DE19738722A1 - Meßvorrichtung zum Messen einer eingespritzten Menge einer Flüssigkeit - Google Patents
Meßvorrichtung zum Messen einer eingespritzten Menge einer FlüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Messen
einer eingespritzten Menge einer Flüssigkeit. Insbeson
dere betrifft sie eine Vorrichtung zum Messen der Menge
des mittels einer Kraftstoffeinspritzpumpe bei einem Ver
brennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs. Insbesondere
bei einem Verbrennungsmotor mit einem Voreinspritzvor
gang, d. h. einem Dieselmotor, gestattet die Erfindung
eine Hochgeschwindigkeitsmessung der Menge des während
des von dem Haupteinspritzvorgang getrennten Vorein
spritzvorgangs eingespritzten Kraftstoffs.
Allgemein bekannt ist, daß die nachfolgend angegebene Be
ziehung zwischen der Änderung des Drucks ΔP und der einge
spritzten Menge Δq einer Flüssigkeit innerhalb eines ge
schlossenen Gefäßes gilt:
ΔP = (K/V).Δq. . . (1)
wobei K der Volumenausdehnungskoeffizient (Volumenelasti
zitätskoeffizient) ist und V das innere Volumen innerhalb
des geschlossenen Druckgefäßes ist.
Da sich im allgemeinen der Volumenausdehnungskoeffizient
K mit der Temperatur ändert, ändert sich der Volumenaus
dehnungskoeffizient K auch zu dem Zeitpunkt, zu dem die
Flüssigkeit tatsächlich eingespritzt wird, und zu dem
Zeitpunkt, wenn die eingespritzte Menge gemessen wird.
In diesem Fall kann, wenn der Volumenausdehnungskoeffizi
ent zu dem Zeitpunkt der Einspritzung mit K1 bezeichnet
wird und wenn zu diesem Zeitpunkt die eingespritzte Menge
mit Δq1 bezeichnet wird, die eingespritzte Menge Δq1 mit
tels der nachstehend angegebenen Formel auf der Grundlage
der obigen Formel (1) ausgedrückt werden als:
Δq1 = (V/K1).ΔP. . . (2)
Wenn andererseits der Volumenausdehnungskoeffizient K zu
dem Zeitpunkt, zu dem die Einspritzmenge berechnet wird,
mit K2 bezeichnet wird und wenn die eingespritzte Menge zu
diesem Zeitpunkt mit Δq2 bezeichnet wird, kann die einge
spritzte Menge Δq2 mittels der nachstehend angegebenen
Formel sowie der obigen Formel (2) ausgedrückt werden
als:
Δq2 = (V/K2).ΔP. . . (3)
Wie oben erläutert fällt der Volumenausdehnungskoeffizi
ent K1 zum Zeitpunkt der Einspritzung nicht mit dem Volu
menausdehnungskoeffizienten K2 zum Zeitpunkt der Berech
nung zusammen. Dies ist durch den Einfluß der Temperatur
verursacht, und zum Zeitpunkt der Messung tritt wegen der
Änderung der Temperatur ein Fehler bei der eingespritzten
Menge auf.
Da bei der Messung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei
einem Verbrennungsmotor, insbesondere bei einem Dieselmo
tor, die Messung der eingespritzten Menge bei der Vorein
spritzung mittels der Voreinspritzpumpe separat von der
Haupteinspritzung durchgeführt wird, ist es notwendig,
eine Hochgeschwindigkeits-Meßvorrichtung zum Messen der
eingespritzten Menge bei der Voreinspritzung zu schaffen.
Insbesondere offenbart beispielsweise die ungeprüfte ja
panische Patentveröffentlichung (Kokai) 64-63 649 ein
Verfahren zum Erreichen einer eingespritzten Menge auf
der Grundlage des Drucks in dem geschlossenen Gefäß wäh
rend des Einspritzens des Dieselkraftstoffs und auf der
Grundlage der Druckrate des Dieselkraftstoffs.
Da sich in diesem Fall die Druckrate mit dem Druck und
der Temperatur ändert, wird die Druckrate vorab erreicht,
und wird die auf der Grundlage des Drucks und der Tempe
ratur korrigierte Druckrate als Druckrate bei der Messung
verwendet. In diesem Fall wird die Druckrate mittels der
Umkehrzahl (des Kehrwertes) des Volumenausdehnungskoeffi
zienten angegeben.
Als weiteres Meßverfahren mit Verwendung der Änderung des
Drucks offenbart beispielsweise die ungeprüfte japanische
Patentveröffentlichung (Kokai) 4 121 623 ein Verfahren
zum Erreichen der Menge der Voreinspritzung, indem die
Gesamtmenge der Einspritzung auf der Grundlage des Druck
verhältnisses in Übereinstimmung mit dem Druckwert bei
der Einspritzung des Dieselkraftstoffs innerhalb des ge
schlossenen Druckgefäßes und in Übereinstimmung mit der
Menge, die bei der Vor- und der Haupteinspritzung mittels
einer Strömungsmeßeinrichtung gemessen wird, verteilt
wird. Bei diesem Verfahren wird das Druckverhältnis ver
wendet, und ist der Vorteil erreicht, daß die Druckrate
keinen Einfluß ausübt.
Bei dem zuerst angegebenen Verfahren (JPP-64-63 649) be
steht jedoch das Problem, daß es unmöglich ist, die Mes
sung der eingespritzten Menge mit hoher Präzision durch
zuführen, wenn sich die erreichte Druckrate von der
Druckrate zu dem Zeitpunkt der Messung, nachdem eine vor
bestimmte Zeit verstrichen ist, unterscheidet.
Andererseits besteht bei dem zuletzt genannten Verfahren
(JPP-4-121 623) das Problem, daß es unmöglich ist, eine
kleine Menge bei der Voreinspritzung mit hoher Präzision
zu messen, wenn die Menge der Haupteinspritzung im Ver
gleich zu der Menge der Voreinspritzung sehr groß ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Meßvorrich
tung zum Messen der eingespritzten Menge zu schaffen, die
die eingespritzte Menge einer Flüssigkeit, insbesondere
die eingespritzte Kraftstoffmenge bei einem Verbrennungs
motor, mit hoher Präzision während jeder Einspritzperiode
ohne Einfluß auf den Volumenausdehnungskoeffizienten mes
sen kann, dessen Änderungen durch die Temperatur bedingt
sind; die die Menge der Voreinspritzung, indem sie diese
von der Menge während der Haupteinspritzung trennt, mes
sen kann, wenn die Gesamtmenge der Einspritzung auf der
Grundlage der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung
gemessen wird; und die die eingespritzte Menge mit hoher
Präzision ohne einen durch eine Vergrößerung oder Ver
kleinerung der Menge bei der Haupteinspritzung verursach
ten Einfluß messen kann.
Entsprechend der in Anspruch 1 definierten Erfindung be
rechnet das Meßsteuermittel die eingespritzte Menge zu
dem Zeitpunkt der Einspritzung der Flüssigkeit in Über
einstimmung mit dem Verhältnis der Änderung des Drucks
innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung der Flüs
sigkeit und vor der Einspritzung der Flüssigkeit, ent
sprechend der Änderung des Drucks innerhalb des Druckge
fäßes, die durch eine Änderung des vorbestimmten Volumens
der in ihrem Volumen veränderlichen Vorrichtung bewirkt
wird, die mit dem Druckgefäß verbunden ist, das den
Kraftstoff vorübergehend aufnimmt. Demzufolge ist es mög
lich, die eingespritzte Menge mit hoher Präzision für
jede Einspritzperiode ohne Einfluß auf den Volumenausdeh
nungskoeffizienten der Flüssigkeit zu messen, dessen Än
derung durch die Temperatur verursacht ist.
Entsprechend der in Anspruch 2 und Anspruch 3 definierten
Erfindung berechnet bei einem Verbrennungsmotor das Meß
steuermittel die Menge der Kraftstoffeinspritzung zu dem
Zeitpunkt der Einspritzung in Übereinstimmung mit dem
Verhältnis der Änderung des Drucks innerhalb des Druckge
fäßes während der Kraftstoffeinspritzung und vor der
Kraftstoffeinspritzung und der Änderung des Drucks inner
halb des Druckgefäßes, die durch eine Änderung des vorbe
stimmten Volumens der in ihrem Volumen veränderlichen
Vorrichtung verursacht ist, die mit dem Druckgefäß ver
bunden ist.
Demzufolge ist es möglich, die eingespritzte Menge des
Kraftstoffmenge mit hoher Präzision für jede Einspritzpe
riode ohne Einfluß auf den Volumenausdehnungskoeffizien
ten zu messen, dessen Änderung durch die Temperatur be
dingt ist. Da es des weiteren bei der Voreinspritzung
möglich ist, die Menge der Voreinspritzung getrennt von
der Haupteinspritzung zu messen, ist es möglich, eine
kleine Menge bei der Voreinspritzung ohne Einfluß bei der
Haupteinspritzung selbst dann zu messen, wenn die Menge
bei der Haupteinspritzung sehr groß ist.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins Detail gehend
und ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel einer von der Erfindung Gebrauch
machenden Gesamtbauweise;
Fig. 2A bis 2I Signalverlauf-Diagramme zu dem Zeitpunkt
der Messung bei einer Messungssteuervorrichtung;
Fig. 3 die wesentliche Bauweise eines Druckgefäßes und
einer Einrichtung mit veränderlichem Volumen;
Fig. 4A und 4B Darstellungen zur Erläuterung der Ar
beitsweise der Einrichtung mit veränderlichem
Volumen;
Fig. 5 die detaillierte Bauweise der Messungssteuervor
richtung von Fig. 1;
Fig. 6 ein weiteres Beispiel der die Erfindung verwen
deten Gesamtbauweise; und
Fig. 7A bis 7B Signalverlauf-Diagramme zu dem Zeitpunkt
der Messung bei der Messungsteuervorrichtung.
Nachfolgend werden die wesentlichen Einzelpunkte der Er
findung erläutert.
Bei der Messung der eingespritzten Kraftstoffmenge in
einem Verbrennungsmotor, insbesondere bei der Messung der
eingespritzten Kraftstoffmenge bei einem Dieselmotor,
wird die eingespritzte Menge auf der Grundlage der Ände
rung des Drucks innerhalb des geschlossenen Druckgefäßes
erreicht, wenn der Dieselkraftstoff in das Druckgefäß
eingespritzt wird. Das vorbestimmte Volumen ΔV innerhalb
der in ihrem Volumen veränderlichen Einrichtung ist be
kannt und wird für jede Einspritzperiode verändert.
Auf der Grundlage des Druckverhältnisses ΔPP/ΔPC der Ände
rung des Drucks ΔPC innerhalb des geschlossenen Druckgefä
ßes, die durch die Änderung des vorbestimmten Volumens ΔV
bewirkt ist, und der Änderung des Drucks ΔPP bei der
Krafteinspritzung kann die Menge des eingespritzten
Kraftstoffs Δq erhalten werden.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren kann nicht nur auf die
eingespritzte Menge bei der Voreinspritzung, sondern auch
auf die Einspritzmenge einer einzigen Einspritzung Anwen
dung finden.
Das heißt, die Erfindung bestimmt, daß das Verhältnis der
Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bei Ände
rung des vorbestimmten Volumens und der Änderung des
Drucks bei Kraftstoffeinspritzung gleich dem Verhältnis
zwischen der Größe (Quantität) der Änderung des vorbe
stimmten Volumens und der eingespritzten Menge ist. Ent
sprechend kann die eingespritzte Menge Δq auf der Grund
lage des Verhältnisses der Änderung des Drucks ΔPP/ΔPC und
des Verhältnisses der Größe der Änderung des vorbestimm
ten Volumens und der eingespritzten Menge Δq/ΔV gemessen
werden.
Wie aus der nachfolgenden Berechnung ersichtlich ist,
kann der Ausdruck K/V in der Formel gestrichen werden, in
dem das Verhältnis der Druckänderung verwendet wird. Dem
zufolge ist es möglich, den Einfluß des Volumenausdeh
nungskoeffizienten K, der durch die Temperatur verursacht
ist, auszuschalten.
Andererseits kann das Problem bestehen, daß die obige
Formel nicht realisiert werden kann, wenn der Volumenaus
dehnungskoeffizient bei Änderung des vorbestimmten Volu
mens nicht mit dem Volumenausdehnungskoeffizienten bei
Kraftstoffeinspritzung zusammenfällt. Jedoch kann bei der
Erfindung das obenangegebene Problem gelöst werden, wie
nachfolgend erläutert wird. Das heißt, da das Verhältnis
der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes für
jede Einspritzperiode (d. h. für eine sehr kurze Zeit
spanne) berechnet wird, ist die Änderung der Temperatur
während dieser Zeitspanne sehr klein, und kann sie ver
nachlässigbar sein, so daß kein Einfluß auf die aktuelle
Messung der eingespritzten Menge ausgeübt wird.
Die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Meßverfah
rens werden nachfolgend beschrieben.
Wenn der Druck innerhalb des Druckgefäßes verändert wird,
ist diese Änderung, die zu einem Zeitpunkt erzeugt wird,
wenn das vorbestimmte Volumen ΔV innerhalb der in ihrem
Volumen veränderlichen Einrichtung, die mit dem Druckge
fäß verbunden ist, verändert wird, durch ΔPC, gegeben,
und, wenn der Volumenausdehnungskoeffizient zu diesem
Zeitpunkt durch KC gegeben ist, kann die Änderung des
Drucks ΔPC mittels der nachstehend angegebenen Formel aus
gedrückt werden als:
ΔPC = (KC/V).ΔV. . . (4).
Wenn andererseits die Änderung des Drucks, die durch die
eingespritzte Kraftstoffmenge (Δq) bei der Einspritzung
verursacht wird, ΔPP ist und wenn der Volumenausdehnungs
koeffizient zu dieser Zeit KP ist, kann die nachstehend
angegebene Formel aus der obigen Formel (1) erreicht wer
den:
ΔPP = (KP/V).Δq. . . (5).
Da ΔPC proportional zu ΔV ist und ΔPP auch proportional zu
Δq ist, kann die nachstehend angegebene Formel aus den
Formeln (4) und (5) erhalten werden:
ΔPP/ΔPC = (KPp .Δq)/(KC.ΔV). . . (6).
Da wie oben erläutert der Koeffizient Kc in einem sehr
kurzen Augenblick für jede Einspritzperiode Kp ist, kann
die Formel (6) ausgedrückt werden durch
ΔPP/ΔPC = Δq/ΔV.
Entsprechend kann die eingespritzte Menge Δq durch die
nachfolgend angegebene Formel ausgedrückt werden:
Δq = (ΔPP/ΔPC).ΔV. . . (7).
Daher ist es bei der Erfindung, weil der Volumenausdeh
nungskoeffizient K, der sich in Reaktion auf die Tempera
tur verändert, aus der Formel gestrichen werden kann,
möglich, eine sehr genaue Messung der eingespritzten
Menge ohne Einfluß der Temperatur zu realisieren.
Da wie oben angegeben bei der Erfindung die Änderung des
vorbestimmten Volumens ΔV aus der Verschiebung der Membran
berechnet wird, die mit hoher Geschwindigkeit verschoben
werden kann, ist es möglich, eine Hochgeschwindigkeitsän
derung des vorbestimmten Volumens ΔV für jede Einspritzpe
riode zu realisieren. Da des weiteren das vorbestimmte
Volumen als Bezug ohne Verwendung einer weiteren Volumen
meßeinrichtung verwendet wird, ist es möglich, einen nur
sehr kleinen Fehler bei der Messung zu realisieren.
Unter Verwendung der Erfindung ist es möglich, nicht nur
die eingespritzte Kraftstoffmenge bei einer Einzelein
spritzung zu messen, sondern auch die eingespritzte Menge
der Voreinspritzpumpe durch deren Trennen von der einge
spritzten Menge der Haupteinspritzung. Das heißt, unter
Verwendung der Formel (7), wie oben angegeben, vor der
Voreinspritzung wird das vorbestimmte Volumen ΔV innerhalb
der in ihrem Volumen veränderlichen Einrichtung, die mit
dem Druckgefäß verbunden ist, verändert, kann die einge
spritzte Menge Δq auf der Grundlage der Änderung des
Drucks ΔPC innerhalb des Druckgefäßes und der Änderung des
Drucks ΔPP bei der Voreinspritzung erhalten werden.
Demzufolge wird der gemessene Wert der eingespritzten
Menge der Voreinspritzung nicht durch die große einge
spritzte Menge bei der Haupteinspritzung, die nach der
Voreinspritzung durchgeführt wird, beeinflußt, und kann
die Messung separat von der Haupteinspritzung mit hoher
Geschwindigkeit durchgeführt werden. Wenn die gesamte
eingespritzte Menge (d. h. die eingespritzte Menge bei der
Voreinspritzung + die eingespritzte Menge bei der Haupt
einspritzung) gemessen wird, ist es des weiteren möglich,
diese Messung durchzuführen, indem eine herkömmliche
Strömungsmeßeinrichtung nach der Erfindung vorgesehen
wird.
Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen werden nachfol
gend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail be
schrieben.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Gesamtbauweise, bei der
die Erfindung Anwendung findet. In der Zeichnung bezeich
net das Bezugszeichen 1 einen Motor. Das Bezugszeichen 2
bezeichnet eine Einspritzpumpe (I-Pumpe), die durch den
Motor 1 angetrieben ist. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet
eine Kodiereinrichtung zum Feststellen der Drehung der
Einspritzpumpe 2. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine
Hochdruckleitung, die mit der Einspritzpumpe 2 verbunden
ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Einspritzdüse,
die mit der Hochdruckleitung 4 verbunden ist. Das Bezugs
zeichen 6 bezeichnet ein geschlossenes Druckgefäß, das
den mittels der Einspritzdüse 5 eingespritzten Kraftstoff
vorübergehend aufnimmt.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Drucksensor zum
Feststellen des Drucks innerhalb des Druckgefäßes 6. Das
Bezugszeichen 8 bezeichnet eine in ihrem Volumen verän
derliche Einrichtung, die an dem Druckgefäß 6 angebracht
ist. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet ein elektromagneti
sches Zweiwegeventil, das an dem Druckgefäß 6 angebracht
ist. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Gegendruckven
til, das an dem elektromagnetischen Zweiwegeventil 9 an
gebracht ist. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein elek
tromagnetisches Dreiwegeventil, das an der in ihrem Volu
men veränderlichen Einrichtung 8 angebracht ist.
Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Druckerzeugungs
quelle, die mit dem elektromagnetischen Dreiwegeventil 11
verbunden ist. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Gegen
druckventil, das mit dem elektromagnetischen Dreiwegeven
til 11 verbunden ist. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet
eine Messungssteuereinrichtung zur Steuerung der Arbeits
weise des elektromagnetischen Zweiwegeventils 9 und des
elektromagnetischen Dreiwegeventils 11 auf der Grundlage
des Drucksensors 7 und der Kodiereinrichtung 3.
Bei der vorstehend angegebenen Bauweise ist die Kraft
stoffeinspritzpumpe 2 durch den Motor 1 angetrieben, und
wird die Drehung der Einspritzpumpe 2 mittels der Ko
diereinrichtung 3 festgestellt. Ein Signal von der Ko
diereinrichtung 3 wird an die Messungssteuereinrichtung
14 abgegeben. Des weiteren wird der mittels der Ein
spritzpumpe 2 unter Druck gesetzte Kraftstoff in das
Druckgefäß 6 von der Einspritzdüse 5 aus über die Hoch
druckleitung 4 eingespritzt. Der Sensor 7, die in ihrem
Volumen veränderliche Einrichtung 8 und das elektromagne
tische Zweiwegeventil 9 sind an dem Druckgefäß 6 ange
bracht. Des weiteren ist das Gegendruckventil 10 am Aus
laß des elektromagnetischen Zweiwegeventils 9 vorgesehen.
Des weiteren ist ein vorbestimmtes Volumen Vd innerhalb
der in ihrem Volumen veränderlichen Einrichtung 8 vorge
sehen (s. Fig. 4A), und das vorbestimmte Volumen Vd wird
entsprechend der Verschiebung der Membran 15 verändert
(s. Fig. 3, 4A und 4B).
Fig. 3 zeigt die wesentliche Bauweise des Druckgefäßes 6
und der in ihrem Volumen veränderlichen Einrichtung 8,
und Fig. 4A und 4B sind Ansichten zur Erläuterung der Ar
beitsweise der in ihrem Volumen veränderlichen Einrich
tung 8.
Zunächst wird die Arbeitsweise der Membran 15 unter Be
zugnahme auf Fig. 4A und 4B im Detail beschrieben. Wenn
gemäß Darstellung in Fig. 4A das elektromagnetische Drei
wegeventil 11 ausgeschaltet (geschlossen) ist (d. h. der
Druck von der Druckerzeugungsquelle 12 nicht zu dem Ven
til 11 geführt wird), wird der Druck innerhalb des Volu
mens 8b der in ihrem Volumen veränderlichen Einrichtung 8
durch den Druck aufrecht erhalten, der mittels Gegen
druckventils 13 über das elektromagnetische Dreiwegeven
til 11 eingestellt wird (s. Pfeillinie). In diesem Fall
ist der Druck des Gegendruckventils 13 auf einen Druck
niedriger als der des Gegendruckventils 10 eingestellt.
Wenn der Druck innerhalb des Volumens 8b niedriger als
der Druck innerhalb des Volumens 8a ist, wird die Membran
15 gemäß Darstellung mittels der dicken ausgezogenen Li
nie in Fig. 4A deformiert. Das heißt, die Membran 15 wird
entlang der Innenwand der Seite des Volumens 8b verscho
ben. Demzufolge kann ein Volumen mit einem vorbestimmten
Volumen Vd an der Seite des Volumens 8a vorgesehen wer
den.
Wenn gemäß Darstellung in Fig. 4B das elektromagnetische
Dreiwegeventil 11 eingeschaltet (geöffnet) ist, ist das
Volumen 8b der in ihrem Volumen veränderlichen Einrich
tung 8 an die Druckerzeugungsquelle 12 angeschlossen, so
daß der Druck von der Druckerzeugungsquelle 12 dem Volu
men 8b zugeführt wird (s. Pfeillinie). In diesem Fall ist
der Druck der Druckerzeugungsquelle 12 auf einen Druck
höher als der Maximaldruck (der Druck, nachdem der Kraft
stoff eingespritzt worden ist) innerhalb des Druckgefäßes
6 eingestellt.
Wenn der Druck innerhalb des Volumens 8b höher als der
Druck innerhalb des Volumens 8a ist, bewegt sich die Mem
bran 15 zurück, wie mittels der dicken ausgezogenen Linie
in Fig. 4B dargestellt ist. Das heißt, die Membran 15
wird entlang der Innenwand einer Seite des Volumens 8a
verschoben. Demzufolge verschwindet das Volumen mit einem
vorbestimmten Volumen Vd.
Fig. 2A bis 2I zeigen zeitliche Signalverläufe zu dem
Zeitpunkt der Messung in der Messungsteuervorrichtung.
Fig. 5 zeigt eine detaillierte Bauweise der Messungsteu
ervorrichtung 14, die in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Messungsteuervorrichtung 14 empfängt ein Drehsignal
von der Kodiereinrichtung 3 und startet das elektromagne
tische Zweiwegeventil 9 und das elektromagnetische Drei
wegeventil entsprechend einem vorbestimmten zeitlichen
Ablauf. Des weiteren empfängt die Messungsteuervorrich
tung 14 ein Drucksignal, das den Druck innerhalb des
Druckgefäßes 6 angibt, von dem Drucksensor 7, und er
reicht die eingespritzte Menge. Die erreichte einge
spritzte Menge wird mittels einer Anzeigeeinrichtung 23
angezeigt.
In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszeichen 16, 17 und 18 Ver
riegelungs- bzw. Speicherschaltungen zur Aufnahme der
Drücke PO, PC und PP vom Drucksensor 7. Jedes Ausgangs
signal der Verriegelungs- bzw. Speicherschaltungen 16, 17
und 18 wird in ein Digitalsignal mittels jeweils eines
A/D-Wandlers 19, 20 und 21 umgewandelt. Die Drücke PO, PC
und PP, die in Digitalsignale umgewandelt sind, werden an
einen Computer 22 abgegeben. Das Bezugszeichen 24 be
zeichnet einen Taktsignalgenerator zur Erzeugung eines
Triggersignals. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine An
triebsschaltung für ein elektromagnetisches Ventil, um
das elektromagnetische Dreiwegeventil 11 entsprechend
einem Antriebssignal H1 anzutreiben bzw. zu betätigen.
Das Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Antriebsschaltung
für ein elektromagnetisches Ventil, um das elektromagne
tische Zweiwegeventil 9 entsprechend einem Antriebssignal
H2 anzutreiben bzw. zu betätigen. Des weiteren bezeichnet
das Bezugszeichen 23 eine Anzeigeeinrichtung, um die ein
gespritzte Kraftstoffmenge anzuzeigen.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Messungsteuervor
richtung unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 5 im Detail
erläutert.
Wenn der Taktsignalgenerator 24 der Messungsteuervorrich
tung 14 Drehsignale RTS1 und RTS2 von der Kodiereinrich
tung 3 empfängt (s. Fig. 2C und 2D), erzeugt der Taktsi
gnalgenerator 24 Triggersignale TRG1, TRG2 und TRG3 für
die Verriegelungs- bzw. Speicherschaltungen 16, 17 und 18
(s. Fig. 2E, 2F und 2G). Das heißt, gemäß Darstellung in
Fig. 2E, 2F und 2G wird das Triggersignal TRG1 zu der
Zeit des Druckwertes PO erzeugt, wird das Triggersignal
TRG2 zu der Zeit des Drucks PC erzeugt, und wird das Trig
gersignal TRG3 zu der Zeit des Druckwertes PP erzeugt.
Wie oben angegeben erzeugt der Taktsignalgenerator 24 das
Antriebssignal H1 (s. Fig. 2H) zum Antrieb des elektro
magnetischen Dreiwegeventils 11 und das Signal H2 (s.
Fig. 2I) zum Antrieb des elektromagnetischen Zweiwegeven
tils 9. Des weiteren erzeugt der Taktsignalgenerator 24
die Triggersignale TRG1, TRG2 und TRG3 für die entspre
chenden Verriegelungs- bzw. Speicherschaltungen 16, 17
und 18, um jeden Druckwert PO, PC und PP des Drucksensors
7 zu halten. Die Druckwerte PO, PC und PP, die in den Ver
riegelungs- bzw. Speicherschaltungen 16, 17 bzw. 18 ge
speichert sind, werden in digitale Druckwerte mittels der
A/D-Wandler 19, 20 und 21 umgewandelt, und die digitalen
Druckwerte werden an den Computer 22 abgegeben.
Zunächst wird während des zeitlichen Verlaufs des Trig
gersignals TRG1 das elektromagnetische Zweiwegeventil 9
geschlossen, füllt der Kraftstoff das Druckgefäß 6 auf,
und wird ein vorbestimmter Gegendruck Pk im Druckgefäß 6
von dem Gegendruckventil 10 aus hinzugefügt. Zu dieser
Zeit wird der Druckwert PO an den Computer 22 gesandt.
Als nächstes wird, wenn das elektromagnetische Dreiwege
ventil 11 zu der Zeit des Antriebssignals H1 eingeschal
tet (geöffnet) ist, der Druck von der Druckerzeugungs
quelle 12 der Membran 15 zugeführt, so daß die Membran 15
aus dem in Fig. 4B dargestellten Zustand zu dem in Fig.
4A dargestelltem Zustand verschoben bzw. ausgebeult wird.
Entsprechend strömt der Kraftstoff innerhalb der in ihrem
Volumen veränderlichen Einrichtung 8 (d. h. der Kraftstoff
innerhalb des vorbestimmten Volumens Vd) zu dem Druckge
fäß 6 aus.
Demzufolge steigt der Druck innerhalb des Druckgefäßes 6
um den Druckwert ΔPC wegen des Kraftstoffs an, der von dem
vorbestimmten Volumen Vd aus ausströmt. Zu dieser Zeit,
d. h. zur Zeit der Änderung des vorbestimmten Volumens Vd,
wird der Druck PC innerhalb des Druckgefäßes 6 an den Com
puter 22 gesandt.
In diesem Fall werden die Zeitverläufe des Triggersignals
TRG1, des Antriebssignals H1 und des Triggersignals TRG2
so eingestellt, daß sie durchgeführt werden, bevor der
Kraftstoff aus der Einspritzdüse 5 in das Druckgefäß 6
eingespritzt wird (s. Fig. 2E, 2F und 2H).
Nachdem das Triggersignal TRG2 von dem Impulssignalgene
rator 24 erzeugt worden ist, wenn der Kraftstoff von der
Einspritzdüse 5 in das Druckgefäß 6, eingespritzt worden
ist, steigt, wie in Fig. 2A dargestellt ist, der Druck
innerhalb des Druckgefäßes 6 um den Druckwert ΔPP an. Der
Druck PP innerhalb des Druckgefäßes 6 wird an den Computer
22 gesandt.
Nachdem das Triggersignal TRG3 erzeugt worden ist, wenn
das elektromagnetische Zweiwegeventil 9 während des zeit
lichen Verlaufs des Antriebssignals H2 geöffnet ist, wird
der Kraftstoff innerhalb des Druckgefäßes 6 über das Ge
gendruckventil 10 abgeführt. Wenn der Kraftstoff abge
führt ist, wird das elektromagnetische Dreiwegeventil 11
geschlossen, und bewegt sich die Membran 15 zu dem in
Fig. 4A dargestelltem Zustand zurück. In diesem Fall wird
das Abführen des Kraftstoffs fortgesetzt, bis der Druck
innerhalb des Druckgefäßes 6 den Wert PK annimmt.
Zu der Zeit der vollständigen Abführung des Kraftstoffs
wird das elektromagnetische Zweiwegeventil 9 während der
Zeit des Antriebssignals H2 geschlossen, so daß das
Druckgefäß 6 wieder den geschlossenen Zustand einnimmt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Computers im Detail
erläutert. Gemäß Darstellung in Fig. 5 berechnet der Com
puter 22 die Änderung der Druckwerte ΔPC= (PC - PO) und
ΔPP = (PP - PC) auf der Grundlage der digitalen Druckwerte
PO, PC und PP, die von den A/D-Wandlern 19, 20 und 21 ge
sandt worden sind. Wie oben erläutert, gibt der Druckwert
ΔPC die Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes 6
an, wenn der Kraftstoff innerhalb des Druckvolumens ΔV dem
Druckgefäß 6 hinzugefügt wird. Des weiteren gibt der
Druckwert ΔPP die Änderung des Drucks innerhalb des Druck
gefäßes 6 an, wenn die eingespritzte Menge Δq des Kraft
stoffs von der Einspritzdüse 6 dem Druckgefäß 6 hinzuge
fügt wird.
Des weiteren ist gemäß Angabe mittels der obigen Formel
(1) die eingespritzte Menge Δq proportional der Änderung
des Drucks ΔPP auf der Grundlage der grundsätzlichen For
mel ΔP = (K/V).Δq. Da das vorbestimmte Volumen ΔV eben
falls der Änderung des Drucks ΔPC proportional ist, können
des weiteren diese Beziehung durch die nachstehend ange
gebene Formel ausgedrückt werden als:
ΔV:ΔPC = Δq:ΔPP
Daher kann gemäß Darstellung durch die Formel (7) die
eingespritzte Menge mittels der Formel
Δq = ΔPP/ΔPC).ΔV
ausgedrückt werden.
Wie oben erläutert ist es bei der Messung der einge
spritzten Menge bei der einzigen Kraftstoffeinspritzung
möglich, die eingespritzte Menge mit hoher Geschwindig
keit ohne Einfluß des Volumenausdehnungskoeffizienten zu
messen, der sich infolge der Temperatur verändert. Des
weiteren ist es, wie nachfolgend im Detail erläutert
wird, möglich, die eingespritzte Menge bei der Vorein
spritzung separat von der Haupteinspritzung für jede Ein
spritzperiode ohne Einfluß der Vergrößerung oder Verklei
nerung der Haupteinspritzung zu messen.
In Fig. 2C und 2D wird das Drehsignal RTS1 von der Ko
diereinrichtung 3 in einem Impuls je Umdrehung des Motors
(1 Imp./Umdr.) abgegeben. Des weiteren wird auch das
Drehsignal RTS2 von der Kodiereinrichtung mit 3.600
Imp./Umdr. des Motors (3.600 Imp./Umdr.) abgegeben. Das
heißt, das Drehsignal RTS1 wird mittels eines Impulses je
Umdrehung der Einspritzpumpe abgegeben und zur Feststel
lung der Absolutstellung der Drehung verwendet. Entspre
chend stellt das Intervall zwischen einem Impuls und dem
nächsten Impuls eine Einspritzperiode dar.
Andererseits wird das Drehsignal RTS2 über 3.600
Imp./Umdr. der Einspritzpumpe abgegeben. Das Drehsignal
RTS2 wird als Taktsignal verwendet, um die Triggersignale
TRG1, TRG2 bzw. TRG3 zu erzeugen.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel der Gesamtbauweise,
bei der die Erfindung Anwendung findet. In dieser Zeich
nung sind die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen jeweils
den gleichen Bauteilen hinzugefügt. Dieses Beispiel wird
zur Erläuterung der Haupteinspritzung verwendet, die nach
der Voreinspritzung durchgeführt wird. Das Bezugszeichen
27 bezeichnet eine Strömungsmeßeinrichtung, die zum Mes
sen der gesamten Einspritzmenge, d. h. der Voreinspritzung
+ Haupteinspritzung, vorgesehen ist.
Wie oben angegeben ist es möglich, die eingespritzte
Menge Δq bei der Voreinspritzung getrennt von der Haupt
einspritzung zu erhalten. Entsprechend ist es, wenn die
eingespritzte Menge bei der Haupteinspritzung benötigt
wird, möglich, diese durch Subtrahieren der eingespritz
ten Menge bei der Voreinspritzung von der gesamten einge
spritzten Menge zu erhalten, die mittels der Strömungs
meßeinrichtung 27 gemessen wird.
Fig. 7A bis 7G zeigen Zeitverläufe der Signale zu der
Zeit der Messung in der Messungssteuervorrichtung 14. Die
Zeit der Haupteinspritzung wird diesem Fließdiagramm ge
mäß Darstellung in Fig. 7B hinzugefügt. Die weiteren
zeitlichen Darstellungen sind die gleichen wie in Fig. 2A
und 2E bis 2I.
Der Taktsignalgenerator 24 erzeugt das Antriebssignal H2
für die Antriebsschaltung 26, die das Ein- bzw. Ausschal
ten des elektromagnetischen Zweiwegeventils 9 steuert.
Wie oben angegeben steigt, wenn der Kraftstoff von der
Einspritzdüse 5 aus in das Druckgefäß 6 eingespritzt
wird, nachdem das Triggersignal TRG2 erzeugt worden war,
der Druck innerhalb des Druckgefäßes um den Wert ΔPP an.
Der Druckwert PP innerhalb des Druckgefäßes 3 wird dem
Computer 22 während der Zeit des Triggersignals TRG3 zu
geführt.
Nach den oben angegebenen Schritten wird, wenn das elek
tromagnetische Zweiwegeventil 9 geöffnet ist, der Kraft
stoff innerhalb des Druckgefäßes 6 zu der Strömungs
meßeinrichtung 27 über das Gegendruckventil 10 abgeführt.
Zur selben Zeit wird das elektromagnetische Dreiwegeven
til 11 geschlossen, so daß die Membran 15 zu dem in Fig.
4A dargestellten Zustand zurückkehrt.
Des weiteren wird das Abführen des Kraftstoffs fortge
setzt, bis der Druck innerhalb des Druckgefäßes 6 den
Wert Pk annimmt. Zu der Zeit des Abschlusses der Abführung
wird das elektromagnetische Zweiwegeventil 9 geschlossen,
so daß das Druckgefäß 6 wieder den geschlossenen Zustand
annimmt. Entsprechend wird die gesamte Einspritzmenge
während des Zeitraums gemessen, wenn das Antriebssignal
H2 eingeschaltet ist (d. h. in einem Hochlevelzustand).
Claims (10)
1. Meßvorrichtung zum Messen einer eingespritzten Menge
einer Flüssigkeit, umfassend:
eine Einspritzpumpe zum Einspritzen der Flüssigkeit wäh rend jeder Einspritzperiode;
ein geschlossenes Druckgefäß zur vorübergehenden Aufnahme der von der Einspritzpumpe aus eingespritzten Flüssig keit;
ein Feststellungs- bzw. Detektierungsmittel zum Feststel len der Änderung des Drucks der Flüssigkeit innerhalb des Druckgefäßes;
eine in ihrem Volumen veränderliche Einrichtung mit einem vorbestimmten Volumen, die mit dem Druckgefäß verbunden ist; und
ein Messungssteuermittel zum Messen der eingespritzten Menge der Flüssigkeit bei einer Einspritzperiode auf der Grundlage des Ergebnisses der Feststellung mittels des Feststellungsmittels, indem die eingespritzte Menge bei der Einspritzung der Flüssigkeit auf der Grundlage des Verhältnisses der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung der Flüssigkeit und der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes, bewirkt durch die Änderung des vorbestimmten Volumens vor der Einspritzung der Flüssigkeit, berechnet wird.
eine Einspritzpumpe zum Einspritzen der Flüssigkeit wäh rend jeder Einspritzperiode;
ein geschlossenes Druckgefäß zur vorübergehenden Aufnahme der von der Einspritzpumpe aus eingespritzten Flüssig keit;
ein Feststellungs- bzw. Detektierungsmittel zum Feststel len der Änderung des Drucks der Flüssigkeit innerhalb des Druckgefäßes;
eine in ihrem Volumen veränderliche Einrichtung mit einem vorbestimmten Volumen, die mit dem Druckgefäß verbunden ist; und
ein Messungssteuermittel zum Messen der eingespritzten Menge der Flüssigkeit bei einer Einspritzperiode auf der Grundlage des Ergebnisses der Feststellung mittels des Feststellungsmittels, indem die eingespritzte Menge bei der Einspritzung der Flüssigkeit auf der Grundlage des Verhältnisses der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung der Flüssigkeit und der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes, bewirkt durch die Änderung des vorbestimmten Volumens vor der Einspritzung der Flüssigkeit, berechnet wird.
2. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff bei einem Verbrennungsmotor, umfassend:
eine Einspritzpumpe zum Einspritzen des Kraftstoffs bei jeder Einspritzperiode;
ein geschlossenes Druckgefäß zur vorübergehenden Aufnahme des von der Einspritzpumpe aus eingespritzten Kraft stoffs;
ein Detektierungs- bzw. Feststellungsmittel zum Feststel len der Änderung des Drucks des Kraftstoffs innerhalb des Druckgefäßes;
eine in ihrem Volumen veränderliche Einrichtung mit einem vorbestimmten Volumen, die mit dem Druckgefäß verbunden ist; und
ein Messungssteuermittel zum Messen der Einspritzmenge des Kraftstoffs bei einer Einspritzperiode auf der Grund lage des Ergebnisses der Feststellung mittels des Fest stellungsmittels, indem die eingespritzte Menge bei der Einspritzung des Kraftstoffs auf der Grundlage des Ver hältnisses der Änderung innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung des Kraftstoffs und der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bewirkt durch die Ände rung des vorbestimmten Volumens vor der Einspritzung des Kraftstoffs berechnet wird.
eine Einspritzpumpe zum Einspritzen des Kraftstoffs bei jeder Einspritzperiode;
ein geschlossenes Druckgefäß zur vorübergehenden Aufnahme des von der Einspritzpumpe aus eingespritzten Kraft stoffs;
ein Detektierungs- bzw. Feststellungsmittel zum Feststel len der Änderung des Drucks des Kraftstoffs innerhalb des Druckgefäßes;
eine in ihrem Volumen veränderliche Einrichtung mit einem vorbestimmten Volumen, die mit dem Druckgefäß verbunden ist; und
ein Messungssteuermittel zum Messen der Einspritzmenge des Kraftstoffs bei einer Einspritzperiode auf der Grund lage des Ergebnisses der Feststellung mittels des Fest stellungsmittels, indem die eingespritzte Menge bei der Einspritzung des Kraftstoffs auf der Grundlage des Ver hältnisses der Änderung innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung des Kraftstoffs und der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bewirkt durch die Ände rung des vorbestimmten Volumens vor der Einspritzung des Kraftstoffs berechnet wird.
3. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff bei der Voreinspritzung bei einem Verbren
nungsmotor, bei dem eine Haupteinspritzung nach der Vor
einspritzung durchgeführt wird, umfassend:
eine Einspritzpumpe zum Einspritzen des Kraftstoffs bei jeder Einspritzperiode;
ein geschlossenes Druckgefäß zur vorübergehenden Aufnahme des von der Einspritzpumpe aus eingespritzten Kraft stoffs;
ein Detektierungs- bzw. Feststellungsmittel zum Feststel len der Änderung des Drucks des Kraftstoffs innerhalb des Druckgefäßes;
ein in ihrem Volumen veränderliche Einrichtung mit einem vorbestimmten Volumen, die mit dem Druckgefäß verbunden ist; und
ein Messungssteuermittel zum Messen der eingespritzten Menge des Kraftstoffs bei einer Einspritzperiode auf der Grundlage des Ergebnisses der Feststellung mittels des Feststellungsmittels, indem die eingespritzte Menge bei der Voreinspritzung auf der Grundlage des Verhältnisses der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung des Kraftstoffs und der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes, bewirkt durch die Än derung des vorbestimmten Volumens vor der Krafteinsprit zung, berechnet wird.
eine Einspritzpumpe zum Einspritzen des Kraftstoffs bei jeder Einspritzperiode;
ein geschlossenes Druckgefäß zur vorübergehenden Aufnahme des von der Einspritzpumpe aus eingespritzten Kraft stoffs;
ein Detektierungs- bzw. Feststellungsmittel zum Feststel len der Änderung des Drucks des Kraftstoffs innerhalb des Druckgefäßes;
ein in ihrem Volumen veränderliche Einrichtung mit einem vorbestimmten Volumen, die mit dem Druckgefäß verbunden ist; und
ein Messungssteuermittel zum Messen der eingespritzten Menge des Kraftstoffs bei einer Einspritzperiode auf der Grundlage des Ergebnisses der Feststellung mittels des Feststellungsmittels, indem die eingespritzte Menge bei der Voreinspritzung auf der Grundlage des Verhältnisses der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes bei der Einspritzung des Kraftstoffs und der Änderung des Drucks innerhalb des Druckgefäßes, bewirkt durch die Än derung des vorbestimmten Volumens vor der Krafteinsprit zung, berechnet wird.
4. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff nach Anspruch 3, wobei der Verbrennungsmo
tor ein Dieselmotor ist.
5. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff nach Anspruch 3, wobei die eingespritzte
Menge des Kraftstoffs bei der Voreinspritzung separat von
der eingespritzten Menge des Kraftstoffs bei der Haupt
einspritzung gemessen wird.
6. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Flüssigkeit nach Anspruch 1, wobei die in ihrem Volu
men veränderliche Einrichtung eine Membran umfaßt, so daß
die Änderung des vorbestimmten Volumens auf der Grundlage
der Verschiebung der Membran definiert ist.
7. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff nach Anspruch 2, wobei die in ihrem Volu
men veränderliche Einrichtung eine Membran aufweist, so
daß die Änderung des vorbestimmten Volumens auf der
Grundlage der Verschiebung der Membran definiert ist.
8. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff nach Anspruch 3, wobei die in ihrem Volu
men veränderliche Einrichtung eine Membran umfaßt, so daß
die Änderung des vorbestimmten Volumens auf der Grundlage
der Verschiebung der Membran definiert ist.
9. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
einer Flüssigkeit nach Anspruch 1, wobei der Volumenaus
dehnungskoeffizient der Flüssigkeit bei der Einspritzung
als der gleiche Volumenausdehnungskoeffizient der Flüs
sigkeit bei der Messung in dem Messungssteuermittel defi
niert ist.
10. Meßvorrichtung zum Messen der eingespritzten Menge
von Kraftstoff nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Volu
menausdehnungskoeffizient des Kraftstoffs bei der Ein
spritzung als der gleiche Volumenausdehnungskoeffizient
des Kraftstoffs bei der Messung in dem Messungssteuermit
tel definiert ist.
Priority Applications (3)
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JP05045196A JP3632282B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 噴射量計測装置 |
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