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Eine weitere in der DE-OS 27 01 777 gezeigte Einrichtung zur Strahllageermittlung
ist für solche Hochdruck-Einspritzventile vorgesehen, bei denen der Einspritzstrahl
gleichachsig zur Achse des Hochdruck-Einspritzventiles liegt, was für sogenannte
Zapfenyentile zutrifft. Die Sensoren zur Strahllageermittlung sind hier aus mehreren
Lichtschranken gebildet, die quer zur Strahlachse angeordnet sind und den Umfang
des Strahles tangieren. Und zwar sind vier Lichtschranken vorgesehen, die ein kleines
Quadrat einschließen. Falls eine der Lichtschranken durch den Einspritzstrahl unterbrochen
werden sollte, so wird damit angezeigt, daß der Einspritzstrahl in Richtung zu dieser
Lichtschranke hin eine Neigung hat oder daß der Querschnitt des Einspritzstrahles
in Richtung auf diese Lichtschranke hin eine Ausbauchung hat. Die Aussagekraft einer
derartigen Strahlvermessung ist also nicht ganz eindeutig, was Strahllage und Querschnittsform
des Einspritzstrahles anlangt. Es kann mit der bekannten Einrichtung lediglich festgestellt
werden, ob er Einspritzstrahl innerhalb eines durch die Lichtschranke vorgegebenen
Meßquadrates fällt oder nicht. Ursachen für eine Überschreitung des Meßqu'.'drates
können nicht festgestellt werden; cbenso wenig kann die Tatsache eines möglicherweisc
zu dünnen oder zu schwachen Einspritzstrahles mit der bekannten Einrichtung ermittelt
werden; ein
solches Hoch-Druckeinspritzventil würde vielmehr als
einwandfrei von der Testeinrichtung befunden werden.
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Im übrigen ist die bekannte Einrichtung praktisch auf Zapfendüsenventile
beschränkt.
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Eine weitere Einrichtung zur Strahllageermittlung von Hochdruck-Einspritzstrahlen
geht aus der DE-AS all 04198 als bekannt hervor. Bei der dort gezeigten Einrichtung
ist das zu testende Einspritzventil mit nach oben gerichteter Einspritzdüse vertikal
eingespannt und es ist eine kleine im oberen Bereich kugelförmig gestaltete Glaskuppel
über das Einspritzventil gestülpt, wobei der Kugelmittelpunkt im Bereich der Einspritzdüse
liegt. Der Kugelteil der Kuppel ist mit einem Netz von Meridianlinien und Längenkreisen
versehen. Die Auftreffstelle der Einspritzstrahlen kann von außen visuell betrachtet
werden. Aufgrund des Meridian- und Längenkreis-Liniennetzes kann auch die Strahllage
nach Azimut- und Elevationslage visuell bestimmt werden.
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Zwar ist diese Strahllage-Vermessungseinrichtung für Einspritzventile
mit den unterschiedlichsten Strahllagen verwendbar, jedoch erfordert sie eine visuelle
Ablesung der Strahllage, was umständlich und zeitraubend ist, insbesondere, weil
sich der Staupunkt eines jeden Einspritzstrahles nur sehr undeutlich auf der Glaskugel
abzeichnet und nur bei großer Übung und Routine genau lokalisierbar ist. Darüber
hinaus muß die genaue Winkellage zwischen einzelnen Linien innerhalb des Meridian-
und Längenkreisnetzes geschätzt werden, was entweder ungenau oder noch mehr zeitraubend
ist.
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Die DE-AS 10 45 169 zeigt eine Testeinrichtung für Hochdruck-Einspritzventile,
mit der der Einspritzbeginn ermittelt werden kann. Das in die Einrichtung eingesetzte
Hochdruck-Einspritzventil wird mit einer zugehörigen Einspritzpumpe über eine entsprechende
Einspritzleitung verbunden, die mit Drehzahlen, wie sie beim üblichen Motorbetrieb
auftreten, angetrieben wird. Die Pumpenwelle ist überdies mit einem Zeiger und einer
Winkelskala versehen, die mit einer Stroboskoplampe beleuchtet wird. Im Bereich
der Austrittsstelle des Einspritzstrahles aus dem Einspritzventil ist ein axial
beweglicher Stift angeordnet, der unter leichter Federvorspannung auf die Austrittsöffnungen
gedrückt wird. Bei Einspritzbeginn wird aufgrund des Staudrukkes des Einspritzventiles
der Stift entgegen der Federkraft angehoben und schließt dadurch einen elektrischen
Kontakt, mit dem die Stroboskoplampe getriggert werden kann. Bei jedem Spritzbeginn
des Einspritzventiles während des Testbetriebes erzeugt also die Stroboskoplampe
einen kleinen Lichtblitz. Der mit der Welle der Einspritzpumpe umlaufende Zeiger
erscheint unter der Blitzfolge der Stroboskoplampe an der Position des Einspritzbeginnes
stillzustehen, so daß die Winkellage des Einspritzbeginnes an der zugehörigen Winkelskala
abgelesen werden kann. Diese Einrichtung ist jedoch nicht geeignet zur Strahllageermittlung.
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Schließlich zeigt die DE-OS 31 41 899 eine Meßeinrichtung für die
einen Hochdruck-Einspritzventil zugeführte Kraftstoffmenge. Diese Meßeinrichtung
enthält eine Meßblende aus einem piezo-elektrischen Material, z. B. aus Quarz. Die
an der Meßblende erzeugte Druckdifferenz ruft an den beiden gegenüberliegenden Seiten
der Meßblende aufgrund des piezo-elektrischen Effektes eine Potentialdifferenz hervor,
die proportional zum Differenzdruck ist, welcher seinerseits gleichsinnig analog
mit der Durchströmmenge sich ändert. Aus dieser Veröffentlichung geht jedoch auch
keine Einrichtung zur Strahllageermittlung hervor.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrundegelegte Einrichtung
zur Strahllagevermessung dahingehend zu verbessern. daß sie bei einfachem Aufbau
auf Mehrstrahldüsen mit beliebiger Strahllage anwendbar ist und daß mit ihr genauere
Aussagen hinsichtlich der Strahllage und außerdem auch Mengensignale hinsichtlich
der Einzelstrahlen gewonnen werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
von Anspruch 1 oder durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 2 gelöst. Aufgrund
des umlaufenden stabförmigen Sensors bzw. der umlaufenden stabförmigen Schlitzblende
kann jeder beliebige Strahl genau erfaßt werden. Dank des Winkellagengebers wird
automatisch auch ein genaues Winkelsignal gegeben. Durch die Höhe des gewonnenen
Signals kann auch auf die Höhe des Strahlimpulses und somit auf den Massenstrom
des Einzelstrahles geschlossen werden.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen F i g. 1 einen Vertikalschnitt
durch eine Einrichtung zur Vermessung der Einspritzstrahlen eines Hochdruck-Einspritzventiles
mit einigen Peripheriegeräten, F i g. 2 eine Einzeldarstellung des meßempfindlichen
Teiles einer gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 modifizierten Einrichtung
und F i g. 3 einen diagrammartigen Meßaufschrieb, wie er mit einer Einrichtung nach
Fig.l oder 2 gewonnen werden kann für ein Vierstrahl-Einspritzventil.
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Das zu vermessende Hochdruck-Einspritzventil 1 ist in eine Einrichtung
eingesetzt, die folgendermaßen aufgebaut ist: Das untere Ende eines nur teilweise
dargestellten Druckverstärkers 7 weist einen zylindrischen oder prismatischen definiert
bearbeiteten Hals 9 auf, der in einer entspechenden Führung 8 axial beweglich geführt
ist. Die Führung ist auf einem Tragkörper 6 starr befestigt, an dem auch das zu
testende Hochdruck-Einspritzventil 1 mittelbar gehaltert ist. Am unteren Ende des
Hochdruckverstärkers 7 ist ein aus Ventilkörper 10 und Elektromagnet 11 bestehendes
Elektromagnet-Ventil befestigt, welches zusammen mit dem Druckverstärker eine starre
Baueinheit bildet. Unterseitig an dem Ventilkörper 10 ist ein Mundstück 12 befestigt,
welches mit einem konischen Ansatz dichtend in das entsprechende Gegenstück am Anschlußstutzen
13 des zu testenden Hochdruck-Einspritzventiles einpreßbar ist. Zu diesem Zweck
ist der axial bewegliche Druckverstärker mit einem Anpreßkolben versehen, was jedoch
nicht dargestellt ist. An dem Mundstück ist noch ein trägheitsfrei arbeitender Drucksensor
28 angeschlossen, der den Druckverlauf während des Testes feststellt und ein entsprechendes
Signal an eine Auswerteeinheit 26 weiterleitet. Unterhalb der aus Mundstück, Elektromagnetventil
und Druckverstärker gebildeten Baueinheit ist an dem Tragkörper 6 ein Aufnahmekörper
14 zur Aufnahme des zu testenden Hochdruck-Einspritzventiles 1 axial feststehend
gehaltert. Jedoch ist der Aufnahmekörper 14 über eine quer zur Achse des Hochdruck-Einspritzventiles
liegende Schwenkachse 15 schwenkbar, so daß der Aufnahmekörper 14 zur Erleichterung
des Austauschs des Hochdruck-Einspritzventiles nach vorne geschwenkt werden kann.
Es ist im übrigen lose jedoch in definierter Umfangslage in eine entsprechende Bohrung
innerhalb des Aufnahmekörpers 14 eingesetzt. Nach einem axialen Ausrichten eines
eingesetzten Hochdruck-
Einspritzventiles kann das Mundstück 12
auf den Anschlußstutzen 13 abgesenkt und dort dichtend angepreßt werden. Sofern
der Druckverstärker 7 gefüllt ist, kann über das Elektromagnetventil 10/11 die im
Druckverstärker hochdruckseitig gespeicherte Testölmenge zu dem zu testenden Hochdruck-Einspritzventil
1 gegeben werden. Hierbei können Mengenmessungen und ein Schnarrtest vorgenommen
werden. Hiermit befaßt sich eine andere Anmeldung der Inhaberin.
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Vorliegend geht es um die Untersuchung der Einspritzstrahlen 3, die
von der Düse 2 des Hochdruck-Einspritzventiles ausgehen. Zu diesem Zweck ist unterhalb
des Aufnahmekörpers 14 ein Aufnahmeraum vorgesehen. auf dessen Innenseite piezoelektrische
Sensoren 4 und 5 angebracht sind, die unmittelbar vom Impuls der Einspritzstrahlen
3 beaufschlagbar sind. Anstelle von piezoelektrischen Sensoren wären auch andere
elektronische Kraftmeßeinrichtungen kleinbauender Art denkbar. Beispielsweise sind
kleine elastische quer zum Einspritzstrahl sich erstreckende Blattfedern denkbar,
die mit Dehnmeßstreifen beklebt sind. Daneben wären auch kapazitive Kraftmeßsensoren
denkbar, bei denen ein durch zwei Metallfolien gebildeter Kondensator mit einem
gummielastischen nicht leitenden Dielektrikum dazwischen quer zu den Einspritzstrahlen
angeordnet ist.
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An der Auftreffstelle des Einspritzstrahles auf die eine Metallfolie
wird diese entgegen dem Widerstand des elastischen Dielektrikums eingedrückt, wodurch
sich die Kapazität ändert. Um unabhängig von der Umfangslage des Einspritzstrahles
ein ausschließlich mengenabhängiges Signal an dem Sensor zu bekommen, ist es zweckmäßig,
daß die von den Sensoren gebildete bzw. bestrichene Fläche des Aufnahmeraumes rotationssymmetrisch
ist, wobei die Symmetrieachse durch die Mitte der Düse 2 des Hochdruck-Einspritzventiles
1 verläuft. Bei den in den F 1 g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist
die von den Sensoren 4 und 5 gebildete bzw.
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bestrichene Fläche sogar kugelförmig ausgebildet mit Mittelpunktslage
der Düse 2. Dadurch ist auch das Sensorsignal von der Winkellage in Höhenrichtung
unabhängig und es berücksichtigt lediglich den zeitlichen Massenstrom des Einspritzstrahles.
Bei einer entsprechenden Programmierung der bereits erwähnten Auswerteeinheit 26
könnte jedoch auch eine-Zylinderfläche von den Sensoren gebildet bzw. bestrichen
sein. das Hochdruck-Einspritzventil könnte bei Mehrstrahlausführung so relativ zu
dem Aufnahmeraum angeordnet sein, daß alle Einspritzstrahlen wenigstens in grober
Annäherung in einer zur Rotations- bzw. Symmetrieachse senkrecht liegenden Ebene
auf die durch die Sensoren gebildete bzw. bestrichene Fläche auftreffen. Kleine
Abweichungen in Höhenrichtung von einer solchen achssenkrechten Ebene verursachen
nur eine vernachlässigbare größere Strahllänge, die nicht zu einerentfernungsbedingten
lmpulsabnahme führt. Bei einer solchen Relativlage zwischen Hochdruck-Einspritzventil
und Aufnahmeraum in Zylinderform braucht die Auswerteeinheit nicht in spezieller
Weise programmiert zu sein, weil auch dann die Höhe der Sensorsignale unmittelbar
vergleichbar sind mit der jeweiligen Strahlmenge. Lediglich bei stark unterschiedlicher
Auftreffhöhe der einzelnen Strahlen muß aufgrund der unterschiedlichen freien Strahllänge
und einer dadurch bedingten Impulsänderung das Sensorsignal entsprechend rechnerisch
korrigiert werden.
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In diesem Zusammenhang sei bereits darauf hingewiesen. daß eine gegenseitige
vorzugsweise einstellbare Neigung zwischen der Rotationsachse bzw. Symmetrieachse
der meßempfindlichen durch die Sensoren gebildeten bzw. bestrichenen Fläche einerseits
und der Achse des zu testenden Hochdruck-Einspritzventils andererseits recht vorteilhaft
ist. Eine solche Neigung erlaubt nicht nur - wie dargelegt - bei einfachem Rechenaufwand
die Verwendung eines in vieler Hinsicht günstigen zylindrischen Aufnahmeraumes bzw.
einer entsprechenden Sensorbestückung - hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen
-, sondern bei einer solchen Neigung können auch sogenannte Zapfenventile vermessen
werden, bei denen die Strahlachse gleichachsig zur Achse des Hochdruck-Einspritzventiles
liegt.
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Bei einer Einzweck-Ausgestaltung des Aufnahmeraumes für ein bestimmtes
Hochdruck-Einspritzventil können die einzelnen Sensoren entsprechend der Sollage
der einzelnen Einspritzstrahlen 3 an dem Aufnahmeraum lokalisiert sein. Es können
sehr kleine stiftförmige piezoelektrische Sensoren in der Strahlachse angebracht
sein, die jeweils ein Mengensignal für den zugehörigen Einzelstrahl liefern. Um
auch eine Aussage über eine gegenüber der Sollage geneigte Strahlenlage zu bekommen,
kann bei einer solchen Ausgestaltung bzw.
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Bestückung des Aufnahmeraumes mit Sensoren ein Kranz weiterer stiftförmiger
Sensoren um den in der Strahlachse liegenden Sensor angeordnet sein. Bei schiefliegendem
Strahl würden dann Sensoren aus diesem Kranz beaufschlagt werden.
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Auf den ganz oder teilweise vom Strahl getroffenen Sensor wirkt ein
Impuls entsprechend der nicht unbeträchtlichen Strahlenergie und demgemäß eine Kraft
ein, die bei piezoelektrischem Material eine Ladung an den beiden Enden des Sensors
hervorruft, die an einem empfindlichen Meßinstrument anzeigbar ist und deren Höhe
dem Strahlimpuls und somit dem Massenstrom proportional ist. Auch bei einem schrägen
Auftreffen des Strahles auf die Vorderseite des Sensors wird noch ein durchaus brauchbares
Signal erzeugt, jedoch muß der Winkel zwischen Strahlachse und Sensoroberfläche
und ein etwaiger Lauflängenunterschied des Strahles gegenüber einer normierten Strahllänge
zumindest mittelbar bekannt sein.
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Der Gedanke einer Bestückung des Aufnahmeraumes mit stiftförmigen
relativ kleinen Sensoren, die selbstverständlich jeweils einzeln mit nach außen
führenden Anschlüssen versehen sein müssen, läßt sich weiter entwickeln zu einem
universell verwendbaren Aufnahmeraum, in dem die gesamte Innenfläche des Aufnahmeraumes
mit kleinen Einzelsensoren mosaikartig bestückt wird. Die einzelnen Sensoren sind
in Axial-bzw. Meridianrichtung und in Umfangsrichtung des Aufnahmeraumes fein geteilt
und grenzen dicht aneinander an. Ein solcher Aufnahmeraum wäre in der Lage, die
Einzelstrahlen eines Hochdruck-Einspritzventiles hinsichtlich Strahllage und Strahlmenge
jeweils zu vermessen. Aus der Höhe des Einzelsignales eines Einzelstrahles kann
unter Berücksichtigung der insgesamt je Zeiteinheit abgespritzten Testölmenge auf
die Menge des Einzelstrahles zurückgerechnet werden. Aus der Lage des jeweils beaufschlagten
Sensors kann auf die Strahllage geschlossen werden.
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Um den nicht unbeträchtlichen Aufwand für das Bestücken eines solchen
Aufnahmeraumes mit so vielen kleinen Einzelsensoren und einen entsprechenden Vielkanalverstärker
zu vermeiden, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein anderer Weg beschritten
worden. Und zwar ist die meßempfindliche Fläche des Aufnahmeraumes durch zwei streifenförmige
Sensoren 4
und 5 gebildet, die in Rotation verstzt Weiden lipid
somit den gesamten Umfang der meßempfindlichen Fläche bestreichen. Bei dem in F
i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine drehbare Meßkugel 16 mit Rotationsachse
17 vorgesehen, die von einem Antriebsmotor 9 in Rotation versetzt werden kann. Auf
der Innenseite der Meßkugel 16 sind zwei schmale Streifen aus piezoelektrischem
Material aufgeklebt. Die beiden Streifen erstrecken sich von oben nach unten über
die ganze »Nord-Süd«-erstreckung der Meßkugel hinweg, soweit diese vorhanden ist.
Jedoch schließen die beiden Streifen gegenseitig einen Winkel ein. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der eine Sensorstreifen 4 genau meridional ausgerichtet,
wogegen nur der andere Streifen 5 gegen die Meridianrichtung geneigt ist. Die Sensoren
sind - wie gesagt - mit nach außen führenden Anschlüssen versehen; zu diesem Zweck
ist ein Drehübertrag 18 mit einem umlaufenden und einem stillstehenden Teil vorgesehen.
In diesem Drehübertrager ist auch noch ein Drehlagengeber beispielsweise in Form
einer Zahnscheibe mit berührungsfreier Abtastung des Durchlaufes der Zähne zur Erzeugung
von Winkelsignalen kombiniert. Um eine möglichst hohe Drehzahlkonstanz bei der Rotation
der Meßkugel zu bekommen, weisen die rotierenden Teile eine hohe Schwungmasse auf.
Sie sind mit einer Drehzahl von beispielsweise 600 U/min angetrieben, machen also
etwa einen Umlauf in einer Zehntelsekunde. Die Einspritzdauer muß zu Testzwecken
entsprechend lange z. B. ein kleines Mehrfaches davon aufrechterhalten werden. Die
Meßkugel ist zur Ableitung des abgespritzten Testöles am Umfang mit Ablaufbohrungen
versehen. Im übrigen ist die Meßkugel und der Drehübertrager mit einer zylindrischen
Auffanghülse 20 umgeben, die das abgespritzle Testöl auffängt und es über ein Ablaufrohr
21 zu einem Sammelbehälter 22 zurückleitet Durch den einen streifenförmigen Sensor4,
der genau in Meridianrichtung verläuft, wird - im Zusammengehen mit den Winkelsignalen
des Drehlagengeber - ein Signal für den Azimutwinkel eines jeden Einzelstrahles
3 geliefert. Sofern ausschließlich die Azimutlage der Einspritzstrahlen interessiert,
genügt es, an der Meßkugel lediglich diesen einen Sensor 4 zu befestigen. Durch
den weiteren streifenförmigen Sensor 5 kann der Elevationswinkel der Einspritzstrahlen,
und zwar aus dem Zeitintervall zwischen den beiden Signalen der beiden Sensoren
ermittelt werden. Je weiter der Einspritzstrahl 3 nach unten geneigt ist, um so
geringer ist das Zeitintervall zwischen den beiden Signalen, sofern die beiden streifenförmigen
Sensoren in Richtung nach unten zusammenlaufen. Umgekehrt verläuft der Einspritzstrahl
um so mehr ansteigend, je größer der Zeitabstand der beiden Signale ist. Es sei
hier der Vollständigkeit halber noch erwähnt, daß lediglich aus Gründen einer rechnerischen
Einfachheit der eine Sensor genau in Meridianrichtung ausgerichtet ist. Bei entsprechender
Programmierung der Auswerteeinheit könnte auch bei V-förmiger Neigung beider streifenförmiger
Sensoren ein eindeutiges Azimutsignal für jeden Einzelstrahl errechnet werden. Um
sicherzustellen, daß jeweils eine der streifenförmigen Sensoren nicht gleichzeitig
von zwei verschiedenen Einspritzstrahlen getroffen wird - dies würde die Auswertung
der Signale erschweren -, ist es zweckmäßig, daß die Streifen relativ sleil angeordnet
sind, so daß die Summe der umfangsmäßig von den streifenförmigen Sensoren eingenommenen
Winkelräume geringer sind als der kleinste Winkelabstand zweier benachbarter Einspritzstrahlen
aus der Vielzahl der zu
untersuclieiiden H6chdruck-Einspritzventile. Zwar bestehen
für die gegenseitige Umfangslage der beiden streifenförmigen Sensoren keine unabdingbaren
Voraussetzungen. jedoch erscheinen zwei verschiedene gegenseitige umfangsmäßige
Relativlagen besonders zweckmäßig. Und zwar zum einen die, bei denen die beiden
streifenförmigen Sensoren umfangsmäßig möglichst nah zusammengerückt sind; bei dieser
Anordnung werden die beiden Sensorsignale für jeden Einzelstrahl unmittelbar nacheinander
geliefert, bevor das Signal eines anderen Einzelstrahles erscheint. Die andere zweckmäßige
Relativlage der beiden Sensoren ist die diametral gegenüberliegende Anordnung, bei
der etwa um 180 zueinander versetzte Sensorsignale jeweils einem bestimmten Einzelstrahl
zugeordnet werden müssen.
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Die F i g. 2 zeigt eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F
i g. 1 leicht modifizierte Ausführung der »Meßkugel«. Hier ist diese lediglich beschränkt
auf zwei kreisbogenförmig gewölbte Haltearme 23 und 24, die auf dem Umfang einer
Kugeloberfläche verlaufen und an der Innenseite mit streifenförmigen Sensoren 3
und 4 piezoelektrischer Art beschichtet sind. Gegenüberliegend ist über einen entsprechend
geformten Haltearm ein Gegengewicht 25 gehaltert.
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Der Vollständigkeit halber sei noch eine weitere Variante der in
F i g. 1 gezeigten Ausführungsform erwähnt, die sich insbesondere für eine zylindrische
Form der meßempfindlichen Fläche des Aufnahmeraumes anbietet. Anstelle von streifenförmigen
Sensoren auf dem umlaufenden Aufnahmeraum kann dieser auch vollflächig und lückenlos
mit einem kraftempfindlichen einheitlichen Sensor der erwähnten Art versehen sein,
der jedoch bis auf zwei Rcststreifen entsprechend dem geschilderten V-förmigen Verlauf
gepanzert ist, wobei die Panzerung so stark ist, daß im gepanzerten Bereich der
Sensor gewissermaßen taub ist. Es handelt sich bei der Panzerung praktisch um einen
eingeschobenen Zylinder mit zwei V-förmig zueinander angeordneten Längsschlitzen.
Diese Panzerung macht zwar die Drehung des Aufnahmeraumes mit, ist allerdings gegenüber
dem meßempfindlichen Material in Umfangsrichtung verschiebbar. Diese Ausführung
bietet sich dann an, wenn durch häufigen Gebrauch das meßempfindliche Material an
den von den Schlitzen freigelegten Stellen zerschlissen ist. Durch Weiterdrehen
der Panzerung um eine Schlitzbreite kann eine unversehrte Stelle des meßempfindlichen
Materials freigelegt werden und so der Aufnahmeraum für weitere Messungen brauchbar
gemacht werden. Bei einer solchen Ausgestaltung bietet sich vor allen Dingen die
diametral gegenüberliegende Anordnung der beiden meßempfindlichen Streifen bzw.
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Schlitze an, weil dann nahezu der ganze Umfang nach und nach ausgenutzt
werden kann, ohne daß sich die Meßstreifen gegenseitig überschneiden. Die hier geschilderte
Ausführungsvariante hat den Vorteil, daß nur ein Paar von Anschlüssen nach außen
geführt zu werden braucht, weil nur ein einziger Sensor flächendeckend im gesamten
Aufnahmeraum vorhanden ist.
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Eine weitere Vereinfachung gegenüber dieser Ausführungsvariante,
nämlich der Wegfall des Drehübertragers ist dadurch erzielbar. daß der innenseitig
mit einem einheitlichen durchgehenden Sensor flächendekkend beschichtete Aufnahmeraum
stillstehend angeordnet ist und daß innerhalb davon ein weiterer drehbar gelagerter
Aufnahmeraum nach Art einer Panzerung vorgesehen ist, der mit einem oder mit zwei
V-förmig zueinander geneigten Schlitzen in der geschilderten Weise versehen ist.
Der innenliegende als umlaufende
Panzerung dienende Aufnahmeraum
ist ebenfalls mit einem Drehantrieb und einem Drehlagengeber versehen. Auch bei
dieser Ausgestaltungsvariante besteht die Möglichkeit, verschlissene Sensorstellen
gegen frische auszutauschen, indem der Träger für das Sensormaterial um ein kleines
Stück verdreht wird. Die Gefahr von Sensorverschleiß ist hier besonders groß, weil
bei der wiederholten Testung gleichartiger Hochdruck-Einspritzventile die Strahlen
stets auf die selbe Stelle des stillstehenden Sensormaterials auftreffen. Im übrigen
kann auch durch axiales Verschieben des Trägers des Sensormaterials eine frische
Sensorstelle in die Strahlauftreffstelle gebracht werden.
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Als meßempfindliches Material für die Sensoren kommt insbesondere
ein piezoelektrischer Werkstoff, und hier insbesondere die neuerdings erhältliche
sogenannte Piezo-Folie in Frage. Es handelt sich hierbei beispielsweise um eine
von einer US-Firma mit Sitz in Pennsylvania zumindest vertriebene Folie aus Kunststoff
unbekannter Zusammensetzung, die beidseitig mit Aluminium oder Nickel bedampft ist.
Die Folie wird in Stärken zwischen 9 bis 90 lim geliefert. Ähnliche Folien, wahrscheinlich
japanischer Herkunft, sind ebenfalls im Handel erhältlich. Derartige Folien sind
als Blätter im Handel, aus denen mit einer Schere Streifen in der benötigten Länge
und Breite herausgeschnitten werden. Die Anschlüsse werden mit einem elektrisch
leitenden Kleber auf Zweikomponentenbasis an die metallischen Oberflächenüberzüge
angeklebt. Die relativ weiche Piezofolie ist gegenüber dem Einspritzstrahl nicht
widerstandsfähig genug; sie wird unter Umständen bereits durch einen einzigen Einsprilzvorgang
so stark verletzt, daß sie nicht weiter brauchbar ist. Aus diesem Grunde muß die
Piezofolie mit einer Panzerung versehen werden, die zwar zum einen widerstandsfähig
genug ist, um die zerstörende Kraft der Einspritzstrahlen auf Dauer abzuschirmen,
die aber flexibel genug ist, um die Empfindlichkeit der Folie nicht zu vertauben.
Eine Panzerung aus einer Auflage aus fedetharter Metallfolie von etwa 0,03 bis 0,1
mm Stärke hat sich als brauchbar erwiesen. Wegen dieser dünnen Wandstärken der Metallfolie
kommen insbesondere korrosionsbeständige Metalle, insbesondere V2A-Stahl in Betracht.
Daneben hat sich auch eine Auflage aus einer -Polyesterfolie, allerdings in größerer
Wandstärke, bewährt; diese Folienart ist sehr hart und kratzfest. Auch Beschichtungen
aus anderen widerstandsfähigen Werkstoffen, insbesondere aus einem Hartlack könnten
eine wirksame und dauerhafte Panzerung darstellen.
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An die Auswerteeinheit 26, der außer den Sensorsignalen auch noch
Signale anderer Meßgeräte, wie z. B.
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des Drucksensors 28 zugeführt werden, ist ein Drucker 27 angeschlossen,
in welchem die Meßergebnisse in aufbereiteter Form graphisch oder numerisch ausgeworfen
werden können. Ein diagrammartiger Ausdruck ist in F i g. 3 dargestellt, bei dem
auf der horizontalen Achse der Umfangs- oder Azimutwinkel der Einzelstrahlen eines
Vierstrahl-Einspritzventiles und auf der vertikalen Achse die Intensität S der einzelnen
Signale aufgetragen ist. Im Bereich des Nullpunktes der Winkelachse ist ein Referenzsignal
R für den Winkelnullpunkt eingezeichnet. Die einzelnen Signale beim Durchlauf der
streifenförmigen Sensoren durch die einzelnen Strahlen haben zuckerhut-ähnlichen
Verlauf: es treten stets -entsprechend den paarweise angeordneten Sensoren 4 und
5 - jeweils nebeneinander zwei Signale 11.12, J3 und 14 in dichtem Abstand auf.
die den Einzelstrahlen des Hochdruck-Einspritzventils zugeordnet sind. Das jcweils
erste dieser Signale aus den Signalpaaren ist in vollen Linien dargestellt; es stammt
von dem ersten streifenförmigen Sensor 4, der in Meridianrichtung ausgerichtet ist.
Die Lage seines Maximums über der Abszissenachse gegenüber dem Referenzsignal R
liefert die Umfangskoordinate ul, U2, U3 bzw. U4 für die einzelnen Einspritzstrahlen.
Es handelt sich hierbei um den Azimutwinkel der Einspritzstrahlen gegenüber einer
Referenzmarke am Hochdruckeinspritzventil. Die Höhe Q der Signalpaare ist porportional
zur Menge der jeweiligen Einzelstrahlen.
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Das zweite Signal aus den Signalpaaren ist strichliert dargestellt.
Der Abstand der beiden Maxima der Signalpaare ist ein Maß für den Elevationswinkel
der Einspritzstrahlen bzw. eine entsprechende Höhenkoordinate h1, h2, h3 und h4.
Aus der Breite eines in seinem Verlauf zuckerhutähnlichen Signales im Bereich seiner
Basis - Maß kann auf die Strahlbreite bzw. den Strahldurchmesser geschlossen werden.
Und zwar muß von diesem Winkelwert b noch der von dem streifenförmigen Sensor eingenommene
Winkelraum abgezogen werden; man erhält dann unmittelbar den Strahlwinkel, aus dem
dann entsprechend der Lauflänge des Strahles der Strahldurchmesser an der Auftreffstelle
errechnet werden kann.
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Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die Winkelauflösung
der Einrichtung mit zunehmendem Durchmesser des Aufnahmeraumes bzw. der von den
Sensoren bestrichenen Fläche größer wird.
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Zwar nimmt der Strahldurchmesser mit zunehmender Entfernung von der
Austrittsstelle des Strahles ebenfalls zu, jedoch muß aus praktischen Gründen für
die Breie der streifenförmigen oder stäbchenförmigen Sensoren ein gewisses Mindestmaß
eingehalten werden. Die Relation von Breite des Sensors zu Strahldurchmesser wird
mit zunehmender Entfernung von der Austrittstelle günstiger im Hinblick auf ein
gutes Auflösungsvermögen. Bei einem ausgeführten Beispiel hat sich ein Kugelradius
von 30 mm an der Meßkugel 16 bewährt.