DE1161082B - Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufes von diskontinuierlich aus einer Duese ausspritzenden, wenigstens annaehernd inkompressiblen Medien, insbesondere zur Bestimmung des Einspritzgesetzes von Kraftstoffeinspritzanlagen fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F02f;

GOIf

Deutsche KL: 46 c2 -115/03

Nummer: 1161 082

Aktenzeichen: B 648791 a / 46 c2

Anmeldetag: 22. November 1961

Auslegetag: 9. Januar 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufes von diskontinuierlich aus einer Düse ausspritzenden, wenigstens annähernd inkompressiblen Medien, insbesondere zur Bestimmung des Einspritzgesetzes von Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen.

Die Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufs ist insbesondere an Einspritzanlagen sehr schwierig, da hierbei die Vorgänge zeitlich sehr rasch ablaufen. Diese Schwierigkeit wird bei einer bekannten Einrichtung für diesen Zweck dadurch teilweise umgangen, daß eine große Zahl von Einspritzvorgängen der Messung zugrunde liegt. Der zeitliche Mengenverlauf ergibt sich dabei punktweise als Mittelwert durch eine gleichmäßige Unterteilung des aus der Düse austretenden Kraftstoffstrahles, etwa von Grad zu Grad, wobei mit Hilfe eines umlaufenden Zellenrades die in einzelnen Meßintervallen anfallenden Kraftstoffmengen in Meßgefäßen aufgefangen werden. Diese Einrichtungen sind sehr kostspielig. Außerdem ist ein erheblicher Zeitaufwand zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufs der Einspritzvorgänge erforderlich, ohne daß man dabei den zeitlichen Mengenverlauf eines bestimmten einzelnen Einspritzvorganges ermitteln kann.

Es sind auch schon Verfahren bekanntgeworden, welche eine Erfassung des zeitlichen Mengenverlaufs von Einzeleinspritzungen mit elektronischen Hilfsmitteln ermöglichen. Bei einem dieser Verfahren wird die Mengenänderung als zeitliche Änderung eines elektronisch gemessenen Kolbenhubes bestimmt. Bei einem anderen Verfahren wird die Mengenänderung als Druckänderungsgeschwindigkeit in einer Meßkammer von größerem Volumen gemessen. Die Eichung der Meßeinrichtung ist bei diesen Verfahren nur unter hohem Aufwand möglich.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufs von Einzeleinspritzungen beruht auf der Grundlage der elektrostatischen Aufladung des Kraftstoffs bei Druckeinspritzung. Dabei wird als Meßinstrument ein Kathodenstrahloszillograph zur direkten Aufzeichnung benutzt. Die spezifische Aufladung des Kraftstoffs ist jedoch abhängig vom Einspritzdruck, so daß eine Verzerrung in der Wiedergabe des zeitlichen Mengenverlaufs einer Einspritzung möglich ist. Diese Frage ist noch nicht geklärt. Ebenso ist auch bei diesem Meßverfahren eine Eichung nur mit Hilfe der aus einer Summenmessung ermittelten Einspritzmenge pro Hub möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das die Nachteile (Summenmessung, schwierige Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen
Mengenverlaufes von diskontinuierlich aus einer
Düse ausspritzenden, wenigstens annähernd
inkompressiblen Medien, insbesondere zur Bestimmung des Einspritzgesetzes von Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Wilhelm Bosch, Stuttgart

Eichung) der bekannten Verfahren und Geräte nicht hat. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch Messung des Druckverlaufs in einem der Düse nachgeschalteten kalibrierten Querschnitt, dem ein mit dem Medium angefülltes hydraulisches System von solcher Wirkung nachgeschaltet ist, daß durch den Ausspritzvorgang ausgelöste und im hydraulischen System reflektierte Druckwellen nicht während der Messung an die Meßstelle gelangen.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gerätes zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei einer Einspritzanlage, in

F i g. 2 eine andere Ausführungsform einer Einzelheit des Gerätes nach Fig. 1, in

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung eines mit dem Gerät nach F i g. 1 ermittelten Einspritzgesetzes.

Mit 1 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe bezeichnet, die ein nicht dargestelltes, intermittierend arbeitendes Pumpglied hat, das Kraftstoff durch eine Leitung 2 zu einem Düsenhalter 3 fördert. Dieser trägt eine Einspritzdüse, deren Körper mit 4 bezeichnet ist und deren Düsennadel 5 in der gezeichneten Schließstellung unter der Kraft einer nicht dargestellten Schließfeder auf dem Sitz am Düsenkörper 4 aufliegt.

309 778/115

Die Düsennadel 5 hat an ihrem spritzseitigen Ende einen Zapfen 6, mit dem sie in eine Spritzöffnung 7 des Düsenkörpers 4 eintaucht und den Querschnitt der Spritzöffnung steuert. Der Düsenkörper 4 sitzt dicht in einem Meßkörper 8, in dem das eine Ende einer Meßrohrieitung 9 fest angeordnet ist. Der Querschnitt des Meßrohres ist möglichst konstant und an der mit / bezeichneten Meßstelle genau kalibriert, d. h. genau vermessen. An der Meßstelle / trägt das Meßrohr auf seiner Außenseite einen Dehnmeßstreifen 11. Dieser ist durch eine elektrische Leitung 12 unter Zwischenschaltung einer Brücke 13 mit einem Kathodenstrahloszillographen 14 verbunden, der die durch die Druckänderungen an der Meßstelle / bewirkten Längenänderungen des Dehnmeßstreifens auf seinem Bildschirm 15 sichtbar macht. Ein solches Schaubild ist in Fig. 3 dargestellt.

Am anderen Ende der Meßrohrleitung 9 ist eine Lochscheibe 16 vorgesehen, die eine enge Drosselöffnung 17 aufweist und in einem Anschlußstück 18 eines Leitungsrohres 19 sitzt, dessen Ende durch ein federbelastetes Ventilglied 20 eines Überdruckventils verschlossen ist, das eine Abflußöffnung 21 hat.

Die Meßrohrleitung 9 und das Leitungsrohr 19 sind mit Kraftstoff gefüllt.

Beim Arbeiten der Einspritzpumpe 1 fördert diese periodisch Kraftstoff zur Einspritzdüse. Unter dem Druck des geförderten Kraftstoffes hebt sich die Düsennadel 5 von ihrem Sitz am Düsenkörper 4 ab, so daß Kraftstoff durch die Spritzöffnung 7 in die Meßrohrleitung 9 spritzt. Die bei jedem Einspritzvorgang instationär aus der Düse ausspritzende Kraftstoffmenge erzeugt an der Meßstelle / Druckänderungen, die Ausdehnungen des Meßrohres an der Meßstelle und damit Längenänderungen des Dehnmeß-Streifens 11 ergeben. Diese Änderungen werden durch den Oszillographen 14 auf dessen Bildschirm 15 dargestellt (Fig. 3). Als Abszisse der schaubildlichen Darstellung kann die Zeit t oder der Drehwinkel α der Nockenwelle NW der Einspritzpumpe 1 gewählt werden. Die Ordinate zeigt den Druck ρ an der Meßstelle, aus dem sich bei bekanntem Querschnitt/ sowie bekannter Schallgeschwindigkeit und Dichte des Kraftstoffes die Menge dq/dt bzw. d^/da ergibt. Das durch den Oszillographen dargestellte Schaubild ist also das Einspritzgesetz der aus der Einspritzpumpe, der Leitung 2 und der Einspritzdüse bestehenden Einspritzanlage.

An Stelle der Drosselscheibe 16 kann am Ende der Meßrohrleitung 9 eine einstellbare Drossel nach F i g. 2 vorgesehen werden. Hier ist in einem Anschlußteil 22 für das mit 23 bezeichnete Leitungsrohr, an dessen Ende das Überdruckventil 20 sitzt, eine Drosselschraube 24 vorgesehen. Diese hat an ihrem inneren Ende einen Kegel 25, der in einen konischen Abschnitt 26 des Innenraumes 27 des Anschlußteiles 22 hineinragt. Von der Spitze des Kegels 25 der Drosselschraube 24 führt ein abgewinkelter Drosselkanal 28 in den Innenraum 27, der mit dem Leitungsrohr 23 in Verbindung steht. Diese Anordnung hat den Vorteil, eine beliebige Drosselwirkung am Ende der Meßrohrleitung 9 einstellen zu können. Dabei ist die kleinstmögliche Drosselwirkung durch den Kanal 28 bestimmt.

Die Länge der Meßrohrleitung 9 zwischen der Meßstelle / und der Drosselstelle 17 bzw. 25, 26 ist so gewählt, daß die Laufdauer, die eine von der Meßstelle ausgehende und an der Drosselstelle reflektierte Druckwelle bis zur Rückkehr zur Meßstelle benötigt, größer ist als die Zeitdauer des zu messenden Einspritzvorganges. Die Meßrohrleitung 9 mit der Drosselstelle 17 bildet also ein mindestens während der Messung reflexionsfreies hydraulisches System.

Die Nachschaltung des Leitungsrohres 19 bzw. 23 und des Überdruckventils 20 dient dazu, in der Meßrohrleitung 9 einen bestimmten Druck aufrechtzuerhalten. Es hat sich als vorteilhaft ergeben, bei Anwendung des Gerätes zur Bestimmung des Einspritzgesetzes einer Einspritzanlage den Öffnungsdruck des zweckmäßig einstellbaren Überdruckventils 20 gleich dem Kompressionsenddruck im Zylinder der Brennkraftmaschine zu wählen.

Das beschriebene Verfahren und Gerät können auch zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufs von anderen, ebenso wie Kraftstoff schwach kompressiblen Medien dienen.

Das beschriebene Gerät hat gegenüber den eingangs erwähnten, mit elektronischen Hilfsmitteln arbeitenden bekannten Geräten den wesentlichen Vorteil, daß es direkt in ram³ see bzw. mm³/^cNW auf einfache Weise geeicht werden kann.

In besonders gelagerten einfachen Fällen kann der Meßstelle / als hydraulisches System ein kurzes Rohr, das durch ein Siebfilter oder durch einen Körper aus Sinterfilterstoff abgeschlossen ist, nachgeschaltet werden.

Zur Bestimmung des Einspritzgesetzes bei einer Einspritzmenge von 30 mm^;! und einem Spritzwinkel von 20° NW wurden mit einer Meßrohrlänge von m bei einem Meßrohrdurchmesser von 5 mm und einem Durchmesser der Drosselstelle von 0,4 mm gute Ergebnisse erzielt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung des zeitlichen Mengenverlaufes von diskontinuierlich aus einer Düse ausspritzenden, wenigstens annähernd inkompressiblen Medien, insbesondere zur Bestimmung des Einspritzgesetzes von Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Messung des Druckverlaufes in einem der Düse nachgeschalteten kalibrierten Querschnitt, dem ein mit dem Medium angefülltes hydraulisches System von solcher Wirkung nachgeschaltet ist, daß durch den Ausspritzvorgang ausgelöste und im hydraulischen System reflektierte Druckwellen nicht während der Messung an die Meßstelle gelangen.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulisches System eine Meßrohrleitung (9) mit möglichst konstantem Querschnitt dient, deren Länge zwischen der Meßstelle (/) und einer am Ende der Meßrohrieitung angeordneten, den Abfluß des Mediums ermöglichenden Drosselstelle (17) so bemessen ist, daß sich an der Meßstelle die genannte Reflexionsfreiheit ergibt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrohrleitung (9) dicht an die Düse angeschlossen und an der Meßstelle (/) mit einem Dehnmeßstreifen (11) versehen ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Meßrohrleitung hinter der Drosselstelle ein Rohrstück (19) angeschlossen ist,

an dessen Ende ein Überdruckventil vorgesehen ist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drosselstelle von einem Mindestwert an zu größeren Werten kontinuierlich verstellbar ist (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Motortechnische Zeitschrift, 1960, Heft 5, S. 175 bis 180, und 1961, Heft 9, S. 344 bis 349; Zeitschrift »Kraftfahrzeugtechnik«, 1956, Heft 9, S. 324 bis 328, und 1958, Heft 12, S. 449 bis 452.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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