DE4027913A1

DE4027913A1 - Test arrangement for combustion engine diesel engine - measures quantity of fuel delivered to combustion chambers and counts injection pulses

Info

Publication number: DE4027913A1
Application number: DE19904027913
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Holm Eggers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1991-03-07

Abstract

The test arrangement for internal combustion, esp. diesel, engine fuel injection systems (1) contains a device (3) for measuring the quantity of fuel delivered to the combustion chambers by a pump (4) via the press. lines (5) and injection nozzles (6) and an output device (7) for displaying consumed fuel. A second measurement device (8) contains at least one sensor (9) of the press. pulse in each press. line caused by each injection pulse. A signal processor (10) connected to the output device (7) counts the measurement signals or injection pulses. USE/ADVANTAGE - Simple, reliable monitoring and adjustment of fuel injection systems installed in engines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Einspritzanlagen für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Dieselmotoren, mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung der von einer Einspritzpumpe der Einspritzanlage über Druckleitungen und Einspritzdüsen in den Verbrennungsraum des Motors eingespritzten Kraftstoffmenge und einer Ausgabeeinrichtung zum Anzeigen der verbrauchten Kraftstoffmenge.The invention relates to a device for testing Injection systems for internal combustion engines, in particular for Diesel engines, with a measuring device for determining the from an injection pump of the injection system Pressure lines and injectors in the combustion chamber of the Engine injected fuel amount and one Output device for displaying the used Amount of fuel.

Derartige Einspritzanlagen dienen zur Kraftstoffaufbereitung der Verbrennungsmotoren, um die für eine bestimmte Motorleistung erforderliche Kraftstoffmenge mit dem nötigen Druck in einer bestimmten Zeit in die Motorzylinder einzuspritzen. Zu den Komponenten einer Einspritzanlage für Dieselmotoren gehören Kraftstoffbehälter, Förderpumpe, Kraftstoffilter, Einspritzpumpe mit Druckventil, Druckleitungen und Einspritzdüsen mit Düsenhaltern. Die üblicherweise an der Einspritzpumpe angebaute Förderpumpe saugt den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter an und drückt ihn durch den Kraftstoffilter in den Saugraum der Einspritzpumpe. Auf der Hochdruckseite der vom Motor selbst angetriebenen Einspritzpumpe wird der zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume erforderliche Druck erzeugt und den entsprechenden Zylindern des Motors zugeführt. Für eine einwandfreie Funktion des Motors muß das Einspritzen des Kraftstoffs in genau dosierter Menge und zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgen, was in entscheidendem Maße von der richtigen Einstellung der Einspritzpumpe abhängt. Die Einstellung und Kontrolle der Einspritzpumpe erfolgt derzeit an stationären Prüfständen. Derartige bekannte Vorrichtungen, wie sie insbesondere in Werkstätten eingesetzt werden, verfügen über Meßeinrichtungen zur Bestimmung der von der Einspritzpumpe geförderten Gesamt-Kraftstoffmenge und ggf. zur Ermittlung des Einspritzdruckes. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist, daß die Einspritzpumpen nur im ausgebauten Zustand überprüft und ggf, eingestellt werden können. Ihr Ausbau und Wiedereinbau ist jedoch mit erheblichem Zeitaufwand verbunden und erweist sich insbesondere dann als kostspielige Maßnahme, wenn sich nach der Überprüfung die einwandfreie Funktion der Einspritzpumpe herausstellen sollte und die verminderte Leistung des Motors in der Fehlfunktion eines anderen Aggregates zu suchen ist. Darüber hinaus läßt die von den bekannten Vorrichtungen ermittelte Gesamt-Verbrauchsmenge keine gesicherte Rückschlüsse auf die richtige Einstellung der Einspritzpumpe zu, insbesondere auch deshalb nicht, weil in den von den Herstellern angegebenen Kenndaten die Kraftstoffmenge auf eine vorgegebene Zahl von Einspritzimpulsen bezogen ist.Such injection systems are used for fuel processing of the internal combustion engine to the one for a particular Engine power required amount of fuel with the necessary Pressure in the engine cylinder in a certain time to inject. Components of an injection system for Diesel engines include fuel tanks, feed pumps, Fuel filter, injection pump with pressure valve, Pressure lines and injectors with nozzle holders. The Delivery pump usually mounted on the injection pump sucks the fuel from the fuel tank and presses him through the fuel filter into the suction chamber Injection pump. On the high pressure side of the engine driven injection pump is the one for injecting the Fuel pressure generated in the combustion chambers and to the corresponding cylinders of the engine. For one proper function of the engine must be injected Fuel in precisely dosed quantities and for a specific one Done at what is crucial by the time correct setting of the injection pump depends. The The injection pump is currently being adjusted and checked on stationary test benches. Such known devices as they are used in particular in workshops, have measuring devices for the determination of the Injection pump delivered total amount of fuel and if necessary to determine the injection pressure. An essential one The disadvantage of this known device is that Injection pumps only checked when removed and, if necessary, can be adjusted. Your removal and reinstallation is however, it takes a considerable amount of time and proves to be especially as a costly measure if after checking the proper functioning of the injection pump should highlight and the reduced performance of the engine is to be found in the malfunction of another unit. In addition, the known devices determined total consumption amount no secured Conclusions about the correct setting of the injection pump to, especially not because in the of the Manufacturers specified the fuel quantity a predetermined number of injection pulses is related.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei verbessertem Gebrauchszweck eine einfache und zuverlässige Überprüfung und Einstellung der Einspritzanlage auch im eingebauten Zustand am Motor erreicht ist. Daneben soll mit der Vorrichtung ein mobiler Einsatz möglich sein, um bspw. bei Traktoren, Mähdreschern o. dgl. Maschinen mit zeitaufwendigen und schwierigen Anfahrten zu den Werkstätten eine Überprüfung und ggf. Einstellung der Einspritzanlage auch vor Ort vornehmen zu können.Proceeding from this, the object of the invention is a device of the type mentioned in that regard further develop that with improved use a simple and reliable checking and setting of the Injection system reached even when the engine is installed is. In addition, the device is intended for mobile use be possible, for example in tractors, combine harvesters or the like. Machines with time-consuming and difficult approaches the workshops to check and, if necessary, discontinue the To be able to make injection system on site.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine zweite Meßeinrichtung vorgesehen mit mindestens einem Sensor, welcher als Meßgröße den bei jedem Einspritzimpuls in den Druckleitungen erzeugten Druckimpuls aufnimmt und dessen entsprechendes Meßsignal einer mit der Ausgabeeinrichtung verbundenen Signalverarbeitungseinrichtung zum Zählen der Meßsignale bzw. der Einspritzimpulse zugeführt ist.To solve this problem is according to the invention in one A device according to the preamble of claim 1 Measuring device provided with at least one sensor, which as a measured variable in each injection pulse in the Generates pressure pulse generated pressure lines and its corresponding measurement signal one with the output device connected signal processing device for counting the Measurement signals or the injection pulses is supplied.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, qualifizierte Aussagen über den Funktionszustand einer Einspritzanlage auch in eingebauter Stellung an dem jeweiligen Motor zu erhalten. Durch die gleichzeitige Detektierung der Zahl der Einspritzimpulse und Messung der von der Einspritzpumpe jeweils geförderten Kraftstoffmenge lassen sich Einspritzmenge und ggf. Einspritzrate, als zwei charakteristische Kennwerte einer Einspritzanlage, einfach und sicher ermitteln. Dabei ist die Einspritzmenge diejenige Kraftstoffmenge, die von der Einspritzanlage dem Motor pro Zylinder und Arbeitsspiel zugemessen wird, während die Einspritzrate als die in einen Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge pro Grad Nockenwinkel definiert ist. Durch den Vergleich der so ermittelten Werte mit den vom Hersteller angegebenen Prüfdaten lassen sich alle Teile und Aggregate der Einspritzanlage schnell und zuverlässig überprüfen, um ggf. danach eine Einstellung vorzunehmen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die Überprüfung bzw. Messung der Einspritzmenge, ebenso wie eine ggf. erforderliche Einstellung der Einspritzmenge an der Einspritzpumpe, bei laufendem Motor und damit auch bei unterschiedlichen Drehzahlbereichen und Lastbedingungen des Motors, wie bspw. im Leerlauf oder bei Teil- und Vollast, durchgeführt werden können. Hierdurch ergibt sich eine besonders zuverlässige Diagnose, und es läßt sich eine optimale Abstimmung der Einstellung der Einspritzanlage auf den jeweiligen Motor finden.With the device according to the invention it is possible qualified statements about the functional state of a Injection system also in the installed position on the to get the respective engine. By the simultaneous Detection of the number of injection pulses and measurement of the amount of fuel delivered by the injection pump injection quantity and possibly injection rate, as two characteristic parameters of an injection system, simple and determine safely. The injection quantity is the one Amount of fuel per engine from the injection system Cylinder and work cycle is metered while the Injection rate than that injected into a cylinder Fuel quantity per degree of cam angle is defined. By the comparison of the values determined in this way with those of the manufacturer All parts and units can be specified in the specified test data the injection system quickly and reliably if necessary make an adjustment afterwards. Another A major advantage of the device according to the invention is that checking or measuring the injection quantity, as well such as a possibly required setting of the injection quantity the injection pump, with the engine running and thus also with different speed ranges and load conditions of the Motors, such as idling or at partial and full load, can be carried out. This results in a particularly reliable diagnosis, and it can be a optimal adjustment of the setting of the injection system find the respective engine.

In einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Signalverarbeitungseinrichtung einen Meßumformer zum Umformen der Meßsignale am Ausgang des mindestens einen Sensors in Einheitssignale aufweist, welcher bei einem Pegel des Meßsignals entsprechend einem Wert von etwa 20-60%, vorzugsweise von etwa 30% des maximalen Einspritzdruckes an der Anstiegsflanke des Einspritz- Druckimpulses in der Druckleitung anspricht. Hierdurch ist eine eindeutige Korrelation zwischen Einspritzimpuls und Meßsignal gewährleistet. Besonders bei Dieselmotoren ergeben sich auf Grund der hohen Einspritzdrücke von etwa 1-2 × 10⁷ Pa, welche in Einzelfällen bis auf 5 × 10⁷ Pa ansteigen können, beim Durchlaufen des Einspritzimpulses durch die Druckleitungen, insbesondere bei hoher Einspritzfolge Nachschwingungen der üblicherweise aus Stahl hergestellten Druckleitungen. Derartige Nachschwingungen könnten vom Sensor unter Umständen als neuer Einspritzimpuls detektiert werden und somit zu Meßwertverfälschungen führen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Meßumformers, welcher bei einem ausgangsseitigen Meßsignal des Sensors entsprechend einem Wert von vorzugsweise 30% des maximalen Einspritzdruckes an der Anstiegsflanke des durch die Druckleitungen laufenden Druckimpulses anspricht, werden diese Nachschwingungen bei der Meßwerterfassung unterdrückt. Hierdurch ist eine eindeutige Zuordnung zwischen Einspritzimpuls und dem dem Zählwerk der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführten Einheitssignal vom Meßwertumformer gegeben.In a first particular embodiment of the invention, it is provided that the signal processing device has a transmitter for converting the measurement signals at the output of the at least one sensor into unit signals, which at a level of the measurement signal corresponds to a value of approximately 20-60%, preferably approximately 30 % of the maximum injection pressure on the rising edge of the injection pressure pulse in the pressure line responds. This ensures a clear correlation between the injection pulse and the measurement signal. Especially in diesel engines, due to the high injection pressures of about 1-2 × 10 ⁷ Pa, which in individual cases can rise to 5 × 10 ⁷ Pa, after the injection pulse passes through the pressure lines, especially with a high injection sequence, after-oscillations that are usually made of steel manufactured pressure lines. Such ringing could possibly be detected by the sensor as a new injection pulse and thus lead to falsified measurements. By using the transmitter according to the invention, which responds to an output-side measurement signal from the sensor corresponding to a value of preferably 30% of the maximum injection pressure on the rising edge of the pressure pulse passing through the pressure lines, these post-oscillations are suppressed in the measurement value acquisition. This provides a clear association between the injection pulse and the standard signal supplied to the counter of the signal processing device by the transducer.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der mindestens eine Sensor als piezoresistiver, vorzugsweise als piezoelektrischer Druckfühler ausgebildet. Beim piezoresistiven Effekt wird die Änderung des spezifischen elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit vom Druck auf den Widerstands-Probekörper zur Bildung eines Meßsignals ausgenutzt. Bei dem bevorzugt eingesetzten piezoelektrischen Druckfühler werden die piezoelektrischen Eigenschaften von Kristallen, wie Quarz, Turmalin, Rochellsalz oder Bariumtitanat, ausgenutzt. Bei Druckbeaufschlagung tritt an dem aus piezoelektrischen Material bestehenden Probekörper eine auswertbare elektrische Spannung auf, die ohne weitere Verstärkung als Meßsignal genutzt werden kann. Der Einsatz von piezoelektrischen Druckfühlern empfiehlt sich auch deshalb, da diese aktiven Meßglieder naturgemäß keine Hilfsenergie zur Erzeugung der primären elektrischen Meßgröße im Gegensatz zu den piezoresistiven Meßfühlern benötigen. In meßtechnisch besonders günstiger Weise bedarf es daher nur einem elektrischen Anschlußkabel zwischen Druckfühler und Signalverarbeitungseinrichtung. Zudem besitzen piezoelektrische Druckfühler eine hohe Empfindlichkeit und erweisen sich im besonderem Maße zur Untersuchung der in den Druckleitungen auftretenden schnell veränderlichen Drücken und Druckwellen geeignet.According to a further idea of the invention, this is at least a sensor as piezoresistive, preferably as piezoelectric pressure sensor. At the piezoresistive effect will change the specific electrical resistance depending on the pressure on the Resistance test specimen to form a measurement signal exploited. In the preferred piezoelectric Pressure sensors are the piezoelectric properties of Crystals such as quartz, tourmaline, Rochell's salt or Barium titanate, exploited. When pressurized occurs the test piece made of piezoelectric material an evaluable electrical voltage, which without further Gain can be used as a measurement signal. The stake of piezoelectric pressure sensors is also recommended this is because these active measuring elements naturally do not Auxiliary energy for generating the primary electrical measurand in contrast to the piezoresistive sensors. In In terms of measurement technology, it is therefore only necessary an electrical connection cable between the pressure sensor and Signal processing device. Also own piezoelectric pressure sensor high sensitivity and prove to be particularly useful for examining the Pressure lines occurring rapidly changing pressures and pressure waves.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Sensor zum vorzugsweisen lösbaren Anbringen an dem Außenmantel der jeweiligen Druckleitung ausgebildet, wodurch die Handhabung der Vorrichtung nochmals vereinfacht ist.According to a further embodiment of the invention at least one sensor for preferably detachable attachment the outer jacket of the respective pressure line, whereby the handling of the device is further simplified is.

Zur Erhöhung der Meßempfindlichkeit empiehlt es sich, daß der mindestens eine Sensor zangenartig oder zwingenartig den Außenmantel der jeweiligen Druckleitung umgreift.To increase the sensitivity, it is recommended that the at least one sensor like pliers or clamp Embraces the outer jacket of the respective pressure line.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß die während einer vorwählbaren Zahl von Einspritzimpulsen von der ersten Meßeinrichtung gemessene Kraftstoffmenge zur Anzeige zu bringen. Damit lassen sich die Meßwerte unmittelbar mit den von den Herstellern der Einspritzanlagen angegebenen Prüfdaten für die eingespritzte Kraftstoffmenge, welche auf eine bestimmte Zahl von Einspritzimpulsen, bspw. auf 1000 Einspritzimpulse bei größeren Dieselmotoren und auf 5000 Einspritzimpulse oder mehr bei Kleindieselmotoren, bezogen sind, vergleichen.It is also within the scope of the invention that during a preselectable number of injection pulses from the first Measuring device measured fuel quantity for display bring. This means that the measured values can be used directly with the specified by the manufacturers of the injection systems Test data for the amount of fuel injected, which on a certain number of injection pulses, for example to 1000 Injection pulses in larger diesel engines and at 5000 Injection pulses or more for small diesel engines are, compare.

Auch können nach der Erfindung zusätzlich Meßeinrichtungen zur Erfassung und Ausgabe weiterer Betriebsparameter, wie Motorendrehzahl, Motortemperatur, Ansauglufttemperatur, Ladedruck o. dgl., vorgesehen sein, um die Einspritzmenge unter definierten Betriebsbedingungen zu untersuchen.According to the invention, additional measuring devices can also be used to record and output further operating parameters, such as Engine speed, engine temperature, intake air temperature, Boost pressure or the like, be provided to the injection quantity to be examined under defined operating conditions.

Dabei läßt sich die Motorendrehzahl ohne Zuhilfenahme eines separaten Drehzahlmessers ermitteln. Hierzu ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Signalverabeitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die mittels der zweiten Meßeinrichtung detektierten Meßsignale bzw. Einspritzimpulse mit Hilfe eines internen Zeitmessers als Drehzahl des zu prüfenden Motors zu verarbeiten und über eine Ausgabeeinheit zur Anzeige zu bringen. Hierbei macht sich die Erfindung die Proportionalität zwischen Drehzahl des Motors und zeitlicher Folge der Einspritzimpulse zunutze.The engine speed can be done without using a separate tachometer. For this it is after the Invention provided that the signal processing device is designed for this by means of the second measuring device detected measurement signals or injection pulses using a internal timer as the speed of the engine to be tested process and display via an output unit bring. Here, the invention makes Proportionality between engine speed and time Take advantage of the consequence of the injection pulses.

Für eine kompakte Baugröße bei besonders störunanfälligem Betrieb der Vorrichtung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Signalverarbeitungseinrichtung bzw. -einrichtungen für eine digitale Meßwertverarbeitung ausgebildet ist/sind mit mindestens einem Mikroprozessor, Speichereinheiten, Einrichtungen zum digitalen Umformen der Meßsignale sowie Schnittstellen für Eingabeeinheiten und Ausgabeeinheiten.For a compact size with a particularly susceptible to faults Operation of the device is provided according to the invention that the signal processing device or devices is / are designed for digital measured value processing with at least one microprocessor, storage units, Devices for digitally transforming the measurement signals and Interfaces for input units and output units.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Meßeinrichtung zur Bestimmung der Kraftstoffmenge einen Volumenzähler auf mit zuflußseitigem Anschluß zum Kraftstoffbehälter und abflußseitigem Anschluß zur Einspritzpumpe oder ggf. zur Förderpumpe der Einspritzanlage, wobei der zur Schmierung der Einspritzdüsen und ggf. der Einspritzpumpe erforderliche Leckkraftstoff stromab des Volumenzählers rückgeführt ist. Durch diese Leitungsanordnung für die Zu- und Rückführung des Kraftstoffes liefert der Volumenzähler den Effektiv-Wert der in die Verbrennungsräume eingespritzten Kraftstoffmenge. Die Rückführungsleitung für den überschüssigen, unverbrauchten Kraftstoff von Einspritzdüsen und Einspritzpumpe wird dabei nicht wie im Betrieb ohne Prüfungsvorrichtung direkt in den Kraftstoffbehälter zurückgeführt, sondern mündet stromab des Volumenzählers, bspw. mittels eines T-Stückes, in die Versorgungsleitung zur Einspritzpumpe.According to a further embodiment of the invention, the Measuring device for determining the amount of fuel Volume meter on with inflow connection to Fuel tank and drain connection to Injection pump or, if applicable, to the delivery pump of the injection system, where the for the lubrication of the injection nozzles and possibly the Injection pump required leak fuel downstream of the Volume counter is returned. Through this line arrangement for the supply and return of the fuel Volume counter is the effective value of the in the combustion chambers amount of fuel injected. The return line for the excess, unused fuel from Injection nozzles and injection pump are not like in the Operation without testing device directly in the Fuel tank returned, but flows downstream of the Volume counter, for example by means of a T-piece, in the Supply line to the injection pump.

Meßtechnisch besonders günstig ist es, wenn gemäß der Erfindung der Volumenzähler über einen Impulsgeber an die Signalverarbeitungseinrichtung angeschlossen ist.In terms of measurement technology, it is particularly favorable if, according to Invention of the volume counter via a pulse generator to the Signal processing device is connected.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinrichtung mit Eingabeeinheiten und Ausgabeeinheiten in einem Handgerät aufgenommen, welches mit Anschlüssen für den mindestens einen Drucksensor und den Volumenzähler bzw. dessen Impulsgeber versehen ist. Dabei kann schließlich die Vorrichtung für einen netzunabhängigen Betrieb eingerichtet sein. Durch die oben vorgeschlagenen Komponenten läßt sich ein benutzer- und bedienerfreundliches Handgerät realisieren, welches sich durch eine kompakte Bauform und ein niedriges Gewicht auszeichnet. Dieses portable Prüfgerät ist sowohl für einen Einsatz in Werkstätten als auch vor Ort, bspw. zur Kontrolle und Einstellung von Einspritzanlagen an Dieselmotoren landwirtschaftlich genutzter Geräte, bestens geeignet. Die Anordnung der Aus- und Eingabeeinheiten in einem Handgerät ermöglicht es auch, die Messung vom Führerhaus des Fahrzeuges oder bspw. der Kabine eines Traktors durchzuführen.According to another idea of the invention Signal processing device with input units and Output units in a handheld device, which with Connections for the at least one pressure sensor and the Volume counter or its pulse generator is provided. Here can finally the device for a network-independent Operation set up. By the ones suggested above Components can be a user and operator friendly Realize handheld device, which is characterized by a compact Design and a low weight. This portable tester is for use in both Workshops as well as on site, e.g. for checking and Adjustment of injection systems on diesel engines agricultural equipment, ideally suited. The Arrangement of the output and input units in a handheld device also allows measurement from the cab of the vehicle or, for example, the cab of a tractor.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further goals, advantages, features and possible applications of the present invention result from the following Description of an embodiment using the Drawings. All described and / or depicted features for themselves or in any sensible combination the subject of the present Invention, regardless of their summary in the Claims or their relationship.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüfgerätes in Betriebsstellung an einem Dieselmotor, Fig. 1 shows a possible embodiment of a test device according to the invention in operating position on a diesel engine,

Fig. 2 die Schaltanordnung des Prüfgerätes gemäß Fig. 1 und Fig. 2 shows the switching arrangement of the test device according to Fig. 1 and

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit elektrischem Anschlußkabel. Fig. 3 shows a possible embodiment of a sensor according to the invention with an electrical connection cable.

Die Prüfvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 befindet sich zur Verdeutlichung ihrer Wirkungsweise in Betriebsstellung an einer Einspritzanlage 1 eines Dieselmotors 2.The test device according to FIGS. 1 and 2 is located in the operating position of an injection system 1 of a diesel engine 2 in order to clarify its mode of operation.

Zu der hier dargestellten Einspritzanlage 1 gehören Kraftstoffbehälter 12, Förderpumpe 13, Stufenfilter 16, der (im einzelnen nicht dargestellte) Saugraum der Einspritzpumpe 4, ein an der Einspritzpumpe 4 angeordnetes Überströmventil 17 sowie die entsprechenden Kraftstoffleitungen. Auf der Hochdruckseite weist die Einspritzanlage 1 ein (ebenfalls nicht dargestelltes) Druckventil an der Einspritzpumpe 4, Druckleitungen 5 sowie Einspritzdüsen 6 mit entsprechenden Düsenhaltern auf. Im Betrieb saugt die Förderpumpe 13 den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 12 an und fördert ihn unter Druck durch das als Stufenfilter 16 ausgebildete Kraftstoffilter in den Saugraum der Einspritzpumpe 4. In der Einspritzpumpe wird der zum Einspritzen des Kraftstoffs benötigte Druck erzeugt, und der Kraftstoff bei geöffnetem Druckventil über die Druckleitungen 5 zu den Einspritzdüsen 6 gefördert. Durch den Druck des Kraftstoffs öffnen die Einspritzdüsen 6, wodurch der Kraftstoff schließlich in den Verbrennungsraum des Motors 2 eingespritzt wird.The injection system 1 shown here includes the fuel tank 12 , feed pump 13 , step filter 16 , the suction space (not shown in detail) of the injection pump 4 , an overflow valve 17 arranged on the injection pump 4 and the corresponding fuel lines. On the high-pressure side, the injection system 1 has a pressure valve (also not shown) on the injection pump 4 , pressure lines 5 and injection nozzles 6 with corresponding nozzle holders. In operation, the feed pump 13 draws the fuel from the fuel tank 12 and delivers it under pressure through the fuel filter designed as a step filter 16 into the suction chamber of the injection pump 4 . The pressure required to inject the fuel is generated in the injection pump, and the fuel is delivered to the injection nozzles 6 via the pressure lines 5 when the pressure valve is open. The injection nozzles 6 open due to the pressure of the fuel, as a result of which the fuel is finally injected into the combustion chamber of the engine 2 .

Um das Einspritzen des Kraftstoffs in den jeweiligen Verbrennungsraum in genau dosierter Menge und zu einem bestimmten Zeitpunkt einstellen zu können, ist an der Einspritzpumpe 4 eine Verstelleinrichtung mit Regler vorgesehen. Ein wesentlicher Parameter für einen einwandfreien Lauf des Motors 2 ist die Einspritzmenge, d. h. die Kraftstoffmenge, die von der Einspritzpumpe 4 dem Motor 2 pro Zylinder und Arbeitsspiel zugemessen wird. In den werksseitigen Prüfdaten ist die Einspritzmenge üblicherweise als zugeführte Kraftstoffmenge bezogen auf eine bestimmte Zahl von Einspritzimpulsen angegeben. In order to be able to adjust the injection of the fuel into the respective combustion chamber in a precisely metered quantity and at a specific point in time, an adjusting device with a controller is provided on the injection pump 4 . An essential parameter for a smooth running of the engine 2 is the injection quantity, ie the amount of fuel that is injected from the injection pump 4 to the engine 2 per cylinder and cycle. The injection quantity is usually specified in the factory test data as the quantity of fuel supplied in relation to a specific number of injection pulses.

Zur Ermittlung der Einspritzmenge, um bspw. bei nachlassender Motorleistung die Einspritzanlage 1 auf ihren Funktionszustand hin zu überprüfen, weist das Prüfgerät eine erste Meßeinrichtung 3 zur Bestimmung der von der Einspritzpumpe 4 geförderten Kraftstoffmenge und eine zweite Meßeinrichtung 8 zum Zählen der Einspritzimpulse sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung 10 auf. Die Signalverarbeitungseinrichtung 10 ist u. a. dazu ausgebildet, die während einer vorwählbaren Zahl von Einspritzimpulsen von der ersten Meßeinrichtung 3 gemessene Kraftstoffmenge oder direkt die ermittelte Einspritzmenge auf einer Ausgabeeinheit 7 zur Anzeige zu bringen.In order to determine the injection quantity, for example to check the functional condition of the injection system 1 when the engine power is decreasing, the test device has a first measuring device 3 for determining the fuel quantity delivered by the injection pump 4 and a second measuring device 8 for counting the injection pulses, as well as a signal processing device 10 on. The signal processing device 10 is designed, inter alia, to display the quantity of fuel measured by the first measuring device 3 during a preselectable number of injection pulses, or to directly display the determined injection quantity on an output unit 7 .

Die erste Meßeinrichtung 3 weist als Meßaufnehmer einen an sich bekannten Ovalradzähler 14 auf. Dabei wird der Volumendurchsatz nach dem Verdrängungsprinzip mittels zwei in einer Meßkammer auf Achsen drehbar gelagerten Ovalrädern gemessen, die mit ihrer Verzahnung ineinandergreifen und aufeinander abrollen. Die Winkelgeschwindigkeit der beiden Ovalräder ist damit ein Maß für den Volumendurchsatz und dient als Meßgröße. Selbstverständlich können auch andere Meßglieder zur Volumenbestimmung eingesetzt werden, wie bspw. Ringkolbenzähler, Treibschieberzähler o. dgl. Die Einbindung des Ovalradzählers 14 in die Kraftstoffleitungen der Einspritzanlage 1 ist so getroffen, daß er auf seiner Zuflußseite mit dem Kraftstoffbehälter 12 und auf seiner Abflußseite an die zur Förderpumpe 13 führenden Zuführungsleitung für den Kraftstoff angeschlossen ist. Um den Effektiv-Wert der in die Verbrennungsräume eingespritzten Kraftstoffmenge zu erhalten, ist der zur Schmierung der Einspritzdüsen 6 und der Einspritzpumpe 4 erforderliche Leckkraftstoff stromab des Ovalradzählers 14 in die zur Förderpumpe 13 führende Zuführungsleitung für den Kraftstoff rückgeführt. Der Ovalradzähler 14 steht mit einem Impulsgeber 24 in Wirkverbindung, dessen Impulse über eine elektrische Anschlußleitung 25 der Signalverarbeitungseinrichtung 10 zugeführt und dort in der weiter unten beschriebenen Weise verarbeitet werden.The first measuring device 3 has a known oval wheel counter 14 as a measuring sensor. The volume throughput is measured according to the displacement principle by means of two oval wheels which are rotatably mounted on axles in a measuring chamber and which mesh with one another and roll on one another. The angular velocity of the two oval wheels is therefore a measure of the volume throughput and serves as a measured variable. Of course, other measuring elements can also be used to determine the volume, such as, for example, a ring piston meter, a slide valve meter or the like. The integration of the oval wheel meter 14 in the fuel lines of the injection system 1 is such that it is on the inflow side with the fuel tank 12 and on the outflow side of the to the feed pump 13 leading supply line for the fuel is connected. In order to obtain the effective value of the amount of fuel injected into the combustion chambers, the leakage fuel required for lubricating the injection nozzles 6 and the injection pump 4 is fed downstream of the oval gear meter 14 into the feed line for the fuel leading to the feed pump 13 . The oval gear counter 14 is operatively connected to a pulse generator 24 , the pulses of which are fed to the signal processing device 10 via an electrical connecting line 25 and processed there in the manner described below.

Die zweite Meßeinrichtung 8 zur Ermittlung der Zahl der Einspritzimpulse weist als Meßaufnehmer einen piezoelektrischen Druckfühler 9 auf, welcher lösbar an einer der Druckleitungen 5 zwischen Einspritzpumpe 4 und Einspritzdüsen 6 gehalten ist. Bei Beaufschlagung mit einem Einspritzimpuls tritt in der Druckleitung 5 ein Druckimpuls auf, welcher über den Außenmantel der Druckleitung 5 auf einen Meßkörper 18 des Druckfühlers 9 einwirkt. Auf Grund seiner piezoelektrischen Materialeigenschaften tritt an dem Meßkörper 18 bei der Druckbeaufschlagung eine Ladungsänderung auf, welche als auswertbares elektrisches Spannungssignal abgegriffen werden kann.The second measuring device 8 for determining the number of injection pulses has a piezoelectric pressure sensor 9 , which is detachably held on one of the pressure lines 5 between the injection pump 4 and the injection nozzles 6 . When an injection pulse is applied, a pressure pulse occurs in the pressure line 5 , which acts on a measuring body 18 of the pressure sensor 9 via the outer jacket of the pressure line 5 . Due to its piezoelectric material properties, a change in charge occurs on the measuring body 18 when pressure is applied, which change can be tapped as an evaluable electrical voltage signal.

Gemäß Fig. 3 ist der Druckfühler 9 zangenartig ausgebildet mit zwei den Außenmantel der Druckleitung 5 umgreifenden Backen 19a, 19b. In Schließstellung bilden die Backen 19a, 19b eine etwa kreisförmige Aussparung für die Druckleitung 5, an welcher der Meßkörper 18 aus piezoelektrischem Material angeordnet ist. Wie weiterhin aus Fig. 3 zu entnehmen, sind zwei Sicherungsbügel 20a, 20b vorgesehen, welche die Backen 19a, 19b in Schließstellung an ihren Maulenden übergreifen und ein ungewolltes Öffnen der Backen 19a, 19b verhindern. Der Drucksensor 9 ist des weiteren mit einem Verstellmechanismus mit Rändelmutter 21 zum Einstellen des Anlagedruckes des Meßkörpers 18 am Außenmantel der jeweiligen Druckleitung 5 versehen, wodurch auch eine Anpassung der Aussparung an den Außendurchmesser der jeweiligen Druckleitung 5 vorgenommen werden kann.Referring to FIG. 3, the pressure sensor 9 is designed like forceps with two engaging around the outer jacket of the pressure line 5 jaws 19 a, b 19. In the closed position, the jaws 19 a, 19 b form an approximately circular recess for the pressure line 5 , on which the measuring body 18 made of piezoelectric material is arranged. As can further be seen from FIG. 3, two securing brackets 20 a, 20 b are provided which overlap the jaws 19 a, 19 b in the closed position at their mouth ends and prevent unwanted opening of the jaws 19 a, 19 b. The pressure sensor 9 is further provided with an adjustment mechanism with a knurled nut 21 for adjusting the contact pressure of the measuring body 18 on the outer jacket of the respective pressure line 5 , whereby the recess can also be adapted to the outer diameter of the respective pressure line 5 .

Zum Abgreifen des von dem Drucksensor 9 erzeugten Meß- bzw. Spannungssignals ist eine elektrische Anschlußleitung 22 vorgesehen, welche zu einem (nicht dargestellten) Meßumformer führt. Dort wird das Meßsignal am Ausgang des Sensors 9 in ein für die Signalverarbeitungseinrichtung 10 lesbares Einheitssignal umgeformt. Der Meßumformer ist derart ausgebildet, daß er bei einem solchen Pegel des von dem Sensor 9 abgegriffenen Meßsignals anspricht, welcher einem Wert von etwa 30% des maximalen Einspritzdruckes an der Anstiegsflanke des durch die Druckleitung 5 laufenden Einspritz-Druckimpulses entspricht. Hierdurch ist einer Meßwertverfälschung infolge eines Nachschwingens der üblicherweise aus Stahl bestehenden Druckleitungen 5 entgegengewirkt. Derartige Nachschwingungen resultieren aus den vor allem bei Dieselmotoren vorherrschenden hohen Einspritzdrücken, insbesondere bei hohen Einspritzfolgen. Die weitere Verarbeitung der von dem Meßumformer gebildeten Einheitssignale und die von dem Volumenzähler 14 bzw. dem nachgeschalteten Impulsgeber 24 erhaltenen Meßsignale erfolgt in der Signalverarbeitungseinrichtung 10.To tap the measurement or voltage signal generated by the pressure sensor 9 , an electrical connection line 22 is provided, which leads to a (not shown) transmitter. There, the measurement signal at the output of the sensor 9 is converted into a standard signal that can be read by the signal processing device 10 . The transmitter is designed such that it responds at a level of the measurement signal picked up by the sensor 9 which corresponds to a value of approximately 30% of the maximum injection pressure on the rising edge of the injection pressure pulse passing through the pressure line 5 . This counteracts a falsification of measured values due to a reverberation of the pressure lines 5 , which are usually made of steel. Such reverberations result from the high injection pressures prevailing especially in diesel engines, in particular with high injection sequences. The further processing of the standard signals formed by the transducer and the measurement signals received by the volume counter 14 or the downstream pulse generator 24 takes place in the signal processing device 10 .

Das Signalverarbeitungseinrichtung 10 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel für eine digitale Meßwertverarbeitung ausgebildet. Sie weist einen Mikroprozessor, Speichereinheiten, Einrichtungen zum digitalen Umformen der Meßsignale bzw. der Einheitssignale sowie Schnittstellen für eine Eingabeeinheit 11 und für eine Ausgabeeinheit 7 auf. Der Mikroprozessor ist so vorbereitet, daß er die Einspritzimpulse der Einspritzpumpe 4 bzw. die entsprechenden Meßsignale des Druckfühlers 9 zählt und bei Erreichen einer mittels der Eingabeeinheit 11 vorgegebenen Zahl von Einspritzimpulsen, bspw. bei 1000 Einspritzimpulsen, die bis dahin von der ersten Meßeinrichtung 3 gemessene Kraftstoffmenge und damit die auf eine vorgegebene Zahl von Einspritzimpulsen bezogene Einspritzmenge auf der Ausgabeeinheit 7 zur Anzeige bringt. Selbstverständlich ist es auch möglich, durch entsprechende Rechenoperationen des Mikroprozessors auf dem Display der Ausgabeeinheit 7 direkt die von der Einspritzanlage 1 dem Motor 2 pro Zylinder und Arbeitsspiel zugeführte Kraftstoffmenge anzuzeigen.In the exemplary embodiment selected here, the signal processing device 10 is designed for digital measured value processing. It has a microprocessor, memory units, devices for digitally transforming the measurement signals or the unit signals, and interfaces for an input unit 11 and for an output unit 7 . The microprocessor is prepared in such a way that it counts the injection pulses from the injection pump 4 or the corresponding measurement signals from the pressure sensor 9 and, when a number of injection pulses predetermined by means of the input unit 11 has been reached , for example 1000 injection pulses, which until then had been measured by the first measuring device 3 Fuel quantity and thus the injection quantity related to a predetermined number of injection pulses is displayed on the output unit 7 . Of course, it is also possible, by means of corresponding arithmetic operations of the microprocessor, to directly display on the display of the output unit 7 the amount of fuel supplied by the injection system 1 to the engine 2 per cylinder and cycle.

Die hier beschriebene Signalverarbeitungseinrichtung 10 gestattet es auch, ohne größeren Aufwand weitere Betriebsparameter, wie Motorendrehzahl, Motortemperatur, Ansauglufttemperatur, Ladedruck o. dgl., meßtechnisch zu erfassen und zu verarbeiten, um bspw. die Vollast- Fördermenge, d. h. die vom Motor 2 bei Vollastbetrieb benötigte Kraftstoffmenge, zu ermitteln und mit den werksseitigen Prüfdaten zu vergleichen. Dabei kann die Bestimmung der Motorendrehzahl mit Hilfe des Prüfgerätes selbst ausgeführt werden, ohne daß ein separater Drehzahlmesser erforderlich ist. Da die Motorendrehzahl proportional zur Einspritzimpuls-Taktfrequenz ist, bedarf es innerhalb der Signalverarbeitungseinrichtung 10 lediglich noch eines internen Zeitmessers, um über die mittels der zweiten Meßeinrichtung 8 detektierten Meßsignale bzw. Einspritzimpulse innerhalb eines Zeitintervalls die Motorendrehzahl zu ermitteln und auf einer zweiten Ausgabeeinheit 23 zur Anzeige zu bringen.The signal processing device 10 described here also allows other operating parameters, such as engine speed, engine temperature, intake air temperature, boost pressure or the like, to be measured and processed without great effort, for example to determine the full-load delivery rate, that is to say that of the engine 2 at full-load operation required amount of fuel, to be determined and compared with the factory test data. The engine speed can be determined using the test device itself, without the need for a separate tachometer. Since the engine speed is proportional to the injection pulse clock frequency, only an internal timer is required within the signal processing device 10 in order to determine the engine speed within a time interval via the measurement signals or injection pulses detected by the second measuring device 8 and on a second output unit 23 for display bring to.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist die Signalverarbeitungseinrichtung 10 mit Eingabeeinheiten 11 und Ausgabeeinheiten 7 und 23 in einem Handgerät 15 aufgenommen, welches mit Anschlüssen für den Drucksensor 9 und den Ovalradzähler 14 bzw. dessen Impulsgeber 24 versehen ist. Der Ovalradzähler 14 mit Impulsgeber 24 ist dabei in einem weitern Geräteteil 26 angeordnet.In the exemplary embodiment selected here, the signal processing device 10 with input units 11 and output units 7 and 23 is accommodated in a hand-held device 15 which is provided with connections for the pressure sensor 9 and the oval wheel counter 14 or its pulse generator 24 . The oval gear counter 14 with pulse generator 24 is arranged in a further device part 26 .

Die Prüfvorrichtung kann für einen mobilen Einsatz mit netzunabhängigen Betrieb, bspw. mit in das Gerätegehäuse des Handgerätes 15 integrierten, ggf. wiederaufladbaren Batterien, eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgung auch über einen Netzanschluß oder über das Bordnetz des mit der zu überprüfenden Einspritzanlage 1 versehenen Motors 2 direkt erfolgen. The test device can be set up for mobile use with mains-independent operation, for example with batteries, which may be rechargeable, integrated in the device housing of the hand-held device 15 . Alternatively or additionally, the energy supply can also take place directly via a mains connection or via the on-board electrical system of the engine 2 provided with the injection system 1 to be checked.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Einspritzanlage
2 Dieselmotor
3 Meßeinrichtung
4 Einspritzpumpe
5 Druckleitungen
6 Einspritzdüsen
7 Ausgabeeinrichtung, -einheit
8 Meßeinrichtung
9 Sensor, Druckfühler
10 Signalverarbeitungseinrichtung
11 Eingabeeinheit
12 Kraftstoffbehälter
13 Förderpumpe
14 Ovalradzähler, Volumenzähler
15 Handgerät
16 Stufenfilter
17 Überströmventil
18 Meßkörper
19a Backe
19b Backe
20a Sicherungsbügel
20b Sicherungsbügel
21 Rändelmutter
22 Anschlußleitung
23 Ausgabeeinheit
24 Impulsgeber
25 Anschlußleitung
26 Geräteteil 1 injection system
2 diesel engine
3 measuring device
4 injection pump
5 pressure lines
6 injectors
7 output device, unit
8 measuring device
9 sensor, pressure sensor
10 signal processing device
11 input unit
12 fuel tank
13 feed pump
14 oval gear meters, volume meters
15 handheld device
16 step filter
17 overflow valve
18 measuring body
19 a cheek
19 b cheek
20 a safety bracket
20 b safety bracket
21 knurled nut
22 connecting line
23 output unit
24 pulse generator
25 connecting line
26 device part

Claims

1. Device for testing injection systems ( 1 ) for internal combustion engines, in particular for diesel engines ( 2 ), with a measuring device ( 3 ) for determining the injection pump ( 4 ) of the injection system ( 1 ) via pressure lines ( 5 ) and injection nozzles ( 6 ) amount of fuel injected into the combustion chamber of the engine ( 2 ) and an output device ( 7 ) for displaying the amount of fuel consumed, characterized by a second measuring device ( 8 ) with at least one sensor ( 9 ) which, as a measured variable, detects each injection pulse in the respective pressure line ( 5 ) receives the generated pressure pulse and its corresponding measurement signal is fed to a signal processing device ( 10 ) connected to the output device ( 7 ) for counting the measurement signals or the injection pulses.

2. Device according to claim 1, characterized in that the signal processing device ( 10 ) has a transducer for converting the measurement signals at the output of the at least one sensor ( 9 ) into unit signals, which at a level of the measurement signal corresponding to a value of about 20-60% , preferably of about 30%, of the maximum injection pressure pulse in the pressure line ( 5 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one sensor ( 9 ) is designed as a piezoresistive, preferably as a piezoelectric pressure sensor.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one sensor ( 9 ) is designed for preferably releasable attachment to the outer jacket of the respective pressure line ( 5 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one sensor ( 9 ) engages like pliers or clamp-like around the outer jacket of the respective pressure line ( 5 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the signal processing device ( 10 ) is designed to display the amount of fuel measured by the first measuring device ( 3 ) during a preselectable number of injection pulses.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that additional measuring devices for Acquisition and output of other operating parameters, such as e.g. engine speed, engine temperature, Intake air temperature, boost pressure or the like are provided.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the signal processing device ( 10 ) is designed to, by means of the second measuring device ( 8 ) detected measuring signals or injection pulses with the aid of an internal timer as the speed of the engine to be tested ( 2nd ) to process and display via an output unit ( 23 ).

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the signal processing device ( 10 ) or devices is designed for digital measurement processing / are with at least one microprocessor, memory units, devices for digitally converting the measurement signals and interfaces for input units ( 11 ) and output units ( 7 , 23 ).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the measuring device ( 3 ) for determining the amount of fuel has a volume meter with inflow-side connection to the fuel tank ( 12 ) and outflow-side connection to the injection pump ( 4 ) or optionally to the feed pump ( 13th ) of the injection system ( 1 ), the leakage fuel required for lubricating the injection nozzles ( 6 ) and possibly the injection pump ( 4 ) being fed back downstream of the volume counter.

11. The device according to claim 10, characterized in that the volume counter is an oval gear meter ( 14 ).

12. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the volume counter is connected to the signal processing device ( 10 ) via a pulse generator ( 24 ).

13. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the signal processing device ( 10 ) with input units ( 11 ) and output units ( 7 , 23 ) is received in a hand-held device ( 15 ), which has connections for the at least one pressure sensor ( 9 ) and the volume counter or its pulse generator ( 24 ) is provided.

14. Device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that they are for a off-grid operation is set up.