DE102004050804A1

DE102004050804A1 - Messeinrichtung

Info

Publication number: DE102004050804A1
Application number: DE200410050804
Authority: DE
Inventors: Thomas Becker; Günter Veit; Thomas Pauer; Felix LANDHÄUSSER; Roger Busch; Marc Uhl; Oliver Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-04-20
Also published as: EP1805489A1; WO2006042789A1

Abstract

Eine Messeinrichtung (1) zur zumindest mittelbaren Bestimmung der bei einer Betätigung eines Brennstoffeinspritzventils (2) abgegebenen Brennstoffmenge umfasst einen Messkolben (42) und eine Erfassungeinrichtung (65). Der Messkolben (42) ist in einem Brennstoffleitungsabschnitt (12) anordenbar und in diesem verschiebbar. Die Erfassungseinrichtung (65) dient zur Erfassung einer Verschiebung des Messkolbens (42) in dem Brennstoffleitungsabschnitt (12) bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils (2) und bestimmt entsprechend der erfassten Verschiebung des Messkolbens (42) einen Brennstoffmengenwert. Dabei gibt der Brennstoffmengenwert zumindest näherungsweise eine mit der Verschiebung des Messkolbens (42) durch den Brennstoffleitungsabschnitt (12) transportierte Brennstoffmenge an.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Bestimmung der bei einer Betätigung eines Brennstoffeinspritzventils abgegebenen Brennstoffmenge. Speziell betrifft die Erfindung eine Messeinrichtung zur Anwendung bei luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.

Aus der DE 198 43 940 A1 ist ein Brennstoffeinspritzsystem mit einem Brennstoffeinspritzventil für eine Brennstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, bekannt. Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzsystem wird der Brennstoff mittels einer Hochdruckpumpe in ein Common-Rail gefördert und über Brennstoffeinspritzventile in zugeordnete Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzsystems erzeugt die Hochdruckpumpe einen Druck von bis zu 2000 bar (200 MPa).

Das aus der DE 198 43 940 A1 bekannte Brennstoffeinspritzsystem hat den Nachteil, dass die von einem Brennstoffeinspritzventil abgespritzte Brennstoffmenge aufgrund von Bauteiltoleranzen der Bauteile des Brennstoffeinspritzventils erheblich variieren kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann einerseits eine präzise Fertigung mit engen Toleranzvorgaben durchgeführt werden. Andererseits kann bereits im Rahmen der Serienfertigung unter vorgegebenen Bedingungen die bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils abgegebene Brennstoffmenge gemessen werden, und auf Grundlage dieser Messung ein Einspritzmengenabgleich für das spezielle Brennstoffeinspritzventil durchgeführt werden. Dieses denkbare Messverfahren gibt jedoch nur Auskunft über den Neuzustand des Brennstoffeinspritzventils, so dass speziell alterungsbedingte sowie nach und nach auftretende Veränderungen des Abspritzverhaltens zu abweichenden Einspritzmengen führen. Außerdem berücksichtigt ein bei der Herstellung des Brennstoffeinspritzventils erfolgender Abgleich nur bestehende Toleranzen der Bauteile des Brennstoffeinspritzventils und nicht die des gesamten Brennstoffeinspritzsystems.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils eine Bestimmung der bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils abgegebenen Brennstoffmenge erfolgen kann. Hierfür ist ein Messkolben in einem Brennstoffleitungsabschnitt anordenbar und in diesem verschiebbar. Eine Erfassungseinrichtung der Messeinrichtung erfasst eine Verschiebung des Messkolbens bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils und bestimmt entsprechend dieser Verschiebung einen Brennstoffmengenwert. Dadurch kann die bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils abgegebene bzw. abgespritzte Brennstoffmenge genau bestimmt werden. Da diese Bestimmung während des normalen Betriebs des Brennstoffeinspritzventils erfolgt, können sowohl alterungsbedingte Änderungen des Abspritzverhaltens des Brennstoffeinspritzventils als auch in Zusammenwirkung mit dem übrigen Brennstoffeinspritzsystem bedingte Variationen der abgegebenen Brennstoffmenge erfasst und entsprechend berücksichtigt werden. Außerdem wird die Serienfertigung des Brennstoffeinspritzventils erleichtert, da eine Messung des Abspritzverhaltens während der Serienfertigung nicht erforderlich ist und bestehende enge Toleranzvorgaben gegebenenfalls auch gelockert werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Messeinrichtung möglich.

In vorteilhafter Weise ist die Messeinrichtung Teil des Brennstoffeinspritzventils, wobei der Messkolben in einer in dem Brennstoffeinspritzventil vorgesehenen Brennstoffleitung angeordnet ist. Dabei ist es ferner vorteilhaft, dass der Messkolben in der Brennstoffleitung stromabwärts von einer hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung angeordnet ist. Durch die Integration in das Brennstoffeinspritzventil kann die Messeinrichtung in Bezug auf die dazwischenliegende Brennstoffleitung nahe an der Stelle, wo der Brennstoff abgespritzt wird, angeordnet sein, so dass die Genauigkeit des bestimmten Brennstoffmengenwerts verbessert ist. Sofern das Brennstoffeinspritzventil eine hydraulische Hubübersetzungseinrichtung aufweist, wird in der Regel ein Teil des durch die Brennstoffleitung fließenden Brennstoffs in die hydraulische Hubübersetzungseinrichtung abgezweigt, ohne abgespritzt zu werden, da dieser Teil zurück in den Brennstofftank geführt wird. Stromaufwärts der hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung stimmt die transportierte Brennstoffmenge daher nicht mit der beim Einspritzen abgegebenen Brennstoffmenge des Brennstoffeinspritzventils überein. Dies kann zwar zum Teil rechnerisch korrigiert werden, die Anordnung des Messkolbens stromabwärts der hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung ermöglicht aber eine höhere Genauigkeit, ohne dass eine rechnerische Korrektur erforderlich ist.

Vorteilhaft ist es, dass das Brennstoffeinspritzventil eine elektrische Zuleitung aufweist, mittels der eine Betätigungseinrichtung des Brennstoffeinspritzventils zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils mit einer Betätigungsspannung beaufschlagbar ist, dass die Erfassungseinrichtung den Brennstoffmengenwert an eine mit der elektrischen Zuleitung verbundene Wähleinrichtung ausgibt und dass die Wähleinrichtung während eines Zeitabschnitts, in dem das Brennstoffeinspritzventil mit keiner Betätigungsspannung beaufschlagt ist, den von der Erfassungseinrichtung erhaltenen Brennstoffmengenwert über die elektrische Zuleitung ausgibt. Die Wähleinrichtung wählt dabei diesen Zeitabschnitt innerhalb des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen der Betätigungseinrichtung. Auf diese Weise kann der Brennstoffmengenwert über die bereits bestehende elektrische Zuleitung aus dem Brennstoffeinspritzventil geführt werden, so dass der Aufwand bei der Herstellung des Brennstoffeinspritzventils erheblich verringert werden kann.

In vorteilhafter Weise erfasst die Erfassungseinrichtung die Verschiebung des Messkolbens in dem Brennstoffleitungsabschnitt mittels einer Ultraschallmessung. Dadurch kann die Endstellung und gegebenenfalls auch die Anfangsstellung des Messkolbens auf einfache Weise erfasst werden. Alternativ kann die Erfassungseinrichtung auch eine Laserdiode aufweisen und mittels einer Interferenzmessung die Verschiebung des Messkolbens erfassen. Ferner kann die Erfassungseinrichtung auch eine Spule aufweisen, die vorzugsweise im Bereich des Messkolbens seitlich an dem Brennstoffleitungsabschnitt oder um den Brennstoffleitungsabschnitt herum angeordnet ist, um durch Ausnutzen der Änderung des Magnetflusses bei einer Verschiebung des Messkolbens diese Verschiebung zu erfassen. Beispielsweise kann die Änderung des induktiven Widerstands der Spule gemessen werden. In diesem Fall besteht der Messkolben vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material.

In vorteilhafter Weise ist eine Druckfeder vorgesehen, die den Messkolben zu einer Ausgangsstellung hin mit einer Rückstellkraft beaufschlagt. Dabei ist es ferner vorteilhaft, dass eine Anlagefläche vorgesehen ist, an der der Messkolben in der Ausgangsstellung anliegt. Dadurch kann eine definierte Ausgangsstellung für den Messkolben vorgegeben werden. In diesem Fall kann es genügen, dass die Erfassungseinrichtung lediglich die Endstellung des Messkolben nach der erfolgten Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfasst, um die abgegebene Brennstoffmenge zu ermitteln. Außerdem wird der Messkolben durch die Druckfeder und gegebenenfalls die Anlagefläche in einem gewissen Bereich des Brennstoffleitungsabschnitts gehalten, so dass die Funktionsfähigkeit der Messeinrichtung über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist es, dass der Messkolben eine Durchgangsöffnung aufweist, die bei einer durch die Rückstellkraft der Druckfeder bedingten Rückstellbewegung des Messkolbens ein Durchströmen von Brennstoff ermöglicht. Die Durchgangsöffnung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils, bei der für kurze Zeit Brennstoff abgespritzt wird, zumindest im wesentlichen kein Durchströmen von Brennstoff durch die Durchgangsöffnung auftritt, so dass der Messkolben von dem durch die Brennstoffleitung transportierten Brennstoff mitgenommen wird. Nach dem Schließen des Brennstoffeinspritzventils erfolgt kein Transport des Brennstoffs in der Brennstoffleitung. Die Durchgangsöffnung ist vorzugsweise so groß ausgebildet, dass während der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen des in die Brennkraftmaschine eingespritzten Brennstoffs in Bezug auf die Rückstellkraft der Druckfeder eine Rückstellung des Messkolbens in seine Ausgangslage zumindest im wesentlichen ermöglicht wird. Eine Einzelzündung kann durch mehrere Betätigungen des Brennstoffeinspritzventils dargestellt sein, nämlich durch jeweils eine oder mehrere Voreinspritzungen, Haupteinspritzungen und/oder Nacheinspritzungen.

In vorteilhafter Weise ist ein Anschlagelement vorgesehen, das zur Vorgabe einer maximalen Verschiebung des Messkolbens in dem Brennstoffleitungsabschnitt die Verschiebbarkeit des Messkolbens stromabwärts begrenzt. Bei einer Fehlfunktion des Brennstoffeinspritzventils kann es zu einer übermäßigen Abgabe von Brennstoff kommen. Durch die Vorgabe einer maximalen Verschiebung des Messkolbens kann die abgegebene Brennstoffmenge begrenzt bzw. ein Abschalten des Brennstoffeinspritzventils erreicht werden. Eine mögliche Fehlfunktion des Brennstoffeinspritzventils ist ein Klemmen einer Ventilnadel, so dass das Brennstoffeinspritzventil auch im unbetätigten Zustand geöffnet ist.

Zeichnung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine auszugsweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung als Teil eines Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung 1 als Teil des Brennstoffeinspritzventils 2, wobei die Messeinrichtung 1 und das Brennstoffeinspritzventil 2 teilweise geschnitten dargestellt sind. Das Brennstoffeinspritzventil 2 kann insbesondere als Injektor für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen ausgestaltet sein. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Messeinrichtung 1 in der Zeichnung von den übrigen Teilen des Brennstoffeinspritzventils 2 getrennt und vergrößert dargestellt.
Die Messeinrichtung 1 kann insbesondere bei einer Brennstoffeinspritzanlage für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen. Die Messeinrichtung 1 kann dabei, wie in der 1 dargestellt, Teil des Brennstoffeinspritzventils 2 sein oder in die Zufuhrleitung zum Brennstoffeinspritzventil 2 integriert werden oder auf andere Weise in das Brennstoffeinspritzsystem zum zumindest mittelbaren Bestimmen der bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2 abgegebenen Brennstoffmenge integriert werden.
Das Brennstoffeinspritzventil 2 weist ein Ventilgehäuse 3 auf, das mit einem Ventilsitzkörper 4 verbunden ist. An dem Ventilsitzkörper 4 ist eine Ventilsitzfläche 5 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Dabei ist der Ventilschließkörper 6 einstückig mit einer Ventilnadel 7 ausgebildet, die insbesondere von einer Ventilnadelführung 8 des Ventilgehäuses 3 geführt ist. Die Ventilnadel 7 wird von einer Ventilfeder 9 in Richtung des durch den Ventilschließkörper 6 und die Ventilsitzfläche 5 gebildeten Dichtsitzes mit einer Schließkraft beaufschlagt. Außerdem weist das Ventilgehäuse 3 einen Brennstoffeinlassstutzen 10 auf, an den eine (nicht dargestellte) Brennstoffleitung zum Zuführen von Brennstoff in das Brennstoffeinspritzventil 2 anschließbar ist.
Von dem Brennstoffeinlassstutzen 10 fließt der Brennstoff über einen schematisch dargestellten Brennstoffleitungsabschnitt 11, einen Brennstoffleitungsabschnitt 12 und einen Brennstoffleitungsabschnitt 13 in einen Brennstoffraum 14 innerhalb des Ventilgehäuses 3. Die Brennstoffleitungsabschnitte 11, 12 und 13 bilden eine Brennstoffleitung 11, 12, 13 des Brennstoffeinspritzventils 2. Außerdem zweigt von dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 eine schematisch dargestellte Brennstoffleitung 15 ab, die Brennstoff zu einer in dem Ventilgehäuse 3 vorgesehenen hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung 16, die je nach Anwendungsfall als Weg- oder Kraftverstärker ausgebildet sein kann, führt. Die hydraulische Hubübersetzungseinrichtung 16 umfasst einen Steuerraum 20, der über eine mit der Brennstoffleitung 15 verbundene Drossel 21 mit Brennstoff befüllbar ist. Außerdem ist eine als ein magnetisch betätigbares Ventil ausgebildete Betätigungseinrichtung 30 vorgesehen, die eine Magnetspule 22, einen Anker 23 sowie in entgegengesetzte Richtungen auf den Anker 23 einwirkende Federn 24 und 25 umfasst. Die Magnetspule 22 ist durch eine elektrische Leitung 26, eine elektrische Leitung 27 und eine zwischen den elektrischen Leitungen 26, 27 vorgesehene Wähleinrichtung 28 mit einem Anschlusskontakt 29 verbunden, an den zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2 eine Betätigungsspannung anlegbar ist. Die elektrischen Leitungen 26, 27 bilden eine elektrische Zuleitung 31. Bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils wird die Magnetspule 22 mit Strom durchflossen, wodurch der Anker 23 in Richtung der Magnetspule 22 entgegen der Kraft der Feder 24 bewegt wird. Ein mit dem Anker 23 verbundener Ventilschließkörper 35, der mit einer innerhalb des Ventilgehäuses 3 ausgebildeten Ventilsitzfläche 36 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, hebt dadurch von der Ventilsitzfläche 36 zum Öffnen des Dichtsitzes ab und gibt eine mit dem Steuerraum 20 verbundene Drossel 37 frei, so dass Brennstoff aus dem Steuerraum 20 über die Drossel 37 in einen druckentlasteten Raum 38 fließen kann. Aus dem druckentlasteten Raum 38 kann der Brennstoff über eine Bohrung 39 zu einem Brennstoffabflussstutzen 40 fließen, der im montierten Zustand des Brennstoffeinspritzventils 2 mit dem Brennstofftank verbunden ist.
Bei der Betätigung der Magnetspule 22 des Brennstoffeinspritzventils 2 wird daher der Druck des in dem Steuerraum 20 vorhandenen Brennstoffs verringert, so dass die Ventilnadel 7 auf Grund des Druckes des Brennstoffs im Brennstoffraum 14 entgegen der Kraft der Ventilfeder 9 verstellt wird, wodurch der zwischen dem Ventilschließkörper 6 und der Ventilsitzfläche 5 ausgebildete Dichtsitz geöffnet wird und Brennstoff aus dem Brennstoffraum 14 über die Abspritzöffnung 41 aus dem Brennstoffeinspritzventil 2 abgespritzt wird.
Nach der Betätigung der Magnetspule 22 wird der Anker 23 durch die Kraft der Feder 24 entgegen der Kraft der Feder 25 in die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung zurückgestellt, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 35 und der Ventilsitzfläche 36 ausgebildete Dichtsitz wieder geschlossen wird. Dadurch ist die Drossel 37 zur Seite des druckentlasteten Raums 38 hin geschlossen, so dass der Druck des Brennstoffs im Steuerraum über die Drossel 21 angehoben wird. Die auf Grund des Druckes im Steuerraum 20 und der Kraft der Druckfeder 9 auf die Ventilnadel 7 einwirkende Rückstellkraft überwiegt dann die auf Grund des Brennstoffdruckes im Brennstoffraum 14 auf die Ventilnadel 7 entgegen der Kraft der Ventilfeder 9 einwirkende Kraft, so dass die Ventilnadel 7 in die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung zurückgeführt wird, bei der der aus dem Ventilschließkörper 6 und der Ventilsitzfläche 5 gebildete Dichtsitz geschlossen ist.
Die bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils abgegebene Brennstoffmenge hängt nicht nur von dem Verlauf der an dem Anschlusskontakt 29 anliegenden Betätigungsspannung ab. Auf Grund von Bauteiltoleranzen bei der Neuherstellung der Teile des Brennstoffeinspritzventils 2, Alterung und Abnutzung von Bauteilen, temperaturbedingten Änderungen der charakteristischen Eigenschaften des Brennstoffeinspritzventils 2, der individuellen charakteristischen Eigenschaften der weiteren Teile des Brennstoffeinspritzsystems, die insbesondere auf den Druck des über den Brennstoffeinlassstutzen 10 eingeführten Brennstoffes Einfluss haben, und aus weiteren Gründen kann die abgespritzte Brennstoffmenge von der beabsichtigten bzw. vorgegebenen Brennstoffmenge abweichen. Die erfindungsgemäße Messeinrichtung 1 ermöglicht eine Kompensation der genannten Effekte, um im Rahmen einer vorgegebenen Genauigkeit die beabsichtigte Brennstoffmenge bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2 auch tatsächlich abzuspritzen.
Die Messeinrichtung 1 umfasst einen Messkolben 42, der in dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 angeordnet und in diesem stromaufwärts, d.h. in einer Richtung 43, und stromabwärts, d.h. in einer Richtung 44, verschiebbar ist. Der Messkolben 42 weist in diesem Ausführungsbeispiel an seiner Innenseite einen zylinderförmigen Abschnitt 45 und einen zylinderförmigen Abschnitt 46 auf, der einen kleineren Durchmesser als der zylinderförmige Abschnitt 45 hat, wobei zwischen den zylinderförmigen Abschnitten 45, 46 ein konischer Abschnitt 47 vorgesehen ist. Der Messkolben 42 weist außerdem ein zapfenförmiges Teil 48 auf, das abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet ist und einen konischen Endabschnitt 49 aufweist. Das zapfenförmige Teil 48 ist mit verringertem Durchmesser ausgebildet, so dass zwischen diesem und der umgebenden Innenwand des Brennstoffleitungsabschnittes 12 ein Ringspalt 50 ausgebildet ist. Entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs, d.h. in die Richtung 43, ist der Messkolben 42 mit einer Rückstellkraft einer Druckfeder 55 beaufschlagt. Dabei ist ein Ausgangsstellungs-Vorgabeelement 56 in dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 vorgesehen, das gegenüber eine Verschiebung in der Richtung 43 oder der Richtung 44 gesichert ist, z.B. durch Verbinden mit dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 mittels Schweißen oder Löten. An dem Ausgangsstellungs-Vorgabeelement 56 ist eine kreisringförmige Anlagefläche 57 ausgebildet, an der der Messkolben 42 in der Ausgangsstellung mit einer Stirnseite 58 anliegt. Dadurch wird die Rückstellung des Messkolbens 42 durch die Druckfeder 55 in der Richtung 43 begrenzt. Um den Brennstofffluss nicht zu behindern, weist das Ausgangsstellungs-Vorgabeelement 56 eine zylinderförmige Aussparung 59 auf, die an den zylinderförmigen Abschnitt 45 des Messkolbens 42 angepasst ist.
Bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2 wird Brennstoff aus dem Brennstoffraum 14 über die Abspritzöffnung 41 in einen (nicht dargestellten) Brennraum einer Brennkraftmaschine abgegeben. Aufgrund des hohen Druckes des Brennstoffs wird gleichzeitig Brennstoff aus dem Brennstoffleitungsabschnitt 13 und somit auch aus dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 nachgefördert. Dabei strömt Brennstoff aus dem Ringspalt 50 in den Bereich 60 des Brennstoffleitungsabschnittes 12. Dabei wird der Messkolben 42 zumindest näherungsweise proportional zu der durch den Brennstoffleitungsabschnitt 13 bzw. den Bereich 60 des Brennstoffleitungsabschnittes 12 transportierten Brennstoffmenge mitgenommen, d.h. in dem Brennstoffsleitungsabschnitt 12 verschoben.
Die Messeinrichtung 1 umfasst eine Erfassungseinrichtung 65, die die Verschiebung des Messkolbens 42 in dem Brennstoffsleitungsabschnitt 12 erfasst. Beispielsweise kann der Abstand zwischen der Erfassungseinrichtung 65 und dem Messkolben 42, insbesondere einer innerhalb des zapfenförmigen Teils 48 ausgebildeten, senkrecht zu der Richtung 44 orientierten Fläche 66, mittels einer Ultraschallmessung gemessen werden. Da die bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2 erfolgende Verschiebung des Messkolbens 42 entgegen der Kraft der Druckfeder 55 erfolgt, nimmt der Abstand bei der in der 1 dargestellten Anordnung zu. Die Erfassungseinrichtung 65 kann aber auch stromabwärts des Messkolbens 42 angeordnet sein. In diesem Fall erfasst die Erfassungseinrichtung 65 eine Abnahme des Abstands. Die Erfassungseinrichtung 65 kann die gesamte Bewegung des Messkolbens 42 erfassen. Allerdings kann es auch genügen, dass lediglich die Anfangsstellung des Messkolbens 42, z.B. kurz vor oder beim Beginn der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2, und die Endstellung, z.B. bei oder nach der Beendigung der Betätigung, erfasst wird. Sofern die Messeinrichtung 1 so ausgebildet ist, dass zumindest beim regulären Betrieb stets eine Rückstellung des Messkolbens 42 in die durch die Anlagefläche 57 vorgegebene Ausgangsstellung erfolgt, ist eine wiederholende Bestimmung der Ausgangsstellung nicht erforderlich, so dass abgesehen von einem anfänglichen und gegebenenfalls nach gewissen Zeitabständen wiederholten Einmessvorgang, lediglich die Endstellung erfasst werden kann.
Um die Rückstellung des Messkolbens 42 innerhalb einer gewissen Zeit zu ermöglichen, sind eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 67, 68 in dem zapfenförmigen Teil 48 des Messkolbens 42 vorgesehen. Die Durchgangsöffnungen 67, 68 wirken dabei jeweils als Drossel, wobei die Drosselwirkung so bestimmt ist, um in Bezug auf die Rückstellkraft der Druckfeder 55 im regulären Betrieb eine zumindest annäherungsweise Rückstellung des Messkolbens 42 in seine Ausgangsstellung zu gewährleisten, aber bei einer Verschiebung des Messkolbens 42 in der Richtung 44 bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2 zur Vermeidung einer Verfälschung des von der Erfassungseinrichtung aufgrund der Verschiebung des Messkolbens bestimmten Brennstoffmengenwertes ein Nachströmen von Brennstoff durch die Durchgangsöffnungen 67, 68 zumindest weitgehend zu vermeiden.
Die Messeinrichtung 1 weist außerdem ein Anschlagelement 69 auf, das in dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 angeordnet ist und entsprechend dem Ausgangsstellungs-Vorgabeelement 56 gegen eine Verschiebung in dem Brennstoffleitungsabschnitt 12 gesichert ist. Das Anschlagelement 69 weist eine konische Anschlagfläche 70 auf, die an eine an dem zapfenförmigen Teil 48 ausgebildete ebenfalls konische Fläche 71 angepasst ist. Außerdem ist ein zylinderförmiger Abschnitt 72 und ein sich in Strömungsrichtung erweiternder konischer Abschnitt 73 vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass eine Beeinflussung der Brennstoffströmung weitgehend vermieden wird.
Der Abstand zwischen dem zapfenförmigen Teil 48 und dem Anschlagelement 69 ist so vorgegeben, dass im regulären Betrieb ein ungehinderter Transport des Brennstoffs aus dem Ringspalt 50 in den Bereich 60 des Brennstoffleitungsabschnitts 12 möglich ist. Bei einer Fehlfunktion des Brennstoffeinspritzventils 2, bei der beispielsweise die Ventilnadel 7 nicht mehr in die Schließstellung zurückgeführt wird, kann Brennstoff ununterbrochen oder für einen abnormal langen Zeitraum über die Abspritzöffnung 41 abgegeben werden. In diesem Fall wird der Messkolben 52 in einem oder mehreren Schritten immer weiter in der Richtung 44 verstellt, bis die Fläche 71 des zapfenförmigen Teils 48 an der konischen Anschlagfläche 70 des Anschlagelements 69 anschlägt. Dadurch wird der Brennstofffluss zwischen dem Ringspalt 50 und dem Bereich 60 unterbrochen. Insbesondere bei Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstgezündeten Brennkraftmaschinen kann dadurch ein ungewolltes Hochlaufen der Brennkraftmaschine verhindert werden.
Die Erfassungseinrichtung 65 erfasst die Verschiebung des Messkolbens 42 und bestimmt entsprechend der erfassten Verschiebung einen Brennstoffmengenwert. Der Brennstoffmengenwert gibt dabei die mit der Verschiebung des Messkolbens 42 durch den Brennstoffleitungsabschnitt 12 transportierte Brennstoffmenge an, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleich der über die Abspritzöffnung 41 abgegebenen Brennstoffmenge ist. Die Erfassungseinrichtung 65 gibt den bestimmten Brennstoffmengenwert über eine elektrische Leitung 74 an eine Wähleinrichtung 28 aus. Die Wähleinrichtung 28 wählt aus einem Zeitintervall, in dem an dem Anschlusskontakt 29 keine Betätigungsspannung anliegt, einen Zeitabschnitt aus und gibt während dieses Zeitabschnitts den von der Erfassungseinrichtung erhaltenen Brennstoffmengenwert an den Anschlusskontakt 29 aus. Dadurch kann der Brennstoffmengenwert über die ohnehin bestehende elektrische Zuleitung des Brennstoffseinspritzventils 2 ausgegeben werden. Das Brennstoffeinspritzventil 2 ist in der 1 vereinfacht dargestellt. Insbesondere können die Wähleinrichtung 28 und die Messeinrichtung 1 innerhalb des Ventilgehäuses 3 des Brennstoffeinspritzventils 2 angeordnet sein. Das Brennstoffeinspritzventil 2, die Wähleinrichtung 28 und die Messeinrichtung 1 können auch als zusammengesetzte Baugruppe ausgestaltet sein. In Abhängigkeit von der Auflösung bzw. Dynamik der Messeinrichtung 1 können unterschiedliche Anforderungen erfüllt werden. Beispielsweise kann die Messeinrichtung sowohl eine Voreinspritzung mit beispielsweise 1 bis 2 mm³, eine Haupteinspritzung mit beispielsweise bis zu 80 mm³ und eine Nacheinspritzung von beispielsweise 10 bis 15 mm³ aufeinanderfolgend erfassen und die entsprechenden Brennstoffmengenwerte bestimmen. Der Brennstoffmengenwert kann aus dem bei der Verschiebung des Messkolbens 42 verdrängten Brennstoffvolumen auf der Seite des Ringspalts 50 bestimmt werden. Allerdings können noch Korrekturen vorgenommen werden, falls der Messkolben 42 oberhalb der hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung 16 angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Messeinrichtung 1 kann innerhalb der Brennstoffeinspritzanlage auch ein geschlossener Mengenregelkreis verwirklicht werden.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann die Betätigungseinrichtung 30 auch durch einen piezoelektrischen Aktor ausgebildet sein, wobei in diesem Fall eine entsprechend angepasste Hubübersetzungseinrichtung 16 zur Umsetzung des Aktorhubes zum Einsatz kommt. Außerdem kann der Meßkolben 42 im Rahmen der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert ist, modifiziert und abgewandelt ausgestaltet sein.

Claims

Messeinrichtung (1) zur zumindest mittelbaren Bestimmung der bei einer Betätigung eines Brennstoffeinspritzventils (2) abgegebenen Brennstoffmenge mit einem Messkolben (42), der in einem Brennstoffleitungsabschnitt (12) anordenbar und in diesem verschiebbar ist, einer Erfassungseinrichtung (65), die zur Erfassung einer Verschiebung des Messkolbens (42) in dem Brennstoffleitungsabschnitt (12) zumindest bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils (2) dient und entsprechend der erfassten Verschiebung des Messkolbens (42) einen Brennstoffmengenwert bestimmt, wobei der Brennstoffmengenwert zumindest näherungsweise eine mit der Verschiebung des Messkolbens (42) durch den Brennstoffleitungsabschnitt (12) transportierte Brennstoffmenge angibt.
Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1) Teil des Brennstoffeinspritzventils (2) ist, wobei der Messkolben (42) in einer in dem Brennstoffeinspritzventil (2) vorgesehenen Brennstoffleitung (11, 12, 13) angeordnet ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkolben (42) in der Brennstoffleitung (11, 12, 13) stromabwärts von einer hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung (16) angeordnet ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gezeichnet, dass der von der Erfassungseinrichtung (65) bestimmte Brennstoffmengenwert zumindest näherungsweise die bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils (2) abgegebene Brennstoffmenge angibt.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffeinspritzventil (2) zumindest eine elektrische Zuleitung (31) aufweist, mittels der eine Betätigungseinrichtung (30) des Brennstoffeinspritzventils (2) zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils (2) mit einer Betätigungsspannung beaufschlagbar ist, dass die Erfassungseinrichtung (65) den Brennstoffmengenwert an eine mit der elektrischen Zuleitung (31) verbundene Wähleinrichtung (28) ausgibt und dass die Wähleinrichtung (28) während eines Zeitabschnitts, in dem das Brennstoffeinspritzventil (2) mit keiner Betätigungsspannung beaufschlagt ist, den von der Erfassungseinrichtung (65) erhaltenen Brennstoffmengenwert über die elektrische Zuleitung (31) ausgibt.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (65) die Verschiebung des Messkolbens (42) in dem Brennstoffleitungsabschnitt (12) mittels einer Ultraschallmessung oder einer induktiven Messung erfasst.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (55) vorgesehen ist, die den Messkolben (42) zu einer Ausgangsstellung hin mit einer Rückstellkraft beaufschlagt.
Messeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gezeichnet, dass eine Anlagefläche (57) vorgesehen ist, an der der Messkolben (42) in der Ausgangsstellung anliegt.
Messeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (65) zur Erfassung der Verschiebung des Messkolbens (52) die nach der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils (2) erreichte Endstellung des Messkolbens (42) erfasst und den Brennstoffmengenwert in Abhängigkeit von der erfassten Endstellung in Bezug auf die vorgegebene Ausgangsstellung bestimmt.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkolben (42) zumindest eine Durchgangsöffnung (67, 68) aufweist, die bei einer durch die Rückstellkraft der Druckfeder (55) bedingten Rückstellbewegung des Messkolbens (42) ein Durchströmen von Brennstoff ermöglicht.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlagelement (69) vorgesehen ist, das zur Vorgabe einer maximalen Verschiebung des Messkolbens (42) in dem Brennstoffleitungsabschnitt (12) die Verschiebbarkeit des Messkolbens (42) stromabwärts begrenzt.