DE2658253A1

DE2658253A1 - Verfahren zur bestimmung des oeffnungszeitpunktes von kraftstoff-einspritzduesen, insbesondere bei kolben-verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2658253A1
Application number: DE19762658253
Authority: DE
Inventors: Gyula Cser; Geza Mizser; Peter Rausnitz; Zoltan Szekely
Original assignee: Autoipari Kutato Intezet
Current assignee: Autoipari Kutato Intezet
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1977-07-07
Also published as: GB1555018A; HU173301B; SE435539B; SE7614250L; CH614997A5; US4102181A

Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. EITLE - DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEHN D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29019 (PATHE)

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Autoipari Kutato Intezet, Budapest / Ungarn

Verfahren zur Bestimmung des Öffnungszeitpunktes von Kraftstoff-Einspritzdüsen, insbesondere bei Kolben-Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Öffnungszeitpunktes von Kraftstoffeinspritzdüsen mit in ihrer Bewegung durch Hubbegrenzer beschränkten Nadelventilen - insbesondere bei Kolben-Verbrennungsmotoren.

Zur Messung des Kraftstoff*-Einspritzbeginns und der durch die Winkelstellung der Motorkurbelwelle bestimmten Stellung von in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, sind in der Praxis zwei Methoden gebräuchlich.

Bei der einen Methode wird die Bewegung der Einspritzkolbennadel mittels eines dazu geeigneten Bewegungsgebers gemessen und die Winkelstellung des Beginns der Bewegung als Anfangswinkel des Einspritzens betrachtet.

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Bei der anderen Methode wird mittels eines in die Einspritzleitung eingebauten Druckgebers der Druck des Kraftstoffes im Einspritzsystem gemessen und von dem Verlauf der Einspritzdrücke auf die Winkelstellung des Einspritzbeginns geschlossen.

Beide Meßmethoden erfordern eine Demontage des Einspritzsystems. Bei dem ersten Verfahren stellt dies einen komplizierten und schwierigen, leicht einen Fehler verursachenden Eingriff dar, während bei dem zweiten Verfahren ebenfalls die Einspritzrohrleitung demontiert werden muß, wobei das so gelieferte Ergebnis nicht ausreichend genau ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren zu schaffen, bei dem der Beginn bzw. die Winkelstellung des Einspritzvorganges ohne Demontage des Kraftstoffversorgungssystems festgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bei vollständigem Öffnen des Nadelventils durch Anschlag an den Hubbegrenzer erregte Schwingungs- bzw. Geräuscherscheinung durch an dem Düsenhalter oder in dessen Nähe angeordnete Fühlerelemente registriert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß das Nadelventil der Kraftstoffeinspritzdüse zu Beginn des Einspritzvorganges auf dem am Düsengehäuse vorgesehenen Hubbegrenzer aufschlägt und dies mit einer meßbaren Schwingungserscheinung verbunden ist. Die bei dem Aufschlag entstehenden Schwingungen sind sowohl hinsichtlich ihrer Amplitude als auch hinsichtlich ihrer Frequenz von den im Verlaufe der Arbeit des Motors entstehenden, sowie den aus der Umgebung kommenden sonstigen Schwingungen gut zu unterscheiden.

Die Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung des Öffnungszeitpunktes einer Kraftstoffeinspritzdüse mit durch Hubbegrenzer

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begrenzt beweglichem Nadelventil, wobei der Öffnungszeitpunkt aus dem Signal eines die beim vollen öffnen des Nadelventils durch Anschlag an den Hubbegrenzer erzeugte Schwin gungs- bzw. Geräuscherscheinung wahrnehmenden, auf dem Düsengehäuse bzw. Düsenhalter oder in dessen Nähe angeordneten Schwingungsfühlers ermittelt wird.

Zur Ermittlung des Beginns bzw. der Winkelstellung des Einspritzvorganges wird das zum Öffnen der Einspritzdüse gehörende erste Signal mit einem in einer bekannten Winkelstellung, zweckmäßig in einer Totpunktstellung der Motorkurbelwelle gebildeten Signal als Sollsignal verglichen und der Voreinspritzwinkel durch Zeit- oder Winkeländerungs- -Differenzbildung bestimmt.

Wie Messungen ergaben ist das elektrische Signal des Schwingungsbeschleunigungsfühlers je Einspritzzyklus bis zum Anschlag der Düsennadel ein geringe Wellenlänge aufweisender, gleichbleibender Pegel, die durch den Anschlag erregte Schwingung hingegen ein charakteristisches, eine große Amplitude und Frequenz aufweisendes Signal, dessen erste Anlaufflanke den Augenblick des Anschlages der Nadel anzeigt.

Dieses Meßverfahren besitzt insbesondere den Vorteil, daß das vollständige Öffnen der Einspritzbohrung wahrgenommen werden kann, d.h., daß das Verfahren auch zur Kontrolle des Einspritzvorganges geeignet ist.

Als Schwingungsfühlerelement kann ein auf dem Düsengehäuse angeordneter Schwingungsbeschleunigungsgeber oder ein in der unmittelbaren Nähe des Düsengehäuses angeordnetes Mikrofon verwendet werden. Die Anordnung des Schwingungsbeschleunigungsgebers erfordert keine besondere Handhabung und kann z.B. mittels einer Schnellklemmvorrichtung oder eines magnetischen Fußes an dem Düsengehäuse befestigt werden. Die zweckmäßige und günstige und keine Demontage erfordernde Anordnung der

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Meßfühler ermöglicht,insbesondere auch die Messung an einem auf einem Prüfstand montierten Motor bzw. einem an einem Prüfstand vorgesehenen Einspritzsystem vorzunehmen. Gleichzeitig können an mehreren bzw. an sämtlichen Einspritzdüsen des Motors die Schwingungsfühlerelemente einzeln angeordnet werden, so daß die Arbeitsweise sämtlicher Einspritzdüsen sehr schnell überprüft werden kann.

Zur Feststellung des Voreinspritzwinkels ,an einem in Betrieb befindlichen Motor, wird durch Auswertung des mit Hilfe eines auf der Kurbelwelle oder einer anderen zu dieser Drehzahl proportionalen Welle des Motors - zweckmäßigerweise in der Totpunktstellung des Kolbens - angeordneten Signalgebers je Umdrehung entnommenen elektrischen Signals und des Signals des Einspritzbeginns die VoreinstpritζZeitdauer bzw. der Voreinspritzwinkel erhalten. Durch Vergleich von gleichzeitig von mehreren Einspritzdüsen entnommenen Signalen kann auch der gegenseitige Zeit- bzw. Winkelabstand der Einspritzungen ermittelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :

Fig. 1 ein Blockschema der die von dem Meßfühler entnommenen elektrischen Signale verarbeitenden Einrichtung, und

Fig. 2 in Diagrammform dargestellte, zu verarbeitende Signale.

Auf der Kraftstoffeinspritzdüse des zu messenden Zylinders des mit direkter Einspritzung arbeitenden Verbrennungs-Kolbenmotors, insbesondere Dieselmotors, wird ein mit Haftmagnet versehener Schwingungsbeschleunigungsgeber 1 angeordnet, der den mechanischen Schwingungen proportionale elektrische Spannungssignale J abgibt. Zur Ermittlung der

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Einspritzwinkelstellung wird auch von der Motorkurbelwelle ein Winkelsignal M bzw. B in der Weise entnommen, daß auf der Kurbelwelle ein magnetischer Signalgeber angeordnet ist, auf dem Motorblock, d.h. auf dem Ständerteil hingegen ein elektrische Signale, bzw. bei der Messung impulsfolgesignalegebender Fühler, angeordnet wird. Das durch den Schwingungsbeschleunigungsgeber 1 abgegebene Signal J enthält auch die sonstigen Schwingungen der Einspritzdüse, die nicht von dem Anschlag der Düsennadel herrühren. Aus dem Signal J wird mittels eines Pegelkomparators das von dem Anschlag des Nadelventils kommende elektrische Schwingungssignal ausgewählt, das in diesem Falle die ansteigende Flanke der ersten, die größte Amplitude aufweisenden Welle des Signals mit der größten Frequenz ist.

Die an den Meßstellen erhaltenen elektrischen Signale werden mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ausgewertet, wobei das mit 1 bezeichnete Bauelement des Blockschemas den Schwingungsbeschleunigungsgeber, das mit 2 bezeichnete einen Verstärker und selektierenden Pegelkomparator, das mit 3 bezeichnete einen ein Markierungssignal abgebenden Signalgeber, 4 eine Logikschaltung, 5 eine Torschaltung, 6 einen Winkel- oder Zeitsignalgeber, 7 ein Zähler- und Anzeigegerät, 8 eine Vorzeichenanzeige darstellen.

Das Signal J des Schwingungsbeschleunigungsgebers 1 gelangt in den Verstärker und Selektierkomparator 2, der die von dem Anschlag der Düsennadel kommenden Signale von den sonstigen Schwingungen des Motors und den anderen aus der Umgebung kommenden Schwingungssignalen trennt und das Signal formt. Dieses Signal gelangt auf den einen Eingang dar Logikschaltung 4. Auf den anderen Eingang der Logikschaltung 4 gelangt das eine bestimmte Winkelstellung des Motors - zweckmäßigerweise eine Totpunktstellung - anzeigende Signal des Signalgebers 3. Die dazu geeignet ausgebildete Logikschaltung 4 zeigt das zwischen dem ersten beim öffnen der Einspritzdüse erhaltenen

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Signal und zwischen dem Eintreffen des zur bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle zugeordneten Signals liegende Zeitintervall t an. Während dieses mit dem Signal L repräsentierten Zeitintervalls t öffnet die Torschaltung 5 und die Signale des Winkel- oder Zeitsignalgebers 6 gelangen auf das Zählerund Anzeigegerät 7. Aufgrund der Reihenfolge des Eintreffens der Signale wird das Vorzeichen des Zeitintervalls durch die Vorzeichenanzeige 8 angegeben. Durch Abzählen der Signale des an den Motor montierten Winkelsignalgebers während des ausgewählten Zeitintervalls t erhält man den Punkt des Einspritzbeginns im Vergleich zur Winkelstellung der Kurbelwelle in der Winkeländerung. Beim Abzählen der Signale Sz des elektronischen Zeitgebers während dieses Zeitintervalls t erhält man hingegen die zeitliche Länge des Zeitintervalls t. Diese Größe kann durch Vergleich mit der Zeit einer Motorumdrehung in einen Wert entsprechend einer Winkeländerung umgerechnet werden:

K = —±— · 360

wobei:

t = Zeit (see)

T = Zeitdauer einer Motorumdrehung (see)

K = Winkelverdrehungswert (°)

bedeuten.

Wie Messungen ergaben, führt die Annahme des Nadelventilanschlages als Beginn der Kraftstoffeinspritzung nur zu einer Vernachlässigung, die die Genauigkeit der Messung - unter Berücksichtigung der üblicherweise zulässigen Fehlergrenzen der Motorprüfungen - nicht beeinflußt.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Bestimmung des Öffnungszeitpunktes von Kraftstoffexnspritzdüsen mit in ihrer Bewegung durch Hubbegrenzer beschränkten Nadelventilen - insbesondere bei Kolben-Verbrennungsmotoren -, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die bei vollständigem Öffnen des Nadelventils durch Anschlag an den Hubbegrenzer erregte Schwingungsbzw, Geräuscherscheinung durch an dem Düsenhalter oder in dessen Nähe angeordnete Fühlerelemente registriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η et, daß das erste durch das öffnen der Düse erhaltene Signal mit einem in einer bestimmten Winkelstellung erhaltene Signal als Sollsignal verglichen und der Einspritzwinkel· durch Zeit- oder Winkeländerungs-Dxfferenzbildung ermittelt wird.

3, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

ζ ei c h η et, daß die bestimmte Winkelstellung eine Totpunktstellung der Kurbelwelle eines Einspritzmotors ist.

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