DE4434597A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung kleiner Kraftstoffeinspritzmengen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vor­ richtung zum Messen kleiner Kraftstoffeinspritzmengen gemäß der Gattung der Patentansprüche 1 und 4.

Bei einem solchen, durch die DE-A-39 16 419 bekannten Verfahren und zugehöriger Vorrichtung bleibt die Schaltverzögerung des gesteuerten Ma­ gnetventils in der Entlastungsleitung bei der Wiedereinstel­ lung des Bezugsvolumens der Meßkammer unberücksichtigt. Da­ mit unterliegt das Meßergebnis einer Ungenauigkeit.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Meßgenauigkeit beim Messen von sehr kleinen Kraftstoffeinspritzmengen wesentlich erhöht. Dadurch, daß die Rücklaufgeschwindigkeit des Meßkol­ bens konstant gehalten werden kann und die Schaltverzögerung des Magnetventils ermittelt werden kann, wird mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren in hoher Genauigkeit ein Bezugsvolu­ men eingehalten, wozu es eines geringen Aufwandes bedarf und keine separaten Regelungseinrichtungen zur Einstellung die­ ses Volumens notwendig sind. Dadurch ergibt sich bei jeder Messung eine reproduzierbare Ausgangsstellung des Meßkolbens und eine genaue Erfassung der jeweiligen Kraftstoffein­ spritzmenge. Insbesondere werden Meßergebnisschwankungen aufgrund von dynamischen Einflüssen auf das Meßergebnis durch unterschiedliche Rücklaufgeschwindigkeiten des Meßkol­ bens vermieden.

In vorteilhafter Weise wird gemäß Patentanspruch 2 ein Meß­ fehler bei kleinsten Kraftstoffeinspritzmengen dadurch redu­ ziert, daß in diesem Fall, falls ein bestimmter Weg des Meß­ kolbens während des Einspritzvorgangs nicht überschritten wird, ein Rücklauf des Meßkolben nicht eingeleitet wird, sondern kumulierend einzelne Einspritzvorgänge nacheinander durchgeführt werden, wobei aber den Weg des Meßkolbens diese Einspritzmengen volumetrisch als Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzungen erfaßt werden gemäß Pa­ tentanspruch 3.

In besonders vorteilhafter Weise wird gemäß Patentanspruch 4 eine konstante Rücklaufgeschwindigkeit des Meßkolbens da­ durch erreicht, daß in der die Meßkammer entlastenden Entla­ stungsleitung außer dem gesteuerten Magnetventil auch noch ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, wobei dieses ge­ mäß Patentanspruch 6 mit einem Ventilglied versehen ist, das demselben Druck als Rückstellkraft ausgesetzt ist wie der Meßkolben. Damit läßt sich mit Hilfe der gemäß dieser Ausge­ staltung vorgesehenen Feder ein konstanter Differenzdruck am Durchflußquerschnitt der Entlastungsleitung einstellen, so daß auf diese Weise die Ausflußmenge pro Zeiteinheit aus der Meßkammer und damit die Rücklaufgeschwindigkeit des Meß­ kolbens konstant gehalten werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine grafi­ sche Darstellung des Meßkolbenwegverlaufes über die Zeit mit zugeordneter Kurve der Ansteuerung des Magnetventils und der Kurve der Ventilgliedbewegung, Fig. 3 den Weg des Meßkol­ bens über der Zeit bei einer Folge von sehr kleinen Kraft­ stoffeinspritzmengen, Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungs­ form des Druckventils gemäß Fig. 1 und Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Meßvorrichtung nach Fig. 1.

Beschreibung

Zur Messung kleinster Kraftstoffeinspritzmengen, die durch ein Kraftstoffeinspritzventil 1 eingespritzt werden, ist ein solches Kraftstoffeinspritzventil 1 in eine Meßvorrichtung 2 eingesetzt, was in der Fig. 1 grob schematisch wiedergege­ ben ist. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil, das bevor­ zugt ein Hochdruckeinspritzventil ist, das bei selbstzünden­ den Brennkraftmaschinen Anwendung findet, steuert kleinste Kraftstoffeinspritzmengen in eine Meßkammer 3 ein, die in der Meßvorrichtung 2 gebildet ist. Die Meßkammer ist in der gezeigten Ausführung ein geschlossener Zylinder 4, in dem ein Meßkolben 5 verschiebbar angeordnet ist, der mit seiner Stirnseite 6 in dem Zylinder 4 die Meßkammer 3 begrenzt. Die Rückseite des Meßkolbens begrenzt einen gasgefüllten Raum 7, der aus einem Stickstoffvorratsbehälter 22 mit unter kon­ stantem Druck stehendem Stickstoff versorgt wird. Der Druck des Stickstoffgases ist dabei so abgestimmt, daß der Meßkol­ ben 5 bei Kraftstoffeinspritzung in die Meßkammer 3 entgegen der rückstellenden Kraft des Stickstoffgases ausweichen kann. Die Bewegung des Meßkolbens wird mit einem Weggeber 8 erfaßt, der mit einem Kontaktstift 9 an der Rückseite der Meßkolbenstirnseite 6 angreift. Das Kraftstoffeinspritzven­ til ist an einem in die Meßkammer 3 führenden Stutzen 10 eingesetzt, und es führt von der Meßkammer 3 eine Entla­ stungsleitung 11 ab, in der ein elektrisch gesteuertes Ven­ til, beispielsweise ein Magnetventil 12 angeordnet ist, das als 2/2-Wegeventil den Durchgang der Entlastungsleitung 12 öffnet oder schließt. In der Weiterführung der Entlastungs­ leitung 11 stromabwärts des Magnetventils 12 ist ein Druck­ begrenzungsventil 14 vorgesehen, über das die Entlastungs­ leitung 11 drucklos zu einem Kraftstoffablauf führt. Das Druckbegrenzungsventil weist eine bewegliche Wand in Form eines Kolbens 16 auf, der in einer Bohrung 17 im Gehäuse 18 des Druckbegrenzungsventils dicht geführt ist. Dieser Kolben grenzt mit seiner einen, ersten Stirnseite 19 an eine Druck­ kammer 20 im Gehäuse 18 des Druckbegrenzungsventils an, wel­ che Druckkammer über eine Zuleitung 21 mit demselben Stick­ stoffvorratsbehälter 22 verbunden ist, der auch den auf die Rückseite des Meßkolbens geleiteten Druck liefert.

Die andere, zweite Stirnseite 24 des Kolbens 16 begrenzt ei­ ne Zulaufkammer 25, in die parallel zur Achse der Bohrung 17 eine Zuleitung 26 mündet, die ständig mit der in das Druck­ begrenzungsventil 14 eintretenden Entlastungsleitung verbun­ den ist. Koaxial zur Achse der Bohrung 17 führt der zweiten Stirnseite 24 gegenüberliegend ein Ablaufkanal 27 ab, dessen Eintritt in die Zulaufkammer 25 als Ventilsitz 28 ausgebil­ det ist. Mit diesem wirkt eine als Ventilglied dienende Ku­ gel 29 zusammen, die fest in der Stirnseite 24 des Kolbens 16 verankert ist. Im Bereich des Ablaufkanals wird auf die­ ses Ventilglied 29 ein Stößel 31 gedrückt, der in dem Ab­ laufkanal an seinem rückseitigen Ende dicht geführt ist und auf seiner Rückseite von einer sich im Gehäuse des Druckbe­ grenzungsventils abstützenden Feder 32 beaufschlagt ist. Die Rückseite 33 des Stößels 31 ist dabei weiterhin mit der in das Druckbegrenzungsventil eintretenden Entlastungsleitung 11 verbunden. Auf seiner dem Ventilglied gegenüberliegenden Seite trägt der Stößel einen Betätigungszapfen 34, der zwi­ schen sich und dem Abflußkanal einen Ringraum freiläßt, der mit einer seitlich von dem Abflußkanal abführenden Bohrung 35 ständig verbunden ist. Diese Bohrung 35 führt zu dem wei­ terführenden Teil der Entlastungsleitung 11, die den vom Druckbegrenzungsventil abgeführten Kraftstoff drucklos einem Vorratsbehälter zuführt.

Mit der beschriebenen Meßvorrichtung kann mit Hilfe des Ma­ gnetventils, das die Entlastungsleitung 11 schließt, ein Kraftstoffvolumen in der Meßkammer 3 eingeschlossen werden. In einer solchen Stellung befindet sich das Magnetventil bei Meßbeginn von kleinen Kraftstoffeinspritzmengen. Dabei nimmt der Meßkolben 5 eine Ausgangsstellung ein, bei der er ein Bezugsvolumen an Kraftstoff in der Meßkammer 3 einschließt. Diese Ausgangsstellung wird über den Weggeber 8 an ein Steu­ ergerät 36 zurückgemeldet, das auch der Steuerung des Ma­ gnetventils 12 dient. Der Kraftstoff in der Meßkammer 3 steht dabei unter einem durch den Stickstoffdruck im gasge­ füllten Raum 7 bestimmten Wert. In dem ausgeführten Beispiel wird durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe Kraftstoff über das Kraftstoffeinspritzventil 1 in die Meßkammer 3 eingespritzt. Dabei ergibt sich eine Volumenvergrößerung, was in der Folge zu einer Verschiebung des Meßkolbens 5 führt, die wiederum durch den Weggeber 8 erfaßt wird. Aus der Differenz dieses gemessenen Meßvolumens bei Endstellung des Meßkolbens nach dem Einspritzvorgang abzüglich dem Bezugsvolumen wird durch die Steuereinrichtung 36 und einem angeschlossenen Rechner das Einspritzvolumen errechnet.

Um für einen nächsten Meßvorgang identische Verhältnisse einzustellen, wird der Meßkolben nach Abschluß des ersten Meßvorgangs wieder in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, bei der er wiederum das Bezugsvolumen begrenzt. Dieses Zu­ rückbringen erfolgt durch Öffnen der Entlastungsleitung 11 mittels des Magnetventils 12. Der dabei abströmende Kraft­ stoff fließt über die Entlastungsleitung zunächst zum Druck­ begrenzungsventil 14. Bei diesem befindet sich das Ventil­ glied 29 unter Einwirkung des Drucks in der Druckkammer 20, der eine größere resultierende Kraft auf den Kolben 16 aus­ übt als die Kraft, die durch die Feder 32 auf den Kolben übertragen wird, in Schließstellung. Durch Einbringung des Kraftstoffes in die Zulaufkammer wird nun der Kolben 16 zu­ sätzlich auf seiner zweiten Stirnseite 24 von der Zulaufkam­ mer 25 her mit Druck beaufschlagt, und es wirkt über die Rückseite 23 des Stößels 31 dieser Druck ebenfalls auf den Kolben 16. Da weiterhin der Druck des in die Zulaufkammer 25 fließenden Kraftstoffs von dem Druck in dem gasgefüllten Raum 7 bestimmt wird und andererseits dieser selbe Druck, der im gasgefüllten Raum 7 herrscht, auch auf der ersten Stirnseite 19 des Kolbens 16 wirkt, ist der Kolben in bezug auf die fluidisch an ihm angreifenden Kräfte kraftausgegli­ chen. Zusätzlich wirkt auf den Kolben nun aber die Kraft der Feder 33, die jetzt mit Hilfe des Druckes in der Zulaufkam­ mer 25 in der Lage ist, das Ventilglied 29 von seinem Sitz 28 abzuheben und Kraftstoff zur Bohrung 35 bzw. zur weiter­ führenden Entlastungsleitung 11 fließen läßt. Sinkt der Druck infolge eines zu großen Kraftstoffquerschnitts am Ven­ tilsitz 25 in der Zulaufkammer 25 stärker ab, so überwiegen die Schließkräfte am Kolben 16 seitens der Druckkammer 20, und es wird der Abströmquerschnitt reduziert. Mit einem sol­ chen Ventil wird auf diese Weise erreicht, daß am Abfluß­ querschnitt zwischen Ventilglied 29 und Ventilsitz 28 des Druckbegrenzungsventils ein konstantes Druckgefälle einge­ stellt wird. Aufgrund der somit konstant abströmenden Kraft­ stoffmenge in der Zeiteinheit wird erreicht, daß der Meßkol­ ben mit einer konstanten Geschwindigkeit zu seiner Ausgangs­ stellung zurückläuft.

Das Ende des Rücklaufes des Meßkolbens 5 wird durch Schlie­ ßen des Magnetventils 12 eingeleitet. Dies erfolgt dadurch, daß ab einer bestimmten vom Weggeber 8 übermittelten Stel­ lung des Meßkolbens ein Steuersignal an die Steuereinrich­ tung 36 gegeben wird, über die wiederum das Magnetventil be­ tätigt wird. Die Art der Betätigung ist den nachfolgend dis­ kutierten Diagrammen von Fig. 2 zu entnehmen. In dieser Figur ist beim Kurvenzug A die Bewegung des Meßkolbens wieder­ gegeben. Ausgehend von einem erreichten Niveau, dem Meßvolu­ men MV, entsprechend einer Endstellung des Meßkolbens nach einem erfolgten Einspritzvorgang wird zu einem Zeitpunkt t1 die Entlastungsleitung 11 geöffnet, und es läuft der Kolben in der Folge entsprechend der gezeigten Rampe mit im wesent­ lichen konstanter Geschwindigkeit zu seiner Ausgangsstel­ lung, dem Bezugsvolumen BV, zurück, die er im Zeitpunkt t2 erreicht. In dieser Stellung verharrt er so lange, bis bei einem neuen Meßvorgang zum Zeitpunkt t3 wiederum Kraftstoff in die Meßkammer 3 eingespritzt wird. Der Meßkolben wird in der Folge ausgelenkt, gegebenenfalls mit einem kleinen Über­ schwingvorgang, und erreicht dann wieder eine Endstellung, die er beibehält, bis er vor Einleitung eines erneuten Meß­ taktes vor Öffnen der Entlastungsleitung in der gleichen Weise wieder zu seiner Ausgangsstellung zurückgeführt wird.

Mit der Kurve B werden die Öffnungs- und Schließvorgänge des Magnetventils 12 dargestellt, die durch den mit dem Kurven­ zug C gezeigten Spannungsverlauf am Magnetventil gesteuert werden. Man erkennt, daß mit Abfall der elektrischen Span­ nung am Magnetventil zum Zeitpunkt t0 das Magnetventil zu­ nächst noch in seiner Schließstellung verharrt und erst zum Zeitpunkt t1 sich zu öffnen beginnt. Dieser Zeitverzug zwi­ schen Signaleinleitung und tatsächlicher Bewegung des Schließgliedes des Elektromagnetventils ist bekannt und ist, da die Bewegung unter Einwirkung einer Feder erfolgt, kon­ stant. Erst mit tatsächlichem Öffnungsbeginn kann Kraftstoff zum Druckbegrenzungsventil strömen. Eine Wiederanstiegsflan­ ke zum Zeitpunkt t1′ der Spannungs- bzw. Stromversorgung des Magnetventils leitet ebenso nach einer Verzögerungszeit die Schließbewegung des Magnetventils ein. Erst bei Erreichen der Zeit t2 ist dieses dann um eine Zeit t_E nach der Zeit t1′ geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird dann auch der Ab­ fluß von Kraftstoff über die Entlastungsleitung ganz unter­ bunden und der Meßkolben zum Stillstand gebracht. Damit der Meßkolben auf das gewünschte Niveau BV zurückläuft entspre­ chend dem Bezugsvolumen muß deshalb der Auslösepunkt des Ma­ gnetventils zur Einleitung seines Schließvorgangs um die Zeit t_E früher liegen. Dieser Zeit entspricht aber ein ganz bestimmter Punkt im Laufe des Meßkolbens 4, da der Meßkolben mit einer konstanten Geschwindigkeit zurückläuft. Es kann nun in einfacher Weise ein Punkt in der Rücklaufbewegung des Meßkolbens als Schaltschwelle erfaßt werden, bei der die Schaltverzögerung zwischen elektrischer Einleitung der Schließbewegung des Magnetventils und dem tatsächlich er­ folgten Schließen berücksichtigt wird. Damit erhält man in einfacher Weise ein sehr genaues Ergebnis und eine sehr ge­ naue Einhaltung der Ausgangsstellung des Meßkolbens.

Bei einer vorbeschriebenen Meßeinrichtung können sehr unter­ schiedliche, kleine Kraftstoffeinspritzmengen erfaßt werden. Bei sehr kleinen Einspritzmengen, z. B. im Bereich einer Kraftstoffvoreinspritzung für selbstzündende Brennkraftma­ schinen, ergibt sich dabei der Nachteil, daß die Baugröße des Meßkolbens nur äußerst kleine Bewegungsschritte als Aus­ weichbewegung zuläßt. Sollten hier Rückführungen zur Aus­ gangsstellung erfolgen, so können trotz konstant gehaltener Rücklaufbewegung und entsprechend klein zu haltender Rück­ laufgeschwindigkeit des Meßkolbens gewisse Fehler auftreten. In einem solchen Falle wird die neue Einrichtung so einge­ richtet, daß ein Wiederrücklauf des Meßkolbens zu seiner Ausgangsstellung erst ab einer bestimmten Auslenkung des Meßkolbens zugelassen wird. Einspritzvorgänge dieser Art mit sehr kleiner Kraftstoffeinspritzmenge erfolgen dann zunächst kumulierend, bis die erforderliche Auslenkung des Meßkolbens erreicht ist. Die Messung dieser einzelnen Einspritzmengen kann dabei als Differenz der Meßkolbenlage zwischen den ein­ zelnen Einspritzvorgängen erfaßt werden. Dabei stellt die Stellung des Meßkolbens am Ende der vorausgegangenen Ein­ spritzung dann jeweils die Bezugsgröße in Form eines Bezugs­ volumens dar. Ein solcher Vorgang ist in Fig. 3 aufgezeigt.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die bewegliche Wand des Druckbegrenzungsventils 14 als Kol­ ben 16 ausgebildet. Abweichend davon ist in einer anderen Ausgestaltung gemäß Fig. 4 diese bewegliche Wand als Mem­ bran 116 ausgebildet, die zwischen einem Gehäuseteil 118a und einem Gehäuseteil 118b des Gehäuses 118 des Druckbegren­ zungsventils dicht eingespannt ist. Wie beim Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 schließt dabei die bewegliche Wand, jetzt als Membran ausgeführt, mit ihrer einen Seite 119 die be­ reits vom ersten Ausführungsbeispiel bekannte Druckkammer 20 ein, die wie dort über eine Zuleitung 21 mit dem Stickstoff­ vorratsbehälter 22 verbunden ist. Die zweite Seite der Mem­ bran schließt der Druckkammer gegenüberliegend die Zulauf­ kammer 125 ab, in die parallel zur Symmetrieachse eines zy­ lindrisch in das Gehäuseteil 118b eingesetzten Ventilkörper­ teils 40, dessen Stirnseite die Zulaufkammer 125 anderen En­ des begrenzt, verlaufende Zuleitung 126 mündet, die anderen Endes mit dem Entlastungsleitungsteil 111a verbunden ist. In diesem Ventilkörperteil ist ferner in dessen Längsachse als Durchgangsbohrung ein Ablaufkanal 127 vorgesehen, dessen Eintritt in die Zulaufkammer 125 als Ventilsitz 128 ausge­ bildet ist. Mit diesem wirkt als Ventilglied dienend ein Ventilkopf 41 mit einer kegelförmig verlaufenden Dichtfläche zusammen, der über ein Verbindungsteil 42 fest mit der Mem­ bran 116 gekoppelt ist. Der Ventilkopf geht in einen Füh­ rungsschaft 43 über, der mit einem Führungskolben 44 ständig in der zylindrischen Bohrung des Ablaufkanals 127 einge­ taucht ist und zwischen sich und der Dichtfläche des Ventil­ kopfes zusammen mit dem Ablaufkanal 27 einen Ringraum 45 bildet. Dieser ist ständig mit einem von dem Ablaufkanal im Bereich des Ringraumes abzweigenden Entlastungsleitungsteil 111b verbunden. Die dem Ventilkopf 41 abgewandte Rückseite 133 des Führungskolbens 44 ist über die aus dem Ventilkör­ perteil 40 aus tretende Öffnung des Ablaufkanals 127 mit dem vom Magnetventil 12 herführenden Entlastungsleitungsteil 111a verbunden, der wiederum über die Zuleitung 126 mit der Zulaufkammer 25 verbunden ist.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auf eine besondere Beweglichkeit des Kolbens 16 von Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und der zugleich einzuhaltenden Dichtheit gegenüber dem Gaspolster nicht mehr geachtet werden muß, da mit Hilfe der Membran die einwandfreie Trennung von Druckkammer 20 und Zulaufkammer 125 gewährleistet ist, bei hoher hysteresearmer Beweglichkeit derselben. Die Führung des Ventilglieds mit Ventilkopf 41 und Führungsschaft 43 übernimmt der Ablaufka­ nal 127 als Führungsbohrung. In diesem Zusammenhang kann we­ gen der reibungsarmen Führung auch auf eine Hilfsfeder wie die Feder 32 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verzichtet werden. Die Arbeitsweise dieses Druckbegrenzungsventils ist im übrigen gleich wie das vom ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Um ein besonders exaktes Meßergebnis zu bekommen, muß der Meßkolben 5 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besonders leicht ausgebildet sein und wird vorzugsweise als ein sehr dünnwandiger topfförmiger Kolben ausgebildet. Andererseits wird auch das Meßergebnis von Reibungseinflüssen in der Füh­ rung des Kolbens beeinflußt. Dazu muß diese Führung ge­ schmiert werden, was vorzugsweise über leckenden Kraftstoff von der Meßkammer her erfolgt. Besonders Dieselkraftstoff hat in diesem Zusammenhang Schmiereigenschaften. Damit die­ ser leckende Kraftstoff jedoch nicht in den gasführenden Teil, den Raum 7, gelangt, ist es erforderlich, in der Wand des Zylinders, der den Kolben führt, eine Lecknut einzubrin­ gen. Dies ist in Fig. 5 gezeigt. Dort begrenzt der Meßkol­ ben 105, der wie vorstehend dargestellt dünnwandig ausge­ führt ist, wiederum in dem Zylinder 104 mit seiner Stirnsei­ te die Meßkammer 103, in die von einem Kraftstoffeinspritz­ ventil 101 Kraftstoff eingegeben wird, der über die Entla­ stungsleitung 111 gesteuert durch das elektrisch gesteuerte Ventil 112 wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wieder abgeführt werden kann. Die erwähnte Lecknut sitzt als Ring­ nut 47 in dem Bereich des Zylinders 104, der ständig durch den dünnwandigen Mantel 48 des Meßkolbens 105 überdeckt wird und somit einen geschlossenen Ringraum bildet. Dieser Ring­ raum 47 ist über den Entlastungsleitungsteil 211a, der vom elektrisch gesteuerten Ventil 112 her kommt, verbunden. Diese Entlastungsleitung führt anderen Endes aus dem Ring­ raum 47 heraus und mündet im Druckbegrenzungsventil 14 bzw. 114, das in der Fig. 5 lediglich symbolisch gezeigt ist. Der Ringraum 47 wird somit vom durch das elektrisch gesteu­ erte Ventil 112 abgesteuerten Kraftstoff durchflossen und der dünnwandige Mantel 48 im Bereich dieser Nut durch Kraft­ stoffdruck beaufschlagt, der dem im Inneren 7 herrschenden Stickstoffdruck entspricht. Auf diese Weise wird es vermie­ den, daß der dünnwandige Mantel des Kolbens im Bereich des Ringraumes 47 deformiert wird. Eine solche Deformation würde zum Versagen oder zumindest zu einer schlechten Gängigkeit des Meßkolbens führen. Auch würde die Schmierung des Kolbens beeinträchtigt. Mit der gegebenen Lösung kann nun aber Leck­ kraftstoff über den Ringraum 47 entweichen, so daß es zu ei­ ner einwandfreien Trennung von Gasteil einerseits und Kraft­ stoffteil andererseits führt. Auch wird vermieden, daß es zu einer Stickstoffströmung zu dem Ringraum 47 führt, die dann eintreten würde, wenn der Ringraum 47 drucklos wäre. Die Kolbenmantelbereiche des unteren indes zumindest würden dann durch diese Stickstoffströmung trockengelegt und somit die Verschiebeeigenschaft des Kolbens erheblich vermindert wer­ den. Durch diese erfindungsgemäße Lösung werden diese Nach­ teile jedoch behoben.

Claims (16)

1. Verfahren zum Messen kleiner Kraftstoffeinspritzmengen, die von einem Kraftstoffeinspritzventil bei einem Einspritz­ vorgang in eine Meßkammer (3) eingespritzt werden, deren Vo­ lumenzunahme über einen Meßkolben (5), der von einer Aus­ gangsstellung entsprechend eines Bezugsvolumens (BV) der Meßkammer entgegen einer konstanten Rückstellkraft in eine Endstellung entsprechend einem Meßvolumen (MV) nach Ende des Einspritzvorgangs gebracht wird, wobei aus der Differenz zwischen dem Bezugsvolumen und dem Meßvolumen die Einspritz­ menge über den Meßkolbenverschiebeweg ermittelt wird und mit Wiederentleerung der Meßkammer (3) auf das Bezugsvolumen (BV) nach dem Meßvorgang über ein von der Bewegung des Meß­ kolbens elektrisch gesteuertes Ventil (12) in einer von der Meßkammer (3) abführenden Entlastungsleitung (11), dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Vorgang des Wiederentleerens der Meßkammer (3) eine im wesentlichen konstante Rücklaufge­ schwindigkeit des Meßkolbens (5) eingehalten wird und ein Schaltsignal zum Wiederschließen der Entlastungsleitung (11) durch das Magnetventil an dieses unter Berücksichtigung des in der Schließbewegungscharakteristik des elektrisch gesteu­ erten Ventils begründeten Schaltverzögerung unter Einbezie­ hung des in diesem Zeitraum zurückgelegten Weges des Meßkol­ bens an einer der Ausgangsstellung des Meßkolbens vorgela­ gerten Schaltschwelle abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederentleerung der Meßkammer (3) nur nach solchen Ein­ spritzvorgängen oder einer Folge von Einspritzvorgängen er­ folgt, bei denen in der Summe ein bestimmter Verstellweg des Meßkolbens aus seiner Ausgangsstellung erreicht wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Folge von Einspritzvorgängen, die in der Summe nicht zu dem bestimmten Verstellweg des Meßkolbens geführt haben, die jeweils nach dem vorhergehenden Einspritzvorgang erreichte Stellung des Meßkolbens als Bezugsvolumen zur Er­ mittlung des Einspritzvolumens verwendet wird.

4. Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer Meßkammer (3), die von einer Stirnseite (6) eines Meßkolbens (5) begrenzt ist, der durch in die Meßkammer (3) eingespritzen Kraftstoff entgegen einer konstanten Rückstellkraft in einem Zylinder (4) verschiebbar ist und dessen Verschiebeweg durch einen Weggeber (8) erfaßt wird und mit einem elektrisch gesteuerten Ventil (12) in ei­ ner von der Meßkammer (3) abführenden Entlastungsleitung (11), durch das die Entlastungsleitung (11) nach Beendigung der Kraftstoffeinspritzung in die Meßkammer (3) geöffnet wird und bei Erreichen einer bestimmten Stellung beim Rück­ lauf des Meßkolbens bei einem von diesem ausgelösten Steuer­ signal wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsleitung zusätzlich zum elektrisch gesteuerten Ventil ein Druckbegrenzungsventil (14) angeordnet ist.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil stromabwärts des Magnetven­ tils (12) liegt.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßkolben (5) von einem konstanten Fluid­ druck beaufschlagt ist und das Druckbegrenzungsventil (14) eine verstellbare Wand (16) aufweist, die auf der einen, er­ sten Seite (19) von dem konstanten Fluiddruck beaufschlagt ist und auf der anderen, zweiten Seite (24) vom Druck in der Entlastungsleitung (11) stromabwärts des elektrisch gesteu­ erten Ventils (12) sowie von der Kraft einer Feder (32) be­ aufschlagt wird, durch welche Feder unter Mitwirkung des Druckes auf die zweite Stirnseite (24) ein mit der bewegli­ chen Wand (16) verstellbares Ventilglied (29) aus seiner Schließstellung bewegbar ist.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand ein zylindrischer, im Gehäuse (18) des Druckbegrenzungsventils (14) geführter Kolben (16) ist, der mit seiner zweiten Seite (24) eine mit der stromaufwärts des Drucksteuerventils liegenden Entlastungsleitung verbun­ dene Zulaufkammer (25) begrenzt und das Ventilglied (29) mit der zweiten Seite (24) des Kolbens (16) verbunden ist und in die Zulaufkammer ragend mit einem an einem dort einmündenden Ablaufkanal (27) vorgesehenen Ventilsitz (28) zusammenwirkt.

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (16) belastende Feder (32) über ein in einer Verlängerung des Ablaufkanals (27) geführten Stößel (31) auf den Kolben (16) wirkt.

9. Meßanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Stößels ebenfalls dem Druck in der Entla­ stungsleitung (11) stromaufwärts des Druckbegrenzungsventils (14) ausgesetzt ist.

10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventilglied eine in den Kolben (16) eingepreßte Ku­ gel vorgesehen ist.

11. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand ein im Gehäuse (118a, 118b) des Druckbegrenzungsventils (114) eingespannte Membran (116) ist, die mit ihrer zweiten Seite (124) eine mit dem strom­ aufwärts des Drucksteuerventils (114) liegenden Teil der Entlastungsleitung (111a) verbundenen Zulaufkammer (125) be­ grenzt und das Ventilglied (129) mit der zweiten Seite (124) der Membran (116) verbunden ist und in die Zulaufkammer (125) ragend mit einem an einem dort einmündenden Ablaufka­ nal (127) vorgesehenen Ventilsitz (128) zusammenwirkt.

12. Meßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (129) einen mit einem Führungsschaft (43) versehenen Ventilkopf (41) aufweist, wobei der Füh­ rungsschaft (43) anschließend an den Ventilkopf eine Ringnut aufweist, die anderen Endes von einem Führungskolben (44) des Führungsschaftes (43) begrenzt wird und mit dem Ablauf­ kanal einen Ringraum (45) bildet, der ständig mit einem von der Innenwand des Ablaufkanals abführenden Teil der Entla­ stungsleitung (111b) verbunden ist und der Ventilkopf (41) mit einem Verbindungsteil (42) mit der Membran (116) gekop­ pelt ist und mit seiner Dichtfläche den Ablaufkanal steuert.

13. Meßeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Ventilkopf (41) abgewandte Rückseite (133) des Führungsschaftes (43) ebenfalls vom Druck in dem Entla­ stungsleitungsteil (111a) stromaufwärts des Druckbegren­ zungsventils ausgesetzt ist.

14. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (105) ein topfförmig ausgebildeter, mit einer dünnen Umfangswand (48) versehener Kolben ist, dessen nach außen weisender Boden als Stirnseite die Meßkammer (103) begrenzt und mit dessen innerem Topfboden der Weggeber (8) kraftschlüssig gekoppelt ist und vom Fluiddruck beauf­ schlagt ist.

15. Meßeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Wand des Zylinders (104), in dem der Meßkol­ ben (105) geführt ist, eine Ringnut (47) angeordnet ist, die zusammen mit dem Meßkolben (105) einen Ringraum bildet, der ständig mit dem stromabwärts des elektrisch gesteuerten Ven­ tils (12) liegenden Entlastungsleitungsteil (211a) verbunden ist.

16. Meßeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (47) in dem Entlastungsleitungsteil (211a) zwischen elektrisch gesteuertem Ventil (112) und Druckbe­ grenzungsventil (14, 114) liegt.