DE4026734A1

DE4026734A1 - Verfahren zur pruefung von kraftstoffeinspritzventilen

Info

Publication number: DE4026734A1
Application number: DE19904026734
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Wilfert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1990-08-24
Publication date: 1992-02-27

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Prüfung von elektromagnetisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventilen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Kraftstoffeinspritzventile für Kraftstoffeinspritz einrichtungen in Brennkraftmaschinen müssen eine vorgegebene Kraftstoffmenge hochgenau dosiert einspritzen, um die gewünschte Leistung der Brennkraftmaschine mit den geforderten Verbrauchs-, Rauch- und Emissionswerten zu garantieren. Die Kraftstoffeinspritzventile werden daher grundsätzlich einer Einzelprüfung unterzogen, wobei die in einer Zeiteinheit vom Kraftstoffeinspritzventil abgespritzte Flüssigkeitsmenge durch Wiegen gemessen wird. Bei Abweichung von den innerhalb eines Toleranzbereichs liegenden Abspritzwerten wird eine entsprechende Einstellung des Kraftstoffeinspritzventils vorgenommen, bis die Vorgabewerte erreicht werden.

Da die abgespritzte Flüssigkeitsmenge selbstverständlich vom Flüssigkeitsdruck abhängig ist, die am Eingang des Kraftstoffeinspritzventils ansteht, wird zur Beurteilung der Güte des Einspritzventils die abgespritzte Flüssigkeitsmenge in Relation zum Flüssigkeitsdruck gesetzt. Bei einem bekannten Prüfverfahren der eingangs genannten Art mißt man hierzu den Flüssigkeitsdruck und stellt diesen vor Prüfung des Kraftstoffeinspritzventils auf einen Vorgabewert, z. B. 2,5 bar, ein. Bei diesem Prüfverfahren hat sich gezeigt, daß beim Prüfen der Kraftstoffeinspritzventile auf verschiedenen Prüfständen erhebliche Streuungen bei den Prüfwerten auftreten.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Druck nicht statisch sondern dynamisch und nur während der Öffnungsphase des Kraftstoffeinspritzventils gemessen wird. Der als Prüfkriterium verwendete Druckwert ist auch nicht wie bei dem bekannten Verfahren der arithmetische Mittelwert, sondern ein nach der angegebenen Methode ermittelter Effektivwert. Setzt man diesen, während des Prüfvorgangs direkt ermittelten Druckwert in Relation zu der dabei abgespritzten Flüssigkeitsmenge, so zeigt sich, daß der Streuungsbereich der Prüfergebnisse eines Kraftstoffeinspritzventils von Prüfstand zu Prüfstand extrem eng toleriert ist. Auf den verschiedenen Prüfständen werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nahezu gleiche Prüfergebnisse für das gleiche Kraftstoffeinspritzventil erzielt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit der Einfluß des individuellen Prüfstandes auf das Prüfergebnis des Prüflings eliminiert. Man erhält Prüfwerte, die eine objektive Aussage über die Güte des Prüflings erlauben und damit eine zuverlässige, eng tolerierte Einstellung der Kraftstoffeinspritzventile ermöglichen.

Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Bestimmung des Effektivwertes des Flüssigkeitsdrucks während der Öffnungsphase des Einspritzventils weist hintereinander geschaltet einen Druckaufnehmer, einen Radizierer, einen Integrator, ein Abtast-Halte-Glied, einen Quadrierer, eine Druckanzeige und eine das Abtast-Halte-Glied steuernde Steuereinheit auf. Die Steuereinheit schaltet das Abtast- Halte-Glied mit Öffnen des Einspritzventils auf Abtasten und mit Schließen des Einspritzventils auf "Halten". Damit wird der über die Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils integrierte radizierte Druckwert festgehalten, dessen durch Quadrieren erlangter Effektivwert an der Druckanzeige abgelesen werden kann.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 2 angegebenen Vorrichtung möglich.

Die Prüfung des Einspritzventils kann in Rand- und Automatikbetrieb vorgenommen werden. Im Handbetrieb wird die Öffnungsdauer des Einspritzventils und zusätzlich die Schaltverzögerung für den Öffnungs- und Schließvorgang des Einspritzventils der Steuereinheit vorgegeben. Diese steuert entsprechend den Vorgabewerten das Abtast-Halte-Glied.

Für den Automatikbetrieb ist gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Vorrichtung die Steuereinheit eingangsseitig mit dem Ausgang des Radizierers verbunden und so ausgebildet, daß sie jeweils ein Steuersignal bei Auftreten einer Druckabfallflanke bzw. einer Druckanstiegsflanke erzeugt. Die Druckabfallflanke löst dabei das Umschalten des Abtast-Halte-Glieds in dessen Abtaststellung und die Druckanstiegsflanke in dessen Haltestellung aus.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind Radizierer und Integrierer als Analogbausteine ausgebildet und ist zwischen Analog-Radizierer und Analog-Integrierer ein Analogschalter angeordnet. Der Analogschalter wird von der Steuereinheit synchron mit dem Abtast-Halte-Glied derart gesteuert, daß er während der Abtaststellung des Abtast- Halteglieds geschlossen und während der Haltestellung des Abtast-Halteglieds geöffnet ist. Dies hat den Vorteil, daß auch der Analog-Integrierer nach Beendigung der Prüfung von dem Meßwertaufnehmer abgetrennt und somit nicht nur die Meßwertabnahme sondern auch der Integrationsprozeß ausschließlich auf die Öffnungsdauer des Einspritzventils beschränkt ist.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird dabei in der Offenstellung des Analogschalters das Ausgangssignal des Abtast-Halte-Glieds auf den Eingang des Analog-Integrierers zurückgeführt, was über einen in der Offenstellung belegten zweiten Schaltereingang des Analogschalters bewirkt wird, der mit dem Ausgang des Abtast-Halte-Glieds bzw. eines diesem nachgeschalteten Glättungsfilters verbunden ist. Durch diese schaltungstechnische Maßnahme wird der Analog-Integrierer in der Zeit zwischen den Meßzyklen auf dem beim vorausgehenden Meßzyklus abgenommenen Meßwert gehalten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn - wie allgemein üblich - bei jedem Einspritzventil eine Vielzahl von Meßzyklen durchgeführt wird und ein dabei gewonnener Mittelwert des Effektivdruckwertes im Verhältnis zu der gemittelten Gesamtmenge der dabei abgespeicherten Flüssigkeitsmenge betrachtet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist zwischen dem Abtast-Halte-Glied und dem Quadrierer noch ein Glättungsfilter, z. B. ein Sallen Key-Filter oder ein anderes Filter 2. Ordnung, eingeschaltet, das beispielsweise eine Glättung von 6 dB bewirkt.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand einer in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ermittlung des Effektivwertes des Prüfflüssigkeitsdrucks bei einem Verfahren zur Prüfung von Kraftstoffeinspritzventilen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei dem Verfahren zur Prüfung von elektromagnetisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventilen wird der Ventilanschluß des Kraftstoffeinspritzventils mit einer Prüfflüssigkeit, z. B. n-Heptan, beaufschlagt, die unter einem statischen Druck von beispielsweise 2,5 bar gesetzt ist. An das Kraftstoffeinspritzventil wird ein Öffnungsimpuls vorgegebener Dauer, z. B. 2,5 ms oder 1,8 ms, gelegt und die während der Öffnungsdauer vom Kraftstoffeinspritzventil abgespritzte Prüfflüssigkeitsmenge mittels einer Waage gemessen. Während der Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils wird der Effektivwert p_eff des zeitabhängigen Prüfflüssigkeitsdruckes p(t) bestimmt, der als Prüfkriterium für die abgespritzte Flüssigkeitsmenge verwendet wird.

Zum Bestimmen dieses Effektivwertes p_eff des Prüfflüssigkeitsdrucks p(t) dient die in der Zeichnung im Blockschaltbild dargestellte Meßvorrichtung. Sie weist hintereinander geschaltet einen Druckaufnehmer 10, einen Differenzverstärker 11, einen Analog-Radizierer 12, einen Analog-Integrierer 13, ein Abtast-Halte-Glied 14, ein Glättungsfilter 15, einen Quadrierer 16 und eine Druckanzeige 17 auf. Zwischen dem Ausgang des Analog-Radizierers 12 und dem Eingang des Analog-Integrierers 13 ist ein nur symbolisch dargestellter Analogschalter 18 mit zwei Schaltstellungen angeordnet, in dessen erster Schaltstellung der Eingang des Analog-Integrierers 13 mit dem Ausgang des Analog-Radizierers 12 und in dessen zweiter Schaltstellung der Eingang des Analog-Integrierers 13 mit dem Ausgang des Glättungsfilters 15 verbunden ist. Der Analogschalter 18 und das Abtast-Halte- Glied 14 werden synchron von einer Steuereinheit 19 gesteuert. Die Steuereinheit 19 ist hierzu über einen Eingang 22 mit dem Ausgang des Analog-Radizierers 12 und über einen Eingang 23 mit einem Einstellglied 20 verbunden sowie über einen Eingang 24 mit einem die gewünschte Ventilöffnungszeit festlegenden Steuersignal t_i belegt. Am Einstellglied 20 kann durch Umlegen eines Umschalters 21 Hand- und Automatikbetrieb gewählt werden. Über einen Ausgang 25 legt die Steuereinheit 19 Steuersignale an den Analogschalter 18 und an das Abtast- Halte-Glied 14.

Der Druckaufnehmer 10 mißt den Druck p(t) am Eingang des Prüflings. Dieser Druckwert wird im Differenzverstärker 11 verstärkt und im Radizierer 12 radiziert. Sobald das zu prüfende Kraftstoffeinspritzventil (Prüfling) öffnet, fällt der Druck am Eingang des Prüflings ab. Diese Druckabfallflanke wird über den Ausgang des Radizierers 12 der Steuereinheit 19 zugeführt. Im Automatikbetrieb generiert die Steuereinheit 19 auf diese Druckabfallflanke hin ein erstes Steuersignal, das über den Ausgang 25 einerseits an den Analogschalter 18 und andererseits an das Abtast-Halte- Glied 14 gelangt. Der Analogschalter 18 wird in seine in der Zeichnung dargestellte erste Schaltstellung geschaltet und das Abtast-Halte-Glied 14 in Stellung "Abtasten". Sobald nach Wegfall des Einschaltimpulses das Kraftstoffeinspritzventil wieder schließt, steigt der Flüssigkeitsdruck steil an. Diese Anstiegsflanke wird wiederum über den Ausgang des Radizierers 12 der Steuereinheit 19 zugeführt. Aufgrund dieser Anstiegsflanke erzeugt die Steuereinheit 19 ein zweites Steuersignal, das über den Ausgang 25 den Analogschalter 18 in seine zweite Schaltstellung und das Abtast-Halte-Glied 14 auf Stellung "Halten" umschaltet. Während der Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils wird damit der am Ausgang des Radizierers 12 anstehende radizierte Druck im Integrierer 13 integriert. Das über die Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils gewonnene Integral des radizierten Drucks wird durch das Abtast-Halte-Glied 14 zur nachträglichen Auswertung festgehalten. Das Integral des Druckes wird über das Glättungsfilter 15 dem Quadrierer 16 zugeführt, und schließlich der gemäß

gewonnene Effektivwert des Flüssigkeitsdrucks p(t) in der Druckanzeige 17 angezeigt.

Im Handbetrieb werden mittels zweier, am Einstellglied 20 angeordneter, manuell bedienbarer Einstellpotentiometer 26, 27 die Ventilöffnungszeit sowie die Schaltverzögerung beim Öffnen und Schließen des Einspritzventils voreingestellt. Die Steuereinheit 19 subtrahiert von der Ventilöffnungszeit die Verzögerungszeit und gibt dann das erste Steuersignal über den Ausgang 25 an Abtast-Halte-Glied 14 und Analogschalter 18. Am Ende der Ventilöffnungszeit addiert die Steuereinheit 19 die Verzögerungszeit zu dieser hinzu und gibt nach deren Ablauf das zweite Steuersignal an Abtast-Halte-Glied 14 und Analogschalter 18. Ansonsten läuft der gleiche Meß- und Verarbeitungsvorgang bis zur Druckanzeige ab.

Üblicherweise wird der beschriebene Meßzyklus sehr oft, z. B. 500-1000 mal, wiederholt. Über den zweiten Schaltereingang des Analogschalters 18 wird dabei der während des Meßzyklus jeweils bestimmte Integrationswert im Analog-Integrierer 13 über die Meßzyklenpausen hinweg konstant gehalten. Am Schluß erhält man einen über die Prüfdauer gemittelten Effektivwert p_eff des Flüssigkeitsdrucks in der Druckanzeige 17 angezeigt, der mit der während der Prüfdauer abgespritzten gemittelten Gesamtmenge der Prüfflüssigkeit zu vergleichen ist.

Der angezeigte Effektivdruckwert dient als Prüfkriterium für die während der Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils abgespritzte Prüfflüssigkeitsmenge. Versuchsreihen haben gezeigt, daß bei Prüfen des gleichen Prüflings auf unterschiedlichen Prüfständen nach diesem beschriebenen Verfahren die von dem Prüfling abgespritzte Prüfflüssigkeitsmenge bei gleichem Effektivwert des gemessenen Flüssigkeitsdruckes im wesentlichen gleich ist und Abweichungen in einem sehr eng tolierten Streuungsbereich liegen. Diese verbesserte Korrelation der Prüfstände untereinander beruht auf der Tatsache, daß durch die beschriebene Bestimmung des Effektivwertes des Flüssigkeitsdruckes ausschließlich während der Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils die Druckmessung weitgehend von Druckschwingungen unabhängig gemacht worden ist, die damit sich nicht verfälschend auf das Meßergebnis auswirken können.

Claims

1. Verfahren zur Prüfung von elektromagnetisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventilen, bei welchem ein zu prüfendes Kraftstoffeinspritzventil mit einem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt, das Kraftstoffeinspritzventil durch einen elektrischen Einschaltimpuls für eine definierte Zeitdauer geöffnet und die vom Kraftstoffeinspritzventil abgespritzte Flüssigkeitsmenge gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfkriterium für die abgespritzte Flüssigkeitsmenge der Effektivwert (p_eff) des Flüssigkeitsdrucks (p) verwendet wird, der durch Messen des zeitlichen Verlaufs des Flüssigkeitsdrucks (p(t)) bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil, durch Radizieren des Meßsignals, durch Integrieren des radizierten Meßsignals über die Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils und durch anschließende Quadrierung des Integrals ermittelt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung der Effektivwertermittlung des Flüssigkeitsdrucks im Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Druckaufnehmer (10),
- einen dem Druckaufnehmer (10) nachgeschalteten Radizierer (12),
- einen an dem Radizierer (12) angeschlossenen Integrierer (13),
- ein mit dem Ausgang des Integrierers (13) verbundenes Abtast-Halte-Glied (14),
- einen dem Abtast-Halte-Glied (14) nachgeschalteten Quadrierer (16),
- eine an dem Quadrierer (16) angeschlossene Druckan zeige (17) und
- eine das Abtast-Halte-Glied (14) steuernde Steuereinheit (19), die das Abtast-Halte-Glied (14) mit Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils auf "Abtasten" und mit Schließen des Kraftstoffeinspritz ventils auf "Halten" schaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (19) eingangsseitig mit dem Ausgang des Radizierers (12) verbunden ist und die Umschaltung des Abtast-Halte-Glieds (14) mit Auftreten einer Druckabfallflanke bzw. einer Druckanstiegsflanke an ihrem Eingang vornimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Radizierer (12) und Integrierer (13) als Analogbausteine ausgebildet sind, daß zwischen Analog-Radizierer (12) und Analog-Integrierer (13) ein Analogschalter (14) angeordnet ist und daß der Analogschalter (18) von der Steuereinheit (19) synchron mit dem Abtast-Halte-Glied (14) derart gesteuert ist, daß er in der Stellung "Abtasten" des Abtast-Halte Glieds (14) geschlossen und in der Stellung "Halten" des Abtast-Halte-Glieds (14) geöffnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogschalter (18) in seiner Offenstellung das Ausgangssignal des Abtast-Halte-Glieds (14) auf den Eingang des Analog-Integrierers (13) rückführt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abtast-Halte-Glied (14) und dem Quadrierer (16) ein Glättungsfilter (15) eingeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß eines in der Offenstellung belegten zweiten Schaltereingangs des Analogschalters (18) an dem Ausgang des Glättungsfilters (15) vorgenommen ist.