DE2709377A1

DE2709377A1 - Vorrichtung zum messen einer brennstoffmenge

Info

Publication number: DE2709377A1
Application number: DE19772709377
Authority: DE
Inventors: Reginald Stanley Emerson
Original assignee: Leslie Hartridge Ltd
Current assignee: Leslie Hartridge Ltd
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1977-03-01
Publication date: 1977-09-08
Also published as: GB1519392A; US4088012A; FR2343131A1; ES456375A1; FR2343131B1

Description

DIPLINC- DIETfI JANDER DIt-INQ- MANfRED SONtNC PATtNTANWAlTl

"Vorrichtung zum Messen einer Brennstoffmenge"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen einer lienge an Brennstoff, insbesondere Brennöl, geliefert von einer Einspritzeinheit eines Motors, mit mindestens teildurchsichtigen iießtöpfen.

Vorzugsweise ist diese Vorrichtung vorgesehen für Teststationen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung derart auszubilden, daß die Rengen leichter, schneller und akkurater gemessen werden können als bisher.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die I.eßtöpfe Kolben enthalten, die von dem Brennstoff, dessen I^;enge gemessen werden soll, in der einen Richtung und von einer Flüssigkeit, insbesondere Brennstoff, in der anderen Richtung verrückt werden, und daß die Stellung eines Kolbens ein i-iaß für die zu messende Menge ist.

D^:e Stellung der Kolben ist leichter zu erkennen als der iteniskus des Brennstoffs, wobei insbesondere zu beachten ist, daß letzterer durch Blasen und Vibration häufig keine klare Grenzlinie bildet. Hinzukommt, daß bei der bekannten Vorrichtung der Brennstoff langsam von der Wand des Meßtopfs abläuft, was zu Verzögerungen führt. Auch dieser Nachteil wird bei der erfindungsgemässen Ausbildung vermieden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 in Perspektive eine Teststation gemäß der Erfindung und

Fig. 2 - ^lj verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Heßvorrichtung, die Teil der in Fig. 1 dargestellten Station ist*

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DIPL-INC. DIETI* JANDER DItINO. MANfIED !ONING PATINTAMWXITI

Fig. 1 zeigt eine !Einspritzpumpe 100 in einer Teststation 101. Die Pumpe liefert Brennstoff, insbesondere Brennöl, zu Einspritzeinheiten 10, von denen jede den Brennstoff in eine gesonderte Kammer 12 einspritzt. Der Brennstoff strömt von jeder Kammer 12 durch Leitungen 16 zu einem Meßapparat 104, von wo er zu einem nicht dargestellten Tank, der sich in der Meßstation befindet, zurückfließt.

Der Meßapparat 104 dient zum Hessen der Menge an Brennstoff, die von einer Einspritzeinheit oder mehreren geliefert v;ird, welche ihrerseits den Brennstoff von einer Einspritzpumpe erhält. Eine solche Einspritzeinheit wird in Dieseimaschinen verv/endet. Die Einheit muß ab und zu überprüft werden.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen Meßapparat. Die Einspritzeinheit 10 ist schematisch auf der linken Seite angedeutet. Sie wird von einem Halter 12 gehalter und erhält über die Leitung 14 Brennstoff von der Pumpe. Die Abflußseite der Einspritzeinheit ist über eine Leitung 16 mit einer Leitung 17 verbunden, die sich in einem Ventilblock 18 befindet. In diesem befinden sich auch v/eitere entsprechende Leitungen 17a, 17b, 17c, die mit drei anderen Einspritzeinheiten (nicht dargestellt) verbunden sind. Mit der dargestellten Vorrichtung können vier Einspritzeinheiten getestet werden. Natürlich kann sie auch entsprechend erweitert sein.

Der Ventilblock 18 umfaßt einen festen Teil 20 und einen gleitbar gelagerten Teil 22 (oder mehrere gleitbar gelagerte Teile). Mittels dieses Teils 22 kann der Fluß des Brennstoffs aus den Leitungen 17 in die Leitungen 26 oder in die Leitungen 32 gesteuert v/erden. Die Leitungen 26 münden in eine Sammelleitung 24, die Leitungen 32 führen über Leitungen 35 und 45 in die Meßtöpfe unterschiedlicher Größe 33 und 41. Das gleitbare Teil 22 steuert ferner den Brennstoffluß zu den Leitungen 27, die mit einer Sammelleitung 29 verbunden sind, und den Brenn-

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DIPLINC DIETER JANDER D R-IN G MANFRED tONINC PATiNTANWXlTI

stoffluß von Leitungen 31, die mit den beiden ileßtopfen über Leitungen 37 und 39 verbunden sind. Die Sammelleitung 24 v/eist ein lederbelastetes ventil 30 auf und ist mit einem Tank über eine Leitung PB verbunden. Die Sammelleitung 29 ist mit der Rückleitung PQ verbunden.

Es ist üblich, transparente .'.-iei3töpfe in Brennstoffmeßapparaten zu verv/enden. Im vorliegenden Fall sind die ließtöpfe immer gefüllt mit Brennstoff. Sie enthalten außerdem Kolben 4?, 42a, 42b, 42c und 43, 4;>a, 43b und 43c. Diese gleiten dicht in den Topfen. Die Meßtöpfe sind paarweise einander zugeordnet, wobei die großen Töpfe 33, 33a, 33b und 33b einen großen Durchmesser und die anderen Töpfe 41, 41a, 41b und 41c einen kleinen Durchmesser besitzen. Die Kolben haben ringförmige Marken 13 und 15, die die Zeiger für die Skalen 11 und 21 darstellen. Die Sammelleitungen 52 und i?4 sind mit den oberen Enden der Meßtöpfe verbunden, und zwar über Leitungen 47, A7a, 47b und 47c und 48, 40a, 48b und 48c. Die Sammelleitungen führen zu einem Ventilblock 60 mit vier Ventilen 62, 64, 66 und 68. Der Ventilblock 60 hat einen Eingang 70, der mit einer Pumpe verbunden ist, welche in der Teststation untergebracht ist, und einen Ausgang 72, der mit einer zum Tank führenden Lei tung verbunden ist.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 arbeitet folgendermassen:

Die Ventile 62 und 68 sind geschlossen und die Ventile 64 und 66 sind offen. Auf diese V/eise ist es möglich, daß der Druck oberhalb der Kolben ansteigt. Brennstoff von den vier Einspritzeinheiten 10 tritt über die Leitungen 17, 17a, 17b und 17c ein. Er strömt durch die Leitungen 26 und 24 und das Ventil 30 und fließt dann über die ^itung 28 zurück in den Tank.

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OIPL-INC DIiTER JANDER DR.INQ. MANFRED lONINQ PATfNTANWXLTI

Wenn es erforderlich ist, eine Messung mit den großen Meßtöpfen vorzunehmen, wird das Ventil 62 geöffnet und das Ventil 64 geschlossen. Brennstoff, der über den Kolben 42 sich befindet, kann dann in den Tank zurückfliessen. Ein nicht dargestellter Zähler zählt die Hübe der Einspritzpumpe und beaufschlagt das Solenoid 34, welches das Teil 22 nach rechts bewegt. Die Leitungen 17 sind nun mit den Leitungen 32 verbunden. Die Leitungen 26 sind geschlossen. Es strömt Brennstoff in die Leitungen 22. Da das Ventil 66 offen ist, steigt der Druck in dem Meßtopf 41. Der Brennstoff strömt durch die Leitungen 35 in die großen Ileßtöpfe 33, in denen die Kolben 42 ansteigen. Am Ende einer bestimmten Hubzahl wird die Energiebeaufschlagung zum Solenoid 34 unterbrochen und nun drückt die Feder 44 das Teil 22 zurück. Der Brennstoff strömt nun durch die Leitungen 26 und zugleich durch die Leitungen 32, so daß sich der Brennstoff in den Meßtöpfen 33 sammelt. Die Linien 13 auf den Kolben 42 zeigen die Volumina an, die von dem angelieferten Brennstoff ausgefüllt werden.

Um den Kolben 42 auf Null zurückzusetzen, wird das Solenoidventil 62 wieder geschlossen und das Solenoidventil 64 wieder geöffnet, so daß der Druck oberhalb der Kolben 42 ansteigt. Das Solenoid 36 wird dann mit Strom beaufschlagt und das gleitbare Teil 22 bewegt sich nach links. Die Leitungen 32 bleiben geschlossen, aber die Leitungen 31 sind nun mit den Leitungen 27 verbunden, was zur Folge hat, daß der Druck oberhalb der Kolben 42 diese auf Null gehen läßt. Das Solenoid 36 wird nun energielos und die Feder 38 drückt das Teil 22 in seine Mittelstellung.

Die Vorrichtung arbeitet entsprechend, wenn die kleineren Meßtöpfe 41 in Benutzung genommen werden sollen mit der Ausnahme, daß die Solenoidventile 66 und 68 arbeiten,anstelle der Solenoidventile 62 und 64.

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DIPL-INC. DIITiI JANDEI DIL-INC. MANFRED IONINC PAKNTANWXITI

Die Vorsehung von zwei Leitungspaaren 35 und 45 bzw. 37 und 39 bewirkt, daß der Brennstoff nur in den Leitungen 35 und 45 nach oben strömt und nur in den Leitungen 37 und 39 nach unten strömt, was gewährleistet, daß Luft, die durch die Leitungen 35 oder 45 einströmt, durch die Leitungen 37 oder 39 ausströmt, wenn die Kolben zurücklaufen (die Leitungen 37 und 39 sind zu schmal, um Luftblasen nach oben durchzulassen, wenn der Brennstoff in Ruhe ist). Die Federn 46 halten das Teil 22 in lecksicherem Kontakt mit dem festen Teil 20. Sie lassen aber auch ein Durchlecken des Brennstoffes bei Druck zu, wenn die Meßtöpfe überfüllt sein sollten.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Bei dieser sind anstelle der Leitungen 52 und 54 der Ausführungsform der Fig. 2 Kammern 49 und 50 vorgesehen. Diese haben ein hinreichend großes Volumen, um mehr Brennstoff aufnehmen zu können als derjenige, der bei Ansteigen der Kolben ausgestossen wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird komprimierte Luft in die Leitung 70 des Ventilblocks 60 geleitet. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Die Ausführungsform der Fig. 3 hat jedoch den zusätzlichen Vorteil, daß von der Teststation nicht zusätzlich Brennstoff kommen muß. Komprimierte Luft ist mehr oder veniger überall vorhanden. Weiter ist die Zeit, die erforderlich ist, damit sich die Kolben auf Null zurückbewegen können, erheblich reduziert.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser ist das Teil 22 der Fig. 2 durch federbelastete Ventile 55, 56, 57 und 58 ersetzt. Die Ventile 55 und 58 lassen den Strom in der einen Richtung, die Ventile 56 und 57 in der anderen Richtung durch. Das Ventil 55 öffnet sich zu der Sammelleitung 24 hin. Jedes Jleßtopfpaar ist mit gleichen Ventilanordnungen ausgerüstet.

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Die Arbeitsweise der Aus führung ε form der Fig. 4 ist folgende:

Es sei angenommen, daß die Ventile 56 bei 90 psi, die Ventile 55 bei 20 psi und die Ventile 58 und 5S bei 10 psi öffnen. Es sei weiter angenommen, daß über die Leitung Brennstoff mit einem Druck von 40 psi zur Verfügung steht. Vor der Messung sind die Ventile 6h und 66 offen und dj e Ventile 62 und 68 geschlossen, so daß ein Druck von 4o psi über den Kolben 42 und 43 herrscht. V.'enn mit den großen ließtöpfen 33 geinessen werden soll, wird zunächst ües Ventil 54 geschlossen, so daß der Brennstoff oberhalb der großen Meßkolben 42 abströmen kann. Der Druck von 40 psi über den kleinen Kolben bleibt bestehen.

ils sei weiter angenommen, daß die Einspritzpumpe läuTt und daß Brennstoff von der Binspritzeinheit 10 über die Leitungen 17 in die ί-jeßvorrichtung einströmt. Die Ventile 55 lassen einen Druckanstieg in den Leitungen 16 bis 90 psi zu, was zur Folge hat, daß Luft, die sich aus dem Brennstoff gebildet hat, wieder aufgelöst wird. Das erfolgt in den Leitungen 17. Nachdem der Brennstoff in die Leitung 59 eingetreten ist, strömt er durch die Ventile 55, die Leitung 26, die Leitung 54 und die Leitung 58 zurück in den Tank. Die Ventile 55 bewirken einen Druckanstieg in den Leitungen 59 auf 20 psi, so daß der Druck des ansteigenden Brennstofflusses in der Leitung 16 sich von 90 auf 110 psi erhöht. Die Ventile 58, die sich bei 10 psi öffnen, öffnen sich und lassen den Eintritt des Brennstoffs in die Leitungen 37 und 39 zu, wo der Druck von 10 psi herrscht (20 - 10 psi). Der Brennstoff über den Kolben 42 kann nicht abströmen; über den Kolben 43 herrscht ein Druck von 40 psi; es bewegt sich somit kein Kolben.

Die Bedienungsperson leitet nun die Steuerung der Testoperation ein, was zur Folge hat, daß ein Zähler, der die

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habe der Einspritzpumpe zählt, das Ventil 62 öffnet. Brennstoff oberhalb der Kolben k2 kann aus dem Ausgang 72 abströmen. Die Kolben 42 können sich nach oben bewegen aufgrund des Brennstoffs, der von den jeweiligen Einspritzeinhej.ten einströmt. Der Druck in den Leitungen 37,59 und 17 füllt gleichzeitig auf z.B. 2, 1Γ und 102 psi unter der Annahme, daß ^;. psi erforderlich sind, um die Reibung zwischen den Kolben h2 und den Heßtöpfen 53 zu überwinden. Am Ende der vorbestimmten Zahl an Ilaben schließt der Zähler das Ventil 62, so daß Brennstoff oberhalb der Kolben 42 nicht mehr abströmen kann. Die Kolben können sich infolgedessen nicht mehr weiter nach oben bewegen und der Druck in den Räumen unter den Kolben 42 und in den Leitungen 57 und 39 steigt über 2 psi, bis bei 10 psi die Ventile 55 abermals öffnen, was zur Folge hat, daß Brennstoff aus den Einspritzeinheiten durch die Leitungen 26, 24 und 28 zurück in den Tank strömt.

Die Linien 13 auf den Kolben 42 zeigen die Menge an Brennstoff an, die von jeder Einspritzeinheit geliefert worden ist. Die Drucke, bei denen die verschiedene Ventile 55 öffnen, können nicht präzis eingestellt werden, und die Drucke unter den Kolben 42 sind nicht völlig gleich. Es wird daher die Tendenz für den Kolben bestehen, unter welchem der höchste Druck herrscht, Brennstoff durch die Leitungen 48, 54 und 48 an den Kolben 42 zu liefern, unter welchem der geringste Druck herrscht. Jedoch wäre für den tatsächlichen Brennstoffluß das öffnen des Ventils 58, das dem ersten Kolben zugeordnet ist, und das Öffnen des Ventils 57, das dem zweiten Kolben zugeordnet ist, erforderlich. Die Druckdifferenz in den beiden Leitungen 59 muß deshalb die Summe der Öffnungsdrucke dieser beiden Ventile überschreiten. Sie ist ausreichend, die Toleranz der Öffnungsdrucke der Ventile 55 zu überdecken.

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Nachdem die Einstellungen der Kolben 42 registriert worden sind, werden die Ventile 64 erneut geöffnet, so daß Brennstoff unter dem Druck von 40 psi in die Räume oberhalb der Kolben einströmen knnn. Die Kolben kehren in ihre Null stellung zurück und sind augenblicklich für die nächste Messung bereit.

Wenn der Zähler das Ventil 68 betätigt und nicht das Ventil 62, bewegen sich die kleinen Kolben 43 nach oben, nachdem zunächst das Ventil 66 geschlossen worden ist.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Bei diesem wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3, komprimierte Luft verwendet, um die Kolben in ihre Nullstellungen zu bringen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich aber von derjenigen der Fig. 3. Eine Kammer 53, die eine Kapazität größer als das Volumen aller Heßtöpfe 33 und 41 besitzt, enthält eine Menge an Brennstoff, so daß, wenn alle Kolben 42 und 43 sich in ihren Nullstellungen befinden und alle Heßtöpfe 33 und 41 unddie Leitungen 52 und 54 voll sind, etwas Brennstoff sich noch in der Kammer 53 befindet. Hinzukommt, daß ein gewisser Luftraum verbleibt, wenn alle Kolben 42 und 43 die maximale Ablesung anzeigen. Die Ventile 63 und 65 unterbrechen den Fluß in den Leitungen 52 und Mit dem Dreiwegeventil 67 kann komprimierte Luft aus der Leitung 69 mit z.B. 40 psi in die Kammer 53 eingeleitet werden. Ferner kann mit diesem Ventil die Luft aus dieser Kammer ausgelassen v/erden. Sie strömt dann über die Leitung 61 ab.

Das Beispiel der Fig. 5 arbeitet in der gleichen Weise wie das der Fig. 4 mit einem gewissen Unterschied. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß nicht die Notwendigkeit besteht, einen großen Brennstoffluß aus der Teststation vorzusehen. Hinzukommt, daß die Kolben schneller in ihre Nullstellungen zurückkehren.

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Das Ventil 67 öffnet sich bei 40 psi und die Ventile 63 und 64 sind offen. Nun steigt; der Druck oberhalb der Kolben an und überschreitet die Summe der Öffnungsdrucke der Ventile 55 und 58. Alle Kolben 4? und 43 bleiben in ihren Nullstellungen oder kehren in diese zurück. Die Ventile 6j> und 64 sind dann geschlossen, urn alle Kolben 42 und 43 auf Null zu halten. Das Ventil 67 wird umgekehrt betätigt, um den Druck in der Kammer 53 auf Null gehen zu lassen.

Lit dem Zähler kann entweder das Ventil 63 oder das Ventil 65 geöffnet werden, so daß entweder die großen oder die kleinen I-Ießtöpfe in Tätigkeit treten. Die Kolben bewegen sich dann nach oben, bis der Zähler das ausgewählte Ventil schließt.

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es wichtig, daß der Brennstoff oberhalb der liolben zum Zwecke der Steuerung der Kolben verwendet wird und daß der Brennstoff nicht durch Leckstellen wegfliessen kann. Bei den Ausführungsforinen der Fig. 2 und 3 dient der Brennstoff oberhalb der Kolben nur dazu, die Kolben auf Null zu setzen. In den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 ist gewissermassen ein hydraulisches Medium vorgesehen, das sich an einem elastischen iiedium, \vie Luft, abstützt, und die Kolben in der Ableselage blockiert.

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Claims

Patentansprüche :

f. 1.) Vorrichtung zum Messen einer Menge an Brennstoff, geliefert von einer Einspritzeinheit eines Motors, mit mindestens teildurchsichtigen Meßtöpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtöpfe (33,41) Kolben (42,43) enthalten, die von dem Brennstoff, dessen Menge gemessen v/erden soll, in der einen Richtung und von einer Flüssigkeit, insbesondere dem Brennstoff, in der anderen Richtung verrückt werden, und daß die Stellung eines Kolbens (42,43) ein Maß für die zu messende Menge ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff, der die Kolben (42,43) in der anderen Richtung verrückt, von einer Teststation od.dgl. oder von einem Vorratsraum (49,50;53) in der Vorrichtung geliefert wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichne t , daß Meßtöpfe (33,41) mit mindestens zv/ei unterschiedlichen Größen, insbesondere Durchmessern, vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß Ventile (?0,22 ...) vorgesehen sind, mit denen der Strom des Brennstoffes, dessen frenge gemessen v/erden soll, gesteuert wird.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die oberen Teile der Meßtöpfe (33,41) mit ventilbestückten Leitungen (47,48 ...) verbunden sind, die einen Ausfluß und Einfluß der oberhalb der Kolben (42,43) befindlichen Flüssigkeit bei Beginn und Ende einer Messung gestatten.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die in einem Vorratsraum (49,50;53) befindliche Flüssigkeit über Preßluft bewegt wird.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit, die die Kolben (42,43) in der anderen Richtung verrückt, unmittelbar an die Kolben (42,43) angrenzt.

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