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Die
vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Messen
der Einspritzmenge von Einspritzsystemen für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Prüffluid von
einem Einspritzsystem durch eine Mehrzahl von Einzeleinspritzungen
in eine Messkammer eingespritzt und ein eingespritztes Prüffluidvolumen erfasst
wird.
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Ein
solches Verfahren ist aus der
DE 41 30 394 C2 bekannt. Bei ihm wird innerhalb
eines Messzyklus eine Mehrzahl von Einzeleinspritzungen in eine
abgeschlossene Druckkammer abgegeben und die jeweilige Druckänderung
gemessen und abgespeichert. Nach Abschluss des Messzyklus wird die Druckkammer
entleert und das entleerte Gesamtvolumen gemessen. Aus dem Verhältnis der
bei einer Einzeleinspritzung erfassten Druckänderung zur Gesamtdruckänderung
wird aus dem Gesamtvolumen dann das jeweilige Einzelvolumen ermittelt.
Zur Erhöhung
der Messgenauigkeit wird eine Wiederholung der Messprozedur und
eine Mittelung der Werte vorgeschlagen.
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Aus
der
DE 40 26 734 A1 ist
ein Verfahren zur Prüfung
von elektromagnetisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventilen bekannt,
bei dem eine abgespritzte Prüfflüssigkeitsmasse
mittels einer Waage gemessen wird.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass die abgegebene Kraftstoffmenge auch
kleiner Einzeleinspritzungen mit hoher Genauigkeit und in kurzer
Zeit bestimmt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass während
einer Kalibrierung die Gesamtmasse des eingespritzten Prüffluids
erfasst wird, welche sich aus den Einzelmassen der Mehrzahl von
Einzeleinspritzungen zusammensetzt, dass aus der erfassten Gesamtmasse
und einem Gesamtvolumen, welches sich aus den Einzelvolumina der
Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, eine mittlere Dichte des
Prüffluids
während
der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen ermittelt wird, dass außerhalb
einer Kalibrierung die Gesamtmasse nicht erfasst wird, und dass
die mittlere Dichte zur Bestimmung der Einzelmassen aus den erfassten
Einzelvolumina auch außerhalb
der Kalibrierung verwendet wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass die Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Vergleichsgrößen damit
zusammenhängen,
dass die Temperatur im Prüffluid
in der Messkammer zeitlichen und örtlichen Schwankungen unterliegt
und der Ausdehnungskoeffizient, welcher für die Umrechnung verwendet
wird, von den tatsächlich
herrschenden Vergleichsbedingungen in der Messkammer, beispielsweise
dem Druck und/oder der Temperatur, abhängt. Ebenso können unterschiedliche
Typen von Einspritzsystemen unterschiedliche Strömungsverhältnisse in der Messkammer bewirken.
Dies führt
bei den bekannten Verfahren, bei denen vor allem der Druck und ein
Volumen erfasst werden, zu einem Genauigkeitsproblem.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird diese Problematik dadurch umgangen, dass die Masse des eingespritzten
Prüffluids
für eine
Kalibrierung direkt gemessen wird. Diese Gesamtmasse setzt sich
aus den kleinen Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen
zusammen. Die Anzahl von Einzeleinspritzungen ist dabei so gewählt, dass
die Gesamtmasse, also die Summe der betrachteten Einzelmassen, eine
Größe erreicht,
welche mit messtechnisch vertretbarem Aufwand und hoher Genauigkeit
gemessen werden kann.
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Bei
dieser Gesamtmasse handelt es sich um eine Größe, welche absolut ist. Hierunter
ist zu verstehen, dass sie nicht von bestimmten Zustandsparametern,
wie z.B. Temperatur und Druck, abhängt, sondern für jede Einspritzung
unveränderlich
festliegt. Erfindungsgemäß werden
die während
der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen gemessenen Einzelvolumina
zu einem Gesamtvolumen aufaddiert. Aus diesem lässt sich zusammen mit der erfassten
Gesamtmasse eine mittlere Dichte des Prüffluids ermitteln, welche während der
Einzeleinspritzungen im Mittel in der Messkammer vorlag. Diese mittlere
Dichte des Prüffluids
in der Messkammer dient nun auch außerhalb der Kalibrierung dazu,
aus dem bei jeder Einzeleinspritzung ermittelten Einzelvolumen die
entsprechende Einzelmasse zu berechnen. Außerhalb einer Kalibrierung
wird also Messung der Masse des abgegebenen Fluids verzichtet, was einen
erheblichen Zeitgewinn bedeutet. Dennoch ist eine äußerst präzise Bestimmung
auch kleinster Einzelmassen möglich.
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Mit
dieser Gesamtmasse kann also insbesondere die Umrechnung der bei
jeder Einzeleinspritzung erfassten Einzelvolumina in entsprechende
Einzel-Vergleichsvolumina kalibriert werden. Diese Kalibrierung
gilt natürlich
nur für
einen mittleren Zustand des Prüffluids
in der Messkammer, der während
der Bildung der Gesamtmasse, also während der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen,
angetroffen wird. Versuche haben jedoch gezeigt, dass bereits mit
einer solchen Kalibrierung eine erhebliche Verbesserung der Genauigkeit
bei der Bestimmung der Einzel-Vergleichsvolumina bzw. bei der Bestimmung
der Einzelmassen erzielt werden kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, wenn aus den Einzelmassen und der bei bestimmten
Vergleichsbedingungen herrschenden Vergleichsdichte des Prüffluids
Einzel-Vergleichsvolumina der Einzeleinspritzungen bestimmt werden.
Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dazu verwendet,
ebenfalls auf äußerst einfache
Art und Weise einen für
den Vergleich einzelner Einspritzungen bzw. einzelner Einspritzsysteme
sehr wichtigen Parameter zu bestimmen, nämlich das bei einer Einzeleinspritzung
eingespritzten Einzelvolumen an Prüffluid bezogen auf ganz bestimmte
Umgebungsbedingungen, den sogenannten Vergleichsbedingungen.
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Wenn
die ermittelten Größen unterschiedlicher
Einspritzsysteme, also beispielsweise Injektoren mit unterschiedlichen
Einspritzdüsen,
auf die gleichen Vergleichsbedingungen bezogen sind, ist eine aussagekräftige Qualifizierung
der Eigenschaften der jeweiligen Einspritzsysteme möglich. Bei
dem vorgeschlagenen Verfahren ist zur Bestimmung eines solchen Vergleichsvolumens
weder die Messung einer Temperatur noch eines Druckes erforderlich,
da die Bestimmung auf der Basis des von diesen Umgebungsbedingungen
unabhängigen
Massenwertes und eines Wertes für
die Dichte des Prüffluids
erfolgt, wie sie für
die gewünschten
Vergleichsbedingungen angenommen wird.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es also möglich,
aus dem bei einer Einzeleinspritzung gemessenen Einzelvolumen auf
hochgenaue Art und Weise ein bei bestimmten Bedingungen vorliegendes Vergleichsvolumen
zu bestimmen (dieses wird auch als "Normvolumen" bezeichnet). Dabei ist der messtechnische
Aufwand relativ gering.
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Eine
einfache Möglichkeit,
die Gesamtmasse des eingespritzen Prüffluids zu ermitteln, besteht darin,
dass die Messung dieser Gesamtmasse mittels einer Waage erfolgt.
Alternativ kann die Messung auch über ein Coriolis-Messverfahren
erfolgen.
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Die
Erfindung betrifft auch 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.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
auch eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen
insbesondere für
Kraftfahrzeuge und insbesondere in der Fertigungsprüfung, mit
einer Messkammer, in welche Prüffluid
von einer Einspritzsystem eingespritzt werden kann, und mit einer
Einrichtung, die das eingespritzte Prüffluidvolumen erfasst, und
mit einer Verarbeitungseinrichtung, welche aus dem erfassten Volumen
eine auf mindestens eine Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße, insbesondere
ein Vergleichsvolumen, bestimmt.
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Um
die Genauigkeit bei der Bestimmung der Vergleichsgröße insbesondere
bei kleinsten Einspritzmengen zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass die Verarbeitungseinrichtung mit einem Computerprogramm nach
einem der obigen Ansprüche
versehen ist.
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Bei
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine
Fluidleitung vorgesehen, über
die das Prüffluid
aus der Messkammer zur Einrichtung zur Erfassung der Gesamtmasse gelangt, wobei
die Fluidleitung zur Einrichtung hin eine Öffnung aufweist, an der eine
Abtropfspitze angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass beim
Ablassen des Prüffluids
aus der Messkammer in die Erfassungseinrichtung für die Masse
(im allgemeinen eine Waage) Tropfen an der Leitungsöffnung hängenbleiben,
welche an sich mitgewogen werden sollten. Die Abtropfspitze sollte
hierzu möglichst
spitz sein.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dieser Weiterbildung
umfasst die Abtropfspitze einen Sinterkörper, welcher die Öffnung verschließt, und/oder
eine Zylinderspitze. Hiedurch wird noch besser sichergestellt, dass
im Bereich der Öffnung immer
die gleichen reproduzierbaren Bedingungen vorliegen.
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Ferner
kann die Einrichtung zur Erfassung der Gesamtmasse einen Behälter zur
Aufnahme des Prüffluids
umfassen, wobei in dem Behälter
ein Auftreffelement mit einer schrägen Auftreffwand angeordnet
ist. Hierdurch wird vermieden, dass beim Ablassen des Prüffluids
in den Behälter
und beim Auftreffen einzelner Tropfen auf bereits im Behälter vorhandenem
Prüffluid
ein "Spritznebel" entsteht, durch den
an sich zu wiegendes Prüffluid
aus dem Behälter entweicht.
Dies könnte
die Messung, wenn auch leicht, verfälschen.
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Zeichnung
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1: eine Vorderansicht einer
Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen;
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2: eine Seitenansicht der
Vorrichtung von 1;
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3: eine Draufsicht auf die
Vorrichtung von 1;
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4: ein Flussdiagramm eines
Verfahrens zum Betreiben der Vorrichtung von 1;
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5: eine teilsweise geschnittene
Seitenansicht eines Bereichs der Vorrichtung von 1 mit einer Abtropfspitze; und
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6: einen Detailschnitt durch
die Abtropfspitze von 5.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 trägt eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge
von Einspritzsystemen insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie
umfasst in ihrem unteren Bereich eine Grundplatte 12, auf
der ein Hülse 14 gehalten
ist. Im oberen Bereich erkennt man einen Adapter 16, in
den von oben her ein Einspritzsystem, vorliegend ein Injektor 18 mit
seiner Düse 20, eingeführt ist
(die Düse 20 ist
in den 1 und 2 an sich nicht sichtbar;
das Bezugszeichen verweist nur auf ihre ungefähre Position). Der Injektor 18 ist
an eine in der Figur nicht sichtbare Hochdruck-Prüffluidversorgung
angeschlossen. Unterhalb des Adapters 16 befindet sich
ein Kopf 22. Dieser umschließt bereichsweise wiederum eine
Messkammer (nicht sichtbar), in die das Prüffluid von der Einspritzdüse 20 eingespritzt
werden kann. Das eingespritzte Prüffluidvolumen wird von einer
volumetrischen Messeinrichtung erfasst.
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Die
volumetrische Messeinrichtung ist in der Zeichnung nicht sichtbar.
Sie umfasst einen Kolben, welcher die Messkammer bereichsweise begrenzt. Wird
von der Einspritzdüse 20 Prüffluid in
die Messkammer eingespritzt, erhöht
sich das Volumen des Prüffluids
in der Messkammer, wodurch der Kolben entgegen der Kraft einer Schraubenfeder
bewegt wird. Diese Bewegung wird von einem Bewegungssensor erfasst,
und ein entsprechendes Signal wird über einen nicht dargestellten
Anschluss des volumetrischen Messsystems an eine Verarbeitungseinheit 24 geleitet.
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Die
Messkammer kann über
ein Magnetventil 26, ein Gleichdruckventil 28 und
einen nicht sichtbaren Kanal mit zwei weiteren Ventilen verbunden werden,
nämlich
einem Waagenventil 30 und einem Rückflussventil 32.
Die beiden Ventile 30 und 32 sind so verschaltet,
dass immmer nur eines von beiden geöffnet sein kann. Bei geöffnetem
Waagenventil 30 kann das Prüffluid aus der Messkammer über einen Kanal 33 (vgl. 5) in einen Messbehälter 34 fließen, welcher
auf eine Waage 35 aufgesetzt ist bzw. auf dieser steht
(die Waage 35 sowie die beiden Ventile 30 und 32 sind
an die Verarbeitungseinheit 24 angeschlossen). Bei geöffnetem
Rückflussventil 32 wiederum
ist die Messkammer über
einen nicht dargestellten Schlauch mit der Mediumversorgung der
Vorrichtung 10 verbunden, beispielswiese mit einem Vorratsbehälter, aus
dem die Hochdruck-Prüffluidverosrgung
gespeist wird, so dass ein geschlossener Prüffluidkreislauf geschaffen
wird.
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Der
Kanal 33, der Messbehälter 34 und
die Waage 35 sind in den 5 und 6 im Detail dargestellt.
Aus 5 ist ersichtlich,
dass der Messbehälter 34 auf
der Waage 35 steht. Oberhalb des Messbehälters ist
eine Öffnung 72 des
Kanals 33 vorhanden, über
die Prüffluid
aus der Messkammer in den Messbehälter 34 abgelassen
werden kann. Im Messbehälter 34 ist
ein Auftreffelement 74 angeordnet, welches eine relativ
zum Boden des Messbehälters 34 schräge Auftreffwand 76 aufweist.
Das Auftreffelement 74 wird im Messbehälter 34 auf hier nicht
näher dargestellte
Art und Weise gehalten (beispielsweise durch Absätze an der Innenwand des Messbehälters 34).
In der Auftreffwand 76 sind mehrere Durchgangsöffnungen 78 vorhanden,
welche die Oberseite der Auftreffwand 76 mit der Unterseite
verbinden. Das Auftreffelement 74 ist aus einer kunststoffbeschichteten
Pappe hergestellt. Zusätzlich
oder an Stelle der Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 78 kann in
der Auftreffwand 76 auch im Bereich der tiefsten Stelle
ein Spalt vorgesehen sein. Auf die Funktion des Auftreffelements 74 wird
weiter unten eingegangen.
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In
die Öffnung 72 des
Kanals 33 ist eine Abtropfspitze 80 eingeschraubt
(vgl. 6). Diese besteht
aus einem im wesentlichen zylindrischen, rohränlichen Sinterkörper 82 mit
einem umlaufenden Ringbund 81. Der Sinterkörper 82 ist
bis zum Ringbund 81 in die Öffnung 72 des Kanals 33 eingeschraubt,
so dass der untere Bereich des Sinterkörpers 82 aus dem Kanal 33 herausragt.
In die vom Kanal 33 abgewandte untere Öffnung des Sinterkörpers 82 ist
eine Zylinderspitze 84 aus Stahl eingepresst. Deren Oberfläche ist
poliert und ihre Spitze ist mit steigender Krümmung maximal spitz ausgeführt.
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Das
in den Messbehälter 34 gelangte
Prüffluid
kann mit einer aus Gründen
der Übersichtlichkeit der
Zeichnung nicht dargestellten Absaugvorrichtung aus dem Messbehälter 34 entfernt
werden. Diese Absaugvorrichtung wird hierfür zunächst über den oben offenen Messbehälter 34 gefahren
und anschließend in
den Messbehälter 34 hinein
abgesenkt. Nun wird das Prüffluid
aus dem Messbehälter 34 abgesaugt und
zum Vorratsbehälter
der Hochdruck-Prüffluidversorgung
geleitet. Anschließend
wird die Absaugvorrichtung aus dem Messbehälter 34 nach oben
bewegt und zur Seite gefahren.
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Die
Vorrichtung 10 wird folgendermaßen betrieben: Um die Qualität eines
Einspritzsystems zu messen, wird dieses von der Verarbeitungseinheit 24 so
angesteuert, dass verschiedene Einzeleinspritzungen von Prüffluid,
welches von der Hochdruck-Prüffluidversorgung
bereitgestellt wird, durch den Injektor 18 mit der Einspritzdüse 20 in
die Messkammer erfolgen (möglich
ist auch, dass diese Ansteuerung durch eine separate Einheit erfolgt).
Die Verarbeitungseinheit 24 dient also nicht nur zur Verabeitung
von Messsignalen sondern auch zur Ansteuerung von Komponenten der
Vorrichtung 10 (beispielsweise auch der Ventile 30 und 32).
Das Volumen einer Einzeleinspritzung kann dabei sehr klein sein.
Die Volumenänderung
des Prüffluids
in der Messkammer, welche jeweils dem Volumen einer Einzeleinspritzung
entspricht, wird vom volumetrischen Messsystem erfasst und ein entsprechendes Signal
an die Verarbeitungseinheit 24 übermittelt.
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Zu
Beginn einer Messkampagne, welche im Allgemeinen aus der Messung
eines bestimmten Einspritzzyklus besteht, werden die Ventile 30 und 32 von
der Verarbeitungseinheit 24 so angesteuert, dass nach einer
Einzeleinspritzung oder auch einer bestimmten Anzahl von Einzeleinspritzungen
das in die Messkammer eingespritzte Prüffluidvolumen aus dieser in
den Messbehälter 34 auf
der Waage 35 entleert wird. Nach einer Kalibrierung, also
einer bestimmten Anzahl von Einzeleinspritzungen, welche beispielsweise
der Anzahl der Einspritzungen eines Einspritzzyklus entsprechen
kann (die Kalibirierung selbst ist weiter unten im Detail erläutert),
werden die beiden Ventile 30 und 32 von der Verarbeitungseinheit 24 so
angesteuert, dass die Entleerung des Prüffluids aus der Messkammer
nun wieder nicht in den Messbehälter 34 auf
der Waage 35, sondern wieder zum Vorratsbehälter der
Hochdruck-Prüffluidversorgung
erfolgt. Möglich
ist auch, dass dieser Weg der Entleerung nur für eine bestimmte Anzahl von
Messkampagnen bzw. Einpritzzyklen gewählt werden kann.
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Um
sicherzustellen, dass exakt jene Menge, die in die Messkammer eingespritzt
wurde, auch in den Messbehälter 34 abgelassen
wird, werden vor Beginn einer Messkampagne alle zum Messbehälter 34 führenden
Räume und
Leitungen mit Prüffluid
gefüllt.
Dies wird vorliegend dadurch herbeigeführt, dass die Ventile 30 und 32 so
angesteuert werden, dass für
eine gewissen Zeit Prüffluid
vom Injektor über
die Messkammer und den Kanal 33 in den Messbecher 34 strömen kann.
Somit sind vor Beginn einer Messkampagne alle Fluidräume gleichmäßig mit
Prüffluid
gefüllt.
Nach diesem "Spülvorgang" werden die Ventile 30 und 32 wieder
so angesteuert, wie es für
den normalen Prüfbetrieb
erforderlich ist.
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Um
eine maximale Messgenauigkeit zu erreichen, ist es erforderlich,
dass sich vor und nach einer Messkampagne immer die gleiche Menge
an Prüffluid
in den Fluidräumen
zwischen Messkammer und Messbehälter 34 befindet.
Die oben beschriebene Abtropfspitze dient dazu, in diesem Sinne
exakt definierte und reproduzierbare Verhältnisse zu schaffen: Zunächst wird
durch den Sinterkörper 82 erreicht,
dass dieser wie ein Schwamm vor und nach einer Messkampagne immer
mit der gleichen Menge an Prüffluid
getränkt
ist. Durch den Sinterkörper 82 hindurchtretendes
Prüffluid
fließt,
bedingt durch die Oberflächenspannung
des Prüffluids,
mindestens teilweise außen
am Sinterkörper 82 entlang.
Ferner wird durch die Abtropfspitze 80 verhindert, dass
am Ende des Kanals 33 im Bereich der Öffnung 72 Tropfen
hängen
bleiben. Hierzu ist der Spitzenwinkel der Zylinderspitze 84 so
spitz gewählt,
dass sich an ihrem unteren Ende kein anhaftender Tropfen ausbilden
kann. Eine auf der Zylinderspitze 84 angebrachte Antihaftbeschichtung
(nicht dargestellt) unterstützt diese
Eigenschaft. Ein Leerlaufen des Kanals 33 wird im übrigen dadurch
verhindert, dass sein Durchmesser relativ klein ist.
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Das
Auftreffelement 74 dient ebenfalls dazu, die Messgenauigkeit
Mess- und Kalibriervorgangs zu maximieren: Wenn ein Prüffluidtropfen 86 (vgl. 5) von der Abtropfspitze 80 direkt
in den Messbehälter 34 fallen
würde,
könnten
durch das Auftreffen des Tropfens 86 auf der geschlossenen
Flüssigkeitsoberfläche des
im Messbehälter 34 vorhandenen
Prüffluids 88 Prüffluidtropfen
entstehen, welche in Form eines Nebels den Messbehälter 34 verlassen und
somit nicht mitgewogen werden. Des weiteren kann es bei hohen Temperaturen
des abfließenden Prüffluids
dazu kommen, dass kleine Mengen an Prüffluid aus dem Messbehälter 34 verdunsten
und ebenfalls nicht mitgewogen werden.
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Durch
die Auftreffwand 76 des Auftreffelements 74 wird
der Effekt ausgenutzt, dass ein Tropfen, der auf eine starre (ggf.
elastisch aufgehängte) und
zur Bewegungsrichtung des Tropfens schräg angestellte Wand oder einen
porösen
Körper
trifft, weniger kleine Fluidtropfen verursacht als ein Tropfen,
der direkt auf eine Fluidoberfläche
trifft.
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Von
der Auftreffwand 76 wird das Prüffluid durch die Durchgangsöffnungen 78 nach
unten geleitet und/oder strömt
an der Innenwand des Messbehälters 34 nach
unten ab. Die dabei gegebenenfalls entstehenden kleinen Fluidspritzer
verurschen keinen Messfehler, da sich diese an der Innenwand des Messbehälters 34 oder
an der Unterseite der Auftreffwand 76 niederschlagen und
somit mitgewogen werden.
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Die
vom volumetrischen Messsystem und von der Waage 35 bereitgestellten
Signale werden in der Verarbeitungseinheit 24 gemäß einem
Verfahren für
eine Kalibrierung verwendet, welches als Computerprogramm in der
Verarbeitungseinheit 24 abgespeichert ist. Der Ablauf dieses
Verfahrens bzw. Computerprogramms wird nun anhand von 4 erläutert:
Das Verfahren beginnt
in einem Startblock 36. Aus den vom volumetrischen Messsystem
bereitgestellten Signalen wird im Block 38 für jede Einzeleinspritzung
der Weg si bestimmt, um den sich der Kolben bei der Einzeleinspritzung
bewegt hat. Hieraus wird unter Zugrundelegung geometrischer Daten
(Block 40), welche in einem Speicher 42 abgelegt
sind, im Block 44 das Einzelvolumen Vi einer jeden Einzeleinspritzung
ermittelt. Bei den geometrischen Daten im Block 40 handelt
es sich z.B. um den Durchmesser des Kolbens. Gegebenenfalls können auch
andere, z.B. strömungstechnisch
relevante Daten verarbeitet werden.
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Mittels
eines Summenbildners wird im Block 46 das Gesamtvolumen ΣVi ermittelt,
welches sich aus den Einzelvolumina Vi der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen
zusammensetzt. Weiterhin wird in einem Block 48 abgefragt,
ob eine Kalibrierung erfolgen soll. Dies kann automatisch nach einer
bestimmten Anzahl von Messkampagnen bzw.
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Einspritzzyklen
erfolgen oder auch manuell angefordert werden. Ist die Antwort im
Block 46 ja, werden im Block 50 die Ventile 30 und 32 so
angesteuert, dass die Messkammer in den Messbehälter 34 auf der Waage 35 entleert
werden kann. Dies geschieht im Block 52. Es versteht sich,
dass zuvor die Waage 35 austariert wurde, d.h., dass sie
auf einen Ausgangswert, i.a. Null, zurückgesetzt wurde.
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Anschließend wird
im Block 54 die Gesamtmasse Σmi des aus der Messkammer abgelassenen Prüffluids
aufgrund des an die Verabeitungseinheit 24 übertragenen
Messsignals von der Waage 35 in der Verarbeitungseinheit 24 bestimmt.
Bei der Gesamtmasse Σmi
handelt es sich um die nach der bestimmten Anzahl von Einzeleinspritzungen
in der Messkammer aufgelaufene und in den Messbehälter 34 abgelassene
Masse an Prüffluid.
Um sicher zu stellen, dass das gesamte in der Messkammer vorhandene
Prüffluid
in den Messbehälter 34 abgelassen
wird, können
die zum Messbehälter 34 führenden
Räume und
Leitungen jeweils vor und nach der Zyklusmessung auch beispielsweise
mit Pressluft gespült
werden. Es versteht sich, dass die Einzeleinspritzungen, aus denen
die Einzelvolumina Vi und das Gesamtvolumen ΣVi ermittelt werden und welche für die Bildung
der Gesamtmasse mi verwendet werden, die gleichen sind.
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Nach
erfolgter Messung wird der Messbehälter 34 im Block 56 entleert,
indem das gesammelte Prüffluid
in der oben beschriebenen Art und Weise abgesaugt und zum Vorratsbehälter der
Hochdruck-Prüffluidversorgung
gebracht wird. Außerdem werden
im Block 58 die Ventile 30 und 32 so
geschaltet, dass die Entleerung der Messkammer wieder direkt zum
Vorratsbehälter
der Hochdruck-Prüffluidversorgung
erfolgt.
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Aus
dem mit dem volumetrischen Messsystem gemessenen Gesamtvolumen ΣVi und der
mit der Waage 35 gemessenen Gesamtmasse Σmi wird nun
durch Divison im Block 60 eine mittlere Dichte mρi des Prüffluids
während
der Einzeleinspritzungen ermittelt, welche zuvor für die Bildung
des Gesamtvolumens ΣVi
im Block 46 bzw. der Gesamtmasse Σmi im Block 50 verwendet
wurden. Bei dieser Dichte mρi handelt
es sich also um eine durchschnittliche Dichte während dieser Anzahl von Einzeleinspritzungen.
Im Block 62 werden nun die im Block 44 ermittelten
und abgespeicherten Einzelvolumina Vi jeweils mit der mittleren
Dichte mρi
multipliziert. Dies führt
im Block 62 zu den Einzelmassen mi, welche der jeweiligen eingespritzten
Masse bei einer Einzeleinspritzung entsprechen. Obwohl also die
Einzelmassen bei den Einzeleinspritzungen nicht gemessen wurden,
sondern nur eine Gesamtmasse Σmi
mit der Waage 35 im Block 50 ermittelt wurde,
können
auf diese Weise sehr einfach und mit großer Genauigkeit die Einzelmassen
mi berechnet werden.
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Für die Qualifizierung
unterschiedlicher Einspritzsysteme ist die Bestimmung sogenannter
Einzel-Vergleichsvolumina Vnorm besonders wichtig. Hierbei handelt
es sich um ein "theoretisches" Volumen, welches
auf dem tatäschlich
eingespritzten Volumen Vi (Block 44) basiert, aber auf
bestimmte Vergleichsbedingungen (Vergleichsdruck, Vergleichstemperatur
usw.) bezogen ist. Nur wenn die für jedes Einspritzsystem 20 ermittelten
Betriebsgrößen auf dann
zwar theoretische, aber gleiche Umgebungsbedingungen bezogen werden,
können
die verschiedenen Einspritzsysteme miteinander verglichen werden.
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Die
Ermittlung dieser Einzel-Vergleichsvolumina Vinorm erfolgt im Block 64 auf
besonders einfache Art und Weise durch einfache Multiplikation der im
Block 62 ermittelten Einzelmassen mi mit einer bestimmten
Vergleichsdichte ρnorm.
Bei dieser Vergleichsdichte ρnorm,
welche im Block 66 bereitgestellt wird, handelt es sich
um jene Dichte des Prüffluids,
wie sie bei einer bestimmten "theoretischen" Temperatur und einem
bestimmten "theoretischen" Druck vorliegen
würde.
Die Ermittlung der Einzel-Vergleichsvolumina
Vinorm im Block 64 ist also möglich, ohne dass die Temperatur
oder der Druck im Prüffluid tatsächlich gemessen
werden.
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Das
Verfahren endet in einem Endblock 68. Ist die Antwort im
Block 48 nein, soll also keine Kalibrierung erfolgen, erfolgt
die Entleerung der Messkammer im Block 70 direkt in den
Vorratsbehälter
der Hochdruck-Prüffluidversorgung
und ein Sprung zum Block 62 (die Standardstellung der Ventile 30 und 32 ist
derart, dass eine Entleerung der Messkammer zum Vorratsbehälter hin
erfolgt).
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Man
sieht, dass die Bestimmung der für
die Qualifizierung eines Einspritzsystems maßgeblichen, Parameter mi (Einzelmasse)
und Vinorm (Einzel-Vergleichsvolumen) durch den Einsatz der Waage 35 und
die Bestimmung einer mittleren Dichte mpi des Prüffluids auf äußerst einfache
und dennoch präzise Art
und Weise möglich
ist. Mit der Ermittlung der Gesamtmasse mi im Block 62 ist
also eine Kalibrierung der Bestimmung der Einzel-Vergleichsvolumina
Vinorm der Einzeleinspritzungen möglich. Diese Kalibrierung muss
nicht bei jeder Messkampagne bzw. nicht bei jedem Messzyklus eines
Einspritzsystems erfolgen. Wie oft eine solche Kalibrierung notwendig oder
sinnvoll ist, hängt
davon ab, wie unterschiedlich die Prüfbedingungen bei den einzelnen
Messpunkten und den verschiedenen Einspritzsystemen sind.