DE2302340C2 - Vorrichtung zum Erfassen der Verstellbewegung einer Düsennadel eines Einspritzventils eines Dieselmotors - Google Patents

Description

pendelt die Nadel der Einspritzdüse hin und her. Bei Schließung der Einspritzdüse verschwindet der Luftspalt wieder und der in diesem Moment erzeugte Strom wird dem der öffnung entgegen gerichtet sein (positiv), wobei sich aus dem Abstand zwischen diesen beiden Signalen die Dauer der Einspritzung ergibt Mittels des positiven Signals wird also die Lage des Endes der Einspritzung im Zyklus relativ zum Totpunkt angegeben.

Die durch die Vorrichtung erzeugten Signale und ihre Auswertung für die Messung ermöglichen damit eine Prüfung der optimalen Einstellung des Einspritzbeginns und der Funktion der Einspritzdüse auf einem Anzeigegerät Am Motor selber kann mittels dieser Signale die Einstellung der Einspritzdüsen auf ihre einwandfreie Funktion während der Anbringung auf dem Zylinderkopf geprüft werden.

Ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannten Anordnungen, aber auch gegenüber Vorrichtungen, die von einem Prinzip der Ermittlung des Einspritzzeitpunktes Gebrauch machen, besteht darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung des Einspritzzeitpunktes tatsächlich den reellen Beginn der Einspritzung im Motor angibt, wobei alle Einffüsse, wie die Geschwindigkeit der Stoßwelle, die Länge der Leitung, der Typ des Pumpenventils, der Nullsteilungsdruck, mechanische Spiele sowie Schwankungen des Anfangspunktes der Einspritzung in Abhängigkeit von der Motorleistung und der Motorlast berücksichtigt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert

Dem Prüfgerät werden zwei Eingangssignale zugeführt, nämlich Bezugs- und Meßsignale, welche jeweils von einem Drehgeschwindigkeitsgeber 1 und einem Linearverstellungsgeber 2 erzeugt werden, die über Kabel mit dem die elektronischen Bauteile enthaltenden Prüfgerä !gehäuse verbunden sind.

Der Drehgeschwindigkeitsgeber 1 ermittelt die Drehgeschwindigkeit des Dieselmotors. Er kann von elektronischer, magnetischer oder entsprechend der Zeichnungsdarstellung lichtelektrischer Ausführung sein. Bei der hier dargestellten letztgenannten Ausführungsform weist der Drehgeschwindigkeitsgeber 1 eine Lampe 3 auf, welche einen kontinuierlichen Lichtstrom zu einer Fotozelle 4 abgibt, der periodisch durch ein Bezugswertgeberglied in Form einer Blende 5 unterbrochen wird, die fesl mit einer synchron mit dem Motor umlaufenden Welle 6 verbunden ist.

Der Linearverstellungsgeber 2 ist an einer Einspritzdüse 7 des Dieselmotors befestigt, deren Arbeitsweise geprüft werden soll. Die Einspritzdüse weist eine Düsennadel 8 quf, welche normalerweise gegen ihren Sitz beaufschlagt ist. Die einige Zehntel Millimeter betragende Hubbewegung der Düsennadel wird ermittelt und gibt ein Maß für die Voreinspritzung oder den Öffnungswinkel der Düsennadel 8.

Der Linearverstellungsgeber 2 ist von elektromagnetischer Ausführung und weist eine beweglich gelagerte Stange 9 auf, die in Eingriff mit dem oberen Ende der Düsennadel 8 steht, in deren Verlängerung angeordnet ist und durch eine ferromagnetische Platte U hindurchgreift. Die Platte 11 trägt einen rohrförmigen ferromagneiischen Kern 12, um den herum eine Detektorwicklung 13 sowie ein Dauermagnet 14 angeordnet sind. Ein oberer Anker 15 ist an einem Ende an dem oberen Pol des Dauermagneten 14 befestigt und ruht mit seinem anderen Ende frei auf d?T Oberseite des rohrförmigen Kerns 12. Außerdem ist dieses andere Ende durch eine Feder 16 gegen die Oberseite des Kerns 12 beaufschlagt. Die Länge der Stange 9 ist so bemessen, daß ihr oberes Ende in der Ruhestellung, d. h. in der Schließstellung der Düsennadel 8 den Anker 15 auf der Unterseite gerade berührt

Sobald sich die Düsennadel 8 hebt, d. h. die Einspritzdüse 7 öffnet, wird daher die Stange 9 nach oben gedrückt und hebt ihrerseits den Anker 15 gegen die Kraft der Feder 16 an. Dadurch verändert sich die Reluktanz

ίο des Magnetkreises im Linearverstellungsgeber 2, was wiederum eine Änderung des Magnetflusses bewirkt, wodurch in der Wicklung 13 ein elektrischer Impuls mit einer bestimmten Polarität erzeugt wird. Sobald sich die Düsennadel 8 wieder nach unten bewegt d. h. die Einspritzdüse 7 schließt, führt das Schließen des Magnetkreises zur Erzeugung eines Impulses entgegengesetzter Polarität in der Detektorwicklung 13. Am Ausgang des Linearverstellungsgebers 2 wird daher ein Meßimpulszug a erhalten, wobei die Vorder- und Hinterflan-

ken der Impulse jeweils der Öffnungs- und der Schließbewegung der Einspritzdüse 7, d. k.;>er Hub- und der Senkbewegung der Düsennadel 8 entsprechen. Diese Impulse werden dem Eingang eines Verstärkers 17 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Phasenvergleichers 18 verbunden ist

Der Ausgang des Drehgeschwindigkeitsgebers 1, an dem ein Bezugssignalimpulszug b mit einer der Drehzahl proportionalen Frequenz erscheint ist in entsprechender Weise mit einem Eingang eines Verstärkers 19 verbunden, dessen Ausgang wiederum an einem zweiten Eingang des Phasenvergleichers 18 und an einem Drehzahlmesser 20 liegt.

Ein Ausgang des Verstärkers 17 ist außerdem mit einem Eingang des Verstärkers 19 über den Arbeitskontakt 21a eines Umschalters 21 verbunden, welcher außerdem einen zwischen dem Drehgeschwindigkeitsgeber 1 und dem Verstärker IS geschalteten Ruhekontakt 216 aufweist

Der Phasenvergleicher 18 mißt das Intervall zwischen der Vorderflanke eines Meßimpulses a und der Vorderflanke eines Bezugsimpulses b und liefert an seinem Ausgang ein periodisches Signal c, das einem Integrator 22 zugeführt wird, dessen Ausgang mit einem Anzeigegerät 23 wie z. B. einem Voltmeter verbunden ist Mit dem Ausgang des Phasenvergleichers V> kann auch ein Oszillograph 24 verbunden sein.

Das umlaufende Element 5 des Drehgeschwindigkeitsgebers 1, welches den Lichtstrom der Lampe 3 unterbricht, ist in Drehrichtung so eingestellt, daß die Vorderflanke jedes Bezugsimpulses b dem oberen Totpunkt des Motorkolbens entspricht. Da die Vorderflanke jedes Meßimpulses a dem Augenblick der Hubbewegung der Düsennadel 8 entspricht, ergibt der Abstandsmeßwert zwischen den Vorderflanken beider Impulse ein Maß für den Voreinspritzwinkel (FörderbeginnX und d>?ser Wert ist proportional der Breite der Signale ir. Der Voreinspritzwinkel wird vom Anzeigegerät 23 unmittelbar in Winkelgraden angezeigt, welches mit einer entsprechenden genauen Skalenteilung versehen ist. Das Anzeigegerät 23 kann beispielsweise drei Meßbereiche aufweisen, nämlich eine erste Skala, die von Null bis zwölf Grad unterteilt ist, eine zweite Skala, die von Null bis 30 Grad unterteilt ist, und eine von Null bis 60 Grad unterteilte dritte Skala.

Der Drehzahlmesser 20 zeigt dabei gleichzeitig die Motordrehzahl an, bei welcher die Prüfung der Einspritzdüse erfolgt.
Der Drehzahlmesser kann ebenfalls mehrere Meßbe-

reiche aufweisen.

Das den Voreinspritzwinkel anzeigende Anzeigegerät 23 und der Drehzahlmesser 20 können auch mit den Eingängen X und Keines Kurvenschreibers verbunden werden, mit dem die Änderung des Voreinspritzwinkels in Abhängigkeit von der Motordrehzahl unmittelbar aufgezeichnet werden kann.

Das erfindungsgemäße Prüfgerät gestattet außerdem die Messung des Öffnungswinkels (Förderwinkels) der Einspritzdüse 7. Zu diesem Zweck braucht lediglich der Umschalter 21 umgeschaltet zu werden, wodurch an den Verstärker 19 und den zweiten Eingang des Phasenvergleichers 18 Impulse angelegt werden, welche der Hinterflanke des Maßimpulses a entsprechen und Bezugsimpulse darstellen. In diesem Falle wird das Inter- vall zwischen den Vorder· und Hinterflanken der Meßimpulse a, d. h. der öffnungswinkel der Einspritzdüse gemessen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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richtungen nicht geeignet sind für exakte MeB- und EinPatentanspruch: stellarbeiten, wie sie insbesondere unter Berücksichtigung der heutzutage geltenden verschärften Abgas-Vorrichtung zum Erfassen der Verstellbewegung und Umweltbestimmungen von Verbrennungsmotoren einer Düsennadel eines Einspritzventils eines Diesel- 5 zu vertreten sind.

motors und zur Abgabe eines der Verstellbewegung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorentsprechenden periodischen elektrischen Meßim- richtung zum Erfassen der Verstellbewegung der Düpulses, mit einer in Verlängerung der Düsennadel sennadel eines Einspritzventils eines Dieselmotors zu angeordneten und mit dieser gekoppelten Stange schaffen, mit der eine Prüfung und Einstellung des sowie einer die Stange an ihrem der Dflsennadel 10 Kraftstoffeinspritzzeitpunktes relativ zu der Stellung abgewandten Ende umgebenden Detektorwicklung, des Motorkolbens mit außergewöhnlich hoher Genaudadurch gekennzeichnet, daß die Detek- igkeit ermittelt werden kann, so daß ein nachfolgendes torwicklung (13) einen rohrförmigen, ferromagneti- Einstellen des Motors unter Berücksichtigung dieser sehen Kern (12) eines Magnetkreises umfaßt, der aus Werte mit hoher Genauigkeit erfolgen kann, wobei die dem Kern (12), einem Dauermagneten (14) und ei- 15 Vorrichtung vibrations- und verschleißunabhängig von nem beweglichen Anker (15) besteht, und daß die den übrigen Motor- und Motorsteuerteilen ist. Stange (9) den Kern (12) durchgreift und den Anker Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

(15) berührt, wobei der Anker (15) mit einem Ende gelöst, daß die Detektorwicklung einen rohrförmigen, über eine Feder (16) gegen die Stirnflächen, des ferromagnetischen Kern eines Magnetkreises umfaßt, Kerns (12) angedrückt und durch die Hubbewegung 20 der aus dem Kern, einem Dauermagneten und einem der Düsennadel (8) mittels der Stange (9) von dem beweglichen Anker besteht, und daß die Stange den Kern abhebbar ist Kern durchgreift und den Anker berührt, wobei der

Anker mit einem Ende über eine Feder gegen die Stirn-

flächen des Kerns angedrückt und durch die Hubbewe-

25 gung der Düsennadel mittels der Stange von dem Kern

abhebbar ist Dabei ergibt sich folgende A rbeitsweise.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen Sobald sich die Düsennadel hebt, das heißt die Ein-

der Verstellbewegung einer Düsennadel eines Ein- spritzdüse öffnet wird die Stange nach oben gedrückt spritzventils eines Dieselmotors und zur Abgabe eines und hebt ihrerseits den Anker gegen die Kraft der Feder der Verstellbewegung entsprechenden periodischen 30 an. Dadurch verändert sich der magnetische Widerstand elektrischen Meßimpulses, mit einer in Verlängerung des Magnetkreises im Linearverstellgeber, was eine Ander Düsennadel angeordneten und mit dieser gekoppel- derung des Magnetflusses hervorruft, so daß in der ten Stange sowie einer die Stange an ihrem der Düsen- Wicklung ein elektrischer Impuls mit einer bestimmten nadel abgewandten Ende umgebenden Detektorwick- Polarität erzeugt wird.

'^unS- 35 Wenn sich die Düsennadel wieder nach unten bewegt,

Für eine genaue Arbeitsweise eines Dieselmotors ist das heißt die Einspritzdüse schließt, so führt das Schliedie genaue Einstellungeines Einspritzventils von beson- ßen des Magnetkreises zur Erzeugung eines Impulses derer Bedeutung. Die Prüfung einer solchen Einstellung entgegengesetzter Polarität in der Detektorwicklung. kann auf einem Prüfstand erfolgen; für die Praxis ist es Am Ausgang des Linearveryt.ellget fs wird daher ein jedoch vorteilhafter, die Prüfung unter realen Betriebs- 40 Meßimpulszug erhalten, bei dem die Vorder- und Hin- und Arbeitsbedingungen, d. h. bei eingebautem Motor terflanken der Impulse jeweils der Offnungs- und vorzunehmen. Schließbewegung der Einspritzdüse entsprechen bzw.

Bei einer bekannten Vorrichtung (GB-PS 7 29 341) der Hub- und Senkbewegung der Düsennadel. Diese gemäß dem Oberbegriff des Anspruches erzeugt die mit Impulse können einem Verstärker sowie anderen Meßder Düsennadel gekoppelte Stange in der Detektor- 45 und Vergleichseinrichtungen zugeführt werden, wicklung in Abhängigkeit von ihrer Hin-und Herbewe- Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet damit

gung durch Veränderung der Induktivität ein modulier- nach dem Prinzip der schlagartigen Magnetfelds ndetes Signal in Abhängigkeit von der Bewegungsge- rung, um so einen hohen elektrischen Impuls zu erhalschwindigkeit der Stange. Dabei ist zu beobachten, daß ten, beispielsweise beträgt die Spitze 20 V. während das durch die mechanischen Vibrationen des Dieselmotors su Signal insgesamt nur eine geringe Höhe von beispiels- und der Gesamtkonstruktion eine Störung auftritt, die weise 18OmV aufweist. In Ruhestellung wird das Madas im Idealfall erzeugte Sinussignal so stark verzerrt, gnetfeld des Kerns durch den Anker konstant gehalten, daß es zur Messung und Einstellung des Einspritzzeit- der den Kern des Dauermagneten ohne Luftspalt verpunktes relativ zum oberen Totpunkt des Kolbens nicht bindet.

ernsthaft herangezogen werden kann. 55 Sobald sich die Düsennadel bei Nullstellungsdruck,

Es ist weiterhin bekannt (US-PS 33 44 663) zur Aus- unabhängig von seiner Größe (40 bis 300 bar) hebt, um schaltung von Fremdeinflüssen, wie Motorvibrationen, den Kraftstoff in die Verbrennungskammer zu berördie Verstellung der Nadel der Einspritzdüse durch eine dem, erzeugt das Anheben des Ankers um einige hun-Verbindung mit dem magnetischen Kern, der die Kopp- dertstel Millimeter bei Beginn der Einspritzung durch lung der Sendespule mit der Empfangsspule gewährlei- 60 Änderung des Feldes einen erheblichen Zusatz-Untcrstet, Signale entsprechend den Nadelhüben auf eine brechungsstrom in der Wicklung, der einen Impuls mit Grundfrequenz zu modulieren. Auch derartige Einrich- steiler Flanke, beispielsweise mit negativer Vorspantungen sind verhältnismäßig störanfällig, da die Modula- nung, liefert.

tion weiterhin durch die Nadelhübe erzeugt wird, was Durch diese Wellenform wird die notwendige Gcnau-

dazu führt, daß weiterhin durch den Motor oder sonsti- 65 igkeit erhalten, wobei das Signal den genauen Winkel, ge Fremdeinflüsse hervorgerufene Vibrationen sich relativ zum oberen Totpunkt angibt, an dem die Eindurch Modulationsstörungen bemerkbar machen, die zu spritzung im Motor tatsächlich einsetzt. Unmittelbar Ungenauigkeiten führen, so daß diese bekannten Vor- nach der schlagartigen Änderung des Magnetfeldes