DE2944181C2

DE2944181C2 - Gerät zum Ertasten und Aufbereiten von Druckimpulsen in einer durchströmten Leitung, insb. einer Kraftstoff-Injektionsleitung

Info

Publication number: DE2944181C2
Application number: DE2944181A
Authority: DE
Inventors: Keith Ronald Waterloo Ia. Baker
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1983-12-01
Also published as: GB2035558B; IT7950744A0; DE2944181A1; FR2440544A1; FR2440544B1; AU524636B2; ZA795918B; ES485687A1; AU5244079A; AR243646A1; IT1120038B; US4187720A; MX149062A; GB2035558A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Ertasten und Aufbereiten von Druckimpulsen in einer durchströmten Leitung, insb. einer Kraftstoff-Injektionsleitung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein Gerät dieser Art ist aus der US-PS 41 09 517 bekannt. Das bekannte Gerät dient zur korrekten Phaseneinstellung der periodisch wiederkehrenden Kraftstoff-Injektionsvorgänge bei einer Brennkraftmaschine im Verhältnis zu vorbestimmten Bewegungsphasen von Teilen der Brennkraftmaschine. Zu diesem Zweck wird das Schließen eines Injektionsventils akustisch erfaßt. Hierzu dient eine zangenförmige Klemme, die lösbar am Gehäuse des Injektionsventils angebracht werden kann. Das Zangenmaul ist so ausgebildet, daß ein körperlicher Kontakt mit dem Ventilgehäuse zuverlässig und an mehreren Punkten erfolgt; um so die Körperschallaufnahme mit Hilfe eines Quarzkristalls zu ermöglichen. Ein solches, von einem ausreichenden Körperkontakt abhängiges Gerät ist für Messungen an durchströmten flexiblen oder elastischen Leitungen nicht geeignet. Von dem Körperschallaufnehmer werden die Signale verstärkt und dem Eingang eines Multivibrators mit fester Ansprechschwelle zugeführt, der hier als Vergleichskreis dient.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, das Gerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß dieses einfach und robust ausgebildet und auch bei beengten Raumverhältnissen leicht einsetzbar ist und auch dann uoch sichere Meßwerte erhalten werden können, wenn mit dem Gerät Arbeiten an unterschiedlichen Strömungsmittelleitungen vorzunehmen sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Es ist an sich bereits ein Gerät zur Überprüfung von

ίο Antiblockier-Regelsystemen für druckmit*elbetätigte Fahrzeugbremsen bekannt, bei dem eine Zange vorgesehen ist, deren erstes Schenkelpaar unter der Wirkung einer Vorspannfeder die betreffende Schlauchleitung umfaßt, während das zweite Schenkelpaar einen mechanisch-elektrischen Wandler mit zwei gegeneinander bewegbaren Teilen aufweist, der die Abstandsänderungen des ersten Schenkelpaares aufgrund von Druckimpulsen mißt und ein entsprechendes elektrisches Signal liefert (vgl. DE-OS 23 08 694).

Aufgrund dieser Ausbildung des Gerätes wird gewährleistet, daß an dem zweiten Eingang des Vergleichskreises ein Signal anliegt, das in gleicher Weise von den Eigenarten der betreffenden Schlauchleitung od. dgl. beeinflußt wird wie das an den ersten Eingang des Vergleichskreises angelegte Signal, so daß auf einfache und robuste Weise eine Kompensation der Meßwerte beim Arbeiten an unterschiedlichen Strömungsmiuelleitungen auf elektronischem Wege erreicht wird.

Als Halter für den Wandler kann eine Kabelklemme nach Art einer Krokodilklemme vorgesehen sein, an deren Griffenden der zwei gegeneinander bewegbare Teile aufweisende Wandler befestigt ist.

Zweckmäßigerweise ist das Gerät so ausgebildet, daß eine Bezugsspannungsquelle an den Teilerkreis angeschlossen ist und daß der Vergleichskreis ein Ausgangssignal nur erzeugt, wenn das seinem ersten Eingang zugeführte Signal das seinem zweiten Eingang zugeführte Signal um einen vorbestimmten Prozentsatz übersteigt, der bevorzugt 70 bis 85% beträgt. Der Halter kann leicht eingesetzt werden, da er an einer beliebigen und somit an einer bequem zugänglichen Stelle des Schlauches angesetzt werden kann. Auch bei gleicher Federvorspannung braucht auf die besonderen Druckverhältnisse, mit denen das Klemmenmaul die Schlauchleitung umfaßt, nicht geachtet zu werden, da Änderungen, die sich durch Art und Beschaffenheit der Schlauchleitung selbst ergeben, zuverlässig elektronisch kompensiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Halters und Wandlers, wie sie im Gerät zum Ertasten und Aufbereiten von Druckimpulsen Verwendung finden, und

F i g. 2 eine Ausführungsform es zugehörigen Verstärker- und Aufbereitungskreises.

Es wird zunächst Bezug genommen auf Fig. 1. In dieser ist bei 10 ein Halter in Form einer Anklemmeinrichtung bzw. Klemme allgemein gezeigt. Diese umfaßt zwei Glieder 12 und 14, welche in üblicher Weise mit Hilfe eines Gelenkstiftes 16 relativ schwenkbar zueinander miteinander verbunden sind. Jedes der Glieder 12 und 14 umfaßt einen Griffabschnitt 18 auf einer Seite der Schwenkachse und eine Klaue 20 auf der anderen Seite des Schwenkzapfens. Eine Feder 21 ist bestrebt, die beiden Griffabschnitte 18 auseinanderzudrängen, so daß die beiden Klemm- oder Klauenab-

schnitte 20 in Schließstellung vorgespannt sind Ein Wandler 22 ist an der nach innen weisenden Seitenfläche des Gliedes 14 mit Hilfe eines Bindemittels, z. B. eines Epoxyharzes 24 oder mit Hilfe anderer Methoden befestigt. Leitungen 26 verbinden den Ausgang des Wandlers 22 mit einem das Signal verarbeitenden Kreis, der weiter unten diskutiert wird. Die Klemmbacken 20 sind in Fig. 1 in einer Stellung dargestellt, in der sie zwischen sich eine Kraftstoff-Injektionsleitung oder einen entsprechenden Schlauch 28 einklemmen.

Der Wandler 22 ist ein akustischer und auf magnetischem Wege arbeitender Aufnehmer oder eine ähnliche Vorrichtung, welche robust ist und ein Ausgangssignal liefern kann, das kennzeichnend ist für die mechanische Vibration, die durch die Leitung und über die Klemme 10 übertragen wird. In einer Ausführungsform kann der Wandler 22 mit einer Spule ausgerüstet sein, die relativ beweglich zu einem magnetischen Teil angeordnet ist Die relative Bewegung der Spule und des Magnetteiles bei Auftreten von Vibrationen in dem Wandler haben die Induzierung einer Spannung in der Spule zur Folge, welche Spannung über die Leiter 26 dem Verstärker- und Aufbereitungskreis zugeführt wird.

In F i g. 2 ist der Verstärker- und Aufbereitungskreis gezeigt Dieser umfaßt einen Verstärker 36, der über die Leiter 26 mit dem Wandler 22 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 36 ist mit einem Teilerkreis 38, oder kurz Teiler genannt, verbunden. Ein den Spitzenwert des Signals feststellender Detektor 40 ist mit dem Ausgang des Teilers 38 verbunden. Ein Vergleichskseis 42 weist einen ersten Eingang 44 auf. Dieser ist mit dem Ausgang des Verstärkers 36 verbunden. Der zweite Eingang 46 ist mit dem Ausgang des Spitzenwert-Detektors 40 verbunden. Der Komparator 42 liefert einen logischen Ausgangswert, wenn das Ausgangsniveau des Verstärkers 36 einen Grenzwert am Eingang 46 überschreitet.

Der Teiler 38 und der Spitzenwert-Detektor 40 bilden das Grenzniveau als einen Bruchteil des Spitzenwertniveaus des Verstärkers 36.

F i g. 2 zeigt eine vollständige schematische Darstellung des Kreises, um einen logischen Ausgangswert von dem Komparator 42 bei Auftreten einer Druckpulsation in der Kraftstoffleitung 28 zu liefern. Die Leiter 26 sind mit Eingangswiderständen 48 und 50 des Arbeitsverstärkers 52 verbunden. Zur Vorspannung dienende Kreiselemente umfassen Widerstände 54 und 56, die mit dem positiven Eingang des Verstärkers 52 verbunden > <> sind. Die Werte der Widerstände 54 und 56 sind so gewählt, daß der durchschnittliche Gleichspannungswert des Ausganges des Verstärkers 52 zwischen dem Erdpotential und der zugeführten Spannung plus Vliegt. Dieser Wert beträgt etwa die Hälfte der Speisespannung. Ein zur Rückführung dienender Widerstand 58 ist zwischen Ausgang und dem negativen Eingang des Verstärkers 52 vorgesehen, um die Verstärkung zu begrenzen. Ein zur Stabilisierung dienendor Kondensator 60 liegt parallel zu dem Rückführungswiderstand 58.

Der Ausgang des Verstärkers 36 ist mit dem Teiler 38 verbunden. Dieser umfaßt Widerstände 62 und 64. Außerdem ist ein Vorspannwiderstand 66 vorgesehen, der zwischen der Spannungsquelle und der Verbindung 68 zwischen den Widerständen liegt, um das durchschnittliche Gleichspannungsniveau an diesem Punkt so anzuheben, daß es geringfügig oberhalb des Gleichspannungsniveaus am Ausgang des Verstärkers 52 der

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40 Leitung 44 liegt. Das Niveau des Wechselstromsignals an der Verbindungsstelle 68 ist somit «in Bruchteil des Wertes des Niveaus am Ausgang des Verstärkers 36. Die prozentuale Verminderung wird leicht bestimmt durch die Widerstaiidswerte der Widerstände 62,64 und 66. Wenn angenommen wird, daß oer Spannungspluspol im wesentlichen dem Wechselspannungspotential entspricht, erfahrt das; Wechselspannungssignalniveau an der Verbindungsstelle 68 eine Verminderung von annähernd

Rtff

65 des Ausgangsniveaus des Verstärkers 36, worin »Reff« der Widerstand R 64 parallel zu R 66 ist

Der Anschlußpunkt 68 ist mit dem positiven Eingang des Arbeitsverstärkers 70 in dem Spitzenwert-Detektor 40 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 70 ist über einen zur Stabilisierung und Strombegrenzung dienenden Widerstand 72 und eine Diode 74 mit einem Kondensator 76 verbunden. Der Kondensator 76 und der zu dessen Entladung dienende Widerstand 78 liegen parallel zwischen der Diode und Erde. Ihre Werte sind so gewählt, daß die ihnen zugeordnete /?C-Zeitkonstante wesentlich größer ist, als die durchschnittliche Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Injektionen, die durch den Fühler festgestellt werden sollen.

Eine Rückführung ist vom Kondensator 76 zum negativen Eingang des Verstärkers 70 vorgesehen. Der Kondensator 76 lädt sich annähernd bis auf den Spitzenwert auf, der am Anschlußpunkt 68 festgestellt wird.

Der negative Eingang 46 des Komparators 42 ist mit dem Kondensator 76 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 36 steht in direkter Verbindung mit dem positiven Eingang 44· des Komparators 42, so daß dann, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 36 den Spannungsausgangswert am Kondensator 76 des Spitzenwert-Detektors übersteigt, ein positiver Übergang im Ausgangswert des Komparators 42 auftritt. Der Ausgangswert bleibt positiv, solange der Ausgangswert des Verstärkers 36 den Ausgangswert des Spitzendetektors überschreitet. Der Ausgangswert des Komparators liegt an einem Ausgangswiderstand 80 an und wird über diesen einem weiteren Prozeßkreis (nicht gezeigt) zugeführt, um die charakteristischen Werte der Brennstoffeinspritzung, z. B. den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzimpulsdauer u. dgl. festzustellen. Der Ausgang des Komparators 42 kann ebenfalls dazu verwendet werden, um die Umdrehungszahl der Brennkraftmaschine festzustellen.

Die Arbeitsweise des Injektionsfühlers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 beschrieben. Die Klemmbacken 20 der Klemme 10 werden durch Zusammenpressen der Griffabschnitte 18 entgegen der Wirkung der Feder geöffnet. Die Klemme 10 wird so auf die Kraftstoff-Injektionsleitung 28 aufgebracht, daß diese im Abstand von den Enden der Backen 20 zu liegen !kommt. Die Bedienungsperson gibt dann die Griffabschnitte 18 frei, so daß die Backen 20 unter fester Vorspannung durch die Feder 22 in innigen Kontakt mit der Leitung 28 treten. Auf diese Weise werden Vibrationen, die durch Druckpulsationen in der Leitung erzeugt werden, auf die Klemme 10 und so auf den Wandler 22 übertragen. Es ist ersichtlich, daß die Backen 20 sich automatisch ohne mechanische Einstel-

lung an die Leitung anpassen und fest an dieser angreifen.

Es wird für den Anfang angenommen, daß keine Injektion vorliegt. Am Wandler 22 treten daher nur vernachlässigbare Signale auf. Der Ausgangswert des Verstärkers 36 liegt auf dessen konstantem Gleichspannungsniveau zwischen Erde und dem Spannungspluspol. Der Anschlußpunkt 68 verbleibt auf einem Gleichspannungsniveau, das durch den Teiler 38 bestimmt ist, und das etwas oberhalb des konstanten Gleichspannungsniveaus des Verstärkers 36 liegt. Der Ausgangswert des Spitzenwert-Detektors 40, und somit der negative Eingangswert des !Comparators 42, bleiben auf dem Gleichspannungsniveau des Anschlußpunktes 68, der höher ist als das Niveau am positiven Eingang, so daß der Komparator 42 einen Ausgangswert bei dessen niedrigem Niveau aufweist.

Wenn Injektionen in der Leitung 28 auftreten, verursachen die Druckpulsationen in der Leitung Vibrationen, die auf die Klemme 10 durch die Backen 20 übertragen werden. Diese Vibrationen in der Klemme werden durch den Wandler 22 festgestellt. Eine relative gegenseitige Bewegung von Spule und Magnet des Wandlers erzeugt ein Spannungssignal, das für die Vibrationen kennzeichnend ist, die von den Pulsationen in der Kraftstoffleitung 28 herrühren. Das Wandlersignal, welches die Form einer Schallwelle mit entsprechendem Störpegel aufweist, wird in dem Verstärker 36 verstärkt. Der Spitzenwert-Detektor 40 spricht auf den am stärksten positiven Wert des Verstärkersignals an, vermindert durch einen Faktor, der durch den Teiler 38 bestimmt wird. Die Diode 74 ermöglicht eine schnelle Aufladung des Kondensators 76 auf den höchsten Spannungswert am Anschlußpunkt 68, der durch den positiven Eingang des Verstärkers 70 festgestellt wird, wobei die Entladezeitkonstante bestimmt wird durch die Größe des Widerstandes 78 und des Kondensators 76. Da die zugehörige Zeitkonstante viel größer ist als der Zeitabstand zwischen Injektionsimpulsen in der Leitung 28, bleibt dk· Spannung am Kondensator 76 und somit das Bezugsgrenzwertniveau des Komparators 42 im wesentlichen auf einem vorgegebenen Bruchteil des Spitzenwertsignalniveaus des Verstärkers 36. Wenn das Signai vom Verstärker 36 diesen Bruchteil übersteigt, nimmt der Ausgangswert des Komparators 42 in Richtung auf den hohen Wert zu. Der Kreis kompensiert daher jede Variation im Niveau der Vibrationen, die durch den Wandler festgestellt werden, wenn die Klemme von Leitung zu Leitung überführt wird. Diese Variationen können dadurch veranlaßt werden, daß die Leitungen unterschiedliche Größen oder unterschiedliche Eignungen für die Übertragung von Vibrationen aufweisen. Ein Ausgangswert von hohem Niveau wird nur geliefert, wenn das Signalniveau des Verstärkers 36 einen vorbestimmten Prozentsatz des Spitzenwertniveaus übersteigt In einer Ausführungsform werden dje Widerstandswerte des Teilers 38 so gewählt, daß ein Übergang des Ausgangsniveaus des Komparators 42 bei annähernd 70 bis 85% des Spitzenwertsignalniveaus des Verstärkers 36 während einer Injektionsperiode liegt Dieser Bereich wurde als geeignet festgestellt um sicherzustellen, daß ein Übergang während einer Pulsation auftritt während kein Übergang vorliegt, wenn nur der übliche Störpegel an der Kraftstoffleitung anliegt.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel haben die einzelnen Komponenten des Schaltkreises folgende Werte.

Liste

Bezugszeichen

Komponente

Widerstände

48,50

54,56

Kondensatoren

Integrierte Kreise
IC Al, 52, 70

I,	5 K
30	K
15	K
22	K
68	K
82	K
100
100	K
470
100	Pf
0,	1 uf

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In einer alternativen Ausführungsform kann statt der Montage eines vollständigen Wandlers am Griffabschnitt 18 lediglich eine Spule an dem einen Griffabschnitt 18 montiert werden, während ein Magnet von dem entgegengesetzten Griffabschnitt herabhängt und sich durch die Spule erstreckt. Wenn Vibrationen auftreten, bewegt sich der Magnet relativ zur Spule und induziert entsprechende Spannungen darin.

Die Klemme 10 kann ausgehend von einer üblichen und leicht zur Verfügung stehenden Krokodilklemme hergestellt werden, wie sie als Batterieklemmen allgemein zvr Verfügung stehen. Der Wandler 22 kann aus einer sich bewegenden Spule oder einem Kondensator bestehen, wie sie bei mikrofonartigen Aufnehmern verwendet werden. Der gezeigte Kreis mit dem zugehörigen Fühler ist relativ einfach und dennoch sehr wirksam. Die Gesamtkosten der ganzen Einheit betragen nur einen kleinen Bruchteil der Kosten der bisher zur Verfügung stehenden Fühler. Dennoch ist die Anordnung wesentlich robuster und leichter anzubringen. Die Einheit ist selbstkompensierend und kann ohne Einstellung bei nahezu allen Typen von Injektionssystemen verwendet werden, bei denen eine Kraftstoffleitung zugänglich ist Die Klemme wird ohne die Notwendigkeit von Befestigungsschrauben od. dgl. einfach und leicht an der Leitung befestigt Die Bedienungsperson muß lediglich die Klemme in "Stellung bringen und die Griffabschnitte 18 freigeben, welche selbsttätig durch die Feder 22 zum Schließen der Backen 20 um die Leitung 28 auseinandergedrängt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät iaim Ertasten und Aufbereiten von Druckimpulsen in einer durchströmten Leitung, insb. einer Kraftstoff-Injektionsleitung, mit einem die Druckimpulse in entsprechende elektrische Signale umwandelnden Wandler, einem außen an der durchströmten Leitung lösbar anbringbaren Halter und einem mit dem Wandler verbundenen elektrischen Verstärker- und Aufbereitungskreis mit einem Eingangsverstärker, der mit einem Eingang eines Vergleichskreises verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Eingang des Vergleichskreises (42) mit dem Ausgang des Eingangsverstärkers (36) über einen einen vorbestimmten Bruchteil bestimmenden Teilerkreis und einen Spitzenwert-Detektor (40) verbunden ist und daß der Spitzenwert-Detektor (40) an seinem Ausgang einen Widerstand (78) und einen Kondensator (70) aufweist, die eine Zeitkonstante festlegen, die viel größer ist als die zwischen zwei zu erfassenden Druckimpulsen verstreichende Zeit.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß als Halter eine Kabelklemme nach Art einer Krokodilklemme (10) vorgesehen ist, an deren Griffenden (18) der zwei gegeneinander bewegbare Teile aufweisende Wandler (22) befestigt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bezugsspannungsquelle an den Teilerkreis (38) angeschlossen ist und daß der Vergleichskreis (42) ein Ausgangssignal nur erzeugt, wenn das seinem ersten Eingang zugeführte Signal das seinem zweiten Eingang zugeführte Signal um einen vorbestimmten Prozentsatz übersteigt.

4. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Prozentsatz 70 bis 85% beträgt.