DE1939332A1

DE1939332A1 - Druckumwandler und System zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes

Info

Publication number: DE1939332A1
Application number: DE19691939332
Authority: DE
Inventors: Weaver Preston R
Original assignee: UMC Electronics Co USA
Current assignee: UMC Electronics Co USA
Priority date: 1968-08-02
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1970-02-26
Also published as: CA932974A; FR2014941A1; GB1271412A; US3511088A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE β MÜNCHEN 2, HIUBLSSTRASSE 2O

Dr. Borg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 2, Hllblestro6e 20

Unser ZelOen VH/fcp 18 68^ - J,

Anwaltsakten Nr. 18 681

IJMO Electronics Company Worth Haven, Connecticut / USA

Druckumwandler und System zur Verstellung des Einspritzzeitpunktes.

Die Erfindung "betrifft Druckumwandler und. Systeme, welche Druckumwandler zur Schaffung von Informationen über den gefühlten Druck verwenden. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Druckumwandler und ein System zum Überwachen des Einspritzzeitpunktes einer Einspritz-Brennkraftmaschine.

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^{: C} BAD ORIGINAL

Bin System mit einem Druckumwandler gemäß Erfindung,!st "besonders nützlich bei der Überwachung des Einspritz zeit- , punktes von Dieselmotoren, um die schädlichen Abgase der Dieselmotoren herabzusetzen und dadurch der Luftverunreinigung entgegenzuwirken und diese herabzusetzen, Durch das System wird ein wirtschaftlicherer Betrieb von Dieselmotoren erreicht, indem dessen Einspritzzeitpunkt in - . ■ ψ zweckmäßiger Weise reguliert wird., und es werden Einsparungen an Brennstoff erzielt. .

Die Einspritz-Zeitsteuerung bei Brennkraftmaschinen, wie, etwa Dieselmotoren, bei der eine Verdichtungszündung der Kraftstoffe auftritt, war sehr zeitraubend und nicht ganz genau. Bei Dieselmotoren besteht bekanntlich für eine richtige Zeitsteuerung eine "bestimmte Beziehung des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung.in den Zylinder und des Zeitpunktes, bei welchem der Kolben in dem Zylinder den oberen Totpunkt (TDG) erreicht. Kürzlich, wurde vorgeschlagen, daß der Beginn der Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder bestimmt wird, indem die Zeit des Öffnens des Kräftstoffeinspritz-Düsenventils und ebenso der Aufbau des Kraftstoff einspritzdrucks an der Einspritzdüse innen gefühlt werden* Diese Systeme fanden jedoch nur begrenzte Verwendung, und zwar wahrscheinlich hauptsächlich deswegen, "weil sie verhältnismäßig kompliziert sind und aufwendige

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Konstruktionsbauteile und abgeänderte Kraftstoffeinspritzsysteme erfordern. Demgemäß waren sie für vorhandene Motoren nicht brauchbar.

Ferner wurde vorgeschlagen, die Zeit oder den Zeitpunkt der Kraftetoffeinapritzung in einen Zylinder durch Fühlen der Ausdehnung einer Kraftstoffeinspritzleitung zu füh-

len. Sie für das Fühlen einer Ausdehnung der Kraftstoffleitung vorgeschlagene Konstruktion wies durch die Ausdehnung der Leitung .betätigte Hebel auf, um eine mechanische Verstärkung der Ausdehnung zu erreichen, und eine AN-AUS-Einrichtung, wie etwa einen Mikroschalter, zu betätigen.

Eine solche Anordnung würde nur eine begrenzte Genauigkeit besitzen und ist bloß eine AUS-AN-Einrichtung, welcher infolge der Verwendung von mechanischen Verbindungsgliedern Zeitverzögerungen innewohnen und welche nur einen unbekannten Wert des Binspritzleitungsdrucks angeben würde. Außerdem würde diese Vorrichtung der Motorvihration ausgesetzt sein, was zu einer fehlerhaften Anzeige führen könnte« Weiter würde eine solche Verbindungsgliederanordnung eine häufige Einstellung und Nachstellung erfordern, um einen zweckmäßigen und genauen Bezugspunkt für die Betätigung des Schalters zu schaffen.

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Die Erfindung schafft einen neuen und verbesserten Druckumwandler, welcher ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, welches sich direkt mit der Ausdehnung einer Kraftstoffleitung und deshalb mit dem Druck in der Kraftstoffleitung ändert. Die Ausdehnung der Kraftstoffleitung ist, obwohl durchaus vorhanden, sehr gering, und deshalb muß die Apparatur zur Messung der Ausdehnung sehr empfindlich und genau sein. Bin die Erfindung verkörpernder Druckumwandler ' W ist fest an eine Kraftstoffleitung angeklemmt und weist eine Einrichtung zur Schaffung einer vorbestimmten Druckbeziehung zwischen der Kraftstoffleitung und dem Druckfühlelement auf und bildet eine Einrichtung, um im wesentlichen den Ausgang jedes durch die Motorvibration erzeugten Signals zu verhindern.

Die Erfindung schafft einen neuen und verbessert·» Druckumwandler, welcher die Zeit-Druck-Kennlinie und· den maximalen Druck bei einem Kraftetoffeinspritzvorgangfühlt und ein Auegangesignal liefert, welches direkt die Zeit-Druck-Kennlinie der Flüssigkeit in der leitung wiedergibt* Ein solcher Umwandler gestattet die Feststellung des Zeltpunkte eines Kraftstoffeinepritzvorgangs und gestattet ebenfalls die' Messung des Volumens des eingespritzten · Kraftstoffs.

Weiter kann eine genaue und zu wiederholten Malen genaue ' -♦ . '' 009809/1098 ."⁵ " ■

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Messung des Flüssigkeitsleitungsdrucks zu der Winkellage der Motorkurbelwelle und auch zu. der Drehzahl des Motors in Beziehung gesetzt werden.

Gemäß Erfindung soll ein neuer und verbesserter Druckumwandler geschaffen werden.

Weiter soll ein neuartiges und verbessertes Zeitsteuerungssystem für Binspritz-Brennkraftmaschinen geschaffen werden.

Weiter soll ein neues und verbessertes Zeitsteuerungssystem für Dieselmotoren geschaffen werden.

Weiter soll ein neuer und verbesserter Umwandler geschaffen werden, welcher mit der Kraftstoffeinspritzleitung eines Dieselmotors mit großer wiederholbarer Genauigkeit gekuppelt werden kann, und welcher ein elektrisches Signal liefert, welches sich direkt mit dem Druck der eingespritzten Kraftstoffmenge ändert.

Weiter soll ein Druckumwandler zur Messung des Drucks in einer Bohrieitung durch Messung der Ausdehnung der Leitung geschaffen werden, welcher eine neue und verbesserte Einrichtung zum Ankuppeln an der leitung.aufweist.

Weiter soll ein Druckumwandler der beschriebenen Bauart

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mit einer neuen und verbesserten Einrichtung zur Erzeugung einer vor "be stimmten Vorbelastung oder eines Bezugsdrucks zwischen dem Druckfühlelement und der Leitung geschaffen werden.

Die Erfindung kann jedoch sowohl hinsichtlich ihres Betriebs als auch hinsichtlich ihrer Organisation zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen am besten aus der folgend'en Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung verstanden werden,,

Fig.l zeigt eine Seitenansicht eines Dieselmotors.
Pig.2 zeigt einen Druckumwandler.

igo3 zeigt einen Längsschnitt durch den Umwandler von ■ Fig. 2, wobei der Schnitt in der Ebene der Linie 3-3 von Figo 2 gelegt ist. -

Figo4 zeigt eine Teilschnittansicht des um 90 gedrehten Umwandlers von Fig.3.

Fig.5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in" Fig.4.

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Fig.6 zeigt eine typische Druek-Zeitr-Kennlinie für eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Kraftstoffeinspritzmotor-r

Pig.7a, 7b und 7c zeigen verschiedene Lagen eines Kolbens in einem Zylinder des Motors von Fig» I.

Fig .8 zeigt ein teilweise schemaljisch und teilweise in Blockform dargestelltes Schaltbild eines Zeitateuerungs· systems gemäß Erfindung.

Fig·9 zeigt einen Längsschnitt eines anderen Druckumwandlers gemäß Erfindung.

Fig.10 zeigt eine vergrößert dargestellte Ansicht des in FIg* 9 dargestellten Druckfühlelements.

Fig.11 eelgt ein schematisches Schaltbild einer Schaltung für das Element von Fig» 10.

Fig.12 zeigt einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform gemäß Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung wird bezug auf die Zeichnungen genommen. Eine Diesel-Brennkraftmaschine ist in

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ORIGINAL INSPECTED

ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet und weist einen Motorblock 11 mit einer Mehrzahl von in ihm vorgesehenen Zylindern auf, in welchen Kolben sitzen. Der Motorblock 11 weist weiter eine Kurbelwelle 12 mit einem an ihr angebrachten Schwungrad 13 und ein Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse 14 mit einer Mehrzahl von Einspritzleitungen 15 auf, welche zu Kraftstoffeinspritzdüsen 16 bei den Zylindern führen. Durch Jede Einspritzdüse 16 wird Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt.

Zur Peststellung der Krsiftstoffeinspritzung ist ein Umwandlergehäuse 17 in Druokfühlverbindung mit einer Einspritzleitung 15 vorgesehen. Die Einspritzleitung 15 ist aiis einem Metallrohr gebildet, welches eine ausreichende Festigkeit aufweist, um den hohen Einspritzdrücken zu widerstehen. Jedes Rohr erleidet beim Durchtritt der Kraftstoffeinspritzmenge eine sehr geringe aber endliche Ausdehnung.

Aus weiter unten erläuterten Gründen kann ein Meßwertgeber, etwa von. der magnetischen Bauart, vorgesehen werden, um festzustellen, wenn ein bestimmter Kolben seinen oberen Totpunkt (TDC) erreicht hat. Der Meßwertgeber weist ein feststehendes Element 18 auf dem Motor und ein bewegliches Element 19 auf dem Schwungrad auf. Dieser Meßwertgeber kann

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von dor magnetLaohoη Bauarb sein, wobei bei der Yorbeibewegung des Elements 19 an dem Element 18 ein magnetischer Kreis geschlossen wird und ein Impuls erzeugt wird. Das Auftreten jedes Impulses zeigt, wie dies weiter unten noch genauer beschrieben wird, die lage eines Kolbens im oberen Totpunkt an, und falls gewünscht, kann die Frequenz der Impulse die Liotordrehzahl in Umdrehungen pro Minute oder Umdrehungen pro Sekunde anzeigen.

Das Umwand! er gehäuse 17 (]?ig. 2 bis 5) weist ein-G-rundteil 21 und einen Leitungsaufnähme teil oder eine Haltekappe 22 auf, welche die Leitung 15 in einem Durchlaß in ihr aufnimmt, welcher von in Abstand zueinander vorgesehenen und im wesentlichen halbzylindrischen Aussparungen 20a und 20b begrenzt wird. Die Kappe 22 nimmt die Leitung 15 fest und sicher in ihr auf und greift an der Leitung 15 zu beiden Seiten des Teils der Leitung 15 an, bei dem eine Ausdehnung festgestellt werden soll. Das Kappenteil 22 ist zwischen den Durchlässen 22a und 22b bei 22c ausgenommen. Die Durchlässe 22a und 22b weisen im wesentlichen die gleichen Radius wie der Außenradius der Leitung 15· auf.

In dem Grundteil 21 sitzt ein Zwischenstück 25 mit engem Schiebesitz und wird im ¹J-¹ eil 21 durch Schultern 26 in seiner Lage gehalten. Das Zwischenstück 25 besitzt eine halb-

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zylindrische Ausnehmung 27 zur Aufnahme der Leitung, und erstreckt sich zu parallelen Yfänden 27a und 27b, welche im wesentlichen um den Durchmesser der Leibung 15 im Abstand liegen. In das Zwischenstück 25 ist ein Umwandlereinsatz 28 eingeschraubt, welcher einen druckempfxndlichen Umwandler von der piezoelektrischen Bauart, wie etwa ein Quarz, trägt» An den Umwandler sind in bekannter Weise (nicht gezeigt) elektrische Leitungen angeschlossen, die sich nach auswärts von dem Einsatz 28 erstrecken, wie dies bei 29 angegeben ist. Falla gewünscht, kann die Kupplung am Außenende des Gehäuses in Koaxialbauart ausgeführt sein. Ein zufriedenstellender Umwandler dieser Bauart ist das "Kistler-Piezotron Nr. 203A2". Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ragt ein Druckstift 30 von dem Einsatz 28 ab, dessen Ende 31 an der Leitung 15 angreift. Das andere Ende des Druckstiftes ist so ausgeführt (nicht gezeigt), daß Druck auf den piezoelektrischen Kristall in dem Einsatz 28 übertragen wird.

Es ist wesentlich, daß das Ende des Umwandlers 32 mit genauer Wiederholbarkeit in den richtigen Eingriff mit der Leitung 15 bringbar ist. Dazu ist eine federbelastete , leitende Kugel 35 in dem leil 31 vorgesehen und von diesem durch ein isolierendes Rohr 36 isoliert. Die Kugel 35 kann einen elektrischen Kontakt mit der Unterfläche 22d des

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Kappenteila 23 herstellen, wenn dessen Schaftteil 22e in das Teil 21 eingeschraubt ist. Die Kugel 35 ist so angeordnet, daß wenn der Schaft 22e des Kappenteils ein vorbestimmtes Stück in das Grundteil 21 eingeschraubt ist, ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird, um die richtige Lagebeziehung der Teile anzugeben. Der Stromkreis kann eine isolierte Leitung zur Feder 37 und eine Stromquelle 38 zusammen mit einer Anzeigelampe 39 oder einer anderen Anzeigeeinrichtung aufweisen. Diese Anordnung wird vorgesehen, um eine zweckmäßige Vorbelastung oder Schwellendruckbelastung für den Stift 30 für die Leitung. mit sehr genauer Wiederholbarkeit zu schaffen. Eine Feder 40 kann zwischen dem Schaft 2.2e und dem Zwischenstück 25 vorgesehen sein, um eine gewünschte Vorspannung der verschraubten Teile zu schaffen.

Wenn bei dieser Anordnung eine Kraftstoffmenge unter Druck durch die Leitung 15 eingespritzt wird, erzeugt der Druck des Kraftstoffs eine Ausdehnung der Wand der Leitung 151 wodurch ein Druck auf die Stange 30 ausgeübt wird, welcher direkt proportional dem Kraftstoffdruck in der Leitung ist. Der Stift 30 überträgt den Druck auf das druckempfindliche Umwandlerelement, welches ein Signal erzeugt, welches sich direkt mit dem Druck des Kraftstoffs

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in der Leitung ändert.

Das Umwandlergehäuse 17 ist fest an der Leitung 15 befestigt, indem das Kappenteil 22 über der Leitung sitzt, so daß die Leitung durch Schlitze 22f in den Durchlässen 22a und 22b aufgenommen ist. Das Grundteil 21 mit dem Zwischenglied und dem Umwandlereinsatz ist mit dem Kappenteil 22 verbunden, wobei die Leitung 15 auch im Durchlaß 27 sitzt. Das Kappenteil und das Grundteil werden dann durch Verschraubung miteinander verbunden und das Zwischenstück gleitet linear in das Grundteil. Der Umwandlereinsatz wurde vorher im Zwischenstück angeordnet. Wenn die Kugel 35 an der Fläche 22d angreift, ist eine zweckmäßige Druckvorbelastung zwischen der Leitung 15 und dem Stift 30 vorhanden.

Dem Kraftstoffzufuhrvorgang ist eine kennzeichnende Druck-Zeit-Kurve oder-Kennlinie zu eigen, welche durch den Umwandler festgestellt wird. Bei dem Diagramm in Pig. 6 ist der Druck auf der Koordinate und die Zeit auf der Abeziase

aufgetragen. Diese Druckkennlinie weist einen großen Impuls auf, dem im wesentlichen kleinere Veränderungen mit wachsender Frequenz folgen.

Die Kraftstoffeinspritzung findet in wünschenswerter Weise

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. in vorbestimmter Beziehung zur lage des Kolbens im Zylinder statt. In den Fig. 7a, ^b und 7c ist als Beispiel schematisch ein Kolben 42 in einem Zylinder 43 gezeigt, wobei der Kolben durch eine Kolbenstange 44 mit der Kröpfung 45 einer Kurbelwelle 12 verbunden ist. In Fig» 7a bewegt sich der Kolben 42 unter Drehung der Kurbelwelle 12 im Uhrzeigersinn nach aufwärts und der Kolben 42 wird zu seinem in Fig. 7h gezeigten oberen Totpunkt hinbewegt. In Fig» 7c wurde der Kraftstoff, welcher durch die Düse 46 eingespritzt wurde, gezündet, und der Kolben 42 wird in einem Arbeitshub nach abwärts bewegt. Bei Brennkraftmaschinen, wie etwa einem Dieselmotor, wird der Kraftstoff eine vorbestimmte Zeitdauerjvor dem Erreichen des oberen Totpunkts durch den Kolben eingespritzt. Danach wird das Luft-Kraftstoffgemisch verdichtet und zündet im oberen Totpunkt. Unter Ausdehnung des gezündeten Gemisches bewegt sich dann der Kolben abwärts, wie dies aus Fig. 7c ersichtlich ist. Der Unterschied zwischen der Einspritzlage des Kolbens und seiner Lage im oberen Totpunkt kann als Winkel A angegeben werden, welcher wiederum entweder in Grad oder im Bogenmaß ausgedrückt werden kann.

Fig. 8 zeigt ein System zur Verwendung der von dem Umwandler entsprechend den Fig. 2 bis 5 erhaltenen Information. Das elektrische Ausgangssignal des Kristalls 28' wird

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einem Verstärker 50 zugeführt, welcher ein der in Fig. 6 gezeigten Druck-Zeit-Kennlinie entsprechendes elektrisches Signal liefert.

Das Signal wird zur Herausfilterung der höheren Frequenzkomponenten auf ein Filter 51 geführt, wobei der vorherrschende Druckimpuls, wie er aus der Wellenform B er-

^ sichtlich ist, übrigbleibt. Die Wellenform B wird dann auf einen Verstärker 52 geführt, welcher die Größe der Wellenform B über einem Schwellenwert T zum Zeitpunkt ti fühlt. Der Verstärker 52 kann ferner so ausgebildet sein, daß er einen Ausgangsimpuls erzeugt, dessen Vorderflanke zum Zeitpunkt ti auftritt, bei welchem der Druck in der leitung 15 einen vorbestimmten Wert erreicht. Das Signal wird auf eine Vergleicherschaltung 53 geführt, welche zweckmäßig als bistabiler Multivibrator ausgeführt ist. Die Vergleicherschaltung 53 empfängt ferner ein Signal für den

w oberen Totpunkt zum Zeitpunkt t2 von dem magnetischen Meßwertgeber 18. Der Zeitunterschied zwischen dem Auftreten von ti und t2 kann durch die Zeitdauer eines Ausgangsimpulses von der Vergleicherschaltung 53 gemessen werden. Dieser Impuls kann in einem Integrator 53a über der Zeit

• · integriert werden, um ein Signal mit einer Größe zu erzeugen, welches der Zeit ti - t2 oder, falls gewünscht, t2 - ti proportional ist.·

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BAD ORfGiNAL

Ein Motordrehzahlsignal kann entweder von einem mit der Kurbelwelle 12^ gekuppelten Tachometer oder von einer Schaltung (nicht gezeigt), welche das Signal für den oberen Totpunkt in Wechselbeziehung mit der Zeit setzen würdey gewonnen v/erden.

Es ist offensichtlich, daß die durch das Signal von dem Tachometer angegebenen Umdrehungen pro Minute nach Teilung durch 60 die Umdrehungen pro Sekunde ergeben. Der Reziprokwert dessen bildet die Zeitdauer für eine Umdrehung oder die Zeitdauer für eine Bewegung der Kurbelwelle um 360 · Dementsprechend kann die Winkelbeziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzpunkt und der Lage des Kolbens im oberen Totpunkt mit folgender Gleichung ausgedrückt werdens

Dabei iet (t^ - tg) ^Lie Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und dem Zeitpunkt, in welchem der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht.

Diese Gleichung kann leicht in einem Eechenverstärker gerechnet werden, welcher als Eingang den integrierten Aus-

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gang der Vergleicherschaltung 53 und des Integrators 53a und eine Geschwindigkeitsspannung des Tachometers 54 erhält. Der Ausgang des Verstärkers 55 kann dann auf ein Meßinstrument 56 mit Ablesanzeige geführt werden, welches die WinkelteZiehung zwischen.dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und dem Zeitpunkt, in welchem der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, in Grad oder^ Bogenmaß anzeigt. Die Zeitbeziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzung ufad , dem oberen Totpunkt kann dann von Hand oder automatisch zweckmäßig eingestellt werden.

Das Signal von dem Verstärker 55 kann zur Steuerung eines Servoventils 57 verwendet werden, welches wiederum die Steuereinrichtung 58 für die Voreilung des Motoreinspritzzeitpunktes reguliert.

Die obige Gleichung liefert tatsächlich den Winkel zwischen t2 und ti. Palis gewünscht, kann dieser auch in der Form von 360° ~Y* ausgelassen oder verwendet werden.

Der Ausgang des Verstärkers 52 kann auch zur Triggerung einer Stroboskop/iichtquelle 59 verwendet werden, welche auf die herkömmlichen Markierungen auf dem Schwungrad und dem Schwungradgehäuse gerichtet wird. Auf diese Weise beleuchtet die stroboskopisch^ Lichtquelle die Zeitmarkierungen

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auf dem Schwungrad zusammen mit der üblichen feststehenden Motormarkierung in für Fachleute an sich bekannter Art und Weise. Dadurch wird eine Ablesanzeige für die momentane Stellung der Kurbelwelle und den oberen Totpunkt in bezug auf den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder 22 geschaffen.

Die Erfindung schafft ferner eine Einrichtung zur Messung des Volumens der Kraftstoffzufuhr in die Einspritzleitung.

Bei dieser Anwendung wird die Ausgangswellenform B des Filters 51 mit oder ohne weitere Verstärkung auf einen Rechenverstärker 60 geführt, welcher die Bernoulligleichung in Verbindung mit der Kontinuitätsgleichung löst. Der Ausgang des Rechenverstärkers 60 kann auf einen weiteren Verstärker 61 geführt werden, welcher irgendeine zusätzliche erforderliche Übertragungsfunktion in bezug auf die. Zeit einführt, und der resultierende Ausgang des Verstärkers 61 wird auf ein Meßinstrument 62 oder eine andere gewünschte Ablesanzeige- oder Aufzeichnungseinrichtung oder ein Kontrollsystem geführt, welches das Kraft-

3 stoffvolumen bei Jeder Kraftsfoffztifuhr in cm oder anderen zweckmäßigen Einheiten registriert oder den Ausstoß von unverbrannten Kohlenwasserstoffen kontrolliert.

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Selbstverständlich brauchen nicht alle in Figo 8 gezeigten Schaltungen gleichzeitig verwendet zu werden. Z.B. können zu Zeiten nur Messungen des Kraftstoffvolumens pro Kraftstoffzuführvorgang erwünscht sein, ohne daß es erwünscht ist, eine Information über die Winkelbeziehung des Einspritzzeitpunktes und des oberen^Totpunktes des Kolbens zu erhalt en, und umgekehrt.

Die Erfindung umfaßt die Verwendung einer Mehrzahl von verschiedenen Umwandlerelementen. Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Umwandlers im Längsschnitt. Dieser Umwandler weist wieder ein zweistückiges G-ehäuse mit einem Grundteil 21 und einem Kappenteil 22 auf. Äußerlich sieht dieses Umwandlergehäuse im wesentlichen wie' das in Fig. 2 gezeigte aus. Ein Zwischenstück 62 sitzt in dem Gehäuse und ist gegen Innenschultern 26 des Grundteils 21 abgestützte Das Umwandlungselement ist in diesem Fall ψ ein druckempfindlicher Transistor in einem Gehäuse 63, welches an einem nichtleitenden beilagscheibenähnlichen Teil 64 befestigt ist, indem er etwa mittels eines Epoxiklebers dort angeklebt ist. Das Element 64 ist in dem Zwischenglied 62 durch einen 0-Ring 65 auf Abstand gehalt ten. Eine Buchse 66 sitzt in dem Zwischenstück 62 verschiebbar und ist gegen das Element 64 abgestützt, um das Transistorgehäuse 63 positiv festzulegen. Ein Druck-

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einstellelement 67 mit einem xoiopf 68 ist in ein Gewinde 69 in dem Zwischenstück 62 eingeschraubt. Das Druckeinstellteil 67 kann dazu verwendet werden, den Druck zwischen der Leitung 15 und dem Transistor einzustellen. Der Umwandler kann ein Silizium-Plana-npn-Transistor mit einem belastungsempfindlichen Emitter-Basis-Übergang sein. Mechanische Eingänge können auf die Oberseite des Gehäuses wirkende Drücke oder auf das Membranzentrum wirkende Kräfte sein. Eine solche Vorrichtung ist von Stowe LaboratorieB, Inc. unter dem Namen Model PT2 Pitran Piezotransistor erhältlich. Dieser Transistor erzeugt einen Ausgang, welcher linear zu einen auf den Emitter-Basis-Übergang übertragenen Druck ist. Die Druck-Spannungs-Kennlinie kann sich etwas in Abhängigkeit von der Spannung über dem Kollektor und dem Emitter ändern. Ein schematischee Schaltbild einer Schaltung mit dem Transistor ist in Figo 11 gezeigt.

Der Transistor ist sehr empfindlich, und damit sichergestellt ist, daß e,r durch Druck nicht überlastet wird, ist zwischen der Leitung 15 und dem Gehäuse 63 eine Druckübertragungseinrichtung mit einem Verstärkungsfaktor von weniger als 1 vorgesehen. Die Druckübertragungseinrichtung kann die Form einer U-förmigen Feder 71 (Fig.10) besitzen, welche zwischen der Außenwand der Leitung 15 und dem druck-

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empfindlichen Gehäuse vorgesehen und am Gehäuse 63 "befestigt ist. Die !Eransistorschaltung ist in Figo 11 gezeigt und weist im wesentlichen einen npn-Transistor 73 auf, dessen Basis positiv vorgespannt ist, und deren Verhalten durch den auf den Basis-Emitter-Übergang ausgeübten Druck beeinflußt wird. Der Widerstand 74 bildet eine Last*

Die Umwandleranordnung von Fig. 8 kann die gleiche Lage- , fc festStellanordnung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, aufweisen, nämlich die leitende Kugel 35, welche einen elektrischen Kontakt mit der Kappe 22 herstellen kann.

Eine weitere Ausführungsform eines druckempfindlichen Umwandlers gemäß Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt und weist ein Gehäuse 80 mit einem Grundteil 81 und einem Kappenteil 82 auf. Das Kappenteil 82 kann in das Innengewinde des Grundteils 81 mittels eines entsprechenden passenden Gewindes 83 eingeschraubt werden. Die Gewindegänge der Kappe " 82 ragen von der Umfangsflache 84 der Kappe 82 unter Bildung einer flanschartigen Oberfläche 85 ab. Ein Zwischenstück 86 ist in dem Grundteil 81 gegen eine ^nnenschulter 87 abgestützt und im Grundteil mittels eines Schnappoder Seegerrings 88 festgelegt.

Das Zwischenstück 86 dient als Umwandler gehäuse und nimmt

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eine Umwandlerhalterung 89 auf, welche unter Schraubverbindung mittels zusammenpassender Gewinde bei 90 das Umwandlergehäuse hält, ^as Umwandlerelement weist einen Druckstift 91 auf, welcher auf ein piezoelektrisches Element (nicht gezeigt) in dem Teil 92 wirkt und andererseits auf die Leitung 15 drückt. Eine Schraubenfeder 93 ist gegen die Umwandlerhalterung 89 und das Zwischenstück unter Übertragung ihrer Kraft auf diese abgestützt, so daß das Umwandlerfühlelement oder der Druckstift 91 mit einer regulierbaren Kraftgröße gegen die Leitung 15 gedruckt werden. Die Reaktionskraft zu dieser Kraft wird von dem Grundteil 81 aufgenommen.

Bei der Montage wird zuerst das Kappenteil 82 auf die Leitung 15 aufgeschoben, wobei es die Seitenwand der Leitung in einem in ihm ausgebildeten halbzylindrischen Durchlaß 82a aufnimmt. Dann wird das Grundteil 81 auf das Kappenteil geschraubt, bis die Fläche 85 des Kappenteils 82 mit der Fläche 94 des Grundteils 91 in einer Ebene liegt. Auf dem Grundteil 81 kann eine ringförmige Rändelung 81a vorgesehen sein, um die Verbindung der Teile 81 und 82 zu erleichtern. Wenn die Flächen 85 und 94 in der gleichen Ebene liegen, wird die gewünschte Vorbelastung auf das Druckf.ühlelement geschaffen.

Die Fluchtung der Flächen 85 und 94 kann auf die gleiche

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Weise elektrisch festgestellt werden, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich, ist, -indem nämlich ein Kontakt zwischen den Oberflächen 96 und 97 vorgesehen wird.

Die Schnapp- oder Seegerringe 99 und 88 verhindern, daß die Umwandlerhalterung sich während der Montage oder Demontage von dem Grundteil Sl löst»

Die vorgeschriebenen Umwandlerausführungsformen dienen dazu, die Leitung 15 fest zu umschließen und eine genau bestimmte Vorbelastung zwischen dem Druckfühlelement und der Seitenwand der Leitung 15 zu schaffen. Dadurch werden irgendwelche von dem Umwandler infolge Vibration des Motors aufgenommenen Drücke beseitigt oder deren Größe herabge- · setzt, und weiter wird das Umwandlergehäuse fest an der Druckleitung angeklemmt. Diese Anordnung sichert ferner, daß das druckempfindliche Element immer mit der Leitung 15 in Berührung steht und von jeder Ausdehnung der Leitung infolge des in dieser herrschenden iTüssigkeitsdrucks beeinflußt wird. Die Leitung 15 wird in den Umwandlergehäusen, wie dies aus den Zeichnungen ersichtlich ist, in voneinander in Abstand befindlichen Durchlässen auf Jeder Seite des Teils der Leitung festgehalten, bei welchem die Druckausdehnung gefühlt wird.

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Während ala druckempfindliche Elemente piezoelektrische Kristalle und druckempfindliche Transistoren offenbart und beschrieben wurden, können auch andere Arten von Bewegungs- oder druckempfindlichen Meßwertgebern verwendet werden. Z.B. kann die Ausdehnung der Leitung 15 mit einem linear veränderlichen Differentialtransformator und einem zugehörigen Diskriminator, einen Druckempfänger von der Kondensatorbauart einem magnetostriktiven Druckempfänger und anderen zweckmäßigen Einrichtungen" festgestellt werden, welche ein sich mit dem auf eie übertragenen Druck änderndes Signal liefern.

Anhand der von den Umwandlern und den Systemen gemäß Erfindung erhaltenen informationen kann der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf herkömmliche Weise für eine möglichst wirksame Verbrennung und Herabsetzung der schädlichen Auspuffgase eingestellt werden. Darüberhinaus kann das Kraftstoffvolumen bei den Einspritzvorgängen überwacht werden.

Selbstverständlich können Umwandleranordnungen gemäß Erfindung für verschiedene Zwecke verwendet werden, um eine Flüssigkeits-Druck-Zeit-Kennlinie zu überwachen und.festzustellen.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die weiter oben

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genannten Ziele der Erfindung wirksam erreicht werden. Obwohl weiter oben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Offenbarung gezeigt und beschrieben sind, sind andere Ausführungsformen gemäß Erfindung und auch Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen möglich, welche nicht von dem allgemeinen Erfindungsgedanken abweichen.

_ 25 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche:

1. )Verfahren zur Messung der Beziehung zwischen der Kolbenlage und dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in einer Einspritzleitung bei einer Einspritz-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten eines Kraftstoffzufuhrvorgangs in der Leitung festgestellt und ein Signal erzeugt wird, das sich als Funktion der Druck-Zeit-Kennlinie des Kraftstoffzufuhrvorgangs ändert, daß festgestellt wird, wenn sich der Kolben in einer vorbestimmten Lage in seinem Zylinder befindet und daß die Zeitdauer zwischen der vorbestimmten Kolbenlage und dem Zeitpunkt, zu dem das Signal einen vorbestimmten Pegel erreicht, gemessen wird.

2. System zur Messung der Beziehung zwischen der Lage eines Kolbens und des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung bei einer Einspritz-Brennkraftmaschine, bei welcher der Kraftstoffzufuhrvorgang festgestellt und die Lage des Kolbens in seinem Zylinder gemessen werden, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umwandler (17) mit einer Kraftstoffleitung (15) verbunden ist, um deren Bewegung zu fühlen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das sich als

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Funktion der Druck-Zeit-Kennlinie einer eingespritzten Kraftstoffmenge ändert, daß eine Feststelleinrichtung (18, 19) ein eine vorbestimmte Lage des Kolbens in seinem Zylinder anzeigendes Signal erzeugt, daß eine Einrichtung (50, 51, 52) das Auftreten eines vorbestimmten Pegels des elektrischen Signals feststellt, und daß eine Einrichtung (53) die Zeitdauer zwischen der vorbestimmten Kolbenlage und dem Auftreten des vorbestimmten Pegels des elektrischen Signals mißt.

3ο System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (53, 54, 55) zum Korrelieren der Zeit zwischen der Kolbenlage und dem Auftreten eines vorbestimmten Pegels des Signals als eine Funktion der Motordrehzahl vorgesehen ist, um den Winkel der Motorkurbelwelle zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der vorbestimmten Lage des Kolbens im Zylinder zu messen.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (56> 60) zur Verstärkung des Signals vorgesehen ist, um die Druck-Zeit-Kennlinie eines Flüssigkeitszufuhrvorgangs in der Leitung zu erhalten, und daß eine Integrationseinrichtung (61) zur Integration der Kennlinie über der Zeit vorgesehen ist, um das zugeführte Flüssigkeitsvolumen zu messen«

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5ο System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundteil (21, Fig.3),ein Zwischenstück (25), ein von dem Zwischenstück getragener Umwandler (28), ein das Grundteil und das Zwischenstück über der Leitung kuppelndes Teil (22) um den Umwandler in einer Lage zum Fühlen der Bewegung der Leitung zu halten, vorgesehen sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundteil (21) einen mit Innengewinde versehenen Teil aufweist und daß das Teil (22) einen Außengewindeteil (22e) zur Verbindung der Teile unter Einschluß der Leitung aufweist.

7· System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundteil (21) und das Teil (22) fluchtende Durchlässe (22a, 22b) im Abstand zueinander bilden, und daß die Durchlässe zur Aufnahme einer Flüssigkeitsleitung geeignet sind, und daß der Umwandler in dem Gehäuse zum Fühlen der Ausdehnung der Leitung zwischen den Durchlässen gehalten ist.

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