DE102014211498A1 - Verbesserung zeitlicher Mengenverlaufsmessung instationärer Einspritzvorgänge schwach kompressibler Medien - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) für die Bestimmung einer von einer Einspritzdüse (2) eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums (4). Die Vorrichtung (1) besitzt ein Einspritzende (5) und ein Reflektionsende (6), zwischen denen eine mit einer Flüssigkeit (8) gefüllte oder befüllbare Messrohrleitung (7) angeordnet ist. An dem Einspritzende (5) sind die Einspritzdüse (2) für das Einspritzen des schwachkompressiblen Mediums (4) und eine Druckmessvorrichtung (9) angeordnet, wobei die Druckmessvorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, einen Druck in der Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist außerdem eine zwischen dem Einspritzende (5) und dem Reflektionsende (6) an der Messrohrleitung (7) angeordnete Heiz-/Kühlvorrichtung (10) vorgesehen, welche ausgebildet ist, die Flüssigkeit (8) zu temperieren.
Ein zweiter Erfindungsaspekt betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer von einer Einspritzdüse (2) eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums (4).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Bestimmung einer von einer Einspritzdüse eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung der von einem Kraftstoffinjektor für einen Verbrennungsmotor, beispielsweise für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs, eingespritzten Kraftstoffmenge, um auf eine im Betrieb des Kraftstoffinjektors in dem Verbrennungsmotor in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors eingespritzte Kraftstoffmenge rückschließen zu können.
  • Zur Analyse von Diesel- und Benzin-Einspritzsystemen sowie als Datenbasis für Simulationen von Brennverfahren im Rahmen der Entwicklung werden Messdaten von Einspritzdüsen benötigt, die gemessene Einspritzmengen als Funktion der Zeit darstellen. Da die Dauer einer einzelnen Einspritzung im Bereich von Millisekunden liegt, ist eine direkte Messung schwierig. Aus der CH-395644 ist ein Messkonzept bekannt, welches auf einer Einspritzung in eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Messrohrleitung beruht, wobei der sich im Zuge der Einspritzung einstellende Druckverlauf zeitlich erfasst wird. Basierend auf der Annahme, dass die resultierende Druckzunahme proportional zum Volumenstrom des in die Messrohrleitung eingespritzten Flüssigkeitsvolumens aufgrund der Einspritzung ist, können die Einspritzrate und die Einspritzmenge aus den erfassten Druckverläufen bestimmt werden. Die Länge der Messrohrleitung wird dabei so gewählt, dass die durch die Einspritzung bewirkte und am Ende der Messrohrleitung reflektierte Druckwelle das zu messende Signal nicht stört. Am Ende der Messrohrleitung kann ein Widerstand eingebaut sein, der die Amplitude der reflektierten Druckwelle reduziert. Ergänzend wird hier auf die 1 bis 3 und die Beschreibung beginnend in Zeile 41, Spalte 2, bis Zeile 102, Spalte 4, der CH-395644 verwiesen, die durch Referenzierung in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der von einer Einspritzdüse eingespritzten Einspritzrate eines schwachkompressiblen Mediums mit verbesserter Messgenauigkeit zu entwickeln.
  • Die obenstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer von einer Einspritzdüse eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums. Die Vorrichtung besitzt ein Einspritzende und ein Reflektionsende, zwischen denen eine mit einer Flüssigkeit gefüllte oder befüllbare Messrohrleitung angeordnet ist. An dem Einspritzende sind die Einspritzdüse für das Einspritzen des schwachkompressiblen Mediums und eine Druckmessvorrichtung angeordnet, wobei die Druckmessvorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Druck in der Flüssigkeit in der Messrohrleitung zu bestimmen. Diese kann zur Ermittlung der aktuellen temperaturabhängigen Stoffdaten verwendet werden. Erfindungsgemäß ist außerdem eine zwischen dem Einspritzende und dem Reflektionsende an der Messrohrleitung angeordnete Heiz- und/oder Kühlvorrichtung (Temperiervorrichtung) vorgesehen, welche ausgebildet ist, die Flüssigkeit zu temperieren.
  • Die Erfindung beruht auf der Einsicht, dass sich während einer Messreihe in der Flüssigkeit in der Messrohrleitung ein Temperaturverlauf einstellt, wobei üblicherweise die Temperatur an dem Einspritzende (Eintritt in die Messrohrleitung) höher ist als an dem Reflektionsende (Ende der Messrohrleitung). Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Einspritzungen die Druckenergie des Fluids dissipiert und das Fluid am Rohreintritt erwärmt.
  • Der Temperaturverlauf bewirkt eine Variation der Eigenschaften der Flüssigkeit in der Messrohrleitung entlang der Mittellinie der Messrohrleitung, wodurch das gemessene Drucksignal verfälscht wird. Die Erfindung löst das Problem, indem eine gleichmäßige Temperierung der Flüssigkeit in der Messrohrleitung angestrebt wird. Zu diesem Zweck ist eine Heiz/Kühlvorrichtung an der Messrohrleitung angeordnet, die die Flüssigkeit in der Messrohrleitung temperieren kann. Vorzugsweise erfolgt das Temperieren so, dass sich eine möglichst gleichmäßige Temperatur entlang der Mittellinie der Messrohrleitung innerhalb der Flüssigkeit ergibt. Bei Verwendung einer geraden Messrohrleitung entspricht die Mittellinie der Messrohrleitung deren Längsachse, allerdings kann die Messrohrleitung zur Platzersparnis auch spiralförmig angeordnet sein, wie in 1 der CH 395644 gezeigt.
  • Durch die Temperierung der Flüssigkeit können gleichbleibende Eigenschaften der Flüssigkeit während einer Messreihe sichergestellt werden, so dass eine verbesserte Messgenauigkeit bei der Bestimmung der von der Einspritzdüse eingespritzten Einspritzmenge des schwachkompressiblen Mediums erreicht wird. Insbesondere kann auch die Temperatur der Flüssigkeit in der Messrohrleitung auf diejenige des eingespritzten schwachkompressiblen Mediums voreingestellt werden, so dass eine Erwärmung der Flüssigkeit infolge der Einspritzung möglichst gering ausfällt, was eine geringere Temperaturdifferenz zwischen dem Einspritzende und dem Reflektionsende zur Folge hat.
  • Vorzugsweise weist die Temperiervorrichtung eine Mehrzahl von entlang der Messrohrleitung verteilt angeordneten Wärme-/Kühlquellen auf, von denen jede ausgebildet ist, die Flüssigkeit in einem der jeweiligen Temperierquelle zugeordneten Abschnitt der Messrohrleitung zu temperieren. Die Temperierquellen erlauben es, die Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Position entlang der Mittellinie der Messrohrleitung unterschiedlich zu temperieren. Dadurch kann ein möglichst gleichmäßiger Temperaturverlauf entlang der Mittellinie eingestellt werden.
  • Die Vorrichtung kann eine Steuereinheit besitzen, die ausgebildet ist, eine Heiz-/Kühlleistung der Heiz-/Kühlvorrichtung veränderlich vorzugeben. Dadurch kann die Heiz-/Kühlvorrichtung die jeweils erforderliche Heiz-/Kühlleistung bereitstellen, so dass beispielsweise eine Steuerung oder Regelung implementiert werden kann, die die Temperatur und den Temperaturverlauf in der Messrohrleitung möglichst gleichmäßig einstellt.
  • Insbesondere kann die Steuereinheit bei Ausführungsformen mit mehreren Temperierquellen dazu ausgebildet sein, eine jeweilige Heiz-/Kühlleistung jeder Temperierquelle veränderlich vorzugeben.
  • Die Vorrichtung kann außerdem mit einer mit der Steuereinheit verbundenen Temperaturmesseinrichtung ausgestattet sein, welche ausgebildet ist, eine Temperatur der Flüssigkeit in der Messrohrleitung zu bestimmen. Beispielsweise kann die Temperaturmesseinrichtung eine Mehrzahl von Temperatursensoren aufweisen, mit denen die Temperatur der Flüssigkeit in jedem Abschnitt der Messrohrleitung erfasst wird. Die Temperaturmesswerte können dann im Rahmen einer Steuerung oder Regelung verwendet werden, um die Heiz-/Kühlleistung der Heiz-/Kühlvorrichtung geeignet einzustellen. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung einer Heiz-/Kühlvorrichtung mit mehreren Temperierquellen, wobei vorzugsweise die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die jeweilige Heiz-/Kühlleistung jeder Temperierquelle veränderlich vorzugeben.
  • Die Temperaturmesseinrichtung kann auch ausgebildet sein, die Temperatur der Flüssigkeit in der Messrohrleitung am Einspritzende oder am Reflektionsende oder auch am Einspritzende und am Reflektionsende zu bestimmen. Bei besonders einfachen Ausführungen kann es genügen, die Temperatur der Flüssigkeit nur am Einspritzende zu bestimmen. Dann kann beispielsweise die Heiz-/Kühlleistung der Temperiervorrichtung in Abhängigkeit des dort bestimmten Temperaturmesswertes gewählt werden. Wird die Temperatur an beiden Enden der Messrohrleitung bestimmt, kann auch bei Vorrichtungen mit mehreren Temperierquellen die Heiz-/Kühlleistung der verschiedenen Temperierquellen geeignet vorgegeben werden, wenn angenommen wird, dass sich der Temperaturverlauf entlang der Mittellinie der Messrohrleitung einem typischen Temperaturverhalten entsprechend verhält, beispielsweise einer exponentiell abfallenden Funktion folgend.
  • Die Steuereinheit der Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen Wärmeeintrag durch das eingespritzte schwachkompressible Medium in die Flüssigkeit in der Messrohrleitung zu bestimmen und die Heiz-/Kühlleistung der Temperiervorrichtung in Abhängigkeit des bestimmten Wärmeeintrags vorzugeben. Dadurch ist es möglich, die Temperatur der Flüssigkeit in der Messrohrleitung einer Erwärmung der Flüssigkeit im Bereich des Einspritzendes aufgrund der fortlaufenden Einspritzung des schachkompressiblen Mediums in die Messrohrleitung nachzuführen, so dass auch während ausgedehnter Versuchsreihen innerhalb der Messrohrleitung ortsunabhängige Eigenschaften bestehen.
  • Dazu kann die Vorrichtung mit einer stromaufwärts der Einspritzdüse angeordneten weiteren Messvorrichtung ausgestattet sein, welche ausgebildet ist, einen Druck und eine Temperatur des schwachkompressiblen Mediums stromaufwärts der Einspritzdüse zu bestimmen. Die Steuereinheit ist dabei außerdem dazu ausgebildet, den Wärmeeintrag durch das eingespritzte schwachkompressible Medium in die Flüssigkeit in der Messrohrleitung in Abhängigkeit des bestimmten Drucks und der bestimmten Temperatur des schwachkompressiblen Mediums stromaufwärts der Einspritzdüse zu bestimmen. Für die Abschätzung kann eine Modellierung als adiabate Drossel verwendet werden. Die Abdrosselung eines Volumenstroms Q [m3/h] um den Druck dP [Pa] erzeugt eine Verlustleistung Pv des Fluids von Pv = Q·dP. Wird diese vollständig in die Aufheizung der Flüssigkeit in der Messrohrleitung umgesetzt, kann die Temperaturerhöhung dT mittels der Wärmekapazität c und Dichte ρ der Flüssigkeit als dT = dP/(c·ρ) abgeschätzt werden. Für eine genauere Abschätzung kann die Abkühlung des Fluids durch Expansion während der Einspritzung berücksichtigt werden. In der Realität wird die Temperaturerhöhung der Flüssigkeit infolge der Einspritzung allerdings geringer ausfallen, da tatsächlich keine adiabate Zustandsänderung vorliegt, so dass eine (weitere) Korrektur der Abschätzung vorteilhaft ist. Ein geeigneter Korrekturfaktor hängt dabei von der jeweiligen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ab und kann beispielsweise durch Testreihen mit einer bekannten Einspritzdüse bestimmt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung führt ein Verfahren für die Bestimmung einer von einer Einspritzdüse eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums ein. Das Verfahren verfügt wenigstens über die folgenden Schritte:
    • – Einspritzen des schwachkompressiblen Mediums in eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Messrohrleitung,
    • – Bestimmen eines Drucks in der Messrohrleitung,
    • – Bestimmen der Einspritzmenge anhand des bestimmten Drucks.
  • Erfindungsgemäß ist außerdem ein Schritt des Beheizens oder Kühlens der Flüssigkeit in der Messrohrleitung vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß kann weiterhin die Temperatur in der Messrohrleitung bestimmt werden. Aus der so bestimmten Temperatur können Rückschlüsse auf temperaturabhängige Stoffdaten gezogen werden.
  • Die Messergebnisse der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens können durch eine Korrekturrechnung verbessert werden. Hierzu kann beispielsweise die Druckdifferenz nach dem Ende der Einspritzung detektiert und das Messsignal mit dieser Information korrigiert werden. Eine geringfügige Verbesserung der Messgenauigkeit ist auch durch eine Wärmeisolierung der Messrohrleitung möglich, die die Temperaturvariation zwischen dem Einspritzende und dem Reflektionsende der Vorrichtung verringert.
  • Als Flüssigkeit für die Messrohrleitung wird vorzugsweise eine Flüssigkeit verwendet, die möglichst ähnliche Eigenschaften hinsichtlich der Dichte und Wärmekapazität hat wie das eingespritzte schwachkompressible Medium. Insbesondere können die in die Messrohrleitung eingefüllte Flüssigkeit und das eingespritzte schwachkompressible Medium dieselbe Substanz sein, beispielsweise Otto- oder Dieselkraftstoff.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 3 ein Diagramm mit einem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessenen beispielhaften Einspritzratenverlauf;
  • 4 ein Diagramm mit modellhaften Kurvenverläufen zur Erläuterung der Erfindung;
  • 5 einen ersten beispielhaften Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung;
  • 6 einen zweiten beispielhaften Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung; und
  • 7 einen dritten beispielhaften Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 für die Bestimmung einer von einer Einspritzdüse eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums. An einem Einspritzende 5 der Vorrichtung 1 ist die zu untersuchende Einspritzdüse 2 angeordnet, welche beispielsweise über eine Leitung 3 mit dem schwachkompressiblen Medium versorgt wird. Die Vorrichtung 1 besitzt eine Messrohrleitung 7, welche sich von dem Einspritzende 5 zu einem Reflektionsende 6 erstreckt und während der Durchführung der Untersuchung mit einer Flüssigkeit 8 gefüllt ist. An dem Einspritzende 5 ist eine Druckmessvorrichtung 9 angeordnet, welche beispielsweise als Drucksensor, Dehnungsmessstreifen oder dergleichen ausgeführt sein kann. Die Druckmessvorrichtung 9 kann mit einer Steuereinheit 11 verbunden sein, welche für die Steuerung der Vorrichtung 1 oder auch für eine Verarbeitung der von der Druckmessvorrichtung 9 bereitgestellten Rohdaten vorgesehen sein kann.
  • An dem Reflektionsende 6 der Vorrichtung 1 können eine Drossel 12, beispielsweise eine Lochscheibe, eine Druckammer 13 und ein Überdruckventil 13a angeordnet sein. Dadurch kann bei längeren Messreihen sichergestellt werden, dass der mittlere Druck innerhalb der Messrohrleitung 7 nicht fortlaufend mit der eingespritzten Gesamtmenge des schwachkompressiblen Mediums ansteigt. Erfindungsgemäß besitzt die Vorrichtung 1 eine Heiz-/Kühlvorrichtung 10, die ausgebildet ist, die Flüssigkeit 8 in der Messrohrleitung 7 zu temperieren. Dabei kann die Steuereinheit 11 dazu ausgebildet sein, eine Temperierleistung der Temperiervorrichtung 10 veränderlich vorzugeben.
  • Die Temperiervorrichtung 10 dient dazu, die Temperatur der Flüssigkeit 8 an diejenige des eingespritzten schwachkompressiblen Mediums anzupassen. Außerdem dient sie dazu, einen möglichst gleichmäßigen Temperaturverlauf in der Flüssigkeit 8 zwischen dem Einspritzende 5 und dem Reflektionsende 6 einzustellen. Diese Maßnahmen bewirken möglichst gleichmäßige Eigenschaften der Flüssigkeit 8 entlang der Messrohrleitung 7, wodurch genauere Messergebnisse der Vorrichtung 1 erreicht werden.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktional entsprechende Gegenstände. Die Temperiervorrichtung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst eine Mehrzahl von Termperierquellen 16, die entlang der Messrohrleitung 7 verteilt sind und von denen jede einen entsprechend zugeordneten Abschnitt der Messrohrleitung 7 beziehungsweise der darin enthaltenen Flüssigkeit 8 temperiert. Die Steuereinheit 11 ist dabei dazu ausgebildet, eine jeweilige Heiz-/Kühlleistung jeder Termperierquelle 16 veränderlich vorzugeben. Dadurch wird es einfach ermöglicht, einen konstanten Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung 7 einzustellen. Insbesondere ist es vorstellbar, eine Mehrzahl von Temperatursensoren entlang der Messrohrleitung 7 vorzusehen und die Heiz-/Kühlleistung jeder Temperierquelle 16 in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Temperaturabweichung vorzugeben. Dies kann anhand eines geeigneten Regelalgorithmuses erreicht werden.
  • Die Druckmessvorrichtung 9 ist vorliegend außerdem dazu ausgebildet, eine Temperatur der Flüssigkeit 8 an dem Einspritzende 5 der Messrohrleitung 7 zu bestimmen. Alternativ kann eine separate Temperaturmessvorrichtung am Einspritzende 5 vorgesehen sein. Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 verfügt außerdem über eine weitere Temperaturmessvorrichtung 14, die ausgebildet ist, die Temperatur der Flüssigkeit 8 an dem Reflektionsende 6 der Messrohrleitung 7 zu bestimmen. Mit lediglich Messwerten von den beiden an den Enden der Messrohrleitung 7 angeordneten Temperaturmessvorrichtungen kann bereits eine sehr gute Abschätzung des in der Messrohrleitung 7 vorliegenden Temperaturverlaufs getroffen werden, so dass weitere Temperatursensoren einen erhöhten Aufwand bedeuten, der nur geringfügig verbesserte Ergebnisse zeitigt. Üblicherweise kann aufgrund der Wärmeleitung in der Flüssigkeit 8 eine fallende Exponentialfunktion angenommen werden, die von einer höheren Temperatur am Einspritzende 5 zu einer niedrigeren Temperatur am Reflektionsende 6 fällt.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist außerdem eine weitere Messvorrichtung 15 vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, die Temperatur und den Druck in dem schwachkompressiblen Medium stromaufwärts der Einspritzdüse 2 zu bestimmen. Dadurch wird es möglich, den Wärmeeintrag aufgrund eines Einspritzvorgangs in die Flüssigkeit 8 abzuschätzen, was wiederum für die Abschätzung des sich ergebenden Temperaturverlaufs in der Flüssigkeit 8 nützlich ist. Außerdem kann die Temperatur der Flüssigkeit 8 der Temperatur des einzuspritzenden schwachkompressiblen Mediums angeglichen werden, wodurch die temperaturbedingten Ausgleichseffekte innerhalb der Flüssigkeit 8 zwischen dem Einspritz- und dem Reflektionsende 5, 6 infolge einer Einspritzung minimiert werden.
  • 3 zeigt ein Diagramm mit einem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessenen beispielhaften Einspritzverlauf. Der Volumenstrom Q wird dabei zeitlich erfasst, wobei die Darstellung über der Zeit t oder am Beispiel eines Verbrennungsmotors auf den Nockenwellendrehwinkel α bezogen erfolgen kann. 4 zeigt ein Diagramm mit modellhaften Kurvenverläufen zur Erläuterung der Erfindung. Der Kurvenverlauf A zeigt eine idealisierte tatsächliche Einspritzrate, während Kurvenverlauf B die daraus resultierende Druckveränderung in der Messrohrleitung zeigt, wenn die Temperatur der Flüssigkeit in der Messrohrleitung nicht entlang der Länge der Messrohrleitung konstant ist.
  • Es zeigt sich, dass in der Praxis beide Kurven einen ähnlichen Verlauf besitzen, jedoch aufgrund des vorliegenden nichtkonstanten Temperaturverlaufs nicht deckungsgleich sind. Mit Beginn der Einspritzung steigt der Druck in der Messrohrleitung schnell an, um dann während der Einspritzung weiterhin, allerdings stark verlangsamt zuzunehmen, obwohl die Einspritzrate auf einem konstanten Niveau verbleibt. Mit dem Ende der Einspritzung fällt der Druck zuerst ebenfalls schnell ab, bis er nahezu auf das Anfangsniveau zurückgekehrt ist. Das Anfangsniveau wird dann jedoch erst nach einer deutlichen Verzögerung und somit einige Zeit nach Ende der Einspritzung erreicht. Diese Abweichungen zwischen den Kurven A und B der 4 können minimiert werden, wenn eine gleichmäßige Temperatur in der Messrohrleitung erreicht wird.
  • 5 zeigt einen ersten beispielhaften Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung. Dabei zeigt die Kurve D den Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung vor Beginn der ersten Einspritzung. Mit der Einspritzung gelangt nun ein wärmeres Medium in die Messrohrleitung, weshalb die Temperatur am Einspritzende ansteigt, aber zum Reflektionsende hin vorerst unverändert bleibt (Kurve C).
  • 6 zeigt einen zweiten beispielhaften Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung, wie er einige Zeit nach demjenigen der 5 entsteht. Die Temperatur der Flüssigkeit in der Messrohrleitung ist am Einspritzende weiterhin gegenüber der Anfangstemperatur deutlich erhöht. Aufgrund der Wärmeleitung beginnt sich die Temperaturerhöhung jedoch durch die Messrohrleitung fortzusetzen (Kurve E). Besitzt die Vorrichtung eine Wärmeisolierung, fallen die Temperaturunterschiede zwischen den beiden Enden der Messrohrleitung nach derselben Zeit geringer aus (Kurve F), allerdings kann das Vorliegen von variierenden Temperaturen nicht verhindert werden.
  • 7 zeigt einen dritten beispielhaften Temperaturverlauf innerhalb der Messrohrleitung, wie er mit der Vorrichtung und dem Verfahren der Erfindung erreicht werden kann. Durch gezieltes Temperieren der Flüssigkeit in der Messrohrleitung kann deren Temperatur gleichmäßig von der anfänglich gegebenen Temperatur (Kurve D) auf diejenige der einzuspritzenden Flüssigkeit angehoben werden (Kurve G). Die entlang der Messrohrleitung konstante Temperatur bedingt auch gleichartige Eigenschaften der Flüssigkeit, so dass der während einer Einspritzung gemessene Einspritzverlauf mit der zeitlichen Ableitung des Volumenstroms übereinstimmt. Dadurch wird eine genauere Messung des eingespritzten Volumenstroms und damit der Einspritzmenge des schwachkompressiblen Mediums möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Einspritzdüse
    3
    Leitung
    4
    schwachkompressibles Medium
    5
    Einspritzende
    6
    Reflektionsende
    7
    Messrohrleitung
    8
    Flüssigkeit
    9
    Druckmessvorrichtung
    10
    Heiz-/Kühlvorrichtung
    11
    Steuereinheit
    12
    Drossel
    13
    Druckkammer
    13a
    Überdruckventil
    14
    Temperaturmessvorrichtung
    15
    Messvorrichtung
    16
    Temperierquelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CH 395644 [0002, 0002, 0006]

Claims (11)

  1. Eine Vorrichtung (1) für die Bestimmung einer von einer Einspritzdüse (2) eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums (4) und mit einem Einspritzende (5) und einem Reflektionsende (6), wobei an dem Einspritzende (5) die Einspritzdüse (2) für das Einspritzen des schwachkompressiblen Mediums (4) und eine Druckmessvorrichtung (9) angeordnet sind und wobei zwischen dem Einspritzende (5) und dem Reflektionsende (6) eine mit einer Flüssigkeit (8) gefüllte oder befüllbare Messrohrleitung (7) angeordnet ist und die Druckmessvorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, einen Druck in der Flüssigkeit (8) zu bestimmen, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Einspritzende (5) und dem Reflektionsende (6) an der Messrohrleitung (7) angeordnete Heiz- oder Kühlvorrichtung (10), welche ausgebildet ist, die Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) zu temperieren.
  2. Die Vorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei der die Heiz- oder Kühlvorrichtung (10) eine Mehrzahl von entlang der Messrohrleitung (7) verteilt angeordneten Temperierquellen (16) aufweist, von denen jede ausgebildet ist, die Flüssigkeit (8) in einem der jeweiligen Temperierquelle (16) zugeordneten Abschnitt der Messrohrleitung (7) zu temperieren.
  3. Die Vorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuereinheit (11), die ausgebildet ist, eine Heiz- oder Kühlleistung der Heiz- oder Kühlvorrichtung (10) veränderlich vorzugeben.
  4. Die Vorrichtung (1) der Ansprüche 2 und 3, bei der die Steuereinheit (11) ausgebildet ist, eine jeweilige Heiz- oder Kühlleistung jeder Temperierquelle (16) veränderlich vorzugeben.
  5. Die Vorrichtung eines der Ansprüche 3 oder 4, mit einer mit der Steuereinheit (11) verbundenen Temperaturmesseinrichtung (9, 14), welche ausgebildet ist, eine Temperatur der Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) zu bestimmen.
  6. Die Vorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei der die Temperaturmesseinrichtung (9, 14) ausgebildet ist, die Temperatur der Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) an dem Einspritzende (5) oder an dem Reflektionsende (6) oder an dem Einspritzende (5) und dem Reflektionsende (6) zu bestimmen.
  7. Die Vorrichtung (1) eines der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Steuereinheit (11) ausgebildet ist, einen Wärmeeintrag durch das eingespritzte schwachkompressible Medium (4) in die Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) zu bestimmen und die Heiz- oder Kühlleistung der Heiz- oder Kühlvorrichtung (10) in Abhängigkeit des bestimmten Wärmeeintrags zu bestimmen.
  8. Die Vorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, mit einer stromaufwärts der Einspritzdüse (2) angeordneten weiteren Messvorrichtung (15), welche ausgebildet ist, einen Druck und eine Temperatur des schwachkompressiblen Mediums (4) stromaufwärts der Einspritzdüse (2) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit (11) außerdem dazu ausgebildet ist, den Wärmeeintrag durch das eingespritzte schwachkompressible Medium (4) in die Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) in Abhängigkeit des bestimmten Drucks und der bestimmten Temperatur des schwachkompressiblen Mediums (4) stromaufwärts der Einspritzdüse (2) zu bestimmen.
  9. Die Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 5 oder gemäß Anspruch 5 und wenigstens einem der Ansprüche 3, 4, 6, 7 oder 8, bei der die Steuereinheit (11) ausgebildet ist, die Heiz- oder Kühlleistung der Heiz- oder Kühlvorrichtung (10) derart vorzugeben, dass die Temperatur der Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7) entlang einer Länge der Messrohrleitung (7) wenigstens näherungsweise konstant ist.
  10. Ein Verfahren für die Bestimmung einer von einer Einspritzdüse (2) eingespritzten Einspritzmenge eines schwachkompressiblen Mediums (4) mit den Schritten: – Einspritzen des schwachkompressiblen Mediums (4) in eine mit einer Flüssigkeit (8) gefüllte Messrohrleitung (7); – Bestimmen eines Drucks in der Messrohrleitung (7), und – Bestimmen der Einspritzmenge anhand des bestimmten Drucks, gekennzeichnet durch einen Schritt des Beheizens und/oder des Kühlens der Flüssigkeit (8) in der Messrohrleitung (7).
  11. Ein Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem zusätzlich eine Temperatur in der Messrohrleitung (7) bestimmt wird, welche zur Bestimmung temperaturabhängiger Stoffdaten verwendet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH395644A (de) 1961-11-22 1965-07-15 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufs von instationär aus einer Düse ausspritzenden, schwach kompressiblen Medien, insbesondere zur Bestimmung des Einspritzgesetzes von Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9930120D0 (en) 1999-12-21 2000-02-09 Assembly Technology & Test Lim Monitoring equipment for monitoring the performance of an engine fuel injector valve
DE10249754A1 (de) 2002-10-25 2004-05-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Einspritzrate eines Einspritzventils für Flüssigkeiten
DE102005020258B4 (de) 2005-04-30 2008-06-12 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Vorrichtung zur Einspritzraten- und/oder Einspritzmassenbestimmung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH395644A (de) 1961-11-22 1965-07-15 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufs von instationär aus einer Düse ausspritzenden, schwach kompressiblen Medien, insbesondere zur Bestimmung des Einspritzgesetzes von Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen

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