有内部体积的壳体1中。在壳体1的内侧上布置有压力传感器3、呈温度传感器形式的温度器件4、呈冷却剂形式的另一温度器件5、声波发送器6和声波传感器7，所述另一温度器件冷却流体2。壳体的流体接头8衔接到阀9上，处于压力下的流体2能够通过所述阀从流体容器10导入到壳体1中。喷射器13的输入端12衔接在喷射器接头11上，所述喷射器在输出侧通到容器14中，所述容器被处于优选地预定的压力下的流体15通流。用于确定处在容器中的压力的压力传感器16衔接在呈流体通道形式的该容器14中。分析处理单元17控制喷射器13、声波发送器6、阀9和呈冷却剂形式的温度器件5，并且监测压力传感器3的值、呈温度传感器形式的温度器件4的值、声波传感器7的值和压力传感器16的值。
通过在这里所示出的结构能够在打开和接着关闭喷射器13之前和之后尤其是测量在流体2中的压力、温度和声速，由此允许在计算上确定由喷射器13从壳体1输出的流体2或者该流体的质量。由压力传感器16对在呈流体通道形式的容器14中的流体15的压力的测量对于所输出的流体2的质量的确定是无关的，并且仅仅在必要时用于构建针对实际情形的、现实的测量环境。
本发明不限于之前所说明的实施例。更确切地说，也能够是从所述实施例的改型方案，所述改型方案同时被所附的权利要求包括。因此，例如能够设想，容器的体积这样大地选择或者持续时间也这样短地选择(喷射器在所述持续事件期间)：在壳体中的压力仅仅边缘性地被改变，并且因此，恒定或者几乎恒定的压力在喷射过程期间处在喷射器的输入端上，以便在必要时实现在物理上更接近在实践中有关的情况的结构。
也能够是，例如仅仅使用声波发送器和声波传感器和压力传感器，或者使用仅仅压力传感器和温度传感器，或者仅仅使用冷却剂和声波发送器和声波传感器，或者使用所述传感器的任意的其它组合。
同样能够设想并且同时被所附的权利要求包括的是，喷射器而不是阀在输入侧衔接到流体容器上和在输出侧衔接到流体接头上，从而通过喷射器将流体注入到壳体中并且如在附图中示出的那样不从其中提取。然后确定通过喷射器输出到壳体中的流体的流体参数。那么，在这种方法中，喷射器接头等同于流体接头，并且，不同于在附图中所示出的那样，不测量喷射器从壳体中提取的流体，而测量喷射器注入到壳体中的流体。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于确定由喷射器(13)输出的流体(2)的质量的设备，包括用于存储流体的、不渗透流体的壳体(1)，所述壳体具有到所述喷射器(13)的、尤其输入端(12)的接头的喷射器接头(11)和用于供入流体(2)的流体接头(8)，其特征在于，在所述壳体(1)中设置至少一个用于压力测量的压力传感器(3)，以便借助于分析处理单元(17)根据所求取的压力在流体(2)通过所述喷射器(13)输出之前和之后来确定在所述壳体(1)中的流体(2)的质量，并且，所述分析处理单元(17)附加地分析处理在流体(2)通过所述喷射器(13)输出之前和之后的温度传感器(4)和/或声波传感器(7)的测量值，以便在单次喷射基础上确定由所述喷射器(13)所输出的流体(2)的质量。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述壳体(1)中设置有至少一个温度器件(4；5)，用于对在所述壳体(1)中的流体(2)进行温度测量或者温度调节。
3.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个温度器件包括所述温度传感器(4)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个温度器件包括温度调节器(5)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，声波发送器(6)和声波传感器(7)安装在所述壳体上或者在所述壳体中，以便测量声波经由在所述壳体(1)内部的所述流体(2)的传播特性、尤其声速。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设置有容器(14)用于衔接到所述喷射器(13)的输出端上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述流体(2)是选取自如下气体组中的一种气体，空气、氮气和燃料气体属于所述气体组。
8.用于确定由喷射器(13)所输出的流体(2)的质量的方法，其方式是，所述喷射器(13)的输入端(12)衔接到根据权利要求1至7中任一项所述的设备的喷射器接头(11)上，并且通过所述流体接头(8)将流体(2)输送到所述壳体中，并且通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且然后，通过所述喷射器(13)将流体(2)从所述壳体(1)输出，并且然后，重新通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且，通过所述分析处理单元(17)借助于之前所确定的测量值在单次喷射基础上算出在流体(2)由所述喷射器(13)输出之前和之后在所述壳体(1)中的流体(2)的质量，并且，为了这种在单次喷射基础上对流体(2)的质量的计算，在由所述喷射器(13)输出流体(2)之前和之后，所述流体(2)的温度由所述温度器件(4)求取并且由所述分析处理单元(17)读出和/或在所述流体(2)中的声速由所述声波传感器(7)求取并且由所述分析处理单元读出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述流体(2)通过所述喷射器(13)以预定的压力输出到容器(14)中。
10.用于确定由喷射器(13)所输出的流体(2)的质量的方法，其方式是，所述喷射器(13)的输入端(12)衔接到流体容器(10)上，并且所述喷射器在输出侧衔接到根据权利要求1至7中任一项所述的设备的所述流体接头(8)上，并且，通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且然后，通过所述喷射器(13)将流体(2)输出到所述壳体(1)中，并且然后，重新通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且，通过所述分析处理单元(17)借助于之前所确定的测量值在单次喷射基础上算出在流体(2)被所述喷射器(13)输出之前和之后在所述壳体(1)中的流体(2)的质量，并且，为了这种在单次喷射基础上对流体(2)的质量的计算，在由所述喷射器(13)输出流体(2)之前和之后，所述流体(2)的温度由所述温度器件(4)求取并且由所述分析处理单元(17)读出和/或在所述流体(2)中的声速由所述声波传感器(7)求取并且由所述分析处理单元读出。

Claims (12)

1.用于确定由喷射器(13)输出的流体(2)的质量的设备，包括用于存储流体的、不渗透流体的壳体(1)，所述壳体具有到所述喷射器(13)的、尤其输入端(12)的接头的喷射器接头(11)和用于供入流体(2)的流体接头(8)，其特征在于，在所述壳体(1)中设置至少一个用于压力测量的压力传感器(3)，以便借助于分析处理单元(17)根据所求取的压力来确定在所述壳体(1)中的流体(2)的质量。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述壳体(1)中设置有至少一个温度器件(4；5)，用于对在所述壳体(1)中的流体(2)进行温度测量或者温度调节。
3.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个温度器件(4)包括温度传感器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个温度器件(5)包括温度调节器。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，声波发送器(6)和声波传感器(7)安装在所述壳体上或者在所述壳体中，以便测量声波经由在所述壳体(1)内部的所述流体(2)的传播特性、尤其声速。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设置有容器(14)用于衔接到所述喷射器(13)的输出端上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述流体(2)是选自如下气体组中的一种气体，空气、氮气和燃料气体属于所述气体组。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析处理单元(17)附加地分析处理所述温度传感器和/或声波传感器(7)的测量值，以便确定由所述喷射器(13)所输出的流体(2)的质量。
9.用于确定由喷射器(13)所输出的流体(2)的质量的方法，其方式是，所述喷射器(13)的输入端(12)衔接到根据权利要求1至7中任一项所述的设备的喷射器接头(11)上，并且通过所述流体接头(8)将流体(2)输送到所述壳体中，并且通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且然后，通过所述喷射器(13)将流体(2)从所述壳体(1)输出，并且然后，重新通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且，通过所述分析处理单元(17)借助于之前所确定的测量值算出在流体(2)由所述喷射器(13)输出之前和之后在所述壳体(1)中的流体(2)的质量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述流体(2)通过所述喷射器(13)以预定的压力被输出到容器(14)中。
11.用于确定由喷射器(13)所输出的流体(2)的质量的方法，其方式是，所述喷射器(13)的输入端(12)衔接到流体容器(10)上，并且所述喷射器在输出侧衔接到根据权利要求1至7中任一项所述的设备的所述流体接头(8)上，并且通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且然后，通过所述喷射器(13)将流体(2)输出到所述壳体(1)中，并且然后重新通过所述压力传感器(3)来测量在所述壳体(1)中的流体(2)的压力，并且通过所述分析处理单元(17)来读出所述压力，并且，通过所述分析处理单元(17)借助于之前所确定的测量值算出在流体(2)通过所述喷射器(13)输出之前和之后在所述壳体(1)中的流体(2)的质量。
12.根据权利要求9或10或11所述的方法，其中，在由所述喷射器(13)输出流体(2)之前和之后，所述流体(2)的温度由所述温度器件(4)求取并且由所述分析处理单元读出和/或在所述流体(2)中的声速由所述声波传感器(7)求取并且由所述分析处理单元读出。
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