DE2907235A1

DE2907235A1 - Geraet zum messen eines stroemungsmitteldruckes

Info

Publication number: DE2907235A1
Application number: DE19792907235
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Fukushima; Hiroshi Hatsuno; Shinji Ogawa; Masaki Saito
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1979-09-13
Also published as: US4261209A; JPS5550368Y2; JPS54130114U

Description

A. GRÜNECKER H. KINKELDEY

OR -ING

W. STOCKMAlR

OP -ING ■ AeE 'CALTECH

K. SCHUMANN

P. H. JAKOB

OPL-ING

Q. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

MAXIMIUANSTRASSE 43

DIESEL KIKI COMPANY, LTD. 6-7, Shibuya 3-chone, Shibuya-ku,
Tokyo, Japan

P 13 602 - 32/wa

Gerät zum Messen eines Strönuxigsnittoliruckes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Erfassen eines Strömangsmitteldruckes in einem Strömungsweg. Das Gerät ist insbesondere zum Messen und überwachendes Druckes in einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzleitung einer Brenyikraf^maschine nützlich.

Der Kraftstoffeinspritzdruck in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine soll während der Auslegung des Systems, während des Betriebs eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeuges und während der Wartung, des Systems gemessen und überwacht

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werden. Eine solche Messung wurde bisher mit Hilfe einer Bourdon'sehen Röhre ausgeführt. Diese Art eines Druckmessers bewirkt jedoch eine instabile Anzeige und ist gegenüber Temperaturänderungen äußerst empfindlich, die die Anzeige verändern. Obwohl es möglich ist, das Ausgangssignal einer Bourdon'sehen Röhre in ein elektrisches Signal umzuformen, sind die für eine sobhe Umformung benötigten elektrischen Bauelemente ebenfalls gegenüber Temperaturänderungen empfindlich. Ein solches System kann daher zu fehlerhaften Druckablesungen durch ein nur durchschnittlich ausgebildetes Personal führen.

Ein erfindungsgemäßes Gerät zum Messen des Druckes in einem Strömungsweg weist einen mit dem Strömungsweg verbundenen Druckfühler zua. Erzeugen eines dem Strömungamitteldruck entsprechenden elektrischen Stroms, einen Strom-Spannungs-Wandler zum Umformen eines Auegangsstroms dss Fühlers in eine Spannung und eine Anzeige zum Anzeigen der Spannung auf.

Erfindungsgemäß ist ein Fühler mit einer Hochdruckleitung in einem Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine verbunden. Der Fühler erzeugt einen Ausgangsstrom, der dem Druck in der Leitung proportional ist. Der Strom Wird in eine entsprechende Spannung uagefornt und aifc Hilfe eines Voltmeters angezeigt. Sin Alarmsignal viral erzeugt,X'jenn die Spannung einen bestimmten Wert oder einen bestimmten Bereich überschreitet. Ein zweites Voltmeter wird zur Anzeige der Spannung eingeschaltet, wenn das Alarmsignal erzeugt wird.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Gerät zum Erfassen eines Strömungsmitteldruckes. zu schaffen, das sehr stabil ist und eine stark verbesserte Meßwertablesung

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verglichen mit den bisherigen Geräten ermöglicht.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Gerät zum Erfassen eines Strömungsmitteldruckes zu schaffen, das so ausgebildet ist, daß es genau den Strömungsmitteldruck in einer Kraftstoffeinspritzleitung oder dergleichen überwacht und ein Alarmsignal sowie eine genaue Druckwertablesung bewirkt, wenn der Druck einen bestimmten Bereich überschreitet.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein allgemein verbessertes Gerät zum Erfassen eines Strömungsmitteidruckes zu schaffen.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung ist ein Fühler mit einer Hochdruckleitung in einem Kraftstoffeinspritzsysfceßi für eine Brennkraftmaschine verbunden. Der Fühler er sexigt einen Ausgangsstrom, der den ."Druck in der Leitung proportional ist. Der Strom wird in eine entsprechende Spannung umgeformt, die auf einem Voltmeter angezeigt wird. Ein Alarmsignal wird erzeugt, wenn die Spannung einen bestimmten Wert oder Bereich überschreitet. Ein zweites Voltmeter wird eingeschaltet, um die Spannung anzuzeigen, wenn das Alarmsignal erzeugt wird.

Weitere Ziele dejr Erfindung ergaben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung gezeigt ist. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gerätes zum Messen eines Strömungsmitteldruckes und

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung einer Vergleichseinrichtung des Gerätes und zugeordneter Bauelemente.

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Obwohl das erfindungsgemäße Gerät zum Messen eines Strömungsmitteldruckes bei zahlreichen physikalischen Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit von der Umgebung und den Einsatzbedingungen benutzt werden kann, wurde eine große Anzahl des hier gezeigten und beschriebenen-Ausführungsbeispiels hergestellt, geprüft und benutzt, wobei alle Geräte in hohem Maße zufriedenstellend gearbeitet haben.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Gerät zum Erfassen eines Strömungsdruckes allgemein mit 11 bezeichnet, das eine Kraftstoffpumpe 12 aufweist. Die Kraftstoffpumpe wird durch eine hier nicht gezeigte Brennkraftmaschine angetrieben und gibt Kraftstoff bei erhöhtem Druck über eine Zuführungsleitung 13 an eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 14.

Das vorliegende Gerät 1i kann bei verschiedenen Arten von Kraftstoffeinspritzsystemen und anderen Anwendungen benutzt werden, die sich nicht auf Brennkraftmaschinen beziehen. Bei einer Amiendung führt die Pumpe 12 lediglich Kraftstoff zu der Einspritzeinrichtung 14. Die Einspritzeinrichtung 14 weist in einem solchen Fall einen von einem Motor angetriebenen Kolben oder Stößel, der hier nicht gezeigt i,sfc, auf, der Kraftstoff ait hohem Druck in den Motor einspritzt. Andererseits kann di£ Pumpe 12 einen solchen Stößel aufweisen und Kraftstoff an die Einspritzeinrichtung 14 mit hohem Druck geben. In einem solchen Fall weist die Einspritzeinrichtung lediglich ein nicht gezeigtes federbeaufschlagtes Ventil auf, das öffnet, um eine Kraftstoffeinspritzung zu ermöglichen, wenn der von der Pumpe 12 zugeführte Druck die Vorspannung der Feder übersteigt. Daraus ergibt sich, daß das vorliegende Gerät verschiedene Bereiche von Strömungs-

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mitteldrücken messen kann

Erfindungsgemäß ist ein Druckfühler 16 mit der Leitung verbunden, um die Größe des Druckes in ihr zu erfassen. Vorzugsweise weist der Fühler eine elektrisch leitende Membran auf, die gegenüber einer weiteren, elektrischleitenden Membran in einem dem Strömungsmitteldruck in der Leitung 13 entsprechenden Maße beweglich ist. Die elektrische Kapazität zwischen den zwei Membranen ändert sich als eine Funktion der Entfernung zwischen ihnen, die ihrerseits wiederum eine Funktion des Druckes in der Leitung 13 ist. Der Fühler 16 ist so ausgebildet, daß er einen elektrischen Strom erzeugt, der dem Druck in der Leitung 13 entspricht und vorzugsweise proportional ist. Ein nach diesen Prinzipien arbeitender Fühler, der als Fühler 16 benutzt werden kann, wird von der Ohkura Electric unter der Bezeichnung ALPHALIKE Modell 1151GP vertrieben. Dieser besondere Fühler erzeugt einen Ausgangsstrom in Bereich von 4 bis 20 aA in Abhängigkeitvon Eingangsdrücken im Bereich von 0 bis 127 mmH^O. Der Bereich der Membranbewegung in diesem Fühler erstreckt sich von 0 bis 0,1 mm.

Das Ausgangssignal des Fühlers 16 wird an einen Stroia-Spannungs-Wandler 17 gegeben, der eine dem Eingangsstrom proportionale Ausgangsspannung erzeugt. Biese Spannung en-tspricht d&m «Druck iti de*" Lettwaft "JJ. «Das Ausgangs si $nal des Wandlers 17 wird durch ein Filter 18, das Amplitudenschwankungen und Rauschen aus der Ausgangsspannung des Wandlers 17 entfernt, an eine Anzeigeeinheit 19 gegeben.

Die Anzeigeeinheit 19 weist eine Anzeigeeinrichtung, wie ein analoges oder digitales Voltmeter 21 zum Erzeugen einer sichtbaren Anzeige der Spannung auf. Das Voltmeter kann in Einheiten der elektrischen Spannung oder des

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Strömungsmitteldruclces geeicht sein. Das Ausgangssignal des Filters 18 wird auch an den Eingang eines Vergleichers 22 gegeben, der die Eingangsspannung mit einer bestimmten Spannung oder einem Spannungshereich vergleicht. Der Vergleicher 22 schaltet ein zweites Voltmeter 23 ein, wenn die Beziehung zwischen der Spannung und einer Bezugsspannung oder einem Bezugsbereich ein bestimmtes Kriterium oder eine bestimmte Beziehung erfüllt. Unter diesen Bedingungen schaltet der Vergleicher 22 auch einen Alarmsignalgenerator 24· ein, der einen Alarmgeber 26, wie einen Summer, ein Blitzlicht, eine Glocke oder eine Sirene einschaltet.

Das Voltmeter 21 kann dicht benachbart zum !fühler 16 vor-CJ2S3fc.en sein, während das Voltmeter 23 und der Alarmgeber 26 an einer entfernten Stelle, wie an einer- Bedienungsoder ^T./artungsstation angeordnet sein Irann« Der Alarmgeber 26 und das Voltnet-^r °3 werden nur eir-seschaltet, wenn die Aufmerksamkeit des Bedienungs- oder Wartungspersonals erforderlich ist. Das Voltmeter 21 ez'jveugt eine kontinuierliche Ablesung für Bedienungen .an Ort.

Der Vergleicher 22 kann das Voltmeter!23 und den Alarmgeber einschalten, wenn die ihm zugeführte Spannung vom. Filter oberhalb oder unterhalb eines toestimßtfcen Wertes liegt, was aiügtbt, <3aß <Jer Kraf tstoff<ärü.ck ei*/eä®r ztt tench ©ger zu niedrig ist. Andererseits können, wie in Pig. 2 gezeigt ist, der Alarmgeber 26 und das Voltmeter 23 eingeschaltet werden, wenn die Spannung und damit der Strömungsmitteldruck außerhalb eines bestimmten Bereiches liegen. In diesem Fall ist die Spannung vom Filter 18 entweder unterhalb einer ersten bestimmten Spannung V1 oder oberhalb einer zweiten bestimmten Spannung V2, die höher als die Spannung VI ist. Das vorliegende Gerät 11 ist jedoch noch nicht einmal auf diese Kriterien beschränkt. Es liegt ebenfalls innerhalb

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des Erfindungsgedankens, den Vergleicher 22 so auszubilden, daß er den Alarmgeber 26 und das Voltmeter 23 einschaltet, •wenn die Spannung vom Filter 18 innerhalb eines bestimmten Bereiches, wie zwischen V1 und V2, liegt. Es ist aich möglich, den Ausgang des Voltmeters 21 mit dem Eingang des Vergleichers 22 zu verbinden, wie dieses durch gestrichelte Linien dargestellt ist, anstatt mit dem Ausgang des Filters 13.

Ein Ausführungsbeispiel des Vergleichers 22 ist in Pig. 2 gezeigt. Der Ausgang des Filters 18 ist ait nicht invertierenden Eingängen von Spannungsvergleichem 27 und 28 verbunden. Die Bezugsspannungen V2 und V1 werden jeweils den invertierenden Eingängen der Spannungsvergleicher 27 und 28 zugeführt. Die Ausgänge der Spannungsvergleicher 27 und 28 sind mit Eingängen eines Exklusiv-rTCS-Gliedes 29 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Alarmsignalgenerators 24 und ein^s Speiseschslters des Voltmeters 23 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Filters 18 wird an einen Signaleingang des Voltmeters 23 gegeben.

Wenn die Spannung von dem Filter 18 unterhalb der Bezugsspannung V1 liegt, geben beide Vergleicher 27 und 28 niedrige Ausgangssignale ab. Dadurch erzeugt das Exklusiv-NOR-Glied ein hohes Aucg^ngssignal, äa beide EiVigaVigssign^ile gleich sind. J>a$ hohe. Aus^ngsgigRaZ 3&s ExklasItA-WGR-Glioafes 29 bewirkt, daß der Alarmsignalsenerator 24 den Alarmgeber* 26 einschaltet, und bewirkt außerdem, daß das Voltmeter 23 eingeschaltet wird, um die Spannung des Filters 18 anzuzeigen. Wenn die Eingangsspannung zwischen V1 und V2 liegt, so erzeugt der Vergleicher 28 ein hohes Ausgangssignal, der Vergleicher 27 jedoch ein niedriges Ausgangssignal. Da die Eingangssignale für das Exklusiv-NOR-G-lied 29 unter-

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schiedlich sind, erzeugt dieses Exklusiv-NOR-Glied 29 ein niedriges Ausgangssignal, das das Voltmeter 23 und den Alarmgeber 26 abschaltet.

Wenn die Eingangsspannung die Bezugsspannung V2 übersteigt, erzeugen beide Vergleicher 27 und 28 hohe Ausgangssignale. Da die Eingangssignale für das Exklusiv-NOR-Glied 29 gleich sind, erzeugt das Exklusiv-NOR-Glied 29 ein hohes Ausgangssignal, um das Voltmeter 23 und den. Alarmgeber 26 einzuschalten.

Die Schaltung der ?ig. 2 kann modifiziert und/oder vereinfacht werden, um in irgendeiner gewünschten Weise zu arbeiten. Beispielsweise werden das Voltmeter 23 und der Alarmgeber 26 eingeschaltet, «renn die Eingangsspannung zwischen den Spannungen V1 und V2 liegt und das Exklusiv-NOR-Glied 29 durch ein Exklusiv-CBER-Glied ersetzt w±Td ©äef vean exn Inverter zwiselten oias Exklusiv-NOR-Glied 29 und das Voltmeter 23 sowie den Alarmsignalgenerator 24 geschaltet wird. Die auf diese Weise modifizierte Schaltung schaltet das Voltmeter 23 und den Alarmgeber 26 nicht ein, wenn die Eingangsspannung unterhalb von V1 oder oberhalb von V2 liegt.

Die Schaltung kan» so atoäifiziert werden, daß sie <3ss Voltmeter 2.2 unä den Alarmgeber 26 einschaltet, wean die Eingangsspannung V2 übersteigt, inion lediglich der Vergleicher 28 und das Exklusiv-NOR-Glied 29 fortgelassen werden und der Ausgang des Vergleichers 27 unmittelbar mit den Eingängen des Voltmeters 23 und des Alarmsignalgenerators 24 verbunden wird. Die Schaltung kann modifiziert werden, um das Voltmeter 23 und den Alarmgeber 26 einzuschalten, \*enn die Spannung unterhalb V1 ist,

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indem der Vergleicher 27 und das Exklusiv-NOR-Glied 29 fortgelassen werden, und der Ausgang des Vergleichers unmittelbar mit den Eingängen des Voltmeters 23 und des Alarmsignalgenerators 2M- verbunden wird. Eine weitere, für dieses Ergebnis erforderliche Modifikation ist die Umkehr der Eingänge des Vergleichers 28. Der Ausgang des PiIters 18 muß mit dem invertierenden Eingang des Vergleichers 28 verbunden werden, während die Bezugsspannung V1 dem nicht invertierenden Eingang des Vergleichers 28 zugeführt werden muß. Es ist außerdem möglich, das gleiche Ergebnis durch Verbinden der Eingänge des Vergleichers 28 in der in Pig. 2 gezeigten Weise und durch Vorsehen eines Inverters zwischen dem Ausgang des Vergleichers 28 und den Eingängen des Voltmeters 2J und des Alarmsignalgenerators 24 zu erreichen.

Zusammenfassendist zu ernennen, daß die vorliegende Erfindung ein wesentlich V3rbes3ertes Gerät siua Erfassen des Ströiaungsmitteldruckes angibt, das sehr viel genauere Druckmessungen bei einer Hochdruck-Strömungsnittelleitung erzeugt, als dieses bisher möglich war. Das vorliegende Gerät kann nicht nur genau den Strömungsmitteldruck messen, sondern auch den Druck überwachen und ein automatisches Alarmsignal erzeugen, wenn der Druck einen bestimmten Bereich übersteigt. Verschiedene Modifikationen werden dem Tr-achr.irm sofort ki-^r, iiachd^" er z^z.e erfindung3geaH2e Lehre kennt, ohne daß dabei der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen werden müßte.

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Claims

PATENTANWÄLTE · A. GRUNECKER OIPL-IMG H. KINKELDEY DR-tNG W. STOCKMAIR ΟΠ DT T) C DR-ING AeEiCAlIECH 4 α U / 4.3 Ο K. SCHUMANN mORHERMaT DiPU-PHYS P. H. JAKOB DIPL-ING G. BEZOLD OR. RER NAC- 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 43 P 13 602 - 32/wa Patentansprüche

1.J Gerät zum Messen des Drucks in einem Strcwrungsweg, gekennzeichnet durcii einen mit dem Strömungsweg (13) verbundenen Lruckfühler (16) zum Erzeugen eines dem Strömungsmitteldruck entsprechenden elektrischen Stroms, durch einen Strom-Spannungs-Wandler (17) zum Umformen des Ausgangsstroms des Wühlers (16) in eine Spannung und durch, eins die Spannung anzeigende Anzeige (19).

2, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (19) ein Voltmeter (21, 23) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zwischen den Wandler (1?) und die Anzeige (19) geschaltetes Filter (18) zum Beseitigen von Schwankungen ■ und Häuschen aus der Spannung.

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TELEFOM {Oae) S22862 TELEX O5-9S3BO TELEQHAMMH MONAPAT TELEKOPiERER

4. Gerät nach, einem der Ansprüche 1 bis 3> gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung (22) zum Vergleichen der Spannung mit einer Bezugsspannung und durch eine Alariaeinrichtung (24-, 26) zum Erzeugen eines Alarmes nach Maßgabe einer bestimmten Beziehung zwischen der Spannung und der Bezugsspannung.

5- Gerät nach Anspruch 4, gekennseich.net durch eine zweite Anzeige (23) zum Anzeigen der Spannung, wenn die Alarmeinrichtung (24, 26) den Alarm erzeugt.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung (24, 26) den Alarm erzeugt, wenn die Spannung oberhalb der Bezugsspannung liegt.

7. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e nnzeichnet , da 3 die Alarmvorrichtung (24, 25) den Alarm erzeugt, wenn die Spann .ing unterhalb der Bezugsspannung liegt.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3> gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung (22) und durch eine mit der Vergleichseinrichtung verbundene Alarweinrichtung (24, 26) zum Erzeugen eines venn die- Spannung außerhalb eines bestimmten bereiches liegt.

9· Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3? gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung (22) und durch eine mit der Vergleichseinrichtung verbundene Alarmeinrichtung (24, 26) zum Erzeugen eines Alarmes, wenn die Spannung innerhalb eines bestimmten Spannungsbereiches liegt.

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10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9₅ g e k e η η ζ e ic hn e t durch eine zweite Anzeige (23) zum Anzeigen der Spannung, wenn die Alarmeinrichtung (24, 26) den Alarm erzeugt.

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