DE2916150A1

DE2916150A1 - Einrichtung zur feststellung des schnarren-effektes

Info

Publication number: DE2916150A1
Application number: DE19792916150
Authority: DE
Inventors: Jinpei Fukazawa; Mitsuo Fukushima; Hiroshi Hatsuno; Shinji Ogawa
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1979-10-25
Also published as: US4231251A; JPS6114352B2; DE2916150C2; JPS54140020A

Description

PAV^NTANWÄL.TE A- GRUNECKER

DlFL-ING

H. KlNKELDEY

_ 4 _ DR-IMG

W. STOCKMAIR

DR-ING · AeE(CALTECH

K. SCHUMANN

€Λ RER NAT ■ DPL-PHVX

R. H. JAKOB

DlPL-ING:

G. BEZOLD

DH FBlNAT- DIPL-CHCM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 13 795

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff -Einspritzleitung für einen Verbrennungsmotor.

Wegen ihres hohen Wirkungsgrades sind Brennstoff-Einspritzsysteme für Verbrennungsmotoren sehr geeignet. Im allgemeinen weist ein solches Brennstoff-Einspritzsystem eine Brennstoffpumpe auf, die einem Brennstoff-Einspritzventil den Brennstoff mit erhöhtem Druck zuführt. Das Ventil wird abwechselnd in der richtigen zeitlichen Abstimmung mit dem Betriebs— Zyklus des Motors geöffnet und geschlossen, um Brennstoff in die Brennkammer des Motors einzuspritzen, wodurch in der von der Pumpe zu dem Ventil führenden Leitung ein pulsierender, das heißt, periodisch schwankender Fluid-Druck entsteht.

9098A3/10U

TELEFON (O8S) 020863 TELEX Ο6-2938Ο TELEGRAMME MOMAPAT TELEKOPIERER

29161

Ein Problem, das bei der Auslegung und Wartung von Motoren mit Brennstoffeinspritzung häufig auftritt, ist der sogenannte "Schnarren-Effekt", der auf Vibrationen des Brennstoff-Einspritzventils bei niedrigen Werten des eingespritzten Brennstoffvolumens zurückzuführen ist. Dieser Effekt führt zu unregelmäßiger und damit fehlerhafter Brennstoffeinspritzung und ist im allgemeinen mit einer wesentlichen Verschlechterung des Betriebswirkungsgrades verbunden.

Um ein Brennstoff-Einspritz system in optimaler Weise auslegen und warten zu können, muß deshalb das Auftreten des Schnarren-Effektes sehr exakt festgestellt und gemessen werden. Es ist jedoch bisher keine Einrichtung entwickelt worden, mit der dies möglich ist. Statt dessen ist dieser Effekt auf rein subjektive Weise festgestellt worden, indem die Brennstoffeinspritzung von einem Ventil beobachtet und/oder die Geräusche abgehört wurden, die das Ventil während des Betriebs erzeugte. Die Ergebnisse einer solchen Auswertung hängen selbstverständlich von der subjektiven Bestimmung durch den Beobachter ab und können keiner Anzeigeeinheit, Aufzeichnungseinheit einem Rechner oder einem ähnlichen Gerät zugeführt werden, die erst eine objektive numerische Analyse ermöglichen würden.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritzleitung vorzuschlagen und damit eine objektive und quantitative Messung dieses Effektes zu ermöglichen.

Weiterhin soll eine Einrichtung zur Peststellung des Schnarren-Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritzleitung geschaffen werden, die auch dann noch

909843/1QU

exakte Ergebnisse liefert, wenn sie nicht von einer Fachkraft, sondern von einer nur wenig ausgebildeten Hilfskraft überwacht wird.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Feststellung des Schnarren—Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritzleitung vorzuschlagen, die in der kommerziellen Fertigung wirtschaftlich und mit hohem Wirkungsgrad unter Verwendung von zur Verfügung stehenden, normierten Bauteilen hergestellt werden kann.

Und schließlich soll eine im allgemeinen verbesserte Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritzleitung geschaffen werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes in einer Brennstoff-Einspritzleitung vorgeschlagen, die sich durch einen mit der Leitung verbundenen Fühler zur Erzeugung eines elektrischen, dem Fluiddruck in der Leitung entsprechenden Signal, eine Bezugssignaleinrichtung zur Erzeugung eines Bezugssignals mit vorbestimmter Frequenz und eine Anzeigeeinrichtung auszeichnet, die das elektrische Signal und das Bezugssignal darstellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt der .ühler ein elektrisches Signal, das dem pulsierenden Dri. k in der za dem Brennstoffeinspritzventil führenden Hochdruck-Brennstoff leitung entspricht; diese Pulsationen werden durch das öffnen und Schließen des Ventils erzeugt. Das elektrische Signal und ein Bezugssignal werden einer Kathodenstrahlenröhre-Anzeigeeinheit zugeführt, um eine Lissajous'sche Figur zu erzeugen. Die Form der Lissajous'sehen Figur zeigt an, ob der Schnarren-Effekt vor-

909843/1014

23161

handen ist, und wenn dies der Fall ist, in welchem Ausmaß er auftritt. Die Frequenzen oder Amplituden des elektrischen Signals und des Bezugssignals werden verglichen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches die Differenz zwischen ihnen anzeigt; dieses Ausgangssignal wird einer digitalen Anzeigeeinheit zugeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert, die ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritzleitung nach der vorliegenden Erfindung darstellt.

Die spezielle Ausführungsform einer Einrichtung zur Feststellung des Schnarren -Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritz leitung nach der vorliegenden Erfindung hängt von verschiedenen Parametern, beispielsweise von der Umgebung und den Gebrauchsanforderungen ab; eine relativ große Zahl der hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist hergestellt, geprüft und eingesetzt worden; alle diese Ausführungsformen haben einwandfrei gearbeitet.

Wie sich aus der einzigen Figur der Zeichnung ergibt, ist die Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes nach der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 11 versehen; sie weist eine Brennstoffpumpe 12 auf. Die Brennstoffpumpe 12 wird durch einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) angetrieben und führt den unter erhöhtem Druck stehenden Brennstoff durch eine Zuführleitung oder einen Durchgang 13 einem Brennstoff-Injektor, beispielsweise einer Brennstoffdüse oder einem Brennstoffventil 14, zu.

909843/10U

iiine solche Einrichtimg 11 kami auch Lei verschiedenen anderen Typen von Brernistoff-Sinsprifcssysteiaen sand SL'af anderen Anwendungsgebieten eingesetzt weräsn, Sie keine direkte Beziehung zn Verbrennungsmotoren haben. Bei einem Änwendungsfall dient die Pompe 12 nur dazu, öea injektor 14 Brennstoff siazuf uhren, la diesem Pail weist der Injektor 14 Kolben oder Plunger Cnichfc dargestellt) auf„ der Brennstoff mit hohem Druck in den Motor einspritzt. Als Alternative hierzu kann die Pumpe

12 einen solchen Kolben aufweisen und den Brennstoff dem Injektor 14 bei hohem Druck zuführen. Im einem solchen Fall weist der Injektor 14 nox ein durch eine Feder vorbelastetes Ventil (nicht dargestellt) auf, welches sich öffnet, mti die Brennstoffeinspritzung su ermöglichen, wenn der von der Pumpe 12 zngeführte Druck die Vorspannung der Feder übersteigt. Es läßt sich also erkennen, daß mit der vorliegenden Einrichtung Messungen in verschiedenen Bereichen des Fluiddruckes durchgeführt werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Druckfühler 16 mit der Leitung 13 verbunden, um die Größe d&s darin herrschenden Drucks festzustellen. Mach einer bevorzugten Äusführungsform weist der Fühler 16 eine elektrisch leitende Membran auf, die relativ zu einer anderen, elektrisch leitenden Membran um eine Strecke bewegt werden kann, die dem Fluiddruck in der !Leitung

13 entspricht. Die elektrische Kapazität zwischen den beiden Membranen ändert sich als Funktion des Äbstandes zwischen ihnen, der wiederum eine Funktion des Drucks in der Leitung 13 ist. Der Fühler 16 ist also so aufgebaut, daß er einen elektrischen Strom erzeugt, der dem Druck in der Leitung 13 entspricht; nach einer bevorzugten Äusführungsform ist der elektrische Strom proportional zu dem Druck in der Leitung 13. Sin nach diesem Prinzip arbeitender Fühler, der als Fühler 16 verwendet werden

909843/1014

kann, wird durch tiie Ohkura Electric Company, Ltd., Japan unter der Bezeichnung ALPHALINE Model 1151GP vertrieben. Dieser spezielle Fühler erzeugt einen Ausgangsstrom, der in Abhängigkeit von Eingangsdrücken zwischen 0 und 127 mmH₂0 im Bereich von 4 bis 20 mA liegt. Bei diesem Fühler liegt der Bereich der Membranbewegung zwischen 0 und 0,1 mm.

Das Ausgangssignal des Fühlers 16 wird einem Strom/ Spannungs-Wandler 17 zugeführt, der eine elektrische Ausgangsspannung oder ein Signal erzeugt, die bzw. das proportional zu dem Eingangsstrom ist. Diese Spannung entspricht also dem Druck in der Leitung 13.

Der Ausgang des Anschlusses 17 ist mit den Eingängen einer Kathodenstrahlröhre (CRT)·Anzeigeeinheit 18 und mit einem Komparator 19 verbunden. Der Ausgang des Komparators 19 ist durch einen Analog/Digital-Wandler 21 an eine digitale Anzeigeeinheit 22 und eine Alarm einrichtung 23 angeschlossen, die mit einem aufblitzenden Licht, einer Glocke bzw. Klingel, einem Summer/ einer Sirene, einem Horn oder einem ähnlichen Alarmsignal arbeiten kann.

Ein Bezugssignalgenerator 24 erzeugt ein Bezugssgianl, das den Eingängen der CRT-Anzeigeeinheit 18 und des Komparators 19 zugeführt wird. Eine Einstelleinheit 26 für die Betriebsart ist mit dem Komparator 19 verbunden, um die jeweilige Betriebsart sowie die Vergleichspegel des Komparators einzustellen. Die CRT-Anzeigeeinheit 18 weist zwei orthogonale, also zueinander senkrechte, Eingänge (nicht dargestellt ) auf, die jeweils mit den Ausgängen des Wandlers 17 und des BezugsSignalgenerators 24 verbunden sind.

9098A3/10U

23161

Das von dem Generator 24 erzeugte Bezugssignal wird so ausgewählt, daß es eine Frequenz, Amplitude, Gleichstrompegel und Wellenform hat, die bei optimalen Betriebsbedingungen des Einspritzventils 14 dem Ausgangssignal des Wandlers 17 entsprechen. Da das Ventil 14 sich in entsprechender Abstimmung mit dem Arbeitszyklus des Motors abwechselnd öffnet und schließt, schwankt oder pulsiert der Druck in der Leitung 13 periodisch. Damit erzeugen das Ausgangssignal des Wandlers 17 und das Ausgangs signal des Signalgenerators 24, die der CRT-Anzeigeeinheit 18 zugeführt werden, bei optimalen Betriebsbedingungen des Ventils 14 eine 1:1 Lissajous'sehe Figur.

Wenn jedoch der Schnarren-Effekt auftritt, gerät das Element (nicht dargestellt) des Ventils 14 in Schwingungen, so daß die Frequenz des Äusgangssignals des Wandlers 17 höher wird als die Frequenz des Bezugssignals von dem Generator 24. Dann erscheint auf der Anzeige der Kathodenstrahlröhre 18 eine Lissajous'sche Figur mit einem Muster bzw. einer Form, das bzw. die von der oben erwähnten Form 1 : 1 abweicht. Das jeweils vorhandene Muster hängt von dem Frequenzverhältnis und der Phasenbeziehung zwischen den angelegten Eingangssignalen ab. Je größer die Zahl der Schleifen bzw. Keulen bzw. Lappen in der Lissajous'sehen Figur ist, um so größer ist das Ausmaß der Vibrationen des Elementes des Ventils 14, und um so stärker ist der Schnarren-Effekt.

Der Komparator 19 erzeugt ein Ausgangssignal, welches die Differenz zwischen Ausgangssignal des Wandlers 17 und dem Bezugssignal darstellt. Die Differenz kann beispielsweise die Frequenz-Differenz oder die Frequenz der Wechselstromamplitude sein. Die Wechselstromamplitude des Ausgangs signals des Wandlers 17 nimmt ab, wenn sich der Schnarren-Effekt stärker bemerkbar macht, da

909843/1014

29161

verstärkte Vibrationen zu einem geringeren Abheben des Elementes des Ventils 14 und damit su kleineren· Druckschwankungen in der Leitung 13 führen» Der Wandler 21 erzeugt ein digitales Signal „ Λ-yelches dem analogen Ausgangssignal des Komparators 19 entspricht und durch eine Anzeigeeinheit 22 dargestellt Λ-rfxel» Bi© Alarmeinrichtung 23 ist so- ausgelegt,, daß sie erregt wird, wenn die Größe des Ausgangssignals des Wandlers 21 einen vorher bestimmten Wert übersteigt;, der anzeigt j> daß der Schnarren-Effekt- in einem aieixt mehr tolerierba— ren Ausmaß vorhanden ist.

Es läßt sich also erkennen, daß die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes in einer Hochdruck-Brennstoff-Einspritzleitung vorschlägt, bei der die Nachteile der herkömmlichen Äusführungsformen überwunden werden und die eine exakte objektive und quantitative Messung ermöglicht.

An der hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsform können beispielsweise die folgenden Modifikationen vorgenommen werden: Der Ausgang des Komparators 19 kann statt des Ausgangs des Bezugssignal-Generators 24 mit der CRT-Anzeigeeinheit 18 verbunden werden. Außerdem kann die CRT-Anzeigeeinheit 18 so modifiziert werden, daß das Ausgangssignal des Wandlers 17 und das Bezugssignal längs der gleichen Achse, also nicht im rechten Winkel zueinander, dargestellt werden. In diesem Fall können die Signale längs einer einzigen horizontalen Achse einander überlagert oder längs zwei vertikal .im Abstand voneinander angeordneten, horizontalen Achsen jeweils übereinander dargestellt werden.

909843 /10U

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

DR-IWi

W. STOCKMAIR

DR.-ING-A»E (CALTECH)

K. SCHUMANN

Cd HEK 1MAT.-DIPI.-PHY&

P. H. JAKOB

OtPt_-lNG.

G. BEZOLO

8 MÜNCHEN

MAXlMlUANSTFiASSE

20.April 1979 P 13 795

Diesel Eikl Company, Ltd.

6-7, 3-chome Shlbtiya, Shibuya-ku

Tokyo/Japan

Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effektes

Patentansprüche

. ) Einrichtung zur Feststellung des Schnarren-Effek- :es in einer Brennstoff-Einspritz leitung, gekennzeichnet durch einen mit der Leitung (13) verbundenen Fühler (16) zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das dem Fluid-Druck in der Leitung (13) entspricht, durch eine Bezugssignaleinrichtung
zur Erzeugung eines Bezugssignals mit vorgegebener
Frequenz, und durch eine Anzeigeeinrichtung (18) für die Anzeige des elektrischen Signals und des Bezugs— signals.

909843/10U

TELEFON (OSO) 22 28 82 TELEX OS-SS 3BO TELEGRAMMS MONAPAT TEtEKOPtSREH
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (8) eine visuelle Anzeigeeinheit mit orthogonalen Eingängen aufweist, wobei das elektrische Signal an einen der orthogonalen Eingänge und das Bezugssignal an den anderen orthogonalen Eingang angelegt werden, wodurch eine Lissajous'sehe Figur erzeugt wird.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Komparator (19) für den Vergleich der Frequenz des elektrischen Signals mit der Frequenz des Bezugssignals und zur Erzeugung eines die Differenz darstellenden Ausgangssignals.
4. Exnrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (22) für die Anzeige des Ausgangssignals des Komparators (19).
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Komparator für den Vergleich der Amplitude des elektrischen Signals mit der Amplitude des Bezugsignals und zur Erzeugung eines die Differenz darstellenden Ausgangssignals.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichm "^, durch eine Anzeigeeinheit für die Anzeige des Ausgangs signals des Komparators.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit dem Komparator (19) verbundene Alarmeinrichtung, die erregt wird, wenn die

909843/10U

Differenz einen vorgegebenen Wert übersteigt.

09843/1014