DE3833399A1

DE3833399A1 - Method for measuring the position of a moving part arranged in a pump housing

Info

Publication number: DE3833399A1
Application number: DE19883833399
Authority: DE
Inventors: Manfred Moellendorf; Klaus Marx; Rainer Limburger; Gerhard Dr Felten; Johannes Feger; Erhard Faix
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-10-01
Filing date: 1988-10-01
Publication date: 1990-04-12

Abstract

A method for measuring the position of a moving part arranged in a pump housing, and a device for carrying out the method are proposed. The position of the part (11) is determined in a contactless and non-interacting fashion by means of a sensor (15) arranged outside the pump housing (10). In accordance with a first exemplary embodiment, the position of the part (11) is determined from the sensor signals in the case of a fixed sensor arrangement (14) with reference to the pump housing (10). In accordance with a further exemplary embodiment, the position of the part (11) is determined from a tracking of the sensor arrangement (14). The position encoder contains at least one magnet (17) and at least one sensor (15) dependent on magnetic field. The sensor (15) is constructed, for example, as a magnetoresistive element. In a further embodiment of the device according to the invention, it is provided that the magnet (17) is produced from a material which can be demagnetised and remagnetised. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 28 45 097 ist eine Kraftstoffein spritzpumpe mit einem Spritzbeginnversteller bekannt, dessen Grad der Verstellung von einem elektrischen Weggeber gemessen wird. Fer ner ist ein Geber zur Erfassung der Pumpendrehzahl vorgesehen. Beide Geber sind als induktive Geber ausgebildet, die einem ersten Ausfüh rungsbeispiel in Durchbrüchen im Pumpengehäuse und in einem zweiten Ausführungsbeispiel innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet sind. Die bekannten Geber werden mit dem im Pumpengehäuse vorhandenen Kraftstoff beaufschlagt und müssen entsprechend widerstandsfähig ausgebildet sein.The invention is based on a method according to the genus Main claim. From DE-OS 28 45 097 is a fuel injection pump with a spray start adjuster known, its degree the displacement is measured by an electrical displacement sensor. Fer ner an encoder for detecting the pump speed is provided. Both Encoders are designed as inductive encoders that have a first design Example in openings in the pump housing and in a second one Embodiment are arranged within the pump housing. The known encoders are with the existing in the pump housing Fuel applied and must be accordingly resistant be trained.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs weist den Vorteil auf, daß die Position eines in einem Pumpengehäuse angeordneten beweglichen Teils mit Hilfe eines außerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Sensors berührungslos er mittelt wird. Mit diesem einfachen Verfahren wird eine rückwirkungs freie Positionsmessung mit hoher Genauigkeit möglich. The inventive method according to the characterizing part of The main claim has the advantage that the position of a in a pump housing arranged movable part using a sensor arranged outside the pump housing without contact is averaged. Using this simple procedure will have a retroactive effect free position measurement with high accuracy possible.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Lage des Sensors in bezug auf das Pumpengehäuse vorgegeben ist, wobei die Position des Teils aus einer Sensorsignaländerung ermittelt wird, die bei einer Positionsänderung des Teils auftritt. Der Vorteil liegt in einer einfachen Ausgestaltung, weil keine weiteren beweg lichen Vorrichtungen erforderlich sind.According to a first embodiment it is provided that the location of the sensor with respect to the pump housing is specified, the Position of the part is determined from a sensor signal change, that occurs when the part changes position. The advantage is in a simple design because no other move union devices are required.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Sen sor in bezug auf das Pumpengehäuse beweglich angeordnet wird, wo bei die Position des Teils aus einer Nachführung des Sensors in be zug auf das Teil ermittelt wird. Der wesentliche Vorteil dieser Aus gestaltung liegt darin, daß kein prinzipieller Meßfehler auftritt.According to another embodiment it is provided that the Sen sor is arranged movably with respect to the pump housing where at the position of the part from a tracking of the sensor in be tension on the part is determined. The main advantage of this off design lies in the fact that no fundamental measurement error occurs.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderem Maße für die Positionsbestimmung von Stellgliedern in einer Dieselkraftstoff- Einspritzpumpe. Als Stellglieder sind beispielsweise ein Einspritz mengen- oder Einspritzbeginn-Stellglied vorgesehen. Insbesondere die Messung des Einspritzbeginns bzw. die Position des Einspritzbeginn- Stellglieds spielt beispielsweise in der Qualitätssicherung bei der Pumpenfertigung, bei Einstellvorgängen oder bei der Regelung des Einspritzbeginnzeitpunktes hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der mit der Dieselkraftstoff-Einspritzpumpe versorgten Brennkraftmaschi ne und hinsichtlich der Abgasemission eine Rolle.The method according to the invention is particularly suitable for the positioning of actuators in a diesel fuel Injection pump. An injection, for example, is used as actuators quantity or start of injection actuator provided. especially the Measurement of the start of injection or the position of the start of injection Actuator, for example, plays a role in quality assurance at Pump production, in setting processes or in the regulation of the Injection start time with regard to the fuel consumption of the internal combustion engine powered by the diesel fuel injection pump ne and a role in terms of exhaust emissions.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ge mäß der ein Positionsgeber vorgesehen ist, der wenigstens einen Ma gneten, der an dem beweglichen Teil angeordnet ist, und wenigstens einen magnetfeldabhängigen Sensor enthält, ist besonders geeignet, weil das Pumpengehäuse vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material gefertigt ist und somit keine Magnetfeldverzerrungen durch das Pum pengehäuse entstehen. The inventive device for performing the method ge according to which a position sensor is provided which has at least one dimension gneten, which is arranged on the movable part, and at least contains a magnetic field dependent sensor is particularly suitable because the pump housing is preferably made of non-magnetic material is manufactured and therefore no magnetic field distortion by the pump pen housing arise.

Der Einfluß von mitbewegten magnetischen Teilen, die eine Feldver zerrung verursachen, auf die Positionsmessung ist vernachlässigbar, wenn mit dem Nachführungsverfahren gemessen wird, bei dem das Sen sorsignal nach der Nachführung bezogen wird auf das Signal, das bei der Ausgangsposition bzw. einer Referenzposition gemessen wurde.The influence of moving magnetic parts that a field ver cause strain, the position measurement is negligible, when measuring with the tracking method in which the sen Sorsignal after the tracking is related to the signal at the starting position or a reference position was measured.

Die Materialstärke des metallischen Pumpengehäuses ist innerhalb des Arbeitsbereich des Positionsgebers bezüglich Abstand zwischen Magnet und Sensoranordnung beliebig vorgebbar.The material thickness of the metallic pump housing is within the Working range of the position encoder with regard to the distance between the magnet and sensor arrangement can be specified as desired.

Ferner ergeben sich bei der Verwendung des magnetischen Meßverfah rens konstruktive Vorteile, weil die Form des Pumpengehäuses auch im Bereich des Positionsgebers frei gestaltbar ist.Furthermore, when using the magnetic measuring method constructive advantages because the shape of the pump housing also in the Area of the position sensor can be freely designed.

Der dem beweglichen Teil zugeordnete Magnet kann derart ausgebildet sein, daß er entmagnetisierbar und wieder aufmagnetisierbar ist. Das ist beispielsweise mit einem Plastoferritmagneten möglich. Mit der Entmagnetisierung ist eine gegebenenfalls aufgestellte Forderung zu erfüllen, daß in der betriebsfertigen Pumpe keine magnetischen Teile vorhanden sein dürfen, um beispielsweise eine Ansammlung von Metall spänen zu verhindern.The magnet assigned to the movable part can be designed in this way be that it can be demagnetized and re-magnetized. The is possible, for example, with a plastoferrite magnet. With the Demagnetization is an optional requirement satisfy that there are no magnetic parts in the ready-to-use pump may be present, for example, an accumulation of metal to prevent chips.

Der magnetfeldabhängige Sensor kann beispielsweise mit dem Hall-Ef fekt arbeiten oder ist beispielsweise als Feldplatte ausgebildet. Besonders geeignet wegen der großen Meßempfindlichkeit und der preisgünstigen Herstellbarkeit sind magnetoresistive Sensoren.The magnetic field-dependent sensor can, for example, with the Hall-Ef work perfectly or is designed for example as a field plate. Particularly suitable because of the high sensitivity and the Magnetoresistive sensors are inexpensive to manufacture.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschrei bung. Further details and advantageous developments of the inventions inventive method and the inventive device for Implementation of the procedure follows from the following description exercise.

drawing

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Figur näher erläu tert, die ein in einem Pumpengehäuse angeordnetes bewegliches Teil und eine Sensoranordnung zeigt.The method according to the invention is explained in more detail with reference to the figure tert, which is a moving part arranged in a pump housing and shows a sensor arrangement.

Description of the embodiment

Innerhalb eines Pumpengehäuses 10 ist ein bewegliches Teil 11 an geordnet, dessen Position in bezug auf das Pumpengehäuse 10 zu mes sen ist. Das bewegliche Teil 11 ist beispielsweise ein Einspritzmen gen- oder ein Einspritzbeginn-Stellglied in einer Dieselkraftstoff- Einspritzpumpe, dessen Position beispielsweise durch den im Pumpen innenraum herrschenden Kraftstoffdruck in Verbindung mit der Rück stellkraft einer Feder 12 in der eingetragenen Richtung 13 veränder bar ist. Die Position des Teils 11 wird von einer außerhalb des Pum pengehäuses 10 vorgesehenen Sensoranordnung 14 erfaßt, die wenig stens einen Sensor 15 enthält.Within a pump housing 10 , a movable part 11 is arranged, whose position in relation to the pump housing 10 is to be measured. The movable part 11 is, for example, an injection quantity or an injection start actuator in a diesel fuel injection pump, the position of which can be changed, for example, by the fuel pressure prevailing in the pump interior in conjunction with the return force of a spring 12 in the direction 13 entered. The position of the part 11 is detected by a sensor housing 14 provided outside the pump housing 10 , which contains at least one sensor 15 at least.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Lage der Sensoranordnung 14 in bezug auf das Pumpengehäuse 10 vorgegeben. Eine Positionsände rung des Teils 11 führt zu einer Signaländerung am Sensor 15, aus der die neue Position des Teils 11 ermittelt wird. Die Ermittlung der neuen Position aufgrund einer Signaländerung am Sensor 15 ist beispielsweise aus dem dem Sensor 15 zugrundeliegenden physika lischen Effekt in Verbindung mit den geometrischen Verhältnissen ab leitbar. Vorzugsweise ist ein Kalibrierlauf vorgesehen, in dem die sich ergebenden Ausgangssignale des Sensors den bekannten Positionen des Teils 11 zugeordnet werden. Bei geringen Verschiebungen des Teils 11 reicht die Verwendung eines Sensors in der Sensoranordnung 14 aus. Sind größere Verschiebungen, beispielsweise im Zentimeter- Bereich, zu erfassen, werden vorzugsweise mehrere Sensoren 15 einge setzt. In a first exemplary embodiment, the position of the sensor arrangement 14 in relation to the pump housing 10 is predetermined. A position change of part 11 leads to a signal change at sensor 15 , from which the new position of part 11 is determined. The determination of the new position on the basis of a signal change at the sensor 15 can be derived, for example, from the physical effect on which the sensor 15 is based in conjunction with the geometric conditions. A calibration run is preferably provided in which the resulting output signals of the sensor are assigned to the known positions of part 11 . With slight displacements of part 11, the use of a sensor in sensor arrangement 14 is sufficient. If larger displacements, for example in the centimeter range, are to be detected, a plurality of sensors 15 are preferably used.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Sensoranordnung 14 in bezug auf das Pumpengehäuse 10 beweglich angeordnet. Die Position des Teils 11 wird aus dem zurückgelegten Nachführweg einer Nachfüh rung in Richtung 16 der Sensoranordnung 14 in bezug auf das Teil 11 ermittelt. Die Nachführbewegung wird solange ausgeführt, bis der An fangszustand des vom Sensor 15 abgegebenen Signals wieder erreicht ist. In diesem Ausführungsbeispiel reicht die Verwendung eines Sen sors 15 für eine erheblich größere Verschiebung des Teils 11 aus als sie im ersten Ausführungsbeispiel mit einem Sensor 15 erreichbar ist, weil Störungen elimiert werden. Durch das Kompensationsverfah ren wird der prinzipielle Fehler zu Null. Die Verwendung von mehre ren Sensoren 15 erweitert auch in diesem Ausführungsbeispiel den möglichen Verschiebeweg.In another exemplary embodiment, the sensor arrangement 14 is arranged to be movable with respect to the pump housing 10 . The position of the part 11 is determined from the tracking path of a tracking in the direction 16 of the sensor arrangement 14 with respect to the part 11 . The tracking movement is carried out until the initial state of the signal emitted by the sensor 15 is reached again. In this embodiment, the use is sufficient of a 15 Sen sors for a considerably larger displacement of the part 11 made than can be achieved in the first embodiment with a sensor 15, because disturbances are elimiert. Due to the compensation procedure, the principal error becomes zero. The use of several sensors 15 also extends the possible displacement path in this exemplary embodiment.

Die Bewegungsrichtungen 13, 16 des beweglichen Teils 11 einerseits und der Sensoranordnung 14 andererseits können innerhalb gewisser Grenzen beliebig vorgegeben werden. Vorzugsweise sind sie parallel zueinander.The directions of movement 13 , 16 of the movable part 11 on the one hand and of the sensor arrangement 14 on the other hand can be predetermined as desired within certain limits. They are preferably parallel to one another.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zweckmäßig mit einem magnetischen Geber durchzuführen. Der magnetische Geber enthält ei nen Magneten 17, der an dem Teil 11 angeordnet ist, dessen Position zu ermitteln ist. Als Sensoren 15 sind Feldplatten, Hall-Sensoren und insbesondere magnetoresistive Elemente geeignet. Der magnetische Positionsgeber ist vorteilhaft einsetzbar, weil das Pumpengehäuse 10 im allgemeinen aus nichtmagnetischem Material hergestellt ist und somit keine Feldverzerrungen verursacht. Mit einfachen und somit preisgünstigen Mitteln wird bei dem rückwirkungsfreien magnetischen Verfahren eine ausreichend hohe Meßgenauigkeit erreicht. Ein oder mehrere Sensoren 15 erfassen das den Magneten 17 umgebende Magnet feld 18. Bei gegebenem Abstand zwischen Magnet 17 und Sensoranord nung 14 ergeben magnetoresisitive Elemente als Sensor 15 die höchste Meßempfindlichkeit. Da sie außerdem sehr robust sind, sind sie für diese Anwendung besonders geeignet, weil bei der Herstellung der Pumpen und deren späteren Betrieb rauhe Umgebungsbedingungen mit großen elektromagnetischen Störfeldern vorliegen können.The method according to the invention is particularly expedient to carry out with a magnetic encoder. The magnetic encoder contains egg NEN magnet 17 which is arranged on the part 11 , the position of which is to be determined. Field plates, Hall sensors and in particular magnetoresistive elements are suitable as sensors 15 . The magnetic position transmitter can be used advantageously because the pump housing 10 is generally made of non-magnetic material and thus does not cause any field distortions. With simple and thus inexpensive means, a sufficiently high measuring accuracy is achieved in the non-reactive magnetic method. One or more sensors 15 detect the magnetic field 18 surrounding the magnet 17 . Given the distance between magnet 17 and sensor arrangement 14 , magnetoresistive elements as sensor 15 give the highest measuring sensitivity. Since they are also very robust, they are particularly suitable for this application, because in the manufacture of the pumps and their later operation, harsh environmental conditions with large electromagnetic interference fields can exist.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Magnet 17 als entmagnetisierbarer und wieder aufmagnetisierbarer Magnet ausgebildet ist. Hierzu eignet sich in besonderem Maße ein Plastoferrit. Mit dieser Maßnahme läßt sich die gegebenenfalls aufgestellte Forderung erfüllen, daß während des Pum penbetriebs keine magnetisierten Teile in der Pumpe zurückbleiben bleiben dürfen, die beispielsweise zu einer Ansammlung von Spänen führen könnte. In diesem Fall kann, beispielsweise nach einer Quali tätskontrolle, am Ende der Fertigung der Magnet 17 entmagnetisiert werden. Zu späteren Überprüfungszwecken ist er jederzeit wieder aufmagnetisierbar.In a further embodiment of the device according to the invention it is provided that the magnet 17 is designed as a demagnetizable and re-magnetizable magnet. A plastoferrite is particularly suitable for this. With this measure, the possibly made requirement can be met that no magnetized parts may remain in the pump during pump operation, which could lead, for example, to an accumulation of chips. In this case, for example after a quality control, the magnet 17 can be demagnetized at the end of production. It can be re-magnetized at any time for later checking purposes.

Claims

1. A method for measuring the position of at least one movable part arranged in a pump housing, characterized in that the position of the part ( 17 ) is determined without contact with at least one sensor ( 15 ) arranged outside the pump housing ( 10 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the position of the sensor ( 15 ) with respect to the pump housing ( 10 ) is determined, and that the position of the part ( 11 ) is determined from a sensor signal change, which changes when the position of the Part ( 11 ) occurs.

3. The method according to claim 1, characterized in that the sensor (15) with respect to the pump housing (11) is movably arranged and that the position of the part (11) consists of a tracking of the Sen sors (15) with respect to the part ( 11 ) is determined.

4. The method according to claim 1, characterized in that the posi tion of an arranged in a diesel fuel injection pump be movable part ( 11 ) is determined.

5. The method according to claim 4, characterized in that the posi tion of an injection start actuator is determined.

6. The method according to claim 4, characterized in that the posi tion of an injection quantity actuator is determined.

7. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that for position measurement at least one position sensor can be provided, the at least one magnet ( 17 ) which is arranged on the part ( 11 ), and little least a magnetic field-dependent Contains sensor ( 15 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the Ma gnet ( 17 ) is made of a demagnetizable and again magnetizable material.

9. The device according to claim 7, characterized in that the Ma gnet ( 17 ) is a plastoferrite.

10. The device according to claim 7, characterized in that a magnetoresistive element is visible as a magnetic field-sensitive sensor ( 15 ).

11. The device according to claim 7, characterized in that a field plate can be provided as a magnetic field-dependent sensor ( 15 ).

12. The apparatus according to claim 7, characterized in that a Hall sensor can be provided as a magnetic field-dependent sensor ( 15 ).