DE2630521C3 - Fließbank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fließbank der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art, wie sie

ίο aus der DE-OS 19 11 700 bekannt ist.

Als Prüflinge kommen beispielsweise Zusatzluftschieber in Frage, die bei niedrigen Temperaturen einer zugeordneten Brennkraftmaschine die Leerlaufdrehzahl erhöhen und mit zunehmender Erwärmung über

Ib eine Bimetallsteuerung ihren Strömungsquerschnitt für die Zusatzluft verringern. Auch Vergaser sind in diesem Zusammenhang zu nennen; bei ihnen ist der Strömungsquerschnitt abhängig von der Drosselklappenstellung. Bei der Prüfung und der sich gegebenenfalls anschließenden Justierung derartiger Prüflinge ist es erforderlich, aus den vorhandenen Daten der Strömung, aiso einem Druck oder einem Durchsatz, eine Meßgröße für den jeweiligen Strömungsquerschnitt des Prüflings zu gewinnen.

Das auch als Downstream-Messung bekannte Verfahren, einen Prüfling und eine kritisch durchströmte Meßdüse in Strömungsrichtung in Reihe zu schalten und aus dem Druck zwischen den beiden sowie einem Durchsatz auf die Eigenschaften des Prüflings zu schließen, besitzt infolge der unterschiedlichen Kennlinien der kritisch durchströmten Meßdüse und des Prüflings folgende an Hand Fig. 1 zu erläuternde Schwierigkeit:

In F i g. 1 ist der Saugdruck oder genauer: Der Saugunterdruck in Strömungsrichtung hinter dem Prüfling bzw. der bei unmittelbarer Reihenschaltung von Prüfling und kritisch durchströmter Meßdüse identische Vordruck ρ der Meßdüse über dem Durchsatz d aufgetragen. Bei eine; einfachen Reihenschaltung ist der Durchsatz d sowohl der Durchsatz durch die Meßdüse als auch durch den Prüfling. Beispielsweise im Falle eines Vergasers als Prüfling hat dieser eine Kennlinie des bei I grundsätzlich angedeuteten Verlaufs, während die Kennlinie der kritisch durchströmten Meßdüse bei Il dargestellt ist. Geht man einmal von einem vorgegebenen Wert d\ des Durchsatzes als gemeinsamer Kennliniengröße aus, so ergeben sich auf Grund der unterschiedlichen Kennlininien zwischen Meßdüse und Prüfling zwei verschiedene Druckwerte, nämlich als Saugdruck entsprechend der Kennlinie I des Prüflings der Druckwert ρ 1, dagegen als Vordruck entsprechend der Kennlinie Il der kritisch durchströmten Meßdüse der Druckwert ρ Γ; die beiden Druckwerte unterscheiden sich um die Druckdifferenz Δρ. Geht man dagegen von einem gemeinsamen Wert ρ 1 für den Saugdruck und den Vordruck aus, so sind hierfür unterschiedliche Durchströmungen d\ des Prüflings einerseits und dl' der Meßdüse andererseits erforderlich.

Bei dem durch die eingangs zitierte Qffenlegungsschrift gegebenen Stand der Technik wird dieses Problem dadurch gelöst, daß für jeden Meßpunkt eine einzelne kritisch durchströmte Meßdüse konstanten Querschnitts Einsatz findet. Diese Meßdüsen bilden in ihrer Gesamtheit einen Düsenstock, und es wird nur jeweils eine einzelne Düse zur Messung freigegeben. Man hat also hier eine durch die Zahl der Meßpunkte gegebene Anzahl von kalibrierten Meßdüsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fließbank der eingangs genannten Art unter Vermeidung einer von der Zahl der Meßpunkte abhängenden Anzahl von kritisch durchströmten Meßdüsen so auszubilden, daß sie eindeutige Prüfergebnisse liefert.

Die erfindungsgemäßen Lösungen dieser Aufgabe bestehen in den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2.

Wie in a<:n Ansprüchen 1 und 2 im einzelnen angegeben, verwendet die Erfindung entweder ein in Reihe mit Prüfling und Meßdüse liegendes Stellglied oder eine in einem Bypass zu dem Prüfling liegende kritisch durchströmte Düse mit veränderbarem Querschnitt. Die jeweilige Einstellung des Strömungsquerschnitts der Düse im Bypass kann mittels eines Positionsgebers für die Düsennadel erfolgen; hierzu werden die den verschiedenen Meßpunkten zugeordneten Sollwerte der Stellung der Düsennadel und damit des Strömungsquerschnitts der kritisch durchströmten Düse im Bypass gespeichert. Demgegenüber erfolgt die Verstellung des Strömungsquerschnitts des Steilglieds in Reihe mit dem Prüfling über einen Regler auf konstanten Saugunterdruck.

Jede dieser beiden erfindungsgemäßen Lösungen besitzt gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, daß außer der einen zeitlichen konstanten Strömungsquerschnitt besitzenden Meßdüse nur ein Element mit veränderbarem Strömungsquerschnitt vorhanden ist, nämlich ein Stellglied in Reihe mit dem Prüfling oder eine weitere kritisch durchströmte Düse in einem Bypass zu dem Prüfling. Es ist daher mit geringstem Aufwand möglich, einen Prüfling bei vorgegebenen Werten des Saugunterdrucks unter Ausnutzung des Vordrucks vor der kritisch durchströmten Meßdüse als Maß für den Strömungsquerschnitt des Prüflings zu kontrollieren.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei beiden erfindungsgemäßen Fließbänken kann es sinnvoll sein, gemäß Patentanspruch 3 parallel zum Prüfling eine kritisch durchströmte Düse mit zeitlich konstantem Querschnitt vorzusehen. Dei Querschnitt dieser Düse kann so dimensioniert sein, daß auch dann, wenn der Durchsatz durch den Prüfling Null oder annähernd Null ist, der Durchsatz durch die kritisch durchströmte Meßdüse so groß ist, daß tatsächlich noch eine kritische Durchströmung vorliegt. Diese Notwendigkeit einer Nullpunktunterdrückung liegt dann vor, wenn beispielsweise ein Zusatzluftschieber auch noch im annähernd geschlossenen Zustand geprüft werden soll.

Ein Bypass mit einer flächenkonstanten Düse kann aber auch dann sinnvoll sein, wenn der Prüfling ein Vergaser ist. Bei einer Downstream-Messung eines Vergasers tritt nämlich die Schwierigkeit auf, daß dem Vergaser zwar Luft zugeführt wird, er aber an die nachgeschaltete kritisch durchströmte Meßdüse ein Kraftstoff-Luft-Gemisch abgibt. Hier kann es zur »Verdünnung« des Gemischs, wie bekannt, zweckmäßig sein, der kritisch durchströmten Meßdüse eine zusätzli- ω ehe konstante Luftströmung zuzuführen, die ebenfalls durch entsprechende Auslegung des Stellglieds berücksichtigt werden muß.

An dieser Stelle sei zur Abrundung des Standes der Technik darauf hingewiesen, daß Bypässe für sich bei der Fließbank mit upstream-Messung (Meßdüse vor dem Prüfling) nach del DE-OS 23 11 486 bekannt sind. Dort liegt ein eine kritisch durchströmte Düse enthaltender Bypass parallel zur Reihenschaltung von kritisch durehströmter Meßdüse und Prüfling.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen schematisch die F i g. 2 und 3.

Betrachtet man zunächst F i g. 2, so liegt die eigentliche Meßstrecke mit dem Prüfling !, dem Stellglied 2 und der kritisch durchströmten Meßdüse 3 zwischen dem Druckbehälter 4 und der Luftpumpe 5. Das Stellglied 2 wird mittels der Steuerschaltung 6 hinsichtlich seines Strömungsquerschnitts so beeinflußt, daß sich bei einem vorgegebenen gleichen Durchsatz durch den Prüfling 1 und die Meßdüse 3 am Punkt 7 ein Saugunterdruck einstellt, der unabhängig ist von dem sich am Punkt 8 einstellenden Düsenvordruck, der mittels des Meßinstruments 9 oder einer Registriereinrichtung als Maß für den Strömungsquerschnitt des Prüflings 1 erfaßt wird.

[n diesem Ausführungsbeispiel ist ferner ein Bypass 10 zu der Reihenschaltung von Prüfling 1 und Stellglied 2 vorgesehen, der die flächenkon:-,ante weitere kritisch durchströmte Düse 11 enthält. Aucr die Meßdüse 3 besitzt einen konstanten Strömungsquerschnitt. Die flächenkonstante Düse 11 im Bypass 10 dient bei einem Vergaser als Prüfling in der beschriebenen Weise zur Verdännung des der Meßdüse 3 zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs, in anderen Fällen zur Nullpunktunterdrückung durch Erzeugung eines konstanten Anteils der Durchströmung durch die kritisch durchströmte Meßdüse 3, so daß bei Abschalten der Strömung durch den Prüfling 1 die kritisch durchströmte Meßdüse 3 nach wie vor in üblicher Betriebsweise arbeitet.

Wie bereits ausgeführt, erfolgt die Prüfung eines Zusatzluftschiebers im Hinblick auf die Verringerung seines Strömungsquerschnitts mit zunehmender Zeit nach Einschalten der Spannung für sein Bimetall. Auch ein derartiger Prüfling hat verständlicherweise eine Kennlinie im Sinne der Erfindung, nämlich eine Kurve bzw. eine Gerade, die den Zusammenhang zwüchen der Durchströmung einerseits und dem Druck am Prüfling andererseits wiedergibt. Das zeitliche Verhalten eines derartigen Prüflings wird nun so erfaßt, daß ein vorgegebener konstanter Druck am Prüfling, also der Saugdruck, eingestellt sowie die Heizspannung für das Bimetall und gleichzeitig ein Schreiber oder eine andere registrierende Einrichtung eingeschaltet wird. Als Maß für don Durchsatz wird dann in verschiedenen Zeitpunkten oder kontinuierlich der sich entsprechend dem Verhalten des Prüflings einstellende Vordruck vor der kritisch durchströmten Meßdüse gemessen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 stimmt hinsichtlich des Druckbehälters 4, des Prüflings 1, der kritisch durchströmten Meßdüse 3 zeitlich konstanten Querschviius und der Luftpumpe 5 mit dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 überein. Hier liegt aber nicht in Reihe mit dem Prüfling 1 ein Stellglied, sondern Ln dem Bypass 20 zum Prüfling 1 die kritisch durchströmte Düse 21 zeitlich veränderlichen Strömungsquerschnitts. Der Strömungsquerschnitt der Düse 21 wird über einen nicht dargestellten Positionsgeber bekannter Ausbildung so eingestelit, daß bei vorgegebenen Werten des Saugunterdrucks 22 die in F i g. 1 mit Ad bezeichnete Differenz der Durchsätze durch Prüfling 1 und Mtßdüse 3 erzeugt wird. Während also in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 gleichsam eine »Transformation« des Vordrucks in den Saugunterdruck erfolgt, gilt dies in der Ausführungsform nach F i g. 3 hinsichtlich der Durchsätze, stets bezogen auf die unterschiedlichen Kennlinien von Meßdüse und Prüfling.

Parallel zum Prüfling I und zur Düse 21 mit veränderbarem Strömungsquerschnitt liegt die weitere kritisch durchströmte Düse 23, die einen zeitlich konstanten Querschnitt besitzt und dieselbe Aufgabe löst wie die Düse 11 im Bypass 10 nach F i g. 2. Grundsätzlich ist es verständlicherweise möglich, die beiden Bypassdüsen 21 und 23 zu einer einzigen kritisch durchströmten Düse zu vereinen, die einen Mindestströmungsquerschnitt besitzt und deren Strömungsquerschnitt von diesem Mindestwert ab veränderbar ist.

Die nur mit geringem Aufwand verbundenen erfindungsgemäßen Maßnahmen machen also die Downstream-Messung mit kritisch durchströmten Meßdüsen, deren Vorteil vor allem in der Unabhängigkeit der Düseneigenschaften von den physikalischen Größen in Strömungsrichtung hinter den Düsen zu sehen ist. möglich, ohne den Nachteil dieser Bauelemente, nämlich die Linearität ihrer demgemäß nur in der Neigung veränderbaren Kennlinie, als solchen in Kauf nehmen zu müssen. Bemerkenswert ist ferner, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Möglichkeit einer Nullpunktunterdrückung durch einen zusätzlichen konstanten Durchsatz durch die Meßdüse sowie eine durch einen solchen Durchsatz erzielbare Verdünnung bei einem Gemisch nicht behindern. Es muß nur berücksichtigt werden, daß hierdurch die Kennlinie der Meßdüse verlagert wird, und es müssen die Größen Ap und Ad bezüglich dieser verlagerten Kennlinie nachgebildet werden.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fließbank zur Prüfung des Strömungsquerschnitts eines von einem Medium durchströmten Prüflings, der eine den Zusammenhang zwischen den Kennliniengrößen veränderlicher Durchsatz des Mediums und Saugunterdruck desselben hinter dem Prüfling wiedergebende erste Kennlinie besitzt, enthaltend eine dem Prüfling nachgeschaltete kritisch durchströmte Meßdüse zeitlich konstanten Strömungsquerschnitts, die eine den Zusammenhang zwischen den Kennliniengrößen veränderlicher Durchsatz des Mediums und Vordruck desselben vor der Meßdüse wiedergebende zweite Kennlinie besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kennliniengröße der veränderliche Durchsatz ist und zwischen dem Prüfling (1) und der Meßdüse i3) ein derart ausgelegtes Stellglied (2) mit veränderbarem Strömungsquerschnitt liegt, daß es bei vorgegebenen Werten des veränderlichen Durchsatzes die Differenz zwischen den zugehörigen Werten von Saugunterdruck und Vordruck bildet.

2. Fließbank zur Prüfung des Strömungsquerschnitts eines von einem Medium durchströmten Prüflings, der eine den Zusammenhang zwischen den Kennliniengrößen veränderlicher Durchsatz des Mediums und Saugunterdruck desselben hinter dem Prüfling wiedergebende erste Kennlinie besitzt, enthaltend eine dem Prüfling nachgeschaltete kritisch durchströmt." Meßd^:\se zeitlich konstanten Strömungsquerschnitts die eine den Zusammenhang zwischen den Kennliniengr^ßen veränderlicher Durchsatz des Mediums und Vordruck desselben vor der Meßdüse wiedergebende zweite Kennlinie besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kennliniengröße der Saugunterdruck bzw. der Vordruck ist und in einem Bypass (20) zum Prüfling (1) eine derart ausgelegte kritisch durchströmte Düse (21) mit veränderbarem Strömungsquerschnitt liegt, daß sie bei vorgegebenen Werten ces Saugunterdrucks die Differenz zwischen den zugehörigen Werten des veränderlichen Durchsatzes durch den Prüfling (1) und des veränderlichen Durchsatzes durch die Meßdüse (3) bildet.

3. Fließbank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Meßdüse (3) ein den Prüfling (1) und das Stellglied (2) bzw. die kritisch durchströmte Düse (21) mit veränderbarem Strömungsquerschnitt umgehender Bypass (10) mit einer Düse (11) zeitlich konstanten Strömungsquerschnitts einmündet, der einen konstanten Durchsatz solcher Größe durch die Meßdüse (3) hervorruft, daß er bei den vorgegebenen Werten des veränderlichen Durchsatzes die Differenz zwischen den zugehörigen Werten des Saugunterdrucks und desjenigen Vordrucks bildet, der auch die durch den konstanten Durchsatz erzeugte Vordruckkomponente enthält.

4. Fließbank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) zeitlich konstanten Strömungsquerschnitts einen konstanten Durchsatz hervorruft, der die kritische Durchströmung der Meßdüse (3) auch bei zumindest annähernd verschwindender veränderlicher Durchströmung sicherstellt.

5. Fließbank nach Anspruch 2 und Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsen (21, 23) im Bypass zu einer Düse mit einem vorgegebenen Mindestströmungsquerschnitt zusammengefaßt sind.