DE102013105039B4

DE102013105039B4 - Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102013105039B4
Application number: DE102013105039.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Müller; Christian Pottiez; Thomas Alban; Xaver Bösl; Fabian Kunick; Dirk Wüstenhagen
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: DE102013105039A1; IN2014CH02375A; US20140338421A1

Abstract

Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren, mit einer Druckkammer (1), die eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung sowie eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors (2) aufweist, einem Ventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung, und einem Ventil zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung als Schließkörper eine rotierbar gelagerte Walze (3) aufweist, die eine radial durchgehende Bohrung (5) aufweist, wobei in einer Drehwinkelstellung der Walze (3) die Bohrung (5) mit der Einlassöffnung fluchtet und in einer anderen Drehwinkelstellung die Walze (3) die Einlassöffnung verschließt, dass die Druckkammer (1) als eine Bohrung in einem Metallkörper ausgebildet ist, wobei eine quer zu der Druckkammerbohrung verlaufende Bohrung eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors (2) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren. Eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der DE 100 18 493 C1 bekannt.
Aus der DE 2 049 677 A ist eine Walzenventilsteuerung für einen Rollmembran-Kolbenmotor bekannt.
Vorrichtungen zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren haben eine Druckkammer, die eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung sowie eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors aufweist, ein Ventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung sowie ein Ventil zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung. An die Einlassöffnung wird über das Ventil eine Druckgasquelle angeschlossen. Durch Öffnen und Schließen der Ventile wird dann in der Druckkammer ein gewünschter Druck eingestellt, der dann von dem zu prüfenden Sensor gemessen werden kann.
Zum umfassenden Testen eines Drucksensors für einen Verbrennungsmotor genügt es nicht, den Drucksensor statisch verschiedenen Drücken auszusetzen, die in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors auftreten können. In der Brennkammer eines Verbrennungsmotors treten nämlich sehr rasche Druckwechsel auf, sodass ein Drucksensor für Verbrennungsmotoren auch entsprechend rasch auf Druckänderungen ansprechen muss. Um einen Drucksensor unter dynamischen Bedingungen zu testen, also wiederholt kurzen Druckpulsen auszusetzen, werden bei bekannten Vorrichtungen schnell schaltende elektromagnetische Ventile eingesetzt. Allerdings lassen sich auf diese Weise bestenfalls einige wenige Druckpulse pro Sekunde erreichen, während bei einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs drehzahlbedingt bis zu 100 Druckwechsel pro Sekunde auftreten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren kürzere Druckpulse erzeugt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird als Schließglied des Einlassventils eine rotierbaren gelagerte Walze verwendet, die eine radial durchgehende Bohrung aufweist. Je nach Drehwinkelstellung der Walze fluchtet die durchgehende Bohrung der Walze mit der Einlassöffnung der Druckkammer oder verschließt diese. Mit einer solchen Walze lässt sich eine Öffnung der Druckkammer in sehr kurzen Zeitabständen öffnen und schließen. Durch die Rotationsgeschwindigkeit lässt sich einstellen, wie oft eine Öffnung der Druckkammer pro Sekunde geöffnet und geschlossen wird.
Bevorzugt haben sowohl das Einlassventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung als auch das Auslassventil zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung als Schließkörper eine solche Walze. Eine deutliche Verbesserung gegenüber bekannten Vorrichtungen lässt sich aber bereits erreichen, wenn nur eines dieser beiden Ventile von einer solchen rotierbar gelagerten Walze gebildet wird.
Es ist möglich, mit einer einzigen Walze sowohl das Ventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung als auch das Ventil zum Öffnen und Schließen Auslassöffnung zu bilden, wenn die Einlassöffnung neben der Auslassöffnung der Druckkammer angeordnet ist. Beispielsweise kann eine Walze zwei durchgehende Bohrungen aufweisen, die in axialer Richtung der Walze voneinander entfernt angeordnet sind. Eine dieser beiden Bohrungen ist der Einlassöffnung und die andere Bohrung der Auslassöffnung zugeordnet. Bevorzugt sind die beiden Bohrungen versetzt zueinander angeordnet, beispielsweise um einen Winkel um 90° zueinander versetzt. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach erreichen, dass die Auslassöffnung geschlossen ist, wenn die Einlassöffnung geöffnet ist und umgekehrt.
Es ist auch möglich, das Ventil zum Schließen der Einlassöffnung und das Ventil zum Schließen der Auslassöffnung jeweils mit einer eigenen Walze auszubilden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die beiden Walzen mechanisch zu koppeln, sodass eine Drehbewegung einer der beiden Walzen über eine mechanische Kopplung auf die andere Walze übertragen wird. Vorteilhaft genügt dann ein einziger Motor zum Antreiben von beiden Walzen. Die Kopplung kann beispielsweise über einen Riemen oder eine Kette verfolgen. Eine weitere Möglichkeit sind beispielsweise Stirnräder oder Zahnräder.
Zum Antreiben der Walze oder der Walzen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere ein Elektromotor geeignet. Falls zwei Walzen vorhanden sind, wird bevorzugt ein einziger Elektromotor zum Antreiben von beiden Walzen verwendet. Es ist aber auch möglich, für jede der beiden Walzen einen eigenen Elektromotor vorzusehen. In diesem Fall wird bevorzugt eine elektronische Steuerung verwendet, die die beiden Elektromotoren und damit die Rotationsgeschwindigkeit der beiden Walzen sowie deren relative Drehwinkelstellung zueinander steuert.
Der Schließkörper eines Ventils wird in der Literatur manchmal als Verschlussteil, Schließglied oder Absperrkörper bezeichnet. Der Schließkörper hat die Funktion, in seiner Schließstellung einen durch das Ventil hindurchführenden Kanal abzusperren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind darin mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren; und
2 ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung dient zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren. Die dargestellte Vorrichtung hat eine Druckkammer 1, die eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors 2 aufweist. Eine Einlassöffnung der Druckkammer 1 wird mit einem von Ventil geöffnet und geschlossen, dessen Schließkörper 3 eine Walze ist. An einer Auslassöffnung der Druckkammer 1 ist ein Ventil angeordnet, dessen Schließkörper 4 ebenfalls eine Walze 4 ist.
Die beiden Walzen 3, 4 sind drehbar gelagert und weisen jeweils eine quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Bohrung 5 auf. Diese durchgehende Bohrung 5 fluchtet in einer Drehwinkelstellung mit der Einlass- bzw. der Auslassöffnung der Druckkammer 1. In einer anderen Drehwinkelstellung verschließt die Walze 3, 4 die Einlass bzw. Auslassöffnung. Durch Drehen der Walzen 3, 4 können die Einlass- und die Auslassöffnung der Druckkammer 1 deshalb in rascher Folge geöffnet und geschlossen werden. Um die beiden Walzen 3, 4 anzutreiben ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils ein Elektromotor 6 vorgesehen.
Die Einlassöffnung der Druckkammer 1 ist über das Ventil mit der Walze 3 an eine Druckquelle 7, beispielsweise eine Druckgasflasche angeschlossen.
Die Druckkammer 1 kann zusätzlich eine Messöffnung aufweisen, in der ein Referenzsensor 8 angeordnet ist, um den Druck in der Druckkammer zu messen. Mit dem Referenzsensor 8 kann der zu testende Druckmesssensor 2 überprüft oder kalibriert werden.
Die Druckkammer 1 kann als ein Kanal, beispielsweise eine Bohrung in einem Körper, gebildet sein. Vorteilhaft hat die Druckkammer so ein kleines Volumen und kann folglich mit wenig Gas rasch gefüllt und wieder entleert werden.
Beispielsweise kann die Druckkammer 1 von einem Metallkörper gebildet werden, der eine durchgehende Bohrung aufweist. Eine quer zu der Druckkammer 1 verlaufende Bohrung kann eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors 2 und/oder zum Aufnehmen eines Referenzsensors 8 bilden. Die rotierbaren Walzen 3, 4 können in quer zu der Druckkammer 1 verlaufenden Bohrungen drehbar gelagert werden. Vorteilhaft bildet der Metallkörper dann sowohl die Druckkammer als auch das Gehäuse des Einlassventils und des Auslassventils.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der in 1 dargstellten Vorrichtung im Wesentlichen nur dadurch, dass ein einziger Elektromotor 6 sowohl die Walze 3 antreibt, welche den Schließkörper des Ventils zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung bildet, als auch die Walze 4, welche den Schließkörper des Ventils zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung der Druckkammer 1 bildet. Die beiden Walzen 3, 4 sind mechanisch gekoppelt, so dass sich eine Drehbewegung der angetriebenen Walze 3 über ein Kopplungselement 9 auf die andere Walze 4 überträgt. Als Kopplungselement 9 kann beispielsweise ein Riemen oder eine Kette verwendet werden.
Die mechanische Kopplung zwischen den beiden Walzen 3, 4 ist verstellbar, um die relative Winkelstellung der beiden Walzen 3, 4 zueinander zu ändern. Dazu können beispielsweise ein Riemen oder eine Kette als Kopplungselement 9 über ein Führungselement 10, 11, beispielsweise eine Rolle, geführt werden, dessen Position verstellbar ist, beispielsweise durch eine Verschiebebewegung. Bei dem gezeigten Beispiel sind zwei Führungselemente 10, 11 vorhanden. Die Führungselemente 10, 11 sind quer zu einer durch die beiden Walzen 3, 4 definierten Linie verschiebbar.
Durch eine Änderung der Position des Führungselements 10, 11 wird die Winkelstellung der beiden Walzen 3, 4 zueinander geändert. Auf dieser Weise können die in einem Brennraum eines Motors auftretenden Druckverhältnisse noch besser simuliert werden.

Claims

Vorrichtung zum Testen von Drucksensoren für Verbrennungsmotoren, mit einer Druckkammer (1), die eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung sowie eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors (2) aufweist, einem Ventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung, und einem Ventil zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung als Schließkörper eine rotierbar gelagerte Walze (3) aufweist, die eine radial durchgehende Bohrung (5) aufweist, wobei in einer Drehwinkelstellung der Walze (3) die Bohrung (5) mit der Einlassöffnung fluchtet und in einer anderen Drehwinkelstellung die Walze (3) die Einlassöffnung verschließt, dass die Druckkammer (1) als eine Bohrung in einem Metallkörper ausgebildet ist, wobei eine quer zu der Druckkammerbohrung verlaufende Bohrung eine Testöffnung zum Aufnehmen eines zu testenden Drucksensors (2) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung als Schließkörper eine rotierbar gelagerte Walze (4) aufweist, die eine radial durchgehende Bohrung (5) aufweist, wobei die durchgehende Bohrung (5) in einer Drehwinkelstellung der Walze (4) mit der Auslassöffnung fluchtet und die Walze (4) in einer anderer Drehwinkelstellung die Auslassöffnung verschließt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Walze, die zwei durchgehende Bohrungen aufweist, den Schließkörper beider Ventile bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Walze (3) den Schließkörper des Ventils zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung und eine zweite Walze (4) den Schließkörper des Ventils zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung einer der beiden Walzen (3) über eine mechanische Kopplung auf die andere Walze (4) übertragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung mittels eines Riemens oder einer Kette erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung zur Änderung der Winkelstellung der beiden Walzen (3, 4) zueinander verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Referenzsensor (8) zum Messen des Drucks in der Druckkammer (1).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper das Gehäuse des Ventils zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung bildet und eine quer zu der Druckkammerbohrung verlaufende Bohrung zum Aufnehmen der Walze (3) aufweist.