DE3228955A1 - Verfahren und einrichtung zur kontrolle des betriebsverhaltens von verbrennungsmotormechanismen - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf die Technik der Prüfung und Diagnostik von Arbeits- und Kraftmaschinen, insbesondere auf Verfahren und Einrichttisgea zur Kontrol-Ie des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen.

Die Erfindung kann bei der Herstellung, beim Betrieb und bei Reparaturen von Verbrennungsmotoren verschiedenartiger Bauart und Bestimmung verwendet werden. Am erfolgreichsten kann die Erfindung beim Betrieb und bei der Reparatur bei Dieselmotoren verwendet werden, und insbesondere der Dieselmotoren von Transportmitteln, beispielsweise Traktoren und Kraftwagen.

In den letzten Jahren verwandelte' sich das Problem der Erhöhung der Leistung, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit von Verbrennungsmotoren in eines der erstrangigen technischen Probleme. Eine effektive Kontrolle des Betriebsverhaltens der Verbrennungsmotoren und die Einbürgerung von Spezialmitteln in die Betriebspraxis dieser Motoren, welche eine ausreichend schnelle und genaue Beurteilung des technischen Zustande der in Betrieb stehenden Mechanismen gewährleisten, gestatten sachgemäße Entscheidungen bezüglich der Terminierung und des Inhalts der prophylaktischen Maßnahmen und der Reparaturen. Eine der wichtigen Einrichtungen des Dieselmotors stellt sein Kr aftstoffsystem dar. Wie bekannt, werden die Leistung und Wirtschaftlichkeit sowie die Lebensdauer eines Dieselmotors weitgehend durch die sachgemäße Einstellung des Einspritzbeginns in den Brennraum in bezug auf den oberen Totpunkt des Kolbens, die Kraftstoffeinspritzdauer, die Qualität der Kraftstoffzerstäubung und die Zahl und die Dauer der Nachspritzerscheinungen bestimmt. Eine operative und genaue Messung der Kennwerte des Kraftstoffeinspritzvorgangs ermöglicht nicht nur die Kontrolle des technischen Zustands des Dieselmotor-Kraftstoffsystems, sondern auch die Beeinflussung des Kraftstoffeinspritzvorgangs in

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Abhängigkeit von der Motorbelastung, der Drehzahl des Motors u.dgl.m. Die Erfindung bezweckt eine Steigerung der Qualität der Kontrolle der Verbrennungsmotormechanismen und in erster Linie seines Kraftstoffsystems und strebt an, daß diese Kontrolle wirksam durchgeführt wird·

Es ist ein Verfahren zur Kontrolle von Verbrennungsmotormechanismen, darunter auch des Kraftstoffsystems eines Dieselmotors bekannt (siehe, beispielsweise das

•jO Buch von E.S. Ermolov und anderen, Elektrische Meßgeräte für die Diagnostik von Maschinen und Mechanismen, Leningrad, "Energi;ja^M-Verlag, 1979, Seiten86-87), welches eine Kontrolle der Kennwerte der Kraftstoffeinspritzung in den Motorzylinder gewährleistet. Dieses

-J5 Verfahren sieht eine Messung des Kraftstoffdrucks in der Einspritzleitung und die Ermittlung * der Kennwerte des Einspritzvorgangs anhand der Meßergebnisse vor. Die Druckmessung wird nach diesem Verfahren mittels entsprechender elektromechanischer Druckgeber durchgeführt, welche die jeweiligen Druckänderungen in ein elektrisches Signal umwandeln und in die Rohrleitung eingebaut werden.

Dieses bekannte Verfahren ergibt aber eine verhältnismäßig niedrige Genauigkeit bei der Bestimmung der zeitlichen Kennwerte des Einspritzvorgangs, da gemäß diesem Verfahren diese Kennwerte anhand von ungenügend schnell verlaufenden Druckänderungen, welche die Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil des Motors gewährleisten, ermittelt werden, und nicht anhand von Angaben über die Funktion des Einspritzventils selbst. Hierbei wird das Betriebsverhalten des zu kontrollierenden Mechanismus nach der Form des Zeitdiagramm des gewonnenen elektrischen Signals bewertet, und zur sachgemäßen Bewertung müssen die charakteristischen Merkmale dieses Diagramms, die jedem beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus eigen sind, bekannt sein und sich unterscheiden lassen. Aus diesem Grunde

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hängt die Zuverlässigkeit der Meßergebnisse weitgehend von den Erfahrungen des Operators ab, welcher die Prüfungen durchführt. Außerdem bringt die Kontrolle des Betriebs ν erhalt ens des Kraftstoffsystems nach diesem Verfahren in vielen Fällen bestimmte Schwierigkeiten mit sich, welche durch die Spezifik der Druckmessung bedingt sind, wovon nachstehend gesprochen wird.

Die besten hinsichtlich der Meßgenauigkeit und der bequemen Durchführung der Messungen sind die akustischen Schwingungsverfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen. Eines dieser Verfahren (siehe, beispielsweise das Buch von J3.V. Pavlov, Akustische Diagnostik von Mechanismen, Moskau, 'Mashinostrojenie"-Verlag, 1971, Seite 169-172), das dem technischen Wesen nach dem erfindungsgeraäßen Verfahren am nächsten ist und von dem die Erfindung ausgeht, gewährleistet die Möglichkeit der Ermittelung der Betriebsparameter unmittelbar desjenigen Mechanismus, der kontrolliert werden muß. Dieses Verfahren umfaßt den Empfang und die Umwandlung der mechanischen Schwingungen, die beim Betrieb irgendeines zu kontrollierenden Mechanismus des Motors durch den Zusammenprall der gewählten Elemente dieses Mechanismus, des feststehenden und des beweglichen, verursacht werden, beispielsweise der Elemente des Einspritzventils,in ein elektrisches Signal. Diese Arbeitsvorrichtung wird mittels irgendeines entsprechenden Mittels zum Empfang und zur Umwandlung mechanischer Schwingungen durchgeführt, beispielsweise mittels eines elektrοakustischen Wandlers, der auf dem Gehüuse des zu kontrollierenden Mechanismus angeordnet wird. Hiernach wird aus dem empfangenen elektrischen Signal diejenige Komponente getrennt, die dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus entspricht. Weiterhin werden durch ent-

yj sprechende Auswertung der abgetrennten Komponente des elektrischen Signals die spektralen und zeitlichen Parameter der empfangenen mechanischen Schwingungen be-

stimmt. Die ermittelten spektralzeitlichen Parameter werden weiterhin zur Analyse des Betriebsverhaltens des zu kontrollierenden Mechanismus benutzt. So bestimmt man, beispielsweise unter Zuhilfenahme der akustischen Schwingungen des Kraftstoffeinspritzventilgehäuses, die durch ein Zusammenstoßen der Düsennadel mit dem Düsenkörper bzw. der Einstellschraube verursacht werden, die Zeitparameter des Kr aft st of feinspritz Vorgangs, und zwar den Einspritzbeginn, das Einspritzende und die Einspritzdauer.

Aber bei dem vorliegenden Verfahren wird das gesamte Spektrum der vibroakustischen Schwingungen empfangen, die sowohl durch die Arbeit sämtlicher beweglicher Elemente des zu kontrollierenden Mechanismus, als auch durch die Arbeit der anderen Mechanismen des Motors verursacht werden. Aus diesem Grunde wird das die Information über das Betriebsverhalten des gewählten Elements des zu kontrollierenden Mechanismus tragende Signal von StorSignalen überlagert, welche den anderen beweglichen Elementen entstammen, so daß das vom gewählten Element stammende Signal nur schwer abgetrennt/.

T-P-I-. .. i_ ο. „ „ , werden kann. Infolgedessen ist es nach diesem Verfahren schwer, eine

hohe Zuverlässigkeit der Meßergebnisse zu gewährleisten. Außerdem bietet das vorliegende Verfahren keine Möglichkeit zur Beurteilung des .Betriebsverhaltens von sich bewegenden aber nicht zusammenstoßenden Elementen eines zu kontrollierenden Mechanismus. Es

ist nämlich so, daß wenn die beweglichen Elemente des Mechanismus niclrG zusammenstoßen, auch keine aicustischen Schwingungen in Erscheinung treten, und falls die Bewegung eines Elements nicht von Zusammenstößen begleitet wird, es praktisch unmöglich ist, nach diesem Verfahren den Bewegungsablauf dieses Elements festzustellen. Aber sehr oft ist die Kenntnis der Besonderheiten des Bewe- · gungsablaufs eines bestimmten Elements unumgänglich. Beispielsweise kann aus dem Charakter der Schwingungsbewegungen der Düsennadel im Einspritzventil, die sie während

der Dauer der Kraftstoffeinspritzung beim Anlassen des Motors vollführt, auf die Qualität der Kraftstoffzerstäubung im Motorzylinder geschlossen werden.

Ebenfalls bekannt sind Einrichtungen zur Kontrolle von Verbrennungsmotormechanismen, in welchen die Prinzipien der vorstehend beschriebenen Verfahren verwendet werden· Eine dieser Einrichtungen (,siehe, beispielsweise das Buch der Verfasser R.S. Ermolov und andere. Elektrische Meßeinrichtungen zur Diagnostik Von Maschinen und Mechanismen, Leningrad, "Energija¹¹-Verlag, 1979, Seitaiö6-87) realisiert das Verfahren, welches die Messung des Kr aftst of !'drucks in der Rohrleitung des Kraftstoffsystems des Motors umfaßt. Diese Einrichtung enthält einen elektromechanischen Wandler, der als piezoelektrischer Wandler' ausgebildet ist, eine Röhrenform aufweist und die Druckänderungen in der Rohrleitungen in elektrische Signale umwandelt. Dieser Wandler wird bei der Durchführung der KraftstoffSystemprüfungen in die Hochdruckkraftstoffeinspritzleitung eingebaut. Der Wandlerausgang ist über einen NF-Verstärker mit einem der Eingänge der Meßanordnung zur Messung von Parametern des gewonnenen Informationssignals verbunden. Der andere Eingang der Meßanordnung ist mit einer Einrichtung verbunden, welche ein Signal erzeugt, das die Winkellage der Alotorkurbelwelle kennzeichnet.

Beim Einbau des Wandlers unmittelbar in die zum Einspritzventil des Motorkraftstoffsystems führende Rohrleitung muß aber dieses System jedesmal teilweise zerlegt werden, wodurch eine Undichtheit des Hochdruckeinspritzkanals verursacht werden kann und wobei verschiedenartige Verschmutzungen, beispielsweise bei der Installation des Wandlers, in das Kr aft st off sy st em eindringen und es verunreinigen können. Infolge der unzu-

!5 länglichen elektrischen Kennwerte des zur Anwendung kommenden Wandlers im Bereich der zu messenden Schwingung sfrequenzeη muß er relativ große Abmessungen auf-

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weisen, wodurch sein Einbau in vielen Fällen bedeutende Schwierigkeiten mit sich bringt. Wegen seiner grossen Abmessungen beeinflußt ein solcher Wandler die zu messenden Druckänderungen.. Außerdem verkürzt der in der Rohrleitung herrschende Druck die Lebensdauer des Wandlers.

Einfacher und bequemer zu handhaben ist eine .Ausführungsform der vorctehend beschriebenen Einrichtung, in der als elektromechanischer Wandler ein Dehnungsmessstreifen verwendet wird, der unmittelbar auf der Rohrleitung angeordnet wird und die Änderungen des Rohrdurchmessers aufnimmt, die durch die Druckänderungen in dieser Rohrleitung hervorgerufen werden. Diese Ausführungsform beseitigt die Beeinflussung der durchzuführenden Messungen seitens des Wandlers und gewährleistet eine Vereinfachung des Kontrollverfahrens. In diesem Fall weist aber der Wandler auch relativ grosse .Abmessungen auf (ca. 20 mm) und muss unbedingt an der Rohrleitung befestigt werden, wobei diese Befestigung unbedingt auf einem geraden und sorgfältig reingeputzten Rohrabschnitt zu erfolgen hat.

Ausserdem muss darauf hingewiesen werden, dass bei beiden Jiusführungsformen der Einrichtung die Wandler in unmittelbarer Nähe der Kraftstoffeinspritzpumpe auf der Rohrleitung zu installieren sind, da widrigenfalls bei den Messungen Fehler in Erscheinung treten werden, die dadurch verursacht werden, dass sich die Druckwelle in der Rohrleitung nicht augenblicklich ausbreitet. Eine gewisse Unbequemlichkeit ergibt sich auch daraus, dass für verschiedenartige Motoren und infolge der unterschiedlichen Normung der Kraftstoffrohrleitungen in verschiedenen Ländern in vielen Fällen für jede einzelne Prüfung ein besonderer Wandler hergestellt werden muss ♦

Ebenfalls bekannt ist eine Einrichtung, die das akustische und Vibretionsverfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens der Verbrennungsmotormechanismen

realisiert (siehe, beispielsweise das Buch des Verfahrens B.V. Pavlov. Akustische Diagnostik von Mechanismen, Moskau, "Mashinostrojenie"-Verlag, 1971» Seite 1Ö1), die die der erfindungsgemäßen Lösung am nächsten liegende Lösung darstellt und von der die Erfindung ausgeht. Diese Einrichtung enthält einen elektroakustischen Empfangs wandler, der unmittelbar auf dem Gehäuse des zu kontrollierenden Mechanismus angeordnet wird und zur Erzeugung von elektrischen

^⁰ Schwingungen dient, welche das Informationssignal enthalten, das die Schwingungsbewegung des gewählten beweglichen Elements des jeweiligen Mechanismus kennzeichnet. Der Ausgang des elektromechanischen Wandlers ist über einen Verstärker, der zur Verstärkung der von dem Wandler erzeugten elektrischen Schwingungen dient, mit dem Eingang eines elektrischen Hochpaßfilters verbunden, das zum Trennen desjenigen Spektrümbands aus den elektrischen Schwingungen dient, welches dem Informationssignalband entspricht. Die Einrichtung enthält ebenfalls eine Meßanordnung für die Jmplituden- und Zeitparameter des Informationssignals, deren einer Eingang am Ausgang des elektrischen Filters liegt, und deren zweiter Eingang an den Winkellagegeber der Motorkurbelwelle angeschlossen ist, der unter anderem einen Geber für den oberen Totpunkt des Kolbens darstellt. Die Meßanordnung besitzt eine mit einem Zeiger versehene Anzeigeeinrichtung, die in Einheiten der Kurbelwellenwinkellage geeicht ist.

Obzwar die vorliegende Einrichtung gegenüber der vorstehend beschriebenen eine höhere Meßgenauigkeit gewährleistet, ist die von ihr gewährleistete Genauigkeit unzureichend. Dies ist dadurch bedingt, daß das Informationssignal von dem gewählten beweglichen Element auf einem Rauschhintergrund empfangen wird, welchen die Arbeit der anderen beweglichen Elemente - sowohl des zu kontrollierenden als auch der anderen Mechanismen - des Motors erzeugen. Hierbei ist die

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Leistung vieler von diesen StörSignalen kommensurabel mit der Informationssignalleistung, und die Frequenz der Störsignale ist oft nahe der Informationssignalfrequenz. Aus diesem Grunde weist das elektrische FiI-ter eine ziemlich komplizierte Bauart auf. Diese Schwierigkeit wird noch dadurch verstärkt, daß die von den beweglichen Elementen aufgenommenen Signale eine relativ geringe Frequenz in der Größenordnung von einigen hundert'.und -tausend Hz aufweisen. Diese niedrige Frequenz bedingt unter anderem die größeren Abmessungen des Wandlers. Das in der vorliegenden Einrichtung erzeugte Informationssignal weist nur einen geringfügigen Informationsgehalt auf, da es keinerlei Informationen über den Verlauf der Arbeitsbewegung des gewählten beweglichen Elements sondern nur Angaben über die Zusammenstöße dieses Elements mit den anderen Elementen des zu kontrollierenden Mechanismus enthält. All dies macht die vorliegende bekannte Einrichtung unbequem bei der Handhabung, wobei sie auch nicht imstande ist, eine hohe Zuverlässigkeit der mit ihrer Hilfe ausgeführten Messungen der Betriebsparameter des zu kontrollierenden Mechanismus zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effektives Verfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen und eine derartige einfache und bequem zu handhabende Einrichtung zur Realisierung des obigen Verfahrens zu schaffen, die es ermöglichen, während des Betriebs eines jeweiligen Mechanismus dieses Motors zuverlässige und genaue Informationen über die interessierenden Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Mechanismus auf Grund der Messung von Bewegungsparametern eines jeweiligen gewählten Elements dieses Mechanismus zu gewinnen.

Zur Lösung dieser technischen Aufgabewird ein Verfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens der Mechar nismen eines Verbrennungsmotors mit einem Zylinder nebst Kolben, einem Einspritzventil und mit einer Kraftstoff-

einspritzpumpe durch Empfang und Umwandlung der von dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden laechanismus kommenden mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Signal, die mittels eines auf dem Gehäuse dieses Mechanismus angeordneten Empfangswandlers durchgeführt wird, Trennen der dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus angehörenden Komponente aus dem elektrischen Signal, Messen der spektral-zeitlichen Parameter der empfangenen mechanischen Schwingungen mittels einer Auswertung der abgetrennten Komponente des elektrischen Signals, sowie durch Ermittelung der gewünschten Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Mechanismus anhand der gemessenen Parameter vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß vor dem Messen der spektral-zeitlichen Parameter auf das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus kontinuierlichen künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen, die über das Gehäuse dieses Mechanismus geleitet werden, eingewirkt wird, die von dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus kommenden Ultraschallschwingungen, die infolge der Einwirkung der künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen auf das gewählte bewegliche Element entstehen und infolge der Bewegung dieses Elements moduliert sind, empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das Frequenzband des elektrischen Signals mit der der Frequenz der einwirkenden künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen gleicher Trägerfrequenz abgetrennt wird, die abgetrennte Trägerfrequenz des elektrischen Signals zur Gewinnung seiner KP-Modulationskomponente, die die Bewegung des gewählten beweglichen Elements gegenüber dem Gehäuse des zu kontrollierenden Mechanismus charakterisiert und das Informationssignal darstellt, demoduliert wird, und anschließend die Messen der spektral-zeitlichen Parameter der empfangenen mechanischen Ultraschallschwingungen mittels Auswertung des besagten Informationssignals durchgeführt wird·

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen ermöglicht dank einer aktiven Einwirkung von Ultraschallschwingungen auf das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus die Feststellung sämtlicher Besonderheiten der Arbeite- und der unerwünschten Bewegungen, die das gewählte Element vollführt, einschließlich des Verlaufs des Berührungsvorgangs zwischen diesem Element und den Wandungen des Gehäuses des zu kontrollierenden Mechanismus, sowie zwischen ihm und den anderen Elementen des Mechanismus, mit welchen es gekoppelt ist. Da die Information über den Bewegungsablauf des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus zur Auswertung auf Prequenzen übertragen wird, die sich von den Frequenzen der St or schwingungen des Mechanismusgehäuses stark unterscheiden, weist das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Signal eine klare J?'orm auf, die eine genaue Messung der Zeit- und Amplitudenkennwerte dieses Signals und - auf Grund dar gemessenen Kennwerte - eine genaue Ermittelung der jeweiligen ein Interesse darstellenden Betriebskennwerte des Mechanismus gewährleistet.

Eine andere Variante des Verfahrens zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß modulierte Ultraschallschwingungen, die den zu kontrollierenden Mechanismus mit dem in seinem ■ Inneren befindlichen gewählten beweglichen Element durchlaufen haben, empfangen und umgewandelt werden. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßigerweise bei der einfachsten die Anordnung des zu kontrollierenden Mechanismus am Motor verwendet werden, wenn das zur Verfolgung seiner Bewegung bestimmte Element im Inneren des Volumens desjenigen Teils des Gehäuses dieses Mechanismus angeordnet ist, der außerhalb des Motorgehäuses liegt, und wenn dieser

Gehäuseteil des Mechanismus an zwei gegenüberliegenden Seiten von außen bequem zugänglich ist. Anders gesagt in solchen Fällen, wenn die Möglichkeit besteht, das .Kittel zur Erzeugung der einwirkenden Ultraschallschwingungen auf einer Linie mit dem zum Empfang dieser Schwingungen bestimmten Mittel anzuordnen, wobei diese Linie in dem besagten Volumen durch das gewählte bewegliche Element bzw. seine vorspringenden Teile führt;.

Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäJBen Verfahrens werden modulierte Ultraschallschwingungen empfangen und umgewandelt, die von dem gewählten beweglichen Element, das im Inneren des zu kontrollierenden Mechanismus gelagert is"U, reflektiert Worden sind.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßigerweise bei der komplizierten Anordnung des zu kontrollierenden Mechanismus am Motor, wenn das gewählte bewegliche Element im Volumen desjenigen Teils dieses Mechanismus gelagert ist, der tief is Inneren des Motorgehäuses liegt, und wenn keine Möglichkeit für die Anordnung des einwirkenden Mittels und des empfangenden Mittels auf einer Linie besteht, welche das gewählte bewegliche Element schneidet· Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Ultraschallschwingungen emprangen und umgewandelt, welche infolge der Änderungen der mechanischen Impedanz des zu kontrollierenden Mechanismus mit dem in seinem Inneren befindlichen gewählten beweglichen Element moduliert sind.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßigerweise in solchen jrällen verwendet werden, wenn das Gehäuse des zu kontrollierenden Mechanismus nur.von einer Seite zugänglich isr und keine Möglichkeit zur Anordnung des einwirkenden MitTels und des empfangenden Mittels zu beiden Seiten dieses Gehäuses besteht, beispielsweise im J?¹ alle eines kleinen Mechanismus.

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Eine weitere Variante des erf indungsgeniäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf die Spitze der Düsennadel oder das Ende der Führungsnadel eingewirkt wird.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann' zweckmäßig verwendet werden, wenn bei der Durchführung der Kontrolle des Betriebsverhaltens des Motoreinsprit zventils die Parameter der Kr art stoffe inspr itzung über das Einspritzventil besonders genau gemessen werden sollen. .Bei dieser Variante wird die hohe Meßgenauigkeit durch die Erhöhung des Signal/Bausch Verhältnisses für das erzielte Informationssignal gewährleistet, da eine größere Modulationstiefe der künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen infolge der komplizierten geometrischen ü'orm derjenigen Tiefe der angeführten beweglichen Elemente vorliegt, auf die mit den Schwingungen eingewirkt wird.

Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die Einwirkung mit erzwungenen Ultraschallschwingungen auf 'das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus während der Anlaßvorgänge statt.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßigerweise verwendet werden, wenn es schwerfällt, bestimmte Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Mechanismus am laufenden Motor zu ermitteln, wenn beispielsweise die Beweglichkeit der Düsennadel des Motoreinspritzventils zu bewerten und hierdurch die Qualität der .Kraftstoffzerstäubung durch dieses Einspritzventil zu bestimmen ist.

'Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf die Einspritzventilfeder eingewirkt. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßig verwendet werden, wenn die Unversehrtheit der Einspritzventilfeder festzustellen und ihr Vor-

spannungsgrad zu ermitteln ist.

Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf den Boden des im Zylinder befindlichen KoI-bens eingewirkt.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßig verwendet v/erden, wenn die Kolbengeschwindigkeit im kotorzylinder bzw. die Kolbenlage im Zylinder an einem bestimmten Zeitpunkt festgestellt werden muß.

Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf die Seitenwand des im Zylinder befindlichen Kolbens eingewirkt.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht neben der Peststellung der Lage des Kolbens im Motorzylinder auch die Ermittelung des technischen Zustande der Kolbendichtungsringe sowie der Kolben- und Zylinderoberflächen, mit welchen diese Ringe in Berührung stehen.

Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf den Walzlager eingewirkt, in welchem die Welle der Kraftstoffeinspritzpumpe gelagert ist.

Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet eine Beurteilung des technischen Zustande der Elemente des Wälzlagers sowie der in ihm laufenden Welle.

Die technische Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Realisierung des vorstehend angeführten Verfahrens zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen mit einem elektromechanischen Empfangswandler vorgeschlagen ist, der zur Aufstellung auf dem Gehäuse des zu kontrollie-

J5 renden Mechanismus eingerichtet ist, elektrische Schwingungen erzeugt, die ein Informationssignal enthalten, welches den Bewegungsablauf des gewählten beweglichen

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Elements des zu kontrollierenden Mechanismus charakterisiert, und dessen Ausgang mit dem Eingang eines elektrischen Filters verbunden ist, das zum 'Trennen eines Frequenzbands aus dem Spektrum der von dem elektromechanischen Empf angswandler erzeugten elektrischen Schwingungen dient, das dem Informationssignal entspricht, und dessen Ausgang an den Eingang der Meßanordnung zum Messen der Amplituden - und Zeitparameter des Informationssignals angeschlossen ist, bei der, erfindungsgemäß, ein Generator zur Erzeugung kontinuierlicher elektrischer Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich vorgesehen ist, dessen Ausgang an den elektromechanischen Sendewandler angeschlossen ist, welcher für die Aufstellung auf dem Gehäuse des zu

^c₁ kontrollierenden Mechanismus eingerichtet und mechanische Ultraschallschwingungen zu erzeugen imstande ist, die sich in Richtung des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus ausbreiten, und das elektrische Filter stellt einen Bandpaß i'ür die Generatorträgerfrequenz mit einem Durchlaßbereich, entsprechend der .Bandbreite des Informationssignalspektrums dar, und sein Ausgang an den Eingang der Meßanordnung über - in Reihe geschaltet - einen Detektor, der zum Abtrennen des Informationssignals bestimmt ist, und einen NF-Verstärker angeschlossen ist, wobei der elektromechanische Empfangswandler imstande ist, Ultraschallschwingungen zu empfangen, welche infolge der Bewegung des gewählten beweglichen Elements moduliert worden sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet eine vollständige Realisierung der Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen. Die Zusammensetzung der Einrichtung gewährleistet ihre erhöhte Selektivität und Störsicherheit und somit eine hohe Genauigkeit bei der Ermittelung des Charakters des Bewegungsäblaufs des gewählten beweglichen Elements des

zu kontrollierenden Mechanismus, auf dessen Grunde die Betriebskennwerte dieses i/iechanismus bestimmt werden. Dies ist in einem bestimmten Maße durch das Vorhandensein in der vorliegenden Einrichtung eines elektrischen Hochfrequenzgenerators für den Ultraschallfrequenzbereich bedingt, mit dessen Hilfe die Intensität der Ultraschallschwingungen, die auf das gewählte bewegliche Element einwirken, in einem genügend weiten Bereich, der eine Reduzierung der Störwirkungen im gewünschten Maße gewährleistet, geändert werden kann.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß in der Einrichtung ein Geber für die Winkellage der Motorkurbelwelle vorgesehen ist, wobei der Ausgang die-

1$ ses Gebers an dem anderen Eingang der Meßanordnung liegt, der für die zeitliche Synchronisierung der Meßanordnung dient.

Per Einbau in die erfindungsgemäße Einrichtung des obigen Gebers gestattet gerade dank dem, daß die Einrichtung eine hohe Genauigkeit bei der Ermittelung des Bewegungsablaufs des gewählten beweglichen Elements gewährleistet, den Einsatz der entsprechend diesem Beispiel ausgeführten erfindungsgemäßen Einrichtung für die Kontrolle der Zeit- und Winkelparameter der Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil mit entsprechender Relation zwischen ihnen und der Kurbelwellenwinke 11 age, und die Anwendung dieser Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung von Dieselmotoren.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die elektromechanischen Empfangs- und Sendewandler zu einem einheitlichen Empfangs- Sendewandler zusammengebaut, welcher die Funktionen beider genannten Wandler verrichtet, und der Gener at or ausgang ist an den elektromechanischen Empfangs- Sendewandler über ein V/irkwiderstandsglied angeschlossen.

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Die Vereinigung der elektromechanischen Einpf angs- und Sendewandler zu einem einheitlichen Empfangs- Sendewandler gestattet eine Vereinfachung der Bauart der erfindungsgemäßen Einrichtung, was besonders wichtig bei der Kontrolle von kleinen Motoren und bei der Kontrolle der Motoren im Felde ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Detektor als Amplitudendemodulator ausgebildet und dient zur Abtrennung der Modulationshüllkurve der gewonnenen elektrischen Schwingungen.

Ein einfacher Amplitudendemodulator wird zweckmäßigerweise verwendet, wenn die Bauarten des Motors und des zu kontrollierenden Mechanismus eine derartige Anordnung des Smpfangs- und des Sendewandlers am Gehäuse dieses Mechanismus gestatten, daß bei der Modulation der Ultraschallschwingungen die Amplitudenmodulation vorherrscht.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Detektor als Phasendemodulator ausgebildet, daß das Informationssignal abgetrennt wird, welches Änderungen der Phasendifferenz des Generatorsignals und der erzeugten elektrischen Schwingungen darstellt ,und der Gener at or ausgang liegt am anderen Detektoreingang.

Ein Phasendemodulator wird verwendet, wenn die Bauart des Motors und des zu kontrollierenden Mechanismus nur eine derartige Anordnung des Empfangs- und des Sendewandlers am Gehäuse dieses Mechanismus ermöglicht, daß der Empfangswandler nur die von dem gewählten beweglichen Element reflektierten Ultraschallschwingungen empfängO, welche hauptsächlich nur phasenmoduliert werden.
Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Generatorausgang an den anderen Detektoreingang über einen Phasenschieber angeschlossen.

Der Einbau eines Phasenschiebers in die erfin-

Einrichtung gestattet es, die Punktion des Phasendemodulator zu optiniisieren und eine komplizierte Abstimmung dieses Demodulators Jedesmal, wenn das Betriebsverhalten eines neuartigen Mechanismus kontrolliert werden soll, zu vermeiden.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der NF-Ver stärke rausgang an den Eingang der Meßanordnung über ein KP-Bandfilter angeschlossen, um aus dem Informationssignalspektrum einen einzelnen Abschnitt abzutrennen.

Der Einbau eines NF-Filters in den angeführten Stromkreis der erfindungsgemäßen Einrichtung gestattet in Fällen, wenn die Künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen infolge einer gleichzeitigen bewegung von zwei unterschiedlichen beweglichen Elementen des zu kontrollierenden Mechanismus moduliert sind, das Trennen derjenigen Frequenz, die den bewegungsablauf eines von diesen Elementen kennzeichnet, aus dem Modulations-Spektrum des Informationssignals und das Unterdrücken derjenigen Frequenzen, die den Bewegungsablauf des anderen Elements kennzeichnen.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung kann die Meßanordnung als Mittel zur Pegelmessung des Informa-"cionssignals ausgebildet sein.

Eine derartige Ausbildung der Meßanordnung, die die erfindungsgemäße EinriclrGung vereinfacht, ist zweckmäßig, wenn die Schwingungsbewegung·des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus eine scharf ausgeprägte Frequenz aufweist.

Die Meßanordnung kann auch als oszillographische Einrichtung zur Anzeige der Form und zum Messen der Dauer und der Phasenlage des Informationssignals ausgebildet sein.

Der Einsatz eines Oszillographen als Meßanordnung ist zweckmäßig, wenn eine ausführliche und genaue Analyse sämtlicher Merkmale des Bewegungsablaufs des

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gewählten beweglichen Clements des zu kontrollierenden Mechanismus gefordert wird, beispielsweise wenn ein vollständiges Bild des Bewegungsablaufs der Düsennadel im Einspritzventil beim .Betrieb des Motors gewünscht wird.

Die Meßanordnung kann außerdem als ein Stroboskop ausgebildet werden, das die Aufgabe hat, den Beginn des Informationssignals in Bezug auf den Zeitpunkt, wenn die Kolben die vorgeschriebene Stellung erreicht, anzuzeigen.

Der Einsatz eines Stroboskops als Meßanordnung ist hauptsächlich bei einer vereinfachten ü'orm der erfindungsgemäßen Einrichtung zweckmäßig, die zur Kontrolle des üetriebsverhaltens der Ji'Jotormechanismen im .Feld bestimmt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann der Ausgang der Meßanordnung an den Eingang des Reglers für die Kraftstofförderung angeschlossen werden, welches der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung über das Einspirtzventil gewährleistet.

Eine solche Kopplung gewährleistet eine selbsttätige Steuerung der Kraftstoffeinspritzung.

Anhand der zeichnung werden das Verfahren und die Einrichtung zur Kontrolle von Verbrennungsmotormechanismen gemäß der Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Dieselmotor-Einspritzvencil an dem Beispiel der Kontrolle dessen ßetriebsverhaltens das erfindungsgemäße Kontrollveriahren für Verbrennungsmotormechanismen erläutert wird;

Pig. 2 Zeitdiagramme der während der Kontrolle des Betriebsverhaltens des in Fig. 1 dargestellten Einspritzventils verlaufenden Arbeitsvorgänge, die mit Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird; Fig. 3 ©in Spektrumdiagramm von UItraschallschwinü'ungen, welche das Gehäuse des Iv;otormecharjismus mit dem inneren beweglichen Element während der Kontrolle dieses

ivlechanismus durchlaufen, die mit Anwendung des erfindun^sgemäßen Verfahrens durchgeführt wird;

Fig. 4 Zeitdiagrarnme der Schwingungsbewegung der Einspritzventilnadel während der Kraftstoffeinspritzung vollführt, die bei der Kontrolle des Betriebsverhaltens des Einspritzventils bei Anlaufbetriebszuständen unter Anwendung einer der Varianten des erfindungsgemäßen Verfalirens erzielt worden sind;

Fig. 5 den Iwo tor zylinder nebst Motorkolben mit an dem Zylinder installierten Mitteln zur Durchführung der Kontrolle seines Betriebsverhaltens, die unter Anwendung noch einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird;

Fig. 6 Zeitdiagramine der Arbeitsabläufe, die sich während der Kontrolle des Betriebsverhaltens des in Fig« 5 gezeigten Zylinders nebst Kolben abspielen;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm des Informationssignals, das während der Kontrolle des technischen Zustande von Kolbenringen erzielt ist, die unter Anwendung noch einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt worden ist, erzielt wurde;

Fig. 8 die Kraftstoffeinspritzpumpe eines Dieselmotors mit den an der Einspritzpumpe angeordneten Mitteln zur Durchführung der Kontrolle des Betriebsverhaltens des Lagers und der in diesem Lager laufenden Pumpenwelle, die unter Anwendung noch einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird;

Fig. 9 das Informationssignal-Zeitdiagramm, das bei der Kontrolle des Betriebsverhaltens und des tec.hnischen Zustands des Lagers und der in diesem Lager laufenden Welle der in Fig. 8 gezeigten Kraftstoffeinspritzpumpe erzielt wurde;

Fig. 10 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Kontrolle von Verbrennungsmotormechanismen;

Fig. 11 das Blockschaltbild einer Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die einen Geber für die

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obere Totpunktlage des Kolbens enthält;

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die einen einheitlichen elektromechanischen Empfangs- und Sendewandler enthält;

Pig. 13 ein Blockschaltbild einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die einen Phasendetektor enthält;

Fig. 14 ein 31ockschaltbild einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die ein MF-Jandpaß enthält j

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die mit einer Meßanordnung zum Messen des Informationssignalpegels ausgestattet ist;

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die mit einem Oszillographen ausgestattet ist, und

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer v/eiteren Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die mit einem Stroboskop ausgestattet ist.

Das Verfahren zur Kontrolle des Betr.iebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen gemäß der ürfindung kann bei der Überprüfung eines Dieselmotors mit irgendeinem Ziel eingesetzt werden. Hierbei kann im allgemeinen Fall jeder beliebige Mechanismus des Dieselmotors, welcher bewegliche Elemente bzw. kinematische Elementenpaare enthält, beispielsweise die Kolben-Zylinder-Paarung, das Kraftstoff-Einspritzventil, die Kr aftstoffeinspritzpumpe u.dgl.m. der Kontrolle unterzogen werden. Am anschaulichsten und bequemsten kann bei den weiteren Ausführungen als der zu kontrollierende Mechanismus des Dieselmotors das Einspritzventil in seinem Kraftstoffsystem dienen. An dem Beispiel der Kontrolle des ßetriebaverhaltens dieses Einspritzventils wird hauptsächlich nachstehend das erfindungsgelüäße Verfahren beschrieben. Ein derartiges Einspritz-

ventil stellt ein Ventil mit Düsennadel und mehreren seitlichen Düsenlöchern dar und ist in Fig. 1 dargestellt.

Vor Beginn der Motorprüfungen wird am Gehäuse 1 des Einspritzventils ein elektromechanischer Sender angeordnet, der imstande ist, mechanische Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich zu erzeugen, sowie ein elektromechanischer Empfänger 3 , welcher imatanäe ist, diese Schwingungen zu empfangen und in ein entsprechendes elektrisches Signal umzuwandeln. Der Sender 2 und der Empfänger 3 werden beispielsweise auf dem in der Zeichnung gezeigten Niveau b angeordnet, welches durch den Bereich des Innenraums 4 des Einspritzventils verläuft, in welchem der obere Endteil einer Führungsnadel 5» die einen ringförmigen Anschlagbund 6 trägt, seine Bewegungen vollführen kann. Nach dem Anlassen des Iviotors werden Sender 2 und Empfänger 3 in Betrieb gesetzt, wodurch auf den ringförmigen Anschlagbund 6 der Führungsnadel 5 mechanische Ultraschallschwingungen einzuwirken beginnen, welche das Mittel 2 erzeugt.

Während des Betriebs des Motors vollführen die Düsennadel 7 und die starr mit ihr gekoppelte Führungsnadel 5 unter Einwirkung der periodischen Druckänderungen des Kraftstoffs, das dem Einspritzventil über einen Kanal 8 und einen Stutzen 9 zugeführt wird, eine hin- und hergehende Bewegung. Zusammen mit der Düsennadel 7 und der Führungsnadel 5 bewegt sich auch eine mit ihnen gekoppelte Druckfeder 10, die zusammengedrückt wird und sich ausdehnt und die in dem Raum 4 zwischen dem ringförmigen Anschlagbund 6 der Führungsnadel 5 und einer Schraube 11 angeordnet ist, die zur Einstellung der anfänglichen Vorspannung dieser Feder bestimmt ist. Die Düsennadel 7 bewegt sich aus ihrer unteren Stellung (gemäß der Zeichnung), in welcher die Spitze der Düsennadel 7 vollständig in das Innere einer Düse 12 eingreift und seitliche Düsenboh-

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rungen 13 vollständig verschlossen sind, bis zu ihrer oberen Stellung (gemäß der Zeichnung), in welcher die Spitze der Düsennadel 7 unter Einwirkung des Kraftstoffdrucks im Kanal β die Düse 12 verlassen hat und die seitlichen Düsenbohrungen 13 vollständig offen stehen, und gewährleistet hierdurch die Kraftstoffeinspritzung in den Motorzylinder (in der Zeichnung nicht dargestellt). Infolge der Bewegung der Düsennadel 7 mitsamt der Führungsnadel 5 erfolgt eine periodische Änderung der Ausbreitungsbedingungen für die mechanischen Ultraschallschwingungen in Richtung vom Sender 2, der diese Schwingungen erzeugt, zum Empfänger 3,der die mechanischen Schwingungen, welche durch die Wandungen des Gehäuses 1 und den Oberteil

-^c der Führungsnadel 5 laufen, empfängt. Die Verhältnisse liegen nämlich so, daß, wie bekannt, die mechanischen Ultraschallwellen sich in einem homogenen Medium geradlinig und mit konstanter Dämpfung ausbreiten, wobei die Breite der Richtcharakteristik dieser Schwingun-S©ⁿ durch das Verhältnis der Fläche (bzw. des Durchmessers) des Strahlers zur Wellenlänge der Schwingungen in dem jeweiligen Medium bestimmt wird, und je größer dieses Verhältnis ist, desto enger die Richtcharakteristik ausfällt. Aber beim Durchgang der Ultraschallschwingungen durch die Grenze zweier Medien, wie sie im vorliegenden if'all die- Grenze zwischen der Wandung des Gehäuses 1 des Einspritzventils und dem Kraftstoffilm bzw. zwischen dem Kraftstoffilm und der Oberfläche der Führungsnadel 5 oder der Düsennadel 7 darstellt, wird die Geradlinigkeit der Ausbreitung der Schwingungen in dem einen bzw, anderen Maße gestört und es erfolgt eine Änderung des Pegels und der Phasenlage dieser Schwingungen in Abhängigkeit von der Dichte der angrenzenden Medien. Konkreter, bei der hin- und hergehenden Bewegung des ringförmigen Anschlagbunds 6, welche dieser Bund bei der Kreuzung des Ausbreitungswegs der mechanischen Ultraschallschwingungen vollrührt,

finden periodische zeitliche Änderungen des Heflexions-, Dämpfungs- und Brechungsgrades der sich ausbreitenden mechanischen Schwingungen statt. Diese Änderungen verursachen eine Amplituden- und Phasenmodulation der sich ausbreitenden mechanischen LJltraschallschwingungen, wobei diese Modulation genau den Gesetzmäßigkeiten der Änderung der angeführten Ausbreitungsbedingungen folgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gerade modulierte mechanische Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich mittels des elektromechanischen Empfängers 3 empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, welche von dem gewählten beweglichen Element kommen, d.h. im vorliegenden J?'all von der Ji'ührungsnadel 5 des Einspritzventils, und die infolge der beeinflussung der künstlich erzeugten mechanischen Schwingungen durch dieses Element, auf welches sie bei seiner Bewegung einwirken, erzeugt werden.

Wach dem Empfang und der Umwandlung der modulierten Ultraschallschwingungen in ein elektrisches Signal wird mittels eines beliebigen, dazu geeigneten Mittels ein Frequenzband des erzielten elektrischen Signals abgetrennt, dessen Trägermittelfrequenz der .frequenz der einwirkenden Ultraschallschwingungen gleich ist. Diese Trennung ist erforderlich, um aus dem gesamten Spektrum des elektrischen Signals seine niederfrequenten Komponenten zu entfernen, die durch die Vibration der Einspritzventilelemente und der Elemente der anderen Motormechanismen verursacht werden, welche beim Betrieb des .Motors in Erscheinung tritt und eine Störung darstellt. Das abzutrennende i'requenzband ist gleich A = J?_c + F_M , worin F_cdie Trägerfrequenz u.F_M die maximal zu erwartende Modulationsfrequenz bedeutet. Die Abtrennung der modulierten Trägerfrequenz, welche im Bereich von einigen Einern bis zu mehreren zehn MHz liegen kann, aus dem gesamten Spektrum des elektrischen Signals mit Abfilterung seines NF-Teils, der durch die

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Vibration bedingt ist und in einem Frequenzbereich liegt, welcher sich bis ca. mehrere zehn Kilohertz erstreckt, erhöht das Signal/Rausch-Verhältnis und verbessert die Störsicherheit des Kmpfangskanals. Hiernach wird die abgetrennte Trägerfrequenz des elektrischen Signals zur Gewinnung seiner niederfrequenten Modulationskomponente demoduliert, welche das Informationssignal darstellt, da sie die gesamte Information über den Bewegungsablauf aer .Führungsnadel 5 im Bereich der Einwirkung der künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf sie trägt.

Nach der Demodulation wird das gewonnene Informationssignal einer entsprechenden Auswertung unterzogen, die im Messen seiner Spektral- und Zeitparameter besteht, und hierdurch werden die Spektral- und z,eitparameter der mechanischen Ultraschall schwingungen ermittelt, welche von dem Oberteil der Führung snadel 5 des Einspritzventils empfangen wurden. Die Analyse der festgestellten Parameter des Informationssignals gestattet eine Feststellung der hauptsächlichen Parameter der Kraftstoffeinspritzung und eine Beurteilung aes Betriebsverhaltens des KLnspritzventils.

Vorstehend wurde eine Variante des eri'indungsgernäßen Verfahrens beschrieben, welche den Empfang und die Umwandlung der Hiodulierten mechanischen Ultraschallschwingungen, die den zu kontrollierenden Mechanismus, d.h. das Einspritzventil mit dem in seinem Inneren befindlichen Element, als welches die Führungsnadel 5 mit dem ringförmigen Bund 6 gewählt worden sind, durchlaufen haben, in ein elektrisches Signal vorsieht. Bei dieser Variante erfolgt hauptsächlich eine Amplitudenmodulation der künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen, die auf die Führungsnadel 5 einwirken, welche durch den Schatteneffekt bedingt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Wot or mechanismen kann an Hand

von Zeitdiagrammen, die in Fig. 2 gezeigt werden, und an Hand des in Fig. 3 veranschaulichten Spektrums des gewonnenen elektrischen Signals erläutert werden. In Fig. 2 wird in allen Zeitdiagraminen auf die Abszissenachse die Zeit t aufgetragen, und außerdem die Größe des Drehwinkels ^ der Kotorkurbelwelle, was zur bequemeren Beschreibung einzelner Aspekte der Erfindung auf die nachstehend eingegangen wird, gemacht wird, und über die Ordinateηachse werden im Zeitdiagramm 2a die elektrische Spannung -U., in den Zeitdiagrammen 2„ der Druck des Kraftstoffs P, der dem Einspritzventil zugeführt wird, und in den Zeitdiagrammen 2_n, 2_A und 2_Q die elektrischen Spannungen TJjy,, Up und Up aufgetragen. In dem in Fig. 3 gezeig-

ten Diagramm ist auf die Abszissenachse die Frequenz F der empfangenen Ultraschallschwingungen und über der Ordinatenachse die Intensität Um des gewonnenen elektrischen Signals aufgetragen. Im Zeitdiagramm 2a ist die Form der kontinuierlichen mechanischen Schwingungen gezeigt, mit welchen auf das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus eingewirkt wird. Das Zeitdiagramm 2b zeigt die Druckänderungen des dem Einspritzventil zugeführten Kraftstoffs. Im Zeitdiagramm 2c sind die in ein elektrisches Signal umgewandelten Ultraschallschwingungen gezeigt, die'von dem oberen Teil der Führungsnadel 5 kommen und infolge der Bewegung der Führungsnadel 5 moduliert sind. Im Zeitdiagramm 2d ist die Form des Infοrmationssignals gezeigt, das nach der Demodulation des im Diagramm 2c gezeigten elektrischen Signals erzielt worden ist und das im Einzelnen den Bewegungsablauf der Führungsnadel 5 und der mit ihr gekoppelten Düsennadel 7 kennzeichnet. Im Zeitdiagramm 2e sind Marken dargestellt, welche der oberen Totpunktlage des Kolbens im Zylinder entsprechen. Diese Karken werden in den nachfolgenden Abschnitten der Beschreibung der vorliegenden Erfindung benutzt.

Wie aus den in Fig. 2 gezeigten Zeitdiagrammen ersichtlich, setzt nach Beginn der Druckerhöhung in dem

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dem Einspritzventil zugeführten Kraftstoff (Fig. 2b) infolge des Beginns der Bewegung der Düsennadel 7 und der mit ihr verbundenen Führungsnadel 5 auch eine Erhöhung des Pegels der Hüllkurve der empfangenen Ultraschallschwingungen ein. Hierbei ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Modulationshüllkurve oder anders gesagt die Impulsflankendauer des Impulses A (Pig. 2d) des Informationssignals genau gleich der ßewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel 7 mitsamt der Führungs-

/|0 nadel 5 aus der Stellung, in welcher die Düse 12 geschlossen ist, in die Stellung, in welcher die Düse 12 vollständig offen steht. In der Stellung, in welcher die Düse 12 offen steht, kann das aus den gekoppelten Elementen - der Düsennadel 7% der Führungs-

^c nadel 5 ^und der Feder 10 - bestehende System niederfrequente Schwingungen mit geringer Amplitude vollführen, die durch verschiedene Ursachen hervorgerufen werden. Diesen Schwingungen entsprechen unbedeutende Oszillationen an der Spitze des Impulses A des Informationssignals. In der Stellung, wenn die Düse 12 geschlossen ist, kann die Düsennadel 7 sie in einigen Fällen vorübergehend öffnen, wodurch unerwünschte Kraftstoff nachspr it zungen stattfinden, oder anders gesagt es werden geringfügige Kraftstoffmengen nachgespritzt.

OC Das Zustandekommen der Kraftstoffnachspritzungen wird durch übergangsvorgänge im Kraftstoffsystem des Motors bedingt. Im Zeitdiagramm in Fig. 2d entsprechen der Kr aft st of f nachspr it zung Impulse B und C.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auf Grund des Informationssignals, das, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine klar ausgeprägte Form aufweist, die Zeitkennwerte der Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil ermittelt, und zwar: der Zeitpunkt t. des Einspritzbeginns und der Zeitpunkt t„ des Elnspritzab-Schlusses, die Periodendauer V₀ der nützlichen Kraftstoffeinspritzungen, die Dauer χΓ der nützlichen Kraftstoffeinspritzung, die Zeitintervalle D ohne Kraft-

stoff or derung, die Zeitpunkte t- und t_L des Beginns der Kraftstoffnachspi'itzung und die Zeitpunkte t^ und tg des Abschlusses der Kraftstoffnaclispritzung, die Dauer T P-i > "^Pp der Kraft stoffnachspritzvorgänge und die Dauer T^ _r des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t., an dem die nützliche Kraftstoffeinspritzung beginnt, und dem Zeitpunkt t~ des Anfangs der ersten Kraftstoffnachspritzung sowie die Dauer % , des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t. und dem Zeitpunkt t,- des Anfangs der zweiten Kraftstoffnachspritzung. Nach der Dauer der Vorder- und der Hinterflanke des Impulses A wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel 7 beim Öffnen bzw. Schließen der Düse 12 des Einspritzventils ermittelt. Außerdem wird unter Zuhilfenahme-'der Marken E (Fig. 2a), welche die oberen Totpunktlagen des KoI-oens anzeigen, die Größe der Voreilung ψ des Spritzbeginne bzw. der Spritzbeginn-Voreilwinkel bestimmt, worauf nachstehend ausführlicher eingegangen wird.

Die anderen Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Einspritzventils können aus den Amplitudenparametern des Informationssignals ermittelt werden. So gestattet eine Messung der Amplitude des Impulses A (Fig. 2d) des nützlichen Einspritzvorgangs die Ermittelung der Arbeitshubgröße der Düsennadel 7 beim öffnen und Schließen der Düse 12. Dies ist ein wichtiger Betriebsparameter des Einspritzventils, der für Einspritzventile unterschiedlicher Typen auch unterschiedliche Werte aufweist. Nach der Amplitude der kleinen Spitze X mit negativer Polarität, die am Anfang der Spitze des Impulses A vorhanden ist, wird die Größe des !Rückpralls (bzw. des schädlichen Rückwärtshubs) der Düsennadel 7 nach der Vollführung des Arbeitshubs ermit-ΐβΐΐ· Dieser Parameter beeinflußt den Verlauf der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum des Motorzylinders.

Und, endlich, anhand der Amplitude der Impulse B und C (unter Berücksichtigung der Impulsdauer), welche den Kraftstoffnachspritzvorgängen entsprechen, wird das

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während dieser Nachspritzvorgänge nutzlos in den Zylinder kommende Kraftstoffvolumen ermittelt, und somit der durch das Betriebsverhalten des Einspritzventil bedingte Kraftstoffmehrverbrauch.

Die Klarheit der Form des abgetrennten Informationssignals und somit die Zuverlässigkeit der auf Grund dieses Signals vorgenommenen Beurteilung der Betriebsparameter des Einspritzventils wird durch das Verhältnis der Nutz- und der Störsignale in den Kanälen für den Empfang und die Verarbeitung des Informationssignals (d.h. durch das Signal/Rausch-Verhältnis) bestimmt;. Hierbei entspricht einem größeren Signal/ Rausch-Verhältnis eine höhere Genauigkeit bei der Auswertung des Informationssignals und somit eine größere Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Beurteilung. In Anwendung auf das erf indungsgeuiäße Verfahren werden die Werte für das Signal/Rausch-Verhältnis durch den Pegel der durch Vibration verursachtenStörungen, den Pegel des modulierten Nutzsignals und den Modulationsgrad der einwirkenden Ultraschallschwingungen bestimmt. Bei der Betrachtung von Fig. 3> welche das Spektrum des erzeugten elektrischen Signals darstellt, ist zu sehen, daß die vom Empfänger 3 empfangenen Schwingungen eine Summe des Nutzsignals, das den Spektrumabschnitt; F belegt, und des Storsignals, das den Spektrumabschnitt G belegt, darstellen. Das Nutzsignal stellt Ultraschallschwingungen mit der Trägerfrequenz F_c dar, welche infolge der Bewegung des beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus moduliert sind und deren Modulationsspektrum im Frequenzbereich von i*' - ü' ■ bis Fq + F^ liegt, wo F₀ einen Wert von hunderten und tausenden Kilohertz aufweist. Das Störsignal stellt NF-Schwingungen dar, welche durch die Vibration des Gehäuses des zu kontrollierenden Mechanismus bedingt sind und deren aktiver Bereich, beispielsweise für iwotoreinspritzventile in den Grenzen von 0 bis 25 kHz liegt. Aus dem angeführten und dem Diagramm in Fig. 3 folgt,

daß der Abschnitt G der Störungen und der Abschnitt J?¹ des Nutzsignals in bezug auf die .frequenz weit voneinander entfernt sind, und aus diesem Grunde die Störungen keinen wesentlichen Einfluß auf das Signal/Eausch-Verhältnis ausüben.

Auf der anderen Seite hängt der Nutzsignalpegel von der Art der gegenseitigen Anordnung der Quelle der einwirkenden Ultraschallschwingungen und des Empfängers der Schwingungen ab, welche das gewählte bewegliehe Element durchlaufen haben, und der Modulationsgrad hängt vom Anderungsgrad der Bedingungen für die Ausbreitung der Ultraschallschwingungen während der Bewegung des beweglichen Einspritzventilelements ab. Es ist offensichtlich, daß der Nutzsignalpegel am größten ist, wenn die besagten Quelle und Empfänger, d.h. das i..ittel 2 und das Mittel 3 (i'ig. Λ) auf diametral gegenüberliegenden Einspritzventilseiten und auf einer zur Einspritzventilachse senkrecht verlaufenden Gera~ den liegen, und die stärkste Änderung der Verhältnisse für die Ausbreitung der einwirkenden Ultraschallschwingungen, und damit der größte Modulationsgrad, treten in Erscheinung, wenn mit diesen Schwingungen auf denjenigen Teil des gewählten beweglichen Elements eingewirkt wird, der eine komplizierte geometrische Form aufweist.

In Fig. 1 sind mit den Buchstaben a, D, c, d, e, Γ, g Geraden bezeichnet, welche den Niveaus entsprechen, auf welchen am Gehäuse 1 der Sender 2 zur Erzeugung von mechanischen Ultraschallschwingungen und der Empfänger 3, der diese Schwingungen empfängt, installiert werden können. Im allgemeinen Ji¹ all kann man mit mechanischen Ultraschallschwingungen auf das jeweilige bewegliche Einspritzventilelement entlang jeder der dargestellten Geraden einwirken. Bei einer Betrachtung der Teile der oeweglichen Einspritzventilelemente, welche von den Geraden der jeweiligen Niveaus geschnitten werden, ist ersichtlich, daß sie fast alle eine kpmpli-

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zierte ü'orm aufweisen, mit Ausnahme des mittleren Teils der Führungsnadel 5» der von der Geraden c geschnitten wird und somit als ein Element mit unkomplizierter Form zu befrachten ist, welches aus diesem Grunde feinen ausreichend großen luodulationsgrad gewährleistet. Aber obwohl die Spitze der Düsennadel 7 und der Mittelteil der Nadel mit der Ringnut 14, die von den Geraden g bzw. f geschnitten werden, eine ausreichend komplizierte .Form aufweisen, ist die .Einwirkung mit ultraschallwellen auf diese ieile der Düsennadel 7 schwierig, da es keine Möglichkeit gibt, Sender 2 und Empfänger 3 άό£ den besagten Niveaus an vielen zur Zeit vorhandenen Einspritzventiltypen anzuordnen. Die Unmöglichkeit einer derartigen Anordnung ist dadurch bedingt, daß die untere Nadelspitze (entsprechend der Zeichnung) üblicherweise tief im Gehäuse 1 des Einspritzventils liegt. In einigen Fällen 1st es auch schwer,auf das obere Ende der Düsennadel 7 und das mit diesem gekoppelte untere Ende der Führungsnadel 5> die von ■ der Geraden e bzw.'d geschnitten werden, mit Ultraschallschwingungen einzuwirken. Der Mittelteil des Gehäuses 1, in dessen Bereich im Inneren der obere Teil der Führungsnadel 5 mit dem ringförmigen Bund 6 angeordnet ist, liegt üblicherweise außerhalb des Motorgehäuses und der Zutritt zu diesem Teil des Gehäuses 1 ist gewöhnlich nicht erschwert. Aus diesem Grunde wird bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Ultraschallschwingungen gerade auf den auf der Geraden b liegenden oberen Endteil der Führungsnadel 5 eingewirkt, welche zusammen mit der Düsennadel 7 eine einheitliche Funktionsgruppe darstellt, die die Düse 12 des Einspritzventils öffnet und schließt. Der höhere l.iodula— tionsgrad der Ultraschallschwinjungen, mit welchen auf den oberen Endteil der Führungsnadel 5 eingewirkt wird, ist nicht nur durch die komplizierte Form dieses Teils bedingt, sondern auch dadurch, daß an der Stelle, wo

::ich ihr rxngfürmiger Bund befindet, eine wesentliche Änderung des Wellenwider stands des i.'lediums erfolgt, in dew sich diese Schwingungen ausbreiten. Dieser Wellenwiderstand J^ ergibt sich zu P = p«c, wobei ρ die Dichte des Mediums u. c die Schallgeschwindigkeit in diesem Medium bedeutet. Die Änderung des iVellenwiderstands ist darauf zurückzuführen, daß die Führungsnadel 5 Jait dein Gehäuse 1 und der Feder 10 des Einspritzventils über Kr aftstoffilme verbunden ist, deren Dicke sich bei der Bewegung der Düsennadel 7 und der Führungsnadel 5 periodisch ändert. Dies alles zusammen bewirkt, daß die Einwirkung mit Ultraschallschwingungen auf den oberen Endteil der Führungsnadel 5 (Mveaü der Geraden "b") ein genügend hohes Signal/Rausch-Verhältnis beim

^5 Eir-pfang und bei der Auswertung des Informationssignals gewährleistet.

Aber bei der Untersuchung des Kraftstoffsystems des iwotors kann es sich fügen, daß während der Kontrolle des Betriebsverhaltens des Einspritzventils bzw. ei-Qes anderen Mechanismus die Überwachung des Bewegungsablaufs eines Elements notwendig wird, das in demjenigen Teil des Mechanismus angeordnet ist, der tief im Inneren des Motorgehäuses liegt und an dem es aus diesem Grunde unmöglich ist, den Sender 2 und den Empfänger 3 anzuordnen. Beispielsweise kann es während der Kontrolle des Betriebsverhaltens des vorstehend beschriebenen Sinspritzventils erforderlich werden, die Parameter des Einspritzvorgangs mittels der Einwirkung mit Ultraschallschwingungen unmittelbar auf die Düsennadel 7» deren

^O 3ewegung das präziseste iViessen einiger von diesen Parametern gewährleistet, zu bestimmen. Die höhere Genauigkeit der Meßergebnisse ist in diesem Falle dadurch bedingt, daß die Oberfläche der Düsennadel 7 äußerst genau an die Oberfläche der Wand der durchgehenden Bohrung 15 im Gehäuse 1 angepaßt ist, aus welchem Grunde die Düsennadel 7 in der Bohrung 15 nur Längsbewegungen vollführen kann, während die Führungsnadel 5 und

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die Feder 10 in dem Kaum 4 außer der Arbeitsbewegungen in Längsrichtung auch Schwingungsbewegungen in anderen Sichtungen ungehindert vollführen können, beispielsweise Querbewegungen, die durch die Vibration der anderen Mechanismen des laufenden iv.otors verursacht sind. Aus diesem Grunde wird bei der unmittelbaren Einwirkung der 'Ultraschallschwingungen auf die Düsennadel 7 das Informationssignal von einer kleineren Zahl von Störungen überlagert und die Ergebnisse der Signalauswertung fallen in diesem Falle genauer aus. Die erhöhte Genauigkeit der unmittelbar den Bewegungsablauf der Düsennadel 7 betreffenden Information gestattet eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Beurteilung der Zerstäubung squa!ität des Kraftstoffs, worauf nachstehend ausführlicher eingegangen wird.

Wenn sich die Verhältnisse wie vorstehend beschrieben bzw. ähnlich fügen, sieht das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer Variante den Empfang und die Umwandlung von Ultraschallschwingungen vor, die von dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus reflektiert sind. In Anwendung auf das Kraftstoffsystem-Einspritzventil des Motors wird in diesem Falle die Einwirkung mit Ultraschallschwingungen mittels eines diese Schwingungen erzeugenden Senders 2a (Fig· 1) durchgeführt, welchen man nicht unmittelbar an dem Gehäuse 1 anbringt, sondern an einem am Gehäuse 1 festgeklebten Mittel 16, welches die Ausbreitungsrichtung der Schwingungen ändert. Der die Schwingungen emppfangendeEmpfänger3a wird ebenfalls auf einem ähnlichen Mittel 17 angebracht, welches den Empfang von nur aus einer bestimmten Richtung kommenden Ultraschallschwingungen gewährleistet.Der Sender.2a und der Empfänger 3a werden an demjenigen Teil des Gehäuses 1 angebracht, der über dem Motorgehäuse liegt, beispielsweise auf der Geraden c . Im vorliegenden konkreten Fall ist das Mittel 16 derart gewählt, daß die vom Sender 2a erzeugten Ultraschallschwinjungen sich durch das Ge-

häuse 1 in Form eines Bündels in Richtung des oberen indes der Düsennadel 7 ausbreiten. Dementsprechend ist das Mittel 17 derart gewählt, daß der auf ihm argebrachte Empfänger 3anur solche Ultraschallschwingungen empfangt, welche von dem oberen Ende der Düsennadel 7 reflektiert sind. Die vom Empfänger 3 a empfangenen ültraschallschwingungen sind in diesem Falle, wie auch bei den vorstehend bescnriebenen Fällen, moduliert, aber hier erfolgt hauptsächlich eine Phasenmodulation dieser ·Schwingungen. Die Phasenmodulation der Ultraschallschwingungen ist durch die während der Bewegung der Düsennadel 7 periodisch erfolgende .Änderungen des Abstands zwischen dem oberen Ende der Nadel 7 und dem Empfänger- 3a bedingt. Die weiteren Stufen der vorliegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich nicht von den vorstehend bescnriebenen mit Ausnahme der Demodulation, die in diesem Falle eine Phasendemodulation darstellt. Die diese Variante darstellenden Zeitdiagramme haben dasselbe Aussehen wie die in den Fig. 2 , Fig· 3 angeführten.

Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man während der Kontrolle des Betriebsverhaltens von Motormechanismen den Empfang und die Umwandlung von mechanischen Ultraschallschwingungen durch, mit welchen auf ein gewähltes bewegliches Element eingewirkt wird, die infolge einer Änderung der mechanischen Impedanz des zu kontrollierenden Mechanismus mitsamt dem in ihm befindlichen Element moduliert sind. Diese Variante beruht auf der Tatsache, daß jede beliebige mechanische Einrichtung, im einfachsten Fall jedes Einzelteil, auf welches mechanische Schwingungen einwirken, ein bestimmtes Spektrum der eigenen Resonanzfrequenzen aufweist, das durch die Form und die Abmessungen dieses Teils bestimmt wird. Eine Änderung aus irgendwelchen Gründen beispielsweise der Dicke dieses Teils hat eine entsprechende Änderung des Spektrums seiner Resonanzfrequenzen,oder anders gesagt

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eine entsprechende Änderung der mechanischen Impedanz dieses Teils zur .Folge. \Uenn man eine Jeweilige konkrete Frequenz dieses Spektrums betrachtet, wird sich die Änderung der Dicke des Teils in einer Änderung der Amplitude der gewählten Resonanzfrequenz auswirken. Hierbei liefern die Art und die Größe der Änderungen dieser Amplitude Informationen über die Art und die Größe der Änderungen der Teildicke. Die Motormechanismen, deren Betriebsverhalten gemäß dem erfindungsgemäßen "Verfahren kontrolliert wird, weisen solche Abmessungen auf, die das Vorhandensein eines deutlich ausgeprägten eigenen Resonanzfrequenzspektruins gewährleisten. Die beweglichen Elemente des laufenden Mechanismus verändern an der Stelle, wo auf ihn mit Ultraschallschwingungen eingewirkt wird, den Weg, auf dem die Ausbreitung der Schwingungen erfolgt, und ihre Ausbreitungsgeschwindigkeiu, und somit die bedingte Dicke des Mechanismus. Und dies führt, wie oben angeführt, zur Änderung der mechanischen Impedanz des zu kontrollierenden Mechanismus an der Stelle, wo auf ihn mit mechanischen Schwingungen eingewirkt wird, und folglich zur Änderung der Amplitude dieser Schwingungen, falls ihre Frequenz der gewählten Resonanzfrequenz dieses Mechanismus nahe liegt. Wenn aber ein Signal über den Beginn irgendeines Prozesses vorliegt, das in Relation mit einem in dem zu kontrollierenden Mechanismus aolaufenden Prozeß steht, bietet sich die Möglichkeit auch für die Ermittelung der Hiase der sich abspielenden Änderungen der mechanischen Impedanz.

Die nachfolgenden Arbeitsstufen der vorliegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich nicht von den gleichen Arbeitsstufen der Grundvariante dieses Verfahrens. An dieser Stelle muß aber darauf hingewiesen werden, daß bei dieser Variante, die das Resonanzverhalten des zu kontrollierenden Mechanismus ausnutzt, die Möglichkeit besteht, kein getrenntes Mittel zur Erzeugung der elektrischen Ultraschallschwin-

-Tilgungen und kein besonderes Mittel zum Empfang dieser Schwingungen zu verwenden, die an verschiedenen Seiten des zu kontrollierenden Mechanismus angebracht werden, ßei dieser Variante kann man nur mit einem einzelnen elektromechanischen Mittel auskommen, welches in sich die funktionen von Sender u.Empfänger vereinigt. Dieser Aspekt der Erfindung wird aber ausführlich nachstehend beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine ßewertung der Qualität der Kraftstoffzerstäubung mittels des lüotoreinspritzventils. tfie vorstehend angeführt, wird diese Bewertung auf Grund der Information über die Schwingungsbewegung der Düsennadel 7 (Fig. 1) des Einspritzventils durchgeführt, welche dieses die Düse 12 öffnendes und schließendes bewegliches Element während der Kraftstoffeinspritzung vollführt. Hierbei wird erfindungsgemäß die Einwirkung mit mechanischen Ultraschall schwingung en auf die Düsennadel 7 während des Anlaufbetriebs durchgeführt.

Während des Anlauf betriebs des Motors, wer.n das Einspritzventil den Kraftstoff in den zylinder mit einer .Frequenz von 40 Dis 80 Einspritzungen pro Minute einspritzt und die Anstiegsgeschwindigkeit des Kraftstoffdrucks im Kanal 8 relativ gering ist und weniger als 2 kp/cm in 5 bis 15 Sekunden beträgt, vollführt, wie bekannt, die Düsennadel 7 des Einspritzventils während einer jeden Einspritzperiode periodische Schwingungen. Diese Schwingungen vollführt die Düsennadel 7 in bezug auf eine ihrer Stellungen in der durchgehenden Bohrung 15, die eine Zwischenstellung darstellt, zwischen der Stellung, in welcher die Düse 12 vollständig offen steht (in der Zeichnung die obere Stellung;, und der Stellung, in welcher die Düse 12 vollständig geschlossen ist Cin der zeichnung die untere Stellung).

Wie bekannt, wird die Qualität der Kraftstofrzerstäubung hauptsächlich durch solche Einflußgrößen bestimmt, die mit der Beweglichkeit der Düsennadel 7 in Zusammen-

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nang stehen. .Konstruktive und technologische Parameter des Einspritzventils (beispielsweise Größe der Löcher 13 in der Düse 12, strömungstechnische Kennwerte der Düse 12, öffnungsdruck des Einspritzventils, Steife der Feder 10 u.dgl.m.) bleiben, falls sie innerhalb der für sie festgelegten Toleranzen liegen, ohne wesentlichen Einfluß auf die Qualität der PCr aft st off zerstäubung. Aus diesem Grunde kann man anhand der Frequenz und der Amplitude der Schwingungen der Düsennadel 7» welche die Beweglichkeit der Düsennadel 7 kennzeichnen, mit einem höheren Grad an Zuverlässigkeit die Qualität der Kraftstoff zerstäubung bewerten. So beträgt, beispielsweise für den Dieselmotor ,2,-50 die hauptsächliche Harmonische der Schwingungen der Düsennadel 7, falls sie eine gute Bev/eglichkeit aufweist, ca. 1000 Hz. Falls die Beweglichkeit der Düsennadel 7 unzureichend ist und das Einspritzventil infolgedessen leine hohe Qualität der Kraftstoffzerstäubung gewährleistet, liegt die Schwingungsfrequenz der Düsennadel 7 wesentlich unter dem angeführten Wert bzw. die Düsennadel 7 vollführt während des Einspritzvorgangs überhaupt keine Schwingungen.

In den in Fig. 4 gezeigten und bei der Durchführung von Prüfungen des Einspritzventils entsprechend der vorliegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnenen Zeitdiagrammen v/erden als Beispiel zwei Kurven angeführt, welche die Schwingungen der Düsennadel 7 darstellen, die sie während der Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil vollführt. Hierbei stellt die in Fig. 4a gezeigte Kurve die Schwingungen derjenigen Düsennadel 7 dar, die eine gute Beweglichkeit aufweist, und somit eine hohe Qualität der Kraftstoffzerstäubung gewährleistet, und die Kurve in Fig. 4b zeigt die Schwingungen der Düsennadel 7, die eine mangelhafte Be-

3£ weglichkeit aufweist und keine hohe Qualität der Kraftstoff zerstäubung gewährleistet.

Da das erfindungsgeinäße Verfahren die Erzielung einer praktisch vollständigen Information über den Be-

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desjenigen Elements des Einspritzventils gewährleistet, mit dessen Hilfe das Schließen und öffnen der Düse 12 des Einspritzventils (Fig. 1) durchgeführt wird, gestattet dieses Verfahren eine Bewertung der (Qualität der Kr aft st off zerst äubung mit hoher Genauigkeit und mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad.Diese Bewertung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl bei der Durchführung von Betriebsprüfungen unmittelbar des Motors, als auch bei der ^O Durchführung von Funktionsprüfungen· des Einspritzventils auf einem SpezialStand erfolgen. Da es möglich ist, eine ausführliche Information über den Bewegungsablauf der Düsennadel 7 zu erzielen, kann im letzten Falle der Kraftstoff in den Kanal 8 des Einspritzventil tils unter Anwendung eines entsprechenden Mittels gefördert werden, das sowohl von Hand als auch mechanisch angetrieben werden kann, wobei die Kraftstofförderung sowohl kontinuierlich als auch intermittierend erfolgen kann. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Beobachtung des Bewegungsablaufs der Düsennadel bei der Bewertung der Qualität der Kraftstoffzerstäubung sowohl durch den Empfang von modulierten Ultraschallschwingungen, welche das Gehäuse 1 und die Düsennadel 7 des Einspritzventils durchlaufen haben, falls es die reelen physikalischen Verhältnisse gestatten, als auch von von der Düsennadel 7 reflektierten Schwingungen durchgeführt werden kann. Außerdem kann man diese Beobachtung auch mittels des Empfangs von Ultraschallschwingungen durchführen, die infolge einer Änderung der mechanischen Impedanz des Einspritzventils während der Bewegung der Düsennadel 7 moduliert worden sind. Die übrigen Arbeitsstufen der vorliegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich nicht von der Grundvariante des Verfahrens. Das erfindungsgeniäjße Verfahren gestattet auch eine Bewertung der Elastizität, der Unversehrtheit und des Vorspannungsgrads der Feder 10 (Fig. 1) des Ein-

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spritzventils. Der Grad der Vorspannung der Feder 10 stellt eine wichtige Betriebskenngröße des Einspritzventils dar, die mit dem vorgegebenen Gesetz der Druckänderung des dem Einspritzventil zugeführten Kraftstoffs in Zusammenhang steht. Die Bewertung der angeführten Kenngrößen erfolgt auf Grund der Information, die über die Schwingungsbewegung der Feder 10 erzeugt wird, welche durch die Bewegung der Düsennadel 7 hervorgerufen und nach Abschluß des Arbeitshubs der Düsennadel 7 vollführt wird. Zur Feststellung des Charakters solcher Eigenschwingungen der Feder 10 wird auf diese Feder mit UItraschal!schwingungen auf dem mit der Linie a bezeichneten Niveau eingewirkt. Hierbei werden die Eigenschwingungen der Feder 10 üblicherweise dadurch überwacht, daß man mechanische Ultraschallschwingungen, die das Gehäuse 1 und die Feder 10 des Einspritzventils durchlaufen haben, empfängt und in ein elektrisches Signal umwandelt. Aber in einigen Fällen kann diese Beobachtung auf die Weise durchgeführt werden, daß man reflektierte Schwingungen bzw. Schwingungen empfängt, welche infolge der Änderungen der mechanischen Impedanz des Einspritzventils moduliert worden sind, die während der Eigenschwingungen der Feder 10 entstehen. Die übrigen Arbeitsstufen für die Auswertung des erzeugten elektrischen Signals sind identisch mit denselben Arbeitsstufen der Grundvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Unversehrtheit der Feder 10, ihre Elastizität und die durch Ermüdungserscheinungen bedingten Elastizitätsänderungen sowie der Vorspannungsgrad dieser Feder werden während der Zeitspannen, wenn keine Kraftstoffeinspritzung stattfindet, auf Grund der Frequenzhöhe und dem Dämpfungsgrad der Eigenschwingungen der Feder 10 ermittelt, welche man bei der Auswertung des abgetrennten Informationssignals bestimmt,

Noch einen Verbrennungsmotormechanismus, dessen Betriebsverhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

kontrolliert werden kann, stellen Kolben und Zylinder dar. Bei der Kontrolle dieses Mechanismus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man die Stellung des Kolbens 18 (Fig. 5) im Zylinder 19 und den technischen Zustand der Kolbenringe 20 feststellen. Zur Beobachtung der Bewegung des Kolbens 18 im Zylinder 19 wirkt man erf indungsgemäJß mit mechanischen Ultraschall-Schwingungen auf den Boden 21 dieses Kolbens ein. Hierbei wird die Einwirkung mit Ultraschallschwingungen mit Hilfe des Senders 2b durchgeführt, dar auf dem Kopf des Zylinders 19 angeordnet wird. Das vom Sender 2b ausgestrahlte Ultraschallwellenbündel durchläuft den Kopf des Zylinders 19_f den Gasraum 22 des Zylinders, reflektiert von dem Boden 21 des Kolbens und kommt in den Empfänger 3 b. Während der Translationsbewegung des Kolbens 18 von seinem unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt erfolgt hier, wie auch bei den vorstehend beschriebenen !fällen, eine zeitliche Änderung der Ausbreitungsverhältnisse für die Ultraschallschwingungen, beispielsweise es ändern sich die Verhältnisse bei der Reflexion dieser Schwingungen und die Länge des von den Schwingungen zu durchlaufenden Wegs. Infolgedessen weisen die von dem Empfänger 3^ empfangenen Ultraschallschwingungen eine Modulation auf, die eine Frequenz- und Phasenmodulation darstellt, wobei die Tiefe dieser Modulation von der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 10 und der Fre- . quenz der auf ihn einwirkenden Ultraschallschwingungen abhängig ist. Im oberen Totpunkt des Kolbens 18 sind die Änderungen der Frequenz bzw. der Phase der empfangenen Ultraschallschwingungen gleich Null. Somit kann man, wenn während eines Arbeitsspiels des Kolbens 18 die Phasendifferenz der auf seinen Boden 21 einwirkenden Schwingungen und der Schwingungen, die vom Empfänger3t> empfangen werden, gemessen wird, eindeutig die Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt feststellen. Hierbei entspricht dem Eintreffen des Kolbens 18 am

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oberen Totpunkt eine maximale Periode der Änderung dieser Differenz.

Es maß gesagt werden, daß der obere Totpunkt nicht nur durch Einwirkung mit Ultraschallschwingungen auf den Boden 21 des Kolbens 1Ö ermittelt werden kann, sondern auch durch Einwirkung mit diesen Schwingungen entlang der Seitenwand des Zylinders 19 auf den oberen (gemäß der Zeichnung) Kolbenring 20. Empfangene Schwingungen, die von diesem Ring reflektiert sind, weisen eine Frequenz- und Phasenmodulation auf.

Der Prozeß bei der Überwachung der Bewegung des Kolbens 18 im Zylinder 19 wird durch die in Fig. 6 gezeigten Zeitdiagramme erläutert. In allen diesen Diagrammen sind auf die Abszisse wie auch in den Zeitdiagrammen in Fig. 2 die Zeit t und die Größe des Winkels ^Lf und über der Ordinat die elektrischen Spannungen U., υ,- und U-Q aufgetragen. Im Diagramm 6a sind kontinuierliche Ultraschallschwingungen dargestellt, mit welchen auf den Boden 21 des Kolbens 1ü eingewirkt wird, im Diagramm 6b sind die frequenzmodulierten Ultraschallschwingungen, welche empfangen werden, und im Diagramm 6c die Kurve der Änderung der Phasendifferenz zwischen den einwirkenden und den empfangenen Ultraschallschwingungen gezeigt. Wie aus dem Diagramm in Fig. 6c zu ersehen ist, kann der obere Totpunkt, der in diesem Diagramm mit den Buchstaben UDP bezeichnet ist, auf die Weise ermittelt werden, daß man das Symmetrie Zentrum der dargestellten Kurve der Änderung der Phasendifferenz feststellt.

Um den technischen Zustand der Kolbenringe 20 (Fig. 5) zu ermitteln, wirkt man, erfindungsgemäß, mit Ultraschallschwingungen auf die äußere Seitenwand des Kolbens 18 ein. Diese Einwirkung kann durchgeführt werden, wenn man den die Ultraschallschwingungen erzeugenden Sender 2c und denEmpf anger 3 c so an gegenüberliegenden Seiten des Zylinders 19 anoringt, wie in der Zeichnung gezeigt ist.

Die vom Empfänger 3c empfangenen Ultraschallschwingungen sind in diesem !»'alle hauptsächlich amplitudenmoduliert, was durch den Schatteneffekt bedingt ist, der periodisch wirksam wird, weil der sich hin- und herbewegende Kolben 18 die Ausbreitungswege der Ultraschallschwingungen kreuzt, mit welchen auf ihn eingewirkt wird. Während der Kontrolle wird in diesem Jj"alIe der ,bewegungsablauf des Kolbens 1ö und seiner Kolbenringe 20 gegenüber den Wandungen des Zylinders 20 veriolgt, und anhand der Merkmale dieser .Bewegung wird die Art und Weise bestimmt, wie die Kolbenringe 20 an der inneren Seitenfläche der Wand des Zylinders 19 anliegen und hieraus wird auf den Verschleißgrad des Kolbens 18 und seiner Ringe 20 geschlossen. JSs ist selbstverständlich, daß die Verfolgung der Bewegung des Kolbens 18 im zylinder 19 nicfrc nur nach dem Schattenverfahren durchgeführt werden kann, sondern auch nach dem Heflexionsverrahren und dem Impedanzverfahren, die vorstenend beschrieben sind. Die anderen Arbeitsstufen der vorliegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich nicht von denselben Arbeitsstufen der Grundvariante des Verfahrens.

In Fig. 7 ist das bei der Verfolgung der Bewegung eines Kolbens 1ü mit drei Kolbenringen 20 zustandekommende Zeit diagramm des Informationssignals dargestellt. In diesem Diagramm sind auf die Abszissenachse die Zeit t und die Größen des Drehwinkels der Motorkurbelwelle M⁷ und auf die Ordinatenachse die elektrische Spannung U^ aufgetragen. Die Anordnung der Impulse

H auf der Zeitachse dieses Diagramms entspricht den Zeitpunkten, wenn die Kolbenringe 20 die Bündel der auf sie einwirkenden Ultraschallschwingungen kreuzen. Die Amplitude dieser Impulse kennzeichnet, in welchem Maße die Kolbenringe 20 der Wand des Zylinders 20 anliegen.

Hierbei je kleiner die Amplitude ist, desto schlechter liegen diese Ringe an und desto größer ist der Verschleißgrad dieser Ringe. Wie aus dem Diagramm ersieht-

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lieh, weist die kleinste Amplitude der Impuls H3 auf, und somit liegt am schlechtesten der erste (entspre^ chend der Zeichnung) Kolbenring 20 von unten an. Die Stellung der Impulse H in bezug auf die Zeitachse im Diagramm kennzeichnet auch die tatsächliche Stellung des Kolbens 16 im Zylinder Ί9 an diesen Zeitpunkten und gestattet die Peststellung des Zeitpunkts, wenn der Kolben 18 in seinen oberen Totpunkt kommt, da diese Impulse im Diagramm symmetrisch in bezug auf den besagten Punkt liegen.

Das erfindungsgemaise Verfahren kann außerdem auch zur Diagnostik irgendeines Wälzlagers der Kraftstoff-Einspritzpumpe verwendet-werden, die zu den Bestandteilen des Motorkraftstoffsystems gehört. Bei der Drehung der im Wälzlager 24 gelagerten Welle 23 (Pig. d), dessen Außenring 25 im Gehäuse 1 der Pumpe 26 befestigt ist und dessen Innenring 27 auf der Welle 23 sitzt, gibt es immer einen Schlag der Welle 23 und Uncleichmäßigkeiten - aus dem einen bzw. anderen Grunde - in der Bewegung der Elemente dieses Lagers, beispielsweise seiner Wälzkörper, die im vorliegenden Falle durch die Kugeln 28 repräsentiert werden. Um die Größe des Schlags der Welle 23 und den Ungleichrnäßigkeitsgrad der Bewegung der Kugeln 28 zu ermitteln, wird bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit mechanischen Ultraschallwellen auf das Lager 24 eingewirkt, in welchem die Welle 23 angeordnet ist. Die Einwirkung mit Ultraschallschwingungen wird mittels eines Senders 2d durchgeführt, dsr am Gehäuse 1 der Einspritzpumpe 26 an einer der Gehäusewandungen befestigt ist, und die Schwingungen, welche dieses Gehäuse und das Lager 24 durchlaufen haben, v/erden mittels desEmpfängers 3d empfangen, der an der gegenüberliegenden Gehäusewand befestigt ist. Bei der Rotation der Welle 23 werden sich infolge ihres Unrundlaufs und infolge der Bewegung, der Rotation und der Vibration der Kugeln 27 und der anderen Elemente des Lagers 24 die Ver-

hältnisse für die Ausbreitung der einwirkenden Ul-■üraschallschwingungeji, beispielsweise die Verhältnisse für ihre Reflexion und Dämpfung ändern. Die Änderung der Verhältnisse zur Ausbreitung der Ultraschallschwingungen verursacht auch in diesem Falle, wie auch in allen oben beschriebenen Fällen, eine-Modulation dieser Schwingungen. Infolgedessen wird die Form des Informationssignals, das nach der Demodulation der Hüllkurve der Gesamtschwingungen gewonnen wurde, mit ausreichender Genauigkeit alle Merkmale der Bewegungen kennzeichnen, welche die Modulation der einwirkenden Ultraschallschwingungen herbeigeführt haben.

In Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm des Inforinationssignals gezeigt, das bei der Einwirkung mit mechanisehen Ultraschallschwingungen auf das Wälzlager 24 gewonnen wurde, in welchem die Welle 23 der Kraftstoff-Einspritzpumpe 26 gelagert ist. In diesem Diagramm sind auf die Abszissenachse die Zeit t und über der Ordinatenach.se die elektrische Spannung U^ aufgetragen. In diesem Falle kennzeichnet die niederfrequente Komponente des im Diagramm dargestellten Informationssignals die Größe und die Merkmale des Unrundlaufs der Welle 23 und den Zustand der Laufbahn des Lagers 24, ' während die hochfrequente Komponente dieses Signals den Zustand der Kugeln 28 dieses Lagers kennzeichnet. Hierbei je größer die Amplitude dieser Komponenten, desto größer der Unrundlauf der Elemente des Wälzlagers 24 und der Welle 23· Die Analyse der hochfrequenten Komponente gestattet außerdem Rückschlüsse über die Abweichungen der Größe der Kugeln 28 vom Sollwert und von der genauen sphärischen Form.

Die Einrichtung (siehe Fig. 10) zur Durchführung des erfindungsgeinäßen Verfahrens zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen,das vorstehend beschrieben worden ist, wird, wie auch die Grundvariante dieses Verfahrens, anhand eines Anwendung sbeispiels dieser Einrichtung bei der Kontrolle des

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Jetriebsverhaltens des Einspritzventils eines Dieselmot or-Kraftstoffsystems betrachtet. Das Einspritzventil 29> das teilweise in Fig. 11 und ausführlicher in Fig. 1 gezeigt ist, gehört zum iuinspritzventiltyp, der für die Ausrüstung des Kraftstoffsystems des Vierzylinder-Dieselmotors verwendet wird, der als Antriebsmotor des Traktors "Belorus" dient und eine Leistung von ca. • 80 PS aufweist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Beisriebskontrolle der Mechanismen enthält einen Ultraschallfrequenzgenerator 30, welcher kontinuierliche sinusförmige bzw. mäanderformige elektrische Schwingungen mit einer Frequenz von 100 kHz und darüber erzeugt. Die Wahl der jeweiligen konkreten Frequenz des Generators 30 wird hauptsächlich durch die Abmessungen des jeweils der Kontrolle ausgesetzten Mechanismus und die Abmessungen seiner beweglichen Elemente bestimmt, und die Höhe dieser Frequenz kann für kleine Mechanismen mehrere MHz erreichen und sogar noch größer sein. Der Generator J>0 ist, wie auch die anderen Bestandteile der Einrichtung, mit konventionellen normalisierten Elementen der modernen Elektronik ausgeführt. Der Ausgang 31 des Generators 30 liegt am Eingang des elektromechanischen Sendewandlers 32, welcher derart am Gehäuse 1 des Einspritzventils 29 festgemacht ist:, daß das von ihm erzeugte Wellenbündel der mechanischen kontinuierlichen Ultraschallschwingungen durch den oberen Teil (entsprechend der Zeichnung) der Führungsnadel 5 mit dem ringförmigen Anschlagbund 6 läuft. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 ist auf einer Gerade mit dem ßendewandler 32 ein elektromechanischer Aufnahmewandler 33 angeordnet, welcher imstande ist, die das Bündel der von dem oberen Teil der Führungsnadel 5 ankommenden mechanischen Ultraschallschwingungen zu empfangen, welche infolge der Bewegung der Führungsnadel 5 moduliert sind, und entsprechende elektrische Schwingungen mit Ultraschallfrequenz zu

erzeugen, die ein Informationssignal enthalten, das die Bewegung des oberen Teils der Führungsnadel 5 kennzeichnet. Die elektromechanischen Wandler: der Sendewandler 32 und der Empfangswandler 33 stellen normale kleine piezoelektrische Wandler dar, welche eine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen und für den Betrieb mit Ultraschallfrequenzen, wie sie in der zu beschreibenden Einrichtung benutzt werden, ausgelegt sind. Der Durchmesser dieser Wandler überschreitet nicht Ö bis 10 mm.

Der Ausgang des Bmpfangswandlers 33 lieg* am Eingang des elektrischen Bandfilters 34, das zum Abtrennen desjenigen Abschnitts aus dem gesamten Spektrum der von dem Empfangswandler 33 erzeugten elektrischen Schwingungen bestimmt ist, den das Informationssignal belegt, mit der zentralen Trägerfrequenz, die gleich der .Frequenz des Generators 30 ist. Das -Bandfilter 34 stellt ein passives (bzw. aktives; Resonanz-Durchlaßfilter dar, das auf die .Frequenz des Generators 3° &^D~ gestimmt ist. Die Einriclrcung enthält ebenfalls einen Detektor 35, welcher einen Eingang 36 aufweist, an den der Ausgang des Bandfilters 34 angeschlossen ist. Im vorliegenden Falle stellt der Detektor 35 einen Amplitude nmodulator dar und ist zum Abbrennen der Modulationshüllkurve der Trägerfrequenz bestimmt, die das Bandfilter 34 passiert hat, d.h. zum Abtrennen des Inrcrmationssignals. Der Ausgang des Detektors· 35 ist an einen NF-Verstärker angeschlossen, welcher ein aktives Glied mit einem Durchlaßbereich von 10 bis 20000 Hz darstellt und zur Verstärkung des von dem Detektor abgetrennten Informationssignals bestimmt ist. Die angeführten Grenzen des Durchiaßbereichs sind dadurch bedingt, daß das Modulationsspektrum des Informationssignals üblicherweise Frequenzen des Hörschallbereichs enthält, und die jeweilige Spektrumbreite dieses Signals durch die geometrischen Abmessungen und die Bewegungsgeschwindigkeit des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus bestimmt wird.

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Die vorliegende Einrichtung enthält außerdem eine Meßanordnung 38 für Amplituden- und ^eitparaineter des Informationssignals, die einen Eingang 39 besitzt, der an den Ausgang des KF-Verstärkers 37 angeschlossen ist.

Die Meß anordnung 38 gewährleistet das Iwessen der angeführten Parameter und die Ausgabe der Meßergebnisse in einer solchen U'orm, die zur Lösung der jeweiligen Aufgabe am bequemsten ist, die bei der Kontrolle des Betrieb sverhaltens des Einspritzventils 29 gestellt wurde. Hierbei kann die Meßanordnung 3Ö ein analoges, digitales bzw. ein anderes Gerät darstellen, das dem jeweiligen Kontrollverfahren entspricht.

Eine andere Variante der erfindungsgernäßen Einrichtung, die in Fig. 1.1 gezeigt ist, enthält einen Geber 40 für die Winkellage der iäotorkurbelwelle. Der Geber 40 stellt eine elektromechanische bzw. elektrische Einrichtung dar, die ein elektrisches Signal erzeugt, das die Winkellage der Kurbelwelle, und zwar den oberen Totpunkt des Motorkolbens kennzeichnet. Der Ausgang des Gebers 40 liegt am Eingang der Meßanordnung 38· Der Einbau des Gebex's 40 in die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet eine Synchronisation der Meßanordnung 38. In diesem Falle kann der Ausgang 42 der Meßanordnung 38 an einen elektromechanischen Regler 43 der Kraftstoffförderung angeschlossen werden, der zum Krafüstoffsystem des Motors gehört. Die mögliche Kopplung der Meßanordnung 38 mit dem Regler 43 ist in der Zeichnung durch eine Strichlinie dargestellt.
Eine andere Variante der erfindungsgeinäJßen Einrichtung, die in Pig. 12 gezeig0 ist, enthält ein Wirkwiderst andsglied 44 und einen einheitlichen elektromechanischen Sende- und Empfangswandler 45, welcher den elektromechanischen Senaewandler 32 und den elektromechanischen Empfangswandler 3^₁ die in den Fig. 10 und 11 gezeigt sind, in sich vereinigt und die Funktionen beider Wandler gleichzeitig verrichtet. Praktisch stellt der Sende- und Empfangswandler 45 (Fig. 12) einen elek-

-or oinechani sehen Wandler dar, welcher die Änderung der !Mechanischen Impedanz des jilinspritzventils 29 empfängt, die während der Bewegung der Führungsnadel 5 stattfindet. Bei dieser Variante ist der Ausgang 31 dos Generators 30 mit dem Sende- und Enipfangswandler 4^ über den besagten V/irkwiderstandsglied 44 verbunden, der einen konventionellen ohmschen Widerstand darstellt. Gleichzeitig ist der Sende- und Empf angswandler 45 wie auch bei allen anderen Varianten der erfindungsgemäßen Einrichtung mit dem Eingang des Bandfilters verbunden. Bei dieser Variante kann der Ausgang 42 der Meßanordnung 3Ö wie auch bei der in Fig. 11 dargestellten Variante mit dem elektromechanischen Regler 43 der Kraftstofforderung zum Einspritzventil 29 verbunden v/erden.

Bei einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die in Fig. 13 gezeigt ist, weist der Detektor 35 einen zusätzlichen Eingang 46 auf,und der Ausgang 31 des Generators 30 ist an den Eingang 46 des Detektors 35 angeschlossen, welcher in diesem Falle als ein Phasendemodulator ausgeführt ist. Bei dieser Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Kontrolle der Betriebsparameter des Einspritzventils 29 dann gewährleistet, wenn die Verfolgung des Bewegungsablaufs,beispielsweise des oberen Endes der Düsennadel 7 dieses Einspritzventils mit Hilfe von künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen, die von der Düsennadel 7 reflektiert worden sind, durchgeführt wird und eine Phasenmodulation dieser Schwingungen stattfindet. In diesem Falle sind der Sendewandler 32 und der Empfangswandler 33 auf dem Einspritzventil 29 mit Zwischenschaltung akustischer Prismen 47 angeordnet, wobei das Prisma 47a die Ausbreitung der mechanischen Ultraschallwellen in Richtung des oberen Endteils der Düsennadel 7 und das Prisma 47b den Empfang dieser Schwingungen nach ihrer Reflexion von der Düsennadel 7 gewährleistet.

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Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Ausgang 31 des Generators 3O an den Eingang 46 des Detektors 35 über einen Wahlschalter 48 angeschlossen, wobei in SchaItstellung ε des Wahlschalters 48 der Generator 30 mit öem Detektor 35 unmittelbar und in Schaltstellung ρ über einen Phasenschieber 49 zusammengeschaltet ist, was ebenfalls einen der Aspekte der Erfindung darstellt. Der Phasenschieber 49 gewahrleistet eine optimale Abstimmung der Phase des Signals des Generators 30 mit dem veränderlichen Phasenwinkel des Signals, das zum Detektor 35 aus dem Empfangskanal kommt. Der Phasenschieber stellt ein Reaktanzglied mit einstellbaren Kennwerten dar, das imstande ist, die Phase des Signals des Generators 3O im Bereich -9O⁰ auf der Frequenz dieses Signals zu variieren. Bei der vorliegenden Variante der erfindungsgemSBen Einrichtung kann auch wie bei den in Fig. 11 und Fig. 12 dargestellten Varianten der Ausgang 42 der Messanordnung 38 an den elektromechanischen Regler 43 der Kraftstoffförderung zum Einspritzventil 29 angeschlossen werden.

Bei einer anderen · Variante der erfindungsgema'ssen Einrichtung, die in Fig. 14 gezeigt ist, ist der Ausgang des NF-Verstärkers 37 an den Eingang 39 der Messanordnung 38 über einen NF-Bandpass 50 zum Abtrennen aus dem Informationssignalspelctrum eines einzelnen Abschnitts dieses Spektrums, den Frequenzen belegen, die irgendwelche spezifische Schwingungen des gewählten beweglichen Elements kennzeichnen. Der Bandpass ^O stellt ein Resonanzfilter mit variabeler Frequenz dar. Bei dieser Variante kann der Ausgang 42 der Messanordnung 38 ebenfalls an den elektromechanischen Regler 43 der Kraftstoff örderung zum Einspritzventil angeschlossen werden.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Variante der erfindungsgemä'sseri Einrichtung zur Kontrolle des

3,5 Betriebcverhaltene von Mechanismen kann die Messanordnung 3⁸ als ein Mittel zum Messen des Informationssignal-

ausgebildet sein. Im einfachsten Falle kann als ein solches Mittel-ein konventionelles elektrisches Zeigermeßgerät benutzt werden, welches auf die Amplitudengröße des Informationssignals anspricht, wie es in Fig. 15 gezeigt ist. Selbstverständlich können in diesen; Falle auch andere passende Meßgeräte verwendet werden.

Als Meßanordnung Jö kann auch, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, ein Oszillograf benutzt werden. Der in diesem Falle zum Einsatz Kommende Oszillograf gewährleistet die Anzeige der Form des Informationssignals auf seinem Bildschirm, sowie die Messung der Amplituden- und Zeitparameter dieses Signals. Anhand dieser Parameter werden alle hauptsächlichen Parameter der Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil 29 ermittelt.

Als Meßanordnung 38 kann außerdem auch die in Fig. 17 gezeigte stroboskopische Einrichtung benutzt werden, welche es ermöglicht, den Voreinspritzwinkel des Einspritzventils 29 visuell festzustellen» Diese Einrichtung enthält einen Impulsformer 51> dessen Eingang an den Ausgang des NF-Verstärkers angeschlossen ist und dessen Ausgang mit entsprechenden Elektroden einer Stroboskoplampe 52 in Verbindung steht, die mit einem Reflektor 53 ausgestattet ist. Am Schwungrad 54 des Motors ist eine bewegliche Marke vorhanden, welche die Rotation dieses Schwungrads mitmacht, und auf dem Gehäuse 56 des Motors ist eine feststehende I.iarke 57 aufgebracht, die in der Mitte einer Skala 58 liegt, welche in Drehwinkeln der Kurbelwelle 59 des iäotors geeicht ist. Die rotierende Marke 5^> ist auf der Kante des Schwungrads 54 an einer solchen Stelle aufgetragen, daß bei der Stellung des Kolbens 18 im oberen Totpunkt diese Marke gegenüber der feststehenden iiarke 57 steht,

Die Funktion der Einrichtung zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen ver-

läuft erfindungsgemäß wie folgt.

Nachdem die entsprechenden elektrischen Speisespannungen von der entsprechenden (nicht gezeigten) Speisequelle an die Einrichtung (siehe Fig. 10) gelegt wurden, beginnt der Generator 30 kontinuierliche sinusförmige elektrische Schwingungen zu erzeugen, deren Frequenz dein Ultraschallbereich entspricht und ca. 1 MHz beträgt. Diese Schwingungen kommen vom Ausgang 31 des Generators 30 ^zum Eingang des elektromechanischen Sendewandlers 32, welcher starr am Gehäuse 1 des Einspritzventils 29 des laufenden Dieselmotors befestigt ist. Das Einspritzventil 29 ist in der Zeichnung nur zum Teil dargestellt. Der Sendewandler 32 erzeugt mechanische Ultraschallschwingungen, welche sich in Richtung der eine hin- und hergehende Bewegung vollführenden Führungsnadel 5 ausbreiten, und genauer genommen in Richtung ihres oberen Endteils mit dem ringförmigen Bund 6, der eine komplizierte geometrische Form aufweist. Die mechanischen Ultraschallschwingungen, die das Gehäuse des Einspritzventils 29 und den oberen Endteil der sich bewegenden Führungsnadel 5 durchlaufen haben, werden von dem Empfangswandler 2>3 empfangen und von ihm in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Bewegung der Führungsnadel 5 verursacht eine Amplituden- und Phasenmodulation der das Einspritzventil 29 durchlaufenden mechanischen Ultraschallschwingungen, da während der Bewegung der Führungsnadel 5 diese Schwingungen eine unterschiedliche Dämpfung infolge des Schatteneffekts erleiden und auf verschiedene Art und Weise um die Führungsnadel 5 biegen. Im vorliegenden Falle findet aber

hauptsächlich eine Amplitudenmodulation statt. Auf die entsprechende Weise ist auch das elektrische Signal moduliert , das von dem Empfangswandler erzeugt wird.

Das Spektrum des erzielten elektrischen Signals enthält, wie vorstehend angeführt, nicht nur den Abschnitt F (siehe auch Fig. 3) mit der zentralen Trägerfrequenz Fc, die der Frequenz der elektrischen Schwingungen des

Generators 30 gleich ist, sondern auch den Abschnitt G, den die Frequenzen derjenigen Schwindungen belegen, welche durch die Vibration des Einspritzventil 29 sowie durch die Vibration der anderen Mechanismen des laufenden Motors, die auf das Gehäuse 1 des Einspritzventils 29 einwirken, verursacht werden und Störungen darstellen. Aus diesem Grunde wird das gewonnene elektrische Signal zur Unterdrückung dieser Störfrequenzen vom Ausgang des Empfangswandlers 33 dem Eingang des elektrischen .Bandfilters 34 zugeführt. Der Bandpaß 34» eier auf die Mittenfrequenz von 1 MHz (d.h. auf die Frequenz des Generators 30) abgestimmt ist und eine Durchlaßbreite von 40 kHz aufweist, was der Bandbreite des Modulationsspektrums der Mittenfrequenz des gewonnenen Signals entspricht, trennt diese Frequenz zusammen mit ihrem foiodulationsspektrum heraus und unterdrückt alle anderen Frequenzen des Spektrums dieses Signals.

Das Signal mit der abgetrennten Trägerfrequenz

-0 kommt vom Ausgang des .Bandpasses 34 zum Eingang des Detektors 35, welcher in diesem Falle einen Amplitudendemodulator darstellt. Der Amplitudendemodulator 35 trennt von dem ankommenden Signal seine niederfrequente Hüllkurve, die das Informationssignal darstellt,

■?5 dessen Form die gesamte Information über die Bewegungsdynamik der Führungsnadel 5 enthält. Vom Ausgang des Detektors 35 kommt das Informationssignal zum Eingang des HF-Verstärkers 37» welcher nur die veränderlichen Komponenten dieses Signals verstärkt. Vom Ausgang des EF~Verstärkers 37 kommt das Informationssignal zum Eingang 39 der Meßanordnung J8 zum Messen der Amplituden- und Zieitparameter des Informationssignals, d.h. der Amplitude des Impulses A (siehe auch Fig. 2d) der nützlichen Einspritzung und der Amplituden der Impulse ß und C der Nachspritzungen sowie der Dauer dieser Impulse und der Zeitintervalle zwischen ihnen.

Kach den mit Hilfe der Meßanordnung 3^ gemessenen

— Pci —

Werten der Inforinationssignalparaiiieter werden nachfolgend mittels der errindungsgemaßen Einrichtung, wie vorstehend beschrieben, die Hauptparameter der Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil 29 ermittelt. Ausgehend von diesen Parametern wird die Qualität der Kraftstoffeinspritzung bewertet, d.h. das gesamte eingespritzte Kraftstoffvolumen, die zeitliche Verteilung der eingespritzten Kraftstoffmenge, die Qualität der Kraftstoffzerstäubung u.dgl.m. Mit Hilfe der vorliegenden Variante der erf indungsgeitiäßen Einrichtung kann auch das üetriebsverhalten der Zylinder-Kolben-Paarung kontrolliert werden, einschließlich der Kontrolle des technischen Zustande des Kolbens, der Kolbenringe und der Innenfläche der Zylinderseitenwandung. Es muß hingewiesen werden, daß in diesem Falle die erfindungsgemäße Einrichtung als Geber für die Winkellage der Motorkurbelwelle benutzt "werden kann, darunter auch als Geber für den oberen Totpunkt des Kolbens, welcher einen speziellen Geber ersätzt, der unmittelbar mit der Motorkurbelwelle zusammengekoppelt ist. Als Geber für den oberen Totpunkt mißt die erfindungsgemäße Einrichtung mit hoher Präzision den Zeitpunkt, zu dem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, da in diesem Falle das Messen unmittelbar am Kolben durchgeführt wird und die Meßergebnisse durch keinerlei Fähler beeinflußt werden, die den konventionellen Meßverfahren dieses Parameters ei^en sind und durch eventuelle Verbiegungen der Kurbelwelle und andere mechanische Vorgänge herbeigeführt werden. Außerdem kann die vorliegende Variante auch zur Kontrolle des Betriebsverhaltens und des technische!Zustande der Wälzlager benutzt werden, in welchen die Welle der Einspritzpumpe angeordnet ist.

Die Arbeitsweise einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die in Fig. 11 gezeigt ist, unterscheidet sich kaum von der Arbeitsweise der Einrichtung entsprechend der vorstehend beschriebenen

Variante. Dor einzige Unterschied berteht darin, dars bei dieser Variante der Spritzbeginn des Einspritzventils 29 an den Zeitpunkt gebunden wird, wenn der Kolben den oberen Totpunkt bzw. eine andere beliebige Winkellage erreicht. Dies wird durch Anlegen eines Signals vom Ausgang des Gebers 40 für die Winkellage der Motorkurbelwelle an den Eingang 41 der Messanordnung erzielt. Eine derartige zeitliche Synchronisierung der Punktion der Messanordnung 38 gestattet es, bei der

;0 Kontrolle des Betriebsverhaltens des Einspritzventils den Kraftstoff-Voreinspritzwinkel zu ermitteln. Dieser Voreinspritzwinkel wird durch Messen des Zeitintervalls (siehe Fig. 2e) bzw. der diesem Zeitintervall entsprechenden Winkeldifferenz zwischen der Vorderflanke des Impulses A und der Marke E ermittelt.

Die in Hg. 12 dargestellte Variante der er fin dungsgemässen Einrichtung wird benutzt, wenn die Verfolgung des Bewegungsablaufs des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus mit Aus" nutzung der Resonanzeigenschaften dieses Mechanismus durchgeführt wird. Bei dieser Variante werden die vom Generator 30 erzeugten elektrischen Schwingungen, die eine konstante Frequenz aufweisen, vom Ausgang 31 dieses Generators über ein WirkwiderStandsglied 44 dem Empfang- und Sendewandler 45 zugeführt. Während der periodischen Bewegungen der Führungsnadel 5 des Einspritzventils 29 finden, wie vorstehend angeführt, Änderungen der mechanischen Impedanz dieses Ventils in ausreichend breiten Grenzen statt, die eine Änderung der Belastung des Generators 30 verursachen, d.h. eine Änderung seines Laststroms, wodurch sich der Spannungsabfall am Wirkwiderstandsglied 44 Sndert. Die Änderungen der Spannung am Wirkwiderstandsglied 44 verursachen eine Modulation der elektrischen Schwingungen des Geneis rators 30. Die auf diese Weise modulierten elektrischen Schwingungen des Generators 30

kommen weiter, wie auch bei allen anderen Varianten der er findung sg eiiiäß en Einrichtung, zum Eingang des Bandpasses 34 und passieren weiter zu allen anderen Elementen dieser Einrichtung.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Möglichkeit nur einen einzelnen elektromechanischen Wandler zu verwenden, wesentlich die Wahl der möglichen Aufstellungsplätze dieses Wandlers am Einspritzventil 29 des Motors erleichtert, dessen Gehäuse üblicherweise eine Vielzahl von störenden Vorsprüngen aufweist sowie verschiedene auf- und angebaute andere Mechanismen und Einzelteile trägt. In diesem Falle wird auch die Bauart der Kontrolleinrichtung einfacher, die sich außerdem auch bequemer handhaben läßt, insbesondere bei der Überprüfung von Dieselmotoren mit einer Leistung unter 50 PS. Aber die Empfindlichkeit der Einrichtung ist bei dieser Ausführungsvariante etwas niedriger gegenüber der Empfindlichkeit, die bei den anderen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Einrichtung erreicht werden kann.

Die in Fig. 13 gezeigte Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung kann zur Anwendung kommen, wenn die vom Wandler 33 empfangenen mechanischen Ultraschallschwingungen hauptsächlich phasenmoduliert sind. In diesem Falle wird das vom Generator 30 erzeugte Signal nicht nur dem Sendewandler 32, sondern auch vom Ausgang 31 des Generators 30 über den Wahlschalter 46 dem Eingang 46 des Detektors 35 zugeführt. Der Detektor 35 funktioniert in diesem Falle als Phasendemodulator und das seinem Eingang 46 zugeführte Signal des Generators 30 fungiert als Referenzsignal eines solchen Demodulators.

In Schalt stellung s ' des Wahlschalters 4ö kommt das Referenzsignal direkt vom Generator 30 zum Eingang 46 des Detektors 351 und in Schalt stellung ρ dieses Wahlschalters - über den Phasenschieber 49. Die Zuleitung des Referenzsignals zum Detektor 35 über den Pha-

senschieber 49 führt dazu, daß die Phase dieses Signals gegenüber der Phase des modulierten Signals, das dem Detektor 35 über seinen Eingang 36 zugeführt wird, verschoben werden kann. Die Möglichkeit einer Verschieounc der Referenzsignalphase gestattet, wiederum, die Verlagerung des Arbeitsabschnitts der Phasendemodulator kennlinie auf einen Abschnitt dieser PLennlinie, der eine maximale Steilheit aufweist. Der Betrieb des Detektors 35 iß¹ Bereich des Kennlinienabschnitts mit maximaler Steilheit gewährleistet eine Erhöhung der impfindlichkeit der Einrichtung, eine Vergrößerung des Signal/Rausch-Verhältnisses und damit eine Steigerung der Keßgenauigkeit.

Die Anwendung des Phasenschiebers 49 in der Schal-Oung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kontrolle ist besonders zweckmäßig, wenn diese Einrichtung zur .Kontrolle von verschiedenartigen Einspritzventilen 29 und zur Kontrolle von Einspritzventilen 29t die an Dieselmotoren verschiedener Typen installiert sind, eingesetzt werden soll, und wenn infolge der Anordnung der Wandler 32 und 33 jedesmal an einer anderen Stelle angeordnet werden, es vorkommen kann, daß in einigen Fällen der Detektor 35 in einem Bereich seiner Kennlinie mit geringer Steilheit arbeiten muß, wodurch die !."eßgenauigkeit beeinträchtigt wird.

Bei der vorliegenden Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung können sowohl zv/ei getrennte elektromechanische Wandler 32 und 33 als auch ein einzelner Wandler benutzt werden, der in sich die funktionen beider Wandler vereinigt. Somit gestattet der Einbau des Phasenschiebers 49 in den Stromkreis für die Zuleitung des Referenzsignals zum Phasendemodulator 35 eine Herabsetzung der .Forderungen, welche an den Aufstellungsplatz des Sende-Wandlers 32 und des Empfangswandlers 33 und an diese Wandler selbst gestellt werden.

Wenn die vom Sendewandler 32 erzeugten mechanischen Ultraschallschwingun-

gen infolge beispielsweise einer Eigenart in der Konstruktion des Motors und des zu kontrollierenden Mechanismus gleichzeitig auf zwei bewegliche Elemente dieses Mechanismus einwirken, sind die vom Empfangswandler 33 empfangenen mechanischen Ultraschallschwingungen infolge der Bewegung dieser beiden Elemente moduliert. Jj'alls die Bewegungsabläufe dieser Elemente, oder anders gesagt, die Frequenzen ihrer Schwingungsbewegungen unterschiedlich sind, muß aus dem Modulationsspektrum des Informationssignals derjenige Abschnitt abgetrennt werden, welcher die Bewegung eines von diesen Elementen kennzeichnet, das zur Beobachtung von Interesse ist. Einer derartigen Situation entspricht der durch Fig. 14 erläuterte Fall. In Fig. 14 wird gezeigt, daß das Wellenbündel der künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen im Einspritzventil 29 auf die BerührungsstelIe zwischen dem ringförmigen Anschlagbund 6 der Führungsnadel 5 und der Feder 10 gerichtet ist. Beim Betrieb des Motors unterscheidet sich das Spektrum der Schwingungsbewegungen der Feder 10 vom Spektrum der Schwingungsbewegungen der Führungsnadel 5 und nimmt, beispielsweise für den vorstehend erwähnten Dieselmotor Ji-50 einen Abschnitt ein, der unterhalb 100 Hz liegt, während das Spektrum der Bewegungen der Führungsnadel 5> die mit der Düsennadel 7 verbunden ist, auf den Abschnitt entfällt, der oberhalb 100 Hz liegt. Falls aber in dem beschriebenen Falle nur die Information über den Bewegungsablauf der Führungsnadel 5 (beispielsweise zur Ermittelung der Parameter der Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil 29) gewünscht wird, stimmt man den Bandpaß 50 mittels der entsprechenden Organe auf den Durchlaß der Frequenzen von nur über 100 Hz ab. Hierbei werden die Frequenzen unter 100 Hz einschließlich der niederfrequenzen Harmonischen der Signale, die die Steilheit der Impulsflanken des Informationssignals verschlechtern, im erforderlichen Maße unterdrückt. Somit

filtert; der NF-Bandpaß 50 aus dem Informationssignal diejenigen Komponenten ab, die eine wertlose Information tragen, und erhöht hierdurch das Signal/Rausch-Verhältnis. Die mittels des Filters 50 abgetrennte Komponente, die nur den Bewegungsablauf der Führungsnadel 5 kennzeichnet, kommt vom Filterausgang zum Eingang 39 der f.'. eh anordnung 3^·

Der absuimmbare HF-Bandpaß 50 kann auch bei der vorstehend beschriebenen Kontrolle des Betriebsverhaltens des Einspritzventils 29 eingesetzT werden, wenn beim Anlaufbetrieb des Motors die Beweglichkeit der Düsennadel 7 kontrolliert wurde, und die an Hand des in Fig, 4 gezeigten Zeitdiagrarnins erläuterr wird. Wie vorstehend angeführt, weist die gutbewegliche Düsennadel 7 (Fig. 14) eine Schwingungsfrequenz von ca. 1000 Hz bzw. etwas darüber auf,.und aus diesem Grunde wird der JNF-Bandpaß 50 auf ein bestimmtes Frequenzband mit der unteren Frequenz von 1000 Hz abgestimmt. Somit ergibt sich, daß falls die Beweglichkeit der Düsennadel 7 un-

:0 zureichend ist und folglich ihre Schwingungsfrequenz die untere Frequenz des Durchlaßbereichs des Bandpasses 50 unterschreitet, am Ausgang dieses Filters kein Signal vorhanden ist;. Falls aber die Beweglichkeit der Düsennadel 7 S^u-C ist, baut sich am Ausgang des Filters 50 ein Signal auf, das anschließend dem Eingang 39 der Meßanordnung 38 zur entsprechenden Auswertung zugeführt v/ird.

Der KF-Bandpaß kann, außerdem, zur sorgfältigeren Analyse der L-'erkmale der einen bzw. anderen Komponente des Informationssignals während der ebenfalls vorstehend beschriebenen Kontrolle des technischen Zustande des Wälzlagers 24 (Fig. 8) und der in diesem Lager angeordneten Welle 23 der Einspritzpumpe 26 eingesetzt werden. In diesem Falle weist, wie aus dem Zeitdiagramm in Fig. 9 ersichtlich, das Informationssignal sich nach den Frequenzen stark voneinander unterscheidende Komponenten auf, und aus diesem Grunde fällt das Abtrennen einer

jeden dieser Komponenten nicht schwer.

Die Verwendung eines HF-Bandpasses 50 (Fit;. 14) gestattet in einigen Fällen die erfolgreiche Anwendung des in Fig. 15 gezeigten einfachen elektrischen Meßgeräts als Meßanordnung 3£)welches den Pegel des Informationssignals mißt. Dies gilt beispielsweise zur Ermittelung der Beweglichkeit der Düsennadel 7 des Einspritzventils 29 und bei der Feststellung des technischen Zustands des Wälzlagers. Die Möglichkeit, ein derartiges Gerät zu verwenden, wird in erster Linie dadurch bedingt, daß die Frequenz der Schwingungsbewegungen der Elemente sich in diesen Fällen in relativ engen Grenzen ändert. Aus diesem Grunde bestimmt der ;Vert des Informationssignalpegels mit ausreichender Genauigkeit den entsprechenden Beweglichkeitsgrad der Düsennadel 7 im Falle, welcher als erster angeführt worden ist, und die Größe des Unrundlaufs der Elemente des Wälzlagers 24 (Fig. 8) und der in diesem Lager laufender Welle 23 im Falle, welcher als zweiter angeführt wurde.

Die Verwendung der in Fig. 16 gezeigten Einrichtung mit einem Oszillograph als Meßanordnung 38 ist besonders effektiv in der erfindungsgemäßen Einrichtung, die ein deutliches Informationssignal erzeugt. Der Oszillograph gibt die Möglichkeit, eine besonders reiche und übersichtliche Information über den Bewegungsablauf des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus und hierbei in einer äußerst deutlichen Form zu erzielen. Wenn ein Einstrahloszillograph verwendet und die Kraftstoffeinspritzung- über das Einspritzventil 29 kontrolliert wird, wird das Signal vom Geber 40 für die Kurbelwellen-Winkellage dem Eingang 41 der Meßanordnung 38 zugeführt, welcher in diesem Falle den Eingang des Waagerechtablenksystems des Oszillographen darstellt, und das Informationssignal wird von dem KF-Verstärker 37 dem Eingang 39 der Meßanordnung 3& zugeführt, welcher den Eingang des Y-Ablenkverstärkers des Oszillographen darstellt. Bei einer

- G5 -

derartigen äußeren Auslösung der Ablenkung im Oszillograph stellt das Zeitintervall zwischen dem Beginn der Ablenkung und der Vorderflanke des Informations-Eignalimpulses die Kraftstoff-Voreinspritzung dar.

Falls die Form eines Jeweiligen Inf ormationosignalimpulses detailliert untersucht werden'soll, kann die interne Auslösung der Ablenkung im Oszillograph verwendet werden. Wenn ein Zweistrahloszillograph verwendet wird, dessen Schirm gerade Fig. 16 gezeigt, und wenn das Betriebsverhalten des Einspritzventils 29 kontrolliert wird, wird das Informationssignal dem Ablenkverstärkereingang eines der Strahlenkanäle zugeführt, und das Signal vom Geber 40 wird entweder dem Ablenkverstärkereingang des anderen Strahlenkanals, oder aber dem Eingang des Oszillografablenksystems zugeführt. Hiernach wird anhand der Darstellung des Informationssignals auf dem Bildschirm eine visuelle Analyse des Bewegungsablaufs des gewählten beweglichen Elements durchgeführt, und mit Hilfe einer im .

Oszillograph eingebauten Meßanordnung wird die Messung der Amplituden- und Zeitparameter dieses Signals durchgeführt. Auf Grund der Ergebnisse der durchgeführten kessungen und der visuellen Untersuchung des Informationssignals v/erden die hauptsächlichen Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Einspritzventils 29 ermittelt.

Falls in der erf indungsgemäßen Einrichtung als Ließ anordnung 3ö das in Fig. 17 gezeigte Stroboskop zur Anwendung kommt, wird das Informationssignal von

j,0 Ausgang des HF-Verstärkers 37 dem Eingang eine Impulsformers 51 zugeführt. Der Impulsformer spricht auf die Vorderflanke des Hauptimpulses des Informationssignals an und erzeugt einen Rechteckimpuls mit vorgegebener Dauer und Amplitude, der einer Stroboskoplampe 52 zugeführt wird und sie periodisch mit der Impulsfolgefrequenz der Informations,Signalimpulse zündet. Die periodischen Lichtblitze ιοί- "'troooskoplampe 52 v/erden mittels einet Refl» ktor: .·3 eug gebündelt

— OD —

auf diejenige Stelle eines Motorgehäuses 56 geworfen, wo sich die Skala 5'ö mit der zentralen feststehenden Marke 57 befindet, wobei der Lichtstrahl auch auf den Rand des Schwungrads 5^ fällt, auf welchen die bewegliehe Marke 55 aufgetragen ist, die zusammen mit dem Schwungrad rotiert. Wenn die Lampe 52 die rotierende Larke 55 und lie feststellende »iarke 57 mit einer jJlitzfrequenz periodisch ueleuchtet, die der Drehfrequenz der Kurbelwelle 5y gleich ist, sciieinen oeide diese Iv, ar ken infolge des stroboskopischen Effekts still zu stehen. Nach dem Winkelabstand zwischen der rotierenden Marke 55 und der feststehenden Marke 57 wird an der Skala 5<=> der Kraftstoff-Voreinspritawinkel des Einspritzventils 29 in bezug auf den oberen Totpunkt des Kolbens Λά ermittelt. Anhand der gemessenen Große dieses Winkelabstands nimmt der Operator eine Einstellung der Kraftstoffeinspritzung vor.

Die Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der als Meßanordnung 3& ein Stroboskop verwendet wird, weist gegenüber den anderen Varianten der erfindungsgemäßen Einrichtung eine einfachere Bauart auf, da hier der Geber 40 für die'iVinkellage der Kurbelwelle, die elektronische Einheit für die Ermittelung und Anzeige des Kraftstoffvoreirispritzwinkels und die entsprechenden Verbindungsleitungen entfallen. Die Leistung saufnähme und die Abmessungen der Einrichtung sind bei dieser Variante auch nicht groß. Die Handhabung der Einrichtung fordert keine spezielle Ausbildung des Bedienungspersonals, da bei der Arbeit mit der Einrich-

^o tunr der Operator nicht die Steuerorgane

elektronischer Einrichtungen manipuliert. Aus diesem Grunde ist die Benutzung dieser Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung besonders vorteilhaft bei der Kontrolle des Betriebsverhaibens des Motorkraftstoffsysterns während vorbeugender Maßnahmen und Reparatur arbeiten, die unmittelbar während des Betriebs des Transportmittels durchgeführt -werden, auf welchem dieser Motor aufgestellt ist.

Viele von den vorstehend beschriebenen Varianten der erfindungsgewüßen Einrichtung gestatten dun Anschluß des Ausgangs 42 (siehe Fig. 11 bis 14) der J.feßanordnung 3d an den Hegler 43 der Kraftstoff ör derung ",um Einspritzventil 2¹J, welcher einen Bestandteil des i.'.ofcorkr aft st off systems darstellt, wodurch eine automatische Steuerung der Kraftsboffeinspritzung und soiiiit des Motors im vorgegebenen optimalen Zustand er-H.öglicht wird. Die Möglichkeit für einen derartigen Anschluß der Meßanordnung 38 wird dadurch bedingt, daß die erfindungsgemäße Einrichtung die Feststellung sämtlicher Hauptparameter der Kraftstoffeinspritzung, und zwar der Spritzdauer, des Voreinspritzwinkels und der Spritzfolgefrequenz sowie der Zeitpunkte des Beginns der i-Jachspritzvorgänge und deren Dauer gewährleistet .

Das Verfahren und die Einrichtung zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von VerbrennungsmotormechanIsraen gemäß der Erfindung weisen gegenüber den bekannten Verfahren und Einrichtungen folgende Vorteile auf.

In erster Linie sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäßen Verfahren und die Einrichtung dank dem, daß sie die Möglichkeit gewährleisten, im vollen Umfang der Ablauf sämtlicher Arbeitsbewegungen und störenden Bewegungen des gewählten beweglichen EIe- :;.ents des zu kontrollierenden Mechanismus, welche die .funktion dieses Mechanismus bedingen, zu offenbaren, es gestatten, mit einer hohen Genauigkeit sämtlichen hauptsächlichen Betriebskenngrößen des Mechanismus Testsustellen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist eine genügend einfache Bauart auf, bei der keine speziellen, nicht standardisierten Elemente notwendig sind und die einen langfristigen und zuverlässigen Betrieb und eine bequeme Handhabung gewährleistet. So fordert das Anoringen der elektromechanischen Wandler am Gehäuse des zu kontrollierenden I.^r;echanismus nur eine kurze

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zeit von ca. Λ-'d li.inuten, und das Aussortieren, beispielsweise der Einspritzventile mit gut beweglicher Düsennadel von den Einspritzventilen mit mangelhafter Beweglichkeit der Düsennadel dauert ca. 2-3 Minuten pro Einspritzventil.

Außerdem sind das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung universell, da sie zur Kontrolle des Betriebsverhaltens eines jeden beliebigen Mechanismus eingesetzt werden können, der in einem Gehäuse angeordnete bewegliche Elemente aufweist und an einem beliebigen Motor angeordnet ist. Für verschiedene Mechanismen werden nur sich voneinander unterscheidende Befestigungsmittel der elektromechanischen 'wandler verwendet . Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung gestatten nicht nur die Kontrolle des Betriebsverhaltens von Mechanismen, sondern auch die Bewertung des technischen au stands dieser Mechanismen und das Auffinden von Störungen an ihnen.

Wesentlich ist, daß das erfindungsgemäüe Verfah^ren die gleichzeitige Verfolgung des Bewegungsablaufs mehrerer beweglicher Elemente eines jeweiligen Mechanismus ermöglicht, insbesondere solcher, deren Bewegungen mit unterschiedlichen Frequenzen erfolgen. In diesem Falle werden für jedes bewegliche Element besondere elektromechanisch^ Wandler eingesetzt. Wenn aber die Frequenzen der Bewegungsabläufe der Elemente kommensurabel sind, können die elektromechanischen Sendewandler der verschiedenen Elemente mechanische Ultraschall sehwinf-ungen mit unterschiedlichen Frequenzen ausstrahlen, die sich im erforderlichen Mause unterscheiden, und anschließend wird eine Frequenztrennung der empfangenen und in ein elektrisches Signal umgewandelten Ultraschallschwingungen verwendet.

All dies gestattet insgesamt eine breite Anwendung des erfindungsgemäJßen Verfahrens und der errindungsgemäßen Einrichtung zur Kontrolle von Verbrennungsmotor-

;..echanismen r-owonl in Betrieben, die sich mit der iroduktion von ί/.otoren und Kr aft st off systemen befassen, als auch unmittelbar beim Betrieb und bei der Reparatur von Motoren.

Leersei te

Claims (21)

FÜNER EBBINGHAUS FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN S)O POSTADRESSE: POSTFACH 9h O1 6O, D - 8OOO MÜNCHEN 95 DEA - 30 079 Verfahren und Einrichtung zur Kontrolle des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotormechanismen PATENTANSPRÜCHE .

1.J Verfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens der ""Mechanismen eines Verbrennungsmotors mit einem Zylinder nebst Kolben, einem Einspritzventil und mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe durch Empfang und Umwandlung der vom gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus kommenden mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Signal, die mittels eines am Gehäuse dieses Mechanismus angeordneten Mittels zum Empfang und zur Umwandlung dieser Schwingungen durchgeführt werden, Trennen der dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus angehörenden Komponente aus dem gewonnenen elektrischen Signal, Messen der spektral-zeitlichen Parameter der empfangenen mechanischen Schwingungen mittels Auswertung der abgetrennten Komponente des elektrischen Signals sowie durch Ermittlung der gewünschten Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Mechanismus anhand der gemessenen Parameter, dadurch gekennzeichnet , daß

- vor dem Messen der spektral-zeitlichen Parameter auf das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus über das Gehäuse dieses Mechanismus mit kontinuierlichen künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen eingewirkt wird,

- die vom gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus kommenden mechanischen Ultraschallschwingungen, die infolge der Wechselwirkung zwischen den künstlich erzeugten mechanischen Ultraschall-IC schwingungen und dem beweglichen gewählten Element entstehen und infolge der Bewegung dieses Elements moduliert sind, empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden,

- das Frequenzband der elektrischen Schwingungen mit der der Frequenz der einwirkenden künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen gleicher Trägerfrequenz abgetrennt wird,

- die abgetrennte Trägerfrequenz des elektrischen Signals zur Gewinnung seiner KF-Modulationskomponente, die die Bewegung des gewählten beweglichen Elements gegenüber dem Gehäuse des zu kontrollierenden Lechanismus charakterisiert und das Informationssignal darstellt, demoduliert wird, und anschließend

- die spektral-zeitlichen Parameter der empfange-25. nen mechanischen Ultraschallschwingungen mittels Auswertung des besagten Informationssignals gemessen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß modulierte Ultraschallschwingungen empfangen und umgewandelt werden, die den zu kontrollierenden Mechanismus mit' dem in seinem Inneren befindlichen gewählten beweglichen Element durchlaufen haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß modulierte Ultraschallschwingungen empfangen und umgewandelt werden, die vom gewählten beweglichen Element reflektiert worden sind,

das im Inneren des zu kontrollierenden Mechanismus angeordnet ist·

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallschwingungen empfangen und umgewandelt werden, welche infolge der Änderung der mechanischen Impedanz des zu kontrollierenden Mechanismus mit dem in seinem Inneren befindlichen gewählten beweglichen Element moduliert worden sind·

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf das Ende der Düsennadel bzw. der Führungsnadel des Einspritzventils eingewirkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus während der Anlaßvorgänge des Motorbetriebs eingewirkt wird.

7- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g ekennzeichnet, daß mit künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen auf die Einspritzventilfeder eingewirkt wird.

ö. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen auf den Boden des im Zylinder befindlichen Kolbens eingewirkt wird.

9· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen auf die Seitenwand des im Zylinderinneren befindlichen Kolbens eingewirkt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit künstlich erzeugten Ultraschallschwingungen auf das Wälzlager eingewirkt wird, in welchem die Welle der Einspritzpumpe gelagert ist.

11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem elektromechanischen Empfangswandlerzur Aufstellung auf dem Gehäuse des zu kontrollierenden Mechanismus, der elektrische Schwingungen erzeugt, die ein Informationssignal enthalten, welches den Bewegungsablauf des gewählten beweglichen Elements des zu kontrollierenden Mechanismus charakterisiert, und dessen Ausgang mit dem Eingang eines elektrischen Filters verbunden ist, das zum Trennen eines Frequenzbands aus dem Spektrum der von dem elektromechanischen Empfangswandler erzeugten elektrischen Schwingungen dient, das dem Informationssignal entspricht, und dessen Ausgang an den Eingang der Meßanordnung zum Messen der Amplituden- und Zeitparameter des Informationssignals angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- in dieser Einrichtung ein Generator (30) zur Erzeugung kontinuierlicher elektrischer Schwingungen im Ultraschallbereich vorgesehen ist, dessen Ausgang

(31) an den elektromechanischen Sendewandler (32) angeschlossen ist, welcher zur Aufstellung auf dem Gehäuse (1) des zu kontrollierenden Mechanismus (19» 26, 29) eingerichtet und mechanische Ultraschallschwingungen zu erzeugen imstande ist, die sich in Richtung des gewählten beweglichen Elements (5, 7, 10» 16, 23, 24) des zu kontrollierenden Mechanismus (19, 26, 29) ausbreiten,

- und das elektrische Jj'ilter (3*0 als ein Bandpaß für die Trägerfrequenz des Generators (30) mit einem Durchlaßbereich, der der Bandbreite des Informationssignalspektrums entspricht, ausgebildet ist, und sein Ausgang an den Eingang (39) der Meßanordnung (3ö) über - in Reihe geschaltet - einen Detektor (35· der zum Trennen des Informationssignals dient, und einen NF-Verstärker (37) angeschlossen ist,

- wobei der elektromechanische Empfangswandler (33) imstande ist, mechanische Ultraschallschwingungen zu

empfangen, welche infolge der Bewegung des gewählten beweglichen Elements (5, 7% 10, 18, 23, 24) moduliert worden sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm ein Geber (40) für die Winkellage der i.iotorkurbelwelle (59) vorgesehen ist, wobei der Ausgang dieses Gebers (40) an den anderen Eingang (41) der Meßanordnung (38) angeschlossen ist, der zur zeitlichen Synchronisierung der Meßan-Ordnung (38) dient·

13. Einrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanisch^ Sendewandler (32) und der elektromechanische Empfangswandler (33.) zu einem einheitlichen elektromechanischen Wandler (45) vereinigt sind, welcher die .Funktionen beider genannten Wandler gleichzeitig verrichtet, und der Ausgang (31) des Generators (3°) an den Sende- und Empfangswandler (45) über ein Wirkwider st andsglied (44) angeschlossen ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 11 bis 13i dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (.3^) als Amplitudendemodulator ausgebildet und zum Abtrennen der Modul at ionshüllJcurve der gewonnenen elektrischen Schwingungen bestimmt ist.

15· Einrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (353 als Phasendemodulator zur Trennung des Informationssignals, das eine Änderung der Phasendifferenz zwischen dem Signal des Generators (30) und den gewonnenen elektrischen Schwingungen darstellt, ausgebildet ist, und der Ausgang (31) des Generators (30) an den anderen Eingang (46) des Detektors (35) angeschlossen ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (31) des Generators (30) an den anderen Eingang (46) des Detektors (35) über einen Phasenschieber (49) angeschlossen ist.

17- Einrichtung nach Anspruch 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des NF-Verstärkers (37) an den Eingang (39) der Meßanordnung (38) über einen fit'-ßandpaß (50) angeschlossen ist, um aus dem Informationssignalspektrum ein bestimmtes Spektrumband abzutrennen.

1Ö. Einrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (38) als ein Mittel zum Messen des Informationssignalpegels ausgebildet ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 11 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (38) als oszillographische Einrichtung zur Anzeige der !form und zum Messen der Dauer und der Hiase des Informationssignals ausgebildet ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (38; als Stroboskop ausgebildet ist, das zur Ermittelung des Zeitpunkts des Beginns des Informationssignals gegenüber dem Zeitpunkt des Eintreffens des Kolbens (18) in die vorgegebene stellung bestimmt ist·

21. Einrichtung nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet;, daß der Aus- gang (42) aer Meßanordnung (38; an den Eingang des Reglers (43) der Kraftstofförderung angeschlossen ist, welcher die steuerung aer Kraftstoffeinspritzung über das Einspritzventil (29) gewährleistet.