DE10064511A1 - Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (30), insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und insbesondere in der Fertigungsprüfung, umfasst eine Messkammer (42). In diese kann ein Prüffluid von dem Einspritzsystem (30) eingespritzt werden. Die Messkammer (42) wird wenigstens bereichsweise durch einen Kolben (34) begrenzt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung (50), welche eine Bewegung des Kolbens (34) erfasst und ein entsprechendes Messsignal (sm) liefert. Um möglichst schnell nach einer Einspritzung ein stabiles und zuverlässiges Messsignal (sm) zu erhalten, umfasst die Vorrichtung (10) eine Dämpfungseinrichtung (14, 66), welche die Bewegung des Kolbens (34) wenigstens zeitweise dämpft.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und insbesondere in der Fertigungsprüfung, mit einer Messkammer, in welche ein Prüffluid von dem Einspritzsystem eingespritzt werden kann, mit einem Kolben, der mindestens bereichsweise die Messkammer begrenzt und mit einer Erfassungseinrichtung, die eine Bewegung des Kolbens erfasst und ein entsprechendes Messsignal liefert.

Eine solche Vorrichtung ist vom Markt her bekannt und wird als EMI (Einspritzmengenindikator) bezeichnet. Dieser besteht aus einem Gehäuse, in dem ein Kolben geführt ist. Der Innenraum des Gehäuses und der Kolben begrenzen eine Messkammer. Diese weist eine Öffnung auf, an die ein Einspritzsystem, beispielsweise ein Injektor mit einer Einspritzdüse, druckdicht ansetzbar ist. Spritzt das Einspritzsystem Kraftstoff in die Messkammer ein, wird ein sich in der Messkammer befindliches Fluid verdrängt. Hierdurch bewegt sich der Kolben, was von einem Wegsensor erfasst wird. Aus dem Weg des Kolbens kann auf die Volumenänderung der Messkammer bzw. des dort gehaltenen Fluids und hierdurch auf die eingespritzte Kraftstoffmenge geschlossen werden.

Zur Messung der Bewegung des Kolbens wird bei dem bekannten Einspritzmengenindikator mit einer Anordnung aus einem Messstößel und einem induktiven Wegmesssystem gemessen. Der Messstößel ist als Taster ausgeführt oder fest mit dem Kolben verbunden. Bei einer Bewegung des Kolbens wird also auch der Messstößel in Bewegung versetzt, und letztlich wird die Bewegung des Messstößels erfasst und ein entsprechendes Signal an eine Auswerteeinheit weitergeleitet.

Der bekannte Einspritzmengenindikator arbeitet bereits mit sehr hoher Genauigkeit. Allerdings sind die Anforderungen an solche Einspritzmengenindikatoren in der Vergangenheit gestiegen, da auch sehr geringe Teileinspritzmengen bei Einspritzungen, die aus mehreren Teileinspritzungen bestehen, zuverlässig gemessen werden sollen. Die einzelnen Teileinspritzungen sollen dabei während einer aus mehreren Teileinspritzungen bestehenden Gesamteinspritzung gemessen werden. Dabei können die Teileinspritzungen zeitlich sehr dicht beieinander liegen.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit ihr die Messung der Einspritzmenge von Einspritzsystemen mit hoher Auflösung, Genauigkeit und Stabilität möglich ist. Insbesondere sollen auch einzelne Teileinspritzmengen während einer aus mehreren Teileinspritzungen bestehenden Gesamteinspritzung gemessen werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Dämpfungseinrichtung umfasst, welche die Bewegung des Kolbens wenigstens zeitweise dämpft.

Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass das Messsignal in einem Zeitraum unmittelbar nach der Einspritzung relativ starke Schwankungen aufweist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Kolben nach einer durch eine Einspritzung hervorgerufenen Bewegung nicht sofort zur Ruhe kommt. Der Grund hierfür liegt wiederum darin, dass es sich bei dem aus dem Kolben und dem in der Messkammer gehaltenen Prüffluidvolumen prinzipiell um ein Feder-Masse-System handelt, wobei der Kolben die Masse und das in der Messkammer gehaltene Prüffluid aufgrund seiner vorhandenen Kompresssibilität eine Feder bilden. Nach einer zumeist impulsartig erfolgenden Einspritzung schwingt der Kolben auf dieser Feder, was dazu führt, dass unmittelbar nach der Einspritzung kein ausreichend stabiles Messsignal vorliegt.

Erfindungsgemäß wird nun ein Vorschlag gemacht, der darauf zielt, dass der Kolbenhub möglichst direkt, d. h. ohne überlagerte Schwingung, dem Einspritzvolumen folgt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bewegungsenergie des Kolbens rasch dissipiert wird, so dass der Kolben schnell zum Stillstand kommt und die erreichte Kolbenposition dann einen sicheren und stabilen Wert für die eingespritzte Prüffluidmenge wiedergeben kann. Eine solche Dissipation der Bewegungsenergie des Kolbens wird durch die vorgeschlagene Dämpfungseinrichtung erreicht.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird also der Zeitraum, in dem der Kolben nach einer erfolgten Einspritzung schwingt, erheblich verkürzt und die Amplitude der Schwingung verringert, so dass sehr viel schneller ein stabiles und zuverlässiges Messsignal vorliegt. Somit sind auch kleinste Einspritzmengen, insbesondere bei Teileinspritzungen, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuverlässig messbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinrichtung, insbesondere ihr Dämpfungsgrad, und/oder der zeitliche Verlauf der Dämpfung einstellbar ist. Hierdurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die Eigenschaften sowohl des aus dem Kolben und dem Fluidvolumen in der Messkammer bestehenden Feder-Masse- Systems als auch der Dämpfungseinrichtung von einer Vorrichtung zur anderen aufgrund der individuellen Fertigungstoleranzen variieren können. Diese Weiterbildung ermöglicht für jede individuelle Vorrichtung also die Einstellung der optimalen Dämpfung.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn eine Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen ist und die Dämpfungseinrichtung durch die Steuer- und Regeleinrichtung ansteuerbar ist. In diesem Fall kann die Einstellung der Dämpfungseinrichtung, insbesondere auch ihr Dämpfungsgrad und/oder der zeitliche Verlauf der Dämpfung, besonders leicht und fortlaufend eingestellt werden, so dass auch über die Lebensdauer der Vorrichtung auftretende Abnutzungserscheinungen durch eine Neueinstellung der Dämpfungseinrichtung leicht kompensiert werden können.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Kolbens erfasst werden können und dass die Steuer- und Regeleinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Dämpfungseinrichtung abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Kolbens ansteuern kann. Eine solche Dämpfungseinrichtung wird auch als aktive Dämpfungseinrichtung bezeichnet. Mit einer solchen aktiven Dämpfungseinrichtung kann die Dämpfung individuell auf jede Einspritzung von Prüffluid in die Messkammer angepasst werden, und sie kann auch auf den zeitlichen Verlauf ggf. auftretender Schwingungen des Kolbens angepasst werden. Hierdurch wird besonders schnell ein stabiles und zuverlässiges Messsignal erreicht.

Die Dämpfungseinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass sie mindestens eine Reibfläche aufweist, welche am Kolben oder an einem mit dem Kolben verbundenden Teil angreifen kann. Die Normalkraft der Reibfläche erzeugt eine der Schwingbewegung entgegengesetzte Reibungskraft. Eine solche Dämpfungseinrichtung ist relativ einfach zu realisieren und sehr stabil.

Im Falle einer einstellbaren Dämpfungseinrichtung und/oder einer aktiven Dämpfungseinrichtung kann die Reibfläche durch mindestens ein Piezoelement bewegt werden. Mit einem solchen Piezoelement werden die notwendigen, sehr kurzen Dämpfungsimpulse sehr zuverlässig aufgebracht.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Dämpfungseinrichtung auch eine Wirbelstrombremse umfassen. Hierbei wird der Effekt ausgenutzt, dass Wirbelströme in bewegten Teilen bremsende Wirkungen hervorrufen. In diesem Fall müßte z. B. ein Bereich des Kolbens oder eines mit dem Kolben verbundenen Teils elektrisch leitend ausgeführt werden und um diesen elektrisch leitenden Bereich herum müßte ein, ggf. steuerbares, magnetisches Wechselfeld erzeugt werden. Eine solche Dämpfungseinrichtung arbeitet berührungslos und somit auch verschleißfrei.

In einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinrichtung einen auf einer Seite des Kolbens oder eines mit dem Kolben verbundenen Teils liegenden ersten Strömungsraum umfasst, in dem ein Fluid gehalten ist, und dieser erste Strömungsraum über eine Blende mit einem zweiten Strömungsraum fluidverbunden ist. Eine solche auch als "Strömungsbremse" bezeichnete Dämpfungseinrichtung arbeitet ebenfalls im Wesentlichen verschleißfrei. Darüber hinaus weist eine solche Strömungsbremse eine nicht lineare Charakteristik auf, d. h. dass ihre Dämpfungswirkung bei hoher Kolbengeschwindigkeit größer ist als bei geringer Kolbengeschwindigkeit. Dabei versteht sich, dass der genannte zweite Strömungsraum auch einfach einen Auslass, z. B. in ein Auffangbecken für das Fluid, umfassen kann.

In vorteilhafter Weiterbildung der Strömungsbremse wird vorgeschlagen, dass die Größe der Öffnung der Blende, insbesondere durch die Steuer- und Regeleinrichtung, einstellbar ist. Eine solche einstellbare Blende ist sehr einfach zu realisieren.

Möglich ist die Steuerung der Dämpfung bei einer Strömungsbremse auch dadurch, dass das Fluid, welches in den Strömungsräumen gehalten ist, elektrorheologische Eigenschaften hat, derart, dass seine Viskosität, insbesondere durch die Steuer- und Regeleinrichtung, einstellbar ist. Eine solche Strömungsbremse kommt ohne bewegliche Teile aus und ist daher im Betrieb besonders sicher und außerdem verschleißfrei.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und insbesondere in der Fertigungsprüfung, bei dem ein Prüffluid von einem Einspritzsystem in eine Messkammer eingespritzt wird und eine Bewegung eines die Messkammer wenigstens bereichsweise begrenzenden Kolbens von einer Erfassungseinrichtung erfasst wird, welche ein entsprechendes Messsignal liefert.

Um möglichst schnell nach einer Einspritzung ein stabiles und zuverlässig aussagekräftiges Messsignal zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass bei dem genannten Verfahren die Bewegung des Kolbens gedämpft wird.

Die Erfindung betrifft schließlich noch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.

Zeichnung

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Dämpfungseinrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Dämpfungseinrichtung von Fig. 1; und

Fig. 3 ein Diagramm, in dem das durch die Vorrichtung von Fig. 1 gewonnene Messsignal nach einer Einspritzung über die Zeit aufgetragen ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 trägt eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen zentral angeordneten Körper 12, der auf einer Dämpfungsvorrichtung 14 sitzt, welche wiederum auf einer Hülse 16 gehalten ist. Diese steht auf einer Bodenplatte 18, die am Boden verankert ist.

In den zentralen Körper 12 ist eine im Wesentlichen zentrische Bohrung 20 eingebracht. In deren oberen Abschnitt ist ein zylindrischer Einsatz 22 eingesetzt, der über O-Ringdichtungen (ohne Bezugszeichen) gegenüber dem zentralen Körper 12 abgedichtet ist. Auf den Einsatz 22 ist ein Kopf 24 druckdicht aufgesetzt, in den eine Stufenbohrung 26 eingebracht ist, die in dem in Fig. 1 dargestellten zusammengebauten Zustand koaxial zur Bohrung 20 im zentralen Körper 12 verläuft.

In die Stufenbohrung 26 ist von oben her ein Adapter 28 eingesetzt und gegenüber der Stufenbohrung 26 abgedichtet. In den Adapter 28 wird ein Einspritzsystem, vorliegend ein Injektor 30 mit seiner Einspritzdüse (ohne Bezugszeichen) eingesetzt. Der Injektor 30 ist wiederum mit einer Hochdruck-Prüffluidversorgung (nicht dargestellt) verbunden. Der Injektor 30 ist in Fig. 1 nur schematisch gestrichelt dargestellt. In den unteren Bereich der Stufenbohrung 26 im Kopf 24 kann ein Spritzdämpfer (nicht dargestellt) eingesetzt werden.

Im zylindrischen Einsatz 22 ist ebenfalls eine Bohrung 32 vorhanden, die in der in Fig. 1 dargestellten Einbaulage koaxial zur Bohrung 20 im zentralen Körper 12 bzw. zur Stufenbohrung 26 im Kopf 24 ist. In der Bohrung 32 ist ein Kolben 34 gleitend geführt. Der Kolben 34 wird von einer Schraubenfeder 36 nach oben gedrückt. Diese stützt sich unten auf einem Absatz (ohne Bezugszeichen) einer Stufenbohrung 38 in einem Zwischenstück 40 ab. Das Zwischenstück 40 ist im unteren Bereich der Bohrung 20 im zentralen Körper 12, also unterhalb des zylindrischen Einsatzes 22, aufgenommen.

Zwischen der Oberseite des Kolbens 34 (bei der in Fig. 1 dargestellten oberen Endstellung des Kolbens 34) und dem Kopf 24 bildet ein Abschnitt der Stufenbohrung 26 im Kopf 24 und ein Abschnitt der Bohrung 32 eine Messkammer 42. Diese ist mit einem Prüffluid (nicht dargestellt), typischerweise einem Prüföl, welches den Eigenschaften des von dem Injektor 30 im realen Betrieb einzuspritzenden Kraftstoffes möglichst nahekommt, gefüllt. Die Temperatur des Prüföls, welches sich in der Messkammer 42 befindet, wird von einem Temperaturfühler 44 erfasst, der durch eine Bohrung von schräg außen durch den Kopf 24 bis zur Messkammer 42 eingeführt ist.

Der Kolben 34 ist als kreiszylindrischer Hohlkörper ausgeführt. An der unteren Stirnwand des Kolbens 34 ist ein Stößel 46 befestigt, der rohrförmig aufgebaut ist und sich durch die Bohrung 38 im Zwischenstück 40 nach unten über das Zwischenstück 40 hinaus erstreckt. Der Stößel 46 ist über eine O-Ringdichtung (ohne Bezugszeichen) gegenüber dem unteren Bereich der Stufenbohrung 38 im Zwischenstück 40 abgedichtet. Am unteren Ende des Stößels 46 ist eine stabförmige Verlängerung 48 angebracht, die sich koaxial zum Stößel 46 nach unten zu einem induktiven Wegaufnehmer 50 erstreckt.

Die unterhalb des zentralen Körpers 12 angeordnete Dämpfungseinrichtung 14 ist folgendermaßen aufgebaut: In einem Rahmen 52 sind zu beiden Seiten des Stößels 46 bzw. seiner Verlängerung 48, einander diametral gegenüberliegend, Piezoelemente 54 gehalten. Die Piezoelemente 54 arbeiten mit einem abgerundeten Stellglied 56 auf einen Betätigungsarm 58. Die beiden Betätigungsarme 58 sind über eine dünne Materialbrücke 60 an ihrem in Fig. 1 unteren Ende jeweils mit einem Basisteil 62 verbunden, welches wiederum am Rahmen 52 fest verschraubt ist. Die Materialbrücke 60 bildet also ein Scharnier, welches eine senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 1 liegende Scharnierachse für den entsprechenden Betätigungsarm 58 vorgibt. Die Materialbrücke 60 ist jedoch so ausreichend steif, dass der jeweilige Betätigungsarm 58 ganz leicht gegen das Stellglied 56 des jeweiligen Piezoelements 54 vorgespannt ist.

An den in Fig. 1 oberen Enden weisen die Betätigungsarme 58 jeweils einen zum Stößel 46 gerichteten Abschnitt auf, dessen zum Stößel 46 gerichtete Endfläche 64 in dem in Fig. 1 dargestellten Ruhezustand in einem geringen Abstand von der Oberfläche des Stößels 46 angeordnet ist. Die Endfläche 64 des Betätigungsarms 58 ist jeweils als Reibfläche ausgebildet.

Neben der gerade beschriebenen Dämpfungseinrichtung 14 weist die Vorrichtung 10 noch eine zusätzliche Dämpfungsvorrichtung 66 auf: Bei ihr handelt es sich um eine Strömungsbremse, die folgendermaßen aufgebaut ist: Der Raum unterhalb der unteren Stirnfläche des Kolbens 34 in der Bohrung 20 des zylindrischen Einsatzes 22, der obere Bereich der Stufenbohrung 38 im Zwischenstück 40 und ein von diesem Bereich schräg nach außen führender Stichkanal, sind mit Prüföl gefüllt und bilden einen ersten Strömungsraum 68. Der Stichkanal im Zwischenstück 40 führt zu einer im zentralen Körper 12 angeordneten Drossel bzw. Blende 70, die über eine Verstellschraube 72 einstellbar ist. Von der Blende 70 führt ein Kanal 74 nach oben zu einem zweiten Strömungsraum 76, der nach oben hin durch die Stirnfläche eines durch eine Schraubenfeder 78 vorgespannten Kolbens 80 begrenzt ist. Über ein Ventil 82 kann der Strömungsraum 76 entleert werden.

Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Steuer- und Regeleinrichtung 84, welche eingangsseitig mit dem Temperaturfühler 44 und dem induktiven Wegaufnehmer 50 und ausgangsseitig mit einem nicht dargestellten Magnetventil und den beiden Piezoelementen 54 verbunden ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 zur Messung der Einspritzmenge eines Einspritzsystems 30 arbeitet folgendermaßen:
Auf Veranlassung durch die Steuer- und Regeleinrichtung 84 wird über die Hochdruck-Prüffluidversorgung dem Injektor 30 und seiner Einspritzdüse Prüffluid (nicht dargestellt) zugeführt und über den Spritzdämpfer in die ebenfalls mit Prüffluid gefüllte Messkammer 42 eingespritzt (hierfür kann alternativ auch eine separate Steuereinheit vorgesehen sein). Durch den Spritzdämpfer wird verhindert, dass die Einspritzstrahlen direkt auf die Oberseite des Kolbens 34 treffen. Ein direktes Auftreffen der Einspritzstrahlen auf den Kolben 34 könnte diesen in Schwingungen versetzen, welche nicht dem tatsächlichen Verlauf der Einspritzung entsprechen. Durch die Einspritzung von Prüffluid in die Messkammer 42 erhöht sich das Prüffluidvolumen in der Messkammer 42. Das zusätzlich in die Messkammer 42 gelangende Volumen beschleunigt den Kolben 34 nach unten gegen die Kraft der Schraubenfeder 36 und den Gasdruck unterhalb des Kolbens 34.

Hierdurch bewegt sich auch der Stößel 46 und die an diesem angebrachte Verlängerung 48, was zu einem dem von der Verlängerung 48 zurückgelegten Weg entsprechenden Messsignal des induktiven Wegaufnehmers 50 führt. Aus diesem Messsignal wird in der Steuer- und Regeleinrichtung 84 in einer in dieser vorhandenen nicht dargestellten Verarbeitungseinheit unter Berücksichtigung der spezifischen geometrischen Verhältnisse das eingespritzte Prüffluidvolumen berechnet.

In Fig. 3 ist der Verlauf des mit sm bezeichneten Messsignals über der Zeit nach einer Einspritzung dargestellt. Ohne eine Dämpfung der Bewegung des Kolbens 34 durch die Dämpfungseinrichtung 14 bzw. die Dämpfungseinrichtung 66 entspricht der Verlauf des Messsignals der durchgezogenen Kurve, welche in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 86 gekennzeichnet ist. Man sieht, dass in diesem Fall der Kolben 34 nach erfolgter Einspritzung über einen längeren Zeitraum mit kontinuierlich kleiner werdender Amplitude schwingt. Die Ursache hierfür liegt darin, dass das sich in der Messkammer 42 befindende Prüföl eine gewisse Kompresssibilität aufweist und somit zusammen mit dem Kolben 34 ein schwingfähiges Feder-Masse-System bildet.

Wie aus Fig. 3 ebenfalls anhand der gestrichelt dargestellten Kurve (Bezugszeichen 88) ersichtlich ist, kann durch den Einsatz der Dämpfungseinrichtungen 14 und 66 das Messsignal sm sehr schnell stabilisiert werden, so dass schneller ein stabiler und zuverlässiger Messwert sm vorliegt. Die Dämpfungseinrichtung bzw. Strömungsbremse 66 arbeitet dabei wie folgt (die Funktion der Dämpfungseinrichtung 14 wird weiter unten erläutert):
Sobald sich der Kolben 34 nach einer Einspritzung durch den Injektor 30 nach unten bewegt, wird das in dem ersten Strömungsraum 68 unterhalb des Kolbens 34 gehaltene Fluid ebenfalls verdrängt und strömt durch die Blende 70 in den zweiten Strömungsraum 76. Entsprechend der durch die Verstellschraube 72 vorgenommenen Einstellung der Größe der Öffnung der Blende 70, welche abhängig von den individuellen Eigenschaften der Vorrichtung 10 vorgenommen wird, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit im Öffnungsquerschnitt der Blende 70 sehr stark, wodurch der Strömungswiderstand ansteigt und somit die Bewegung des Kolbens 34 gedämpft wird. In gleicher Weise wird auch eine Rückschwingung des Kolbens 34 gedämpft, bei der das Fluid aus dem zweiten Strömungsraum 76 wieder durch die Blende 70 in den unterhalb des Kolbens 34 gebildeten ersten Strömungsraum 68 zurückströmt.

Da der Strömungswiderstand des Fluids in der Blende 70 mit der Geschwindigkeit des Fluids überproportional zunimmt, ist die Dämpfung bei großer Geschwindigkeit des Kolbens 34 größer als bei geringer Geschwindigkeit des Kolbens 34. Hierdurch wird eine besonders schnelle Dämpfung der Schwingungen des Kolbens 34 ermöglicht. Die Strömungsbremse 66 arbeitet dabei ohne bewegliche Teile und ist daher keinerlei Verschleiß unterworfen. Über die Verstellschraube 72 ist sie darüber hinaus leicht und präzise einstellbar.

Die aktive Dämpfungseinrichtung 14 arbeitet folgendermaßen:
Aus dem vom induktiven Wegaufnehmer 50 bereitgestellten Messsignal sm wird in der Steuer- und Regeleinrichtung 84 die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Kolbens 34 ermittelt. Auch die Bewegungsrichtung des Kolbens 34 kann aus dem Messsignal des induktiven Wegaufnehmers 50 bestimmt werden. Abhängig von diesen ermittelten Größen steuert die Steuer- und Regeleinrichtung 84 die Piezoelemente 54 an. Bei einer Ansteuerung bewegt sich das Stellglied 56 eines jeden Piezoelements 54 senkrecht zu der durch die Verlängerung 48 gebildeten Achse nach innen derart, dass der jeweilige Betätigungsarm 58 um die durch die Materialbrücke 60 gebildete Achse verschwenkt wird.

Hierdurch kommt die Reibfläche 64 des Betätigungsarms 58 in Anlage an die Außenseite des Stößels 46 und übt so auf diesen eine Kraft aus, welche senkrecht auf der Mantelfläche des Stößels 46 liegt (bei dieser Kraft handelt sich also um eine Normalkraft). Da der Betätigungsarm 58 jedoch in axialer Richtung des Stößels 46 gesehen starr ist, kommt es zu einer Relativbewegung zwischen der Reibfläche 64 des jeweiligen Betätigungsarms 58 und der äußeren Mantelfläche des Stößels 46, welche eine der Bewegungsrichtung des Stößels 46 entgegengesetzte Reibungskraft bewirkt. Durch diese Reibungskraft wird die Bewegung des Stößels 46 und somit auch die Bewegung des Kolbens 34 behindert bzw. gedämpft.

Anstelle der Piezoelemente 54 könnten auch andere Stellelemente, z. B. elektromagnetische oder hydraulische Stellelemente, zum Einsatz kommen. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Piezoelemente 54 haben aber den Vorteil, dass sie mit höchster Präzision angesteuert werden und sie ihre Stellkraft mit höchster Präzision ausgeben können. Das Aufbringen einer Reibungskraft bzw. einer Dämpfung auf den Stößel 46 kann somit zielgerichtet nur zu bestimmten Zeitpunkten während des Einschwingvorganges des Kolbens 34 nach einer Einspritzung erfolgen.

Um ein möglichst schnelles Ansprechen der Betätigungsarme 58 und auch wieder ein schnelles Zurückbewegen der Reibfläche 64 vom Stößel 46 zu gestatten, sollte der Betätigungsarm 58 jeweils möglichst leicht aufgebaut sein. Durch die Piezoelemente 54 und entsprechend leichte Betätigungsarme 58 kann ggf. auch eine Mehrzahl äußerst kurzer Betätigungsimpulse aufgebracht werden, deren Anzahl innerhalb eines bestimmten Zeitfensters die Stärke der durch die Dämpfungseinrichtung 14 erzeugten Dämpfung wiedergibt. Auf diese Weise kann also der Dämpfungsgrad durch die Steuer- und Regeleinrichtung 84 entsprechend der spezifischen Einschwingsituation eingestellt werden.

In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Dämpfungseinrichtung auch eine Wirbelstrombremse umfassen. Ferner kann das Fluid, mit dem die Strömungsbremse 66 arbeitet, auch elektrorheologische Eigenschaften aufweisen, so dass die Viskosität dieses Fluids von der Steuer- und Regeleinrichtung einstellbar ist. Auf diese Weise kann die durch die Dämpfungseinrichtung 66 erzeugte Dämpfung von der Steuer- und Regeleinrichtung 84 eingestellt werden, ohne dass hierfür bewegliche Teile notwendig sind.

Claims (13)

1. Vorrichtung (10) zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (30), insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und insbesondere in der Fertigungsprüfung, mit einer Messkammer (42), in welche ein Prüffluid von dem Einspritzsystem (30) eingespritzt werden kann, mit einem Kolben (34), der mindestens bereichsweise die Messkammer (42) begrenzt, und mit einer Erfassungseinrichtung (50), die eine Bewegung des Kolbens erfasst und ein entsprechendes Messsignal (sm) liefert, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dämpfungseinrichtung (14, 66) umfasst, welche die Bewegung des Kolbens (34) wenigstens zeitweise dämpft.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (14, 66), insbesondere ihr Dämpfungsgrad und/oder der zeitliche Verlauf der Dämpfung, einstellbar ist.

3. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuer- und Regeleinrichtung (84) umfasst und die Dämpfungseinrichtung (14) durch die Steuer- und Regeleinrichtung (84) ansteuerbar ist.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (50) vorgesehen sind, mit denen die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Kolbens (34) erfasst werden können, und dass die Steuer- und Regeleinrichtung (84) so ausgebildet ist, dass sie die Dämpfungseinrichtung (14) abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Kolbens (34) ansteuern kann.

5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (14) mindestens eine Reibfläche (64) aufweist, welche am Kolben oder einem mit dem Kolben (34) verbundenen Teil (40) angreifen kann.

6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (64) durch mindestens ein Piezoelement (54) bewegt werden kann.

7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung eine Wirbelstrombremse umfasst.

8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (66) einen auf einer Seite des Kolbens (34) oder eines mit dem Kolben verbundenen Teils liegenden ersten Strömungsraum (68) umfasst, in dem ein Fluid gehalten ist, und dieser erste Strömungsraum (68) über eine Blende mit einem zweiten Strömungsraum (76) fluidverbunden ist.

9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Öffnung der Blende (70), insbesondere durch die Steuer- und Regeleeinrichtung, einstellbar ist.

10. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid, welches in den Strömungsräumen gehalten ist, elektrorheologische Eigenschaften hat, derart, dass seine Viskosität, insbesondere durch die Steuer- und Regeleinrichtung, einstellbar ist.

11. Verfahren zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (30), insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und insbesondere in der Fertigungsprüfung, bei dem ein Prüffluid von einem Einspritzsystem (30) in eine Messkammer (42) eingespritzt wird und eine Bewegung eines die Messkammer (42) wenigstens bereichsweise begrenzenden Kolbens (34) von einer Erfassungseinrichtung (50) erfasst wird, welche ein entsprechendes Messsignal (sm) liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Kolbens (34) gedämpft wird.

12. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11 geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.

13. Computerprogramm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.