EP4314541A1 - Device for measuring the injection amount of injection systems - Google Patents

Device for measuring the injection amount of injection systems

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Publication number
EP4314541A1
EP4314541A1 EP22708440.7A EP22708440A EP4314541A1 EP 4314541 A1 EP4314541 A1 EP 4314541A1 EP 22708440 A EP22708440 A EP 22708440A EP 4314541 A1 EP4314541 A1 EP 4314541A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
pressure
adapter
injection
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22708440.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Clemens Majer
Thomas Marc Kammerer
Wolfgang HUELL
Iris Hartung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4314541A1 publication Critical patent/EP4314541A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/001—Measuring fuel delivery of a fuel injector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the injection quantity of injection systems, in particular for testing the function of common rail injectors, comprising a measuring chamber formed by a measuring piston and cylinder housing arrangement, to which the injection system can be coupled in a pressure-tight manner using coupling means via a contact pressure, in order to the test oil quantity injected by the injection system into the test oil-filled measuring chamber, so that the measuring piston, which is subjected to a restoring force, performs a measuring stroke that can be detected by sensor means, the coupling means comprising an adapter unit with an adapter volume arranged between the injection system and the measuring chamber.
  • the field of application of the present invention extends primarily to motor vehicle technology.
  • the injection quantity indicators (EMI) of interest are used to carry out a highly precise quantity measurement.
  • the EMI measurement principle is based on the piston displacement principle. An injected quantity of test oil, which is usually distributed over several partial injections per injection cycle, is injected into the measuring chamber, which is also filled with test oil, and displaces the movable measuring piston, which is equipped with a restoring force.
  • the resulting piston stroke is recorded by sensors and represents a measure for the injection quantity m (p, x), which can be calculated from the following general formula: This also shows that the test oil density depends on the changing test oil temperature T and the pressure p in the measuring chamber, the piston stroke x and the piston area Ai ⁇ oiben.
  • a leak between the injection system to be measured, preferably the injector, and the measuring device must be ruled out.
  • the present invention is dedicated to this topic.
  • DE 100 63 713 A1 discloses a generic device for measuring the injection quantity of injection systems. This comprises a measuring chamber, coupling means by which at least one injection system can be coupled to the measuring chamber in a pressure-tight manner, and a piston which is slidably held in a housing-like guide device and delimits the measuring chamber.
  • a sensor detects a displacement of the piston, from which the injection quantity is determined in the manner explained above.
  • the coupling means generate a contact pressure force of the injection system on a corresponding adapter unit of the measuring device.
  • the volume of the adapter unit depending on the ratio of the nozzle flow of the injection system and the flow-dynamic components of the measuring device, there is an increase in pressure, which counteracts the contact pressure on the cross-sectional area of the injection system at the adapter inlet.
  • the entire system is only free of leakage if this injection-related recoil force is always smaller than the contact pressure.
  • the invention includes the technical teaching that the adapter volume of the adapter unit is connected to an additional pressure damping unit in order to reduce an injection-related pressure increase in the adapter volume.
  • the advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that conventional measuring devices can easily be expanded to include the pressure damping unit according to the invention.
  • the The pressure damping unit specifically prevents a sharp increase in pressure in the adapter volume, which can occur with large injection rates, and thus prevents dynamic pressures above 90 bara from occurring.
  • the solution according to the invention consists in a technical expansion of the measuring device by a pressure damping unit, which is arranged on the adapter unit and is connected to the adapter volume via a connecting channel.
  • a pressure damping unit suitable for the application according to the invention is preferably designed as a spring-loaded piston-cylinder unit.
  • the pressure damping unit has a cylinder housing with a damper piston that can be moved axially and is dynamically sealed relative to the inner wall of the cylinder and that interacts with an integrated return spring to prestress the damper piston against the compressive force resulting from the adapter volume.
  • the biasing force of the restoring spring is preferably dimensioned in such a way that the volume for pressure reduction is 0 at low injection rates.
  • the measuring device remains unaffected in its previous function as long as the pressure in the adapter volume is less than the quotient of the spring force of the return spring and the piston area of the damper piston.
  • the biasing force of the return spring is designed to be adjustable. This can be realized, for example, by an adjusting screw acting on the return spring, which increases the prestressing force by compressing the return spring and reduces the prestressing force by relieving the return spring.
  • the pressure damping unit is preferably connected to the adapter volume via a connecting channel formed in the adapter unit transversely to the longitudinal direction of the injection system in the wall of the adapter unit. This allows the additional pressure damping unit to be attached to the measuring device in a space-saving manner.
  • the measuring device according to the invention is preferably equipped with an inductive displacement measuring device, which implements a robust and precise length measurement.
  • the measuring device can be provided with a temperature sensor and/or pressure sensor for measuring the temperature or the pressure of the test oil located in the measuring chamber in order to ensure an exact measurement value determination within the framework of the thermodynamic relationships discussed at the outset.
  • the measuring device manages with a contact pressure between the injection system and the adapter unit, which is preferably in the range between 1200 N and 2600 N, which can be applied, for example, by a hydraulic pressing device.
  • the injection system is statically sealed from the adapter unit by a flat seal or a compression ring seal in order to avoid leaks in this pressure area.
  • a spray damper throttle is arranged in the transition area between the adapter unit and the measuring chamber. Due to the outflow of the test oil from the adapter chamber into the measuring chamber via this spray damper throttle, the adapter pressure falls below the maximum adapter pressure when the injection rate of the injection system is reduced towards the end of the spray, which means that the damper piston in the pressure damping unit is pushed back again by the spring preload and the volume reduces the pressure goes back to 0, so that the quantity measurement of the measuring device is not affected. This is ensured by the fact that the maximum adapter pressure as the quotient of spring force divided by the area of the damper piston is significantly greater than the base pressure in the measuring chamber, which is defined by the back pressure of the measuring piston.
  • the effect of the solution according to the invention is expressed in that at high injection rates above a specific adapter pressure, a piston movement of the damper piston of the pressure damping unit starts, which increases the adapter volume by the volume of the pressure damping unit and thus reduces the excess pressure and limits the pressure in the adapter volume to a maximum adapter pressure.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a test system, consisting of a measuring device and an injection system, and
  • FIG. 2 shows a graphic representation of the influence of the pressure damping unit on the piston pressure of the measuring piston.
  • a device for measuring the injection quantity of an injection system 1 which is designed here as a common rail injector by way of example, consists essentially of a cylinder housing 2, which in cooperation with a measuring piston 3 arranged in it in an axially displaceable manner delimits a measuring chamber 4.
  • the measuring piston 3 is subjected to a defined restoring pressure via a restoring chamber 5 arranged opposite the measuring chamber 4 .
  • Sensor means 6 in the form of an inductive path measuring device are provided for detecting the measuring stroke x of the measuring piston 3 .
  • a temperature sensor 7 and a pressure sensor 8 are provided for measuring the temperature or the pressure of the test oil located in the measuring chamber 3 .
  • the measured values recorded by the sensors go to a - not shown - Evaluation unit for calculating the injection quantity through the well-known physical relationships.
  • the injection system 1 is connected to the measuring chamber 4 filled with test oil by means of an adapter unit 9 .
  • a spray damper throttle 10 is arranged in the transition area between the adapter unit 9 and the measuring chamber 4 .
  • a flat seal 11 arranged in between is provided for static sealing.
  • the injection system 1 is subjected to a contact pressure F pre ss in the direction of the measuring device, which is dimensioned so large that the test setup does not leak even when testing is carried out with high injection rates.
  • the pressure damping unit 13 serves to reduce excess pressure increases in the adapter volume V a caused by injection.
  • the pressure damping unit 13 designed as a spring-returned piston-cylinder unit consists of a cylinder housing 14 in which a damper piston 15 is arranged such that it can be displaced axially and is dynamically sealed relative to the cylinder inner wall.
  • the damper piston 15 is acted upon by an integrated return spring 16 to prestress the damper piston 15 .
  • the pretensioning force F spring of the return spring 16 is dimensioned in such a way that at low injection rates the volume V of the pressure damper remains 0 for pressure reduction and only at such high injection rates that cause a back pressure >90 bara in the adapter volume V a does the pressure damping unit 13 become active, as a result of which the resulting pressure peak is absorbed.
  • FIG. 2 the influence of the pressure damping unit 13 described above on the measuring stroke x of the measuring piston 3 is illustrated.
  • the damper piston movement begins, there is a slight discernible increase.
  • the damping force exerted by the restoring spring 16 increases, this change in the increase in the piston stroke takes place later or not at all in the case of small injection rates, so that measurements with small injection rates remain unaffected.
  • the graphic representation also shows that in the area of the quantity measurement window marked by the dashed box, the measurement stroke x reaches the same value for measurements with a damping unit as for measurements without a damping unit, and the piston vibrations of the measuring piston in both measurements have the same magnitude in the measurement window have, so that there is no impairment of the quantity measurement.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a device for measuring the injection amount of injection systems (1), more particularly for the functional testing of common-rail injectors, comprising a measurement chamber (4), which is formed by an assembly composed of a measurement piston (3) and of a cylinder housing (2) and to which the injection system (1) can be coupled pressure-tight by coupling means by means of a pressing force (Fpress) in order to introduce a test oil amount, which is injected by the injection system (1), into the test-oil-filled measurement chamber (4) so that the measurement piston (3), to which restoring force is applied, performs a measurement stroke (x) that can be sensed using sensor means (6), wherein the coupling means comprise an adapter unit (4), which is disposed between the injection system (1) and the measurement chamber (4) and which has an adapter volume (Va), and wherein the adapter volume (Va) of the adapter unit (9) is connected to a pressure-damping unit (13) so that injection-induced pressure excesses in the adapter volume (Va) are reduced.

Description

Beschreibung description
Titel: Title:
Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen Device for measuring the injection quantity of injection systems
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für die Funktionsprüfung von Common-Rail-Injektoren, umfassend eine von einer Messkolben- Zylindergehäuse-Anordnung gebildete Messkammer, woran das Einspritzsystem per Koppelmittel über eine Anpresskraft druckdicht ankoppelbar ist, um eine vom Einspritzsystem eingespritzte Prüfölmenge in die prüfölgefüllte Messkammer zu geben, so dass der rückstellkraftbeaufschlagte Messkolben einen über Sensormittel erfassbaren Messhub ausführt, wobei die Koppelmittel eine zwischen dem Einspritzsystem und der Messkammer angeordnete Adaptereinheit mit einem Adaptervolumen umfassen. The present invention relates to a device for measuring the injection quantity of injection systems, in particular for testing the function of common rail injectors, comprising a measuring chamber formed by a measuring piston and cylinder housing arrangement, to which the injection system can be coupled in a pressure-tight manner using coupling means via a contact pressure, in order to the test oil quantity injected by the injection system into the test oil-filled measuring chamber, so that the measuring piston, which is subjected to a restoring force, performs a measuring stroke that can be detected by sensor means, the coupling means comprising an adapter unit with an adapter volume arranged between the injection system and the measuring chamber.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Im Rahmen der Entwicklung und Funktionsprüfung von insbesondere Common-Rail-Injektoren werden die hier interessierenden Einspritzmengenindikatoren (EMI) verwendet, um eine hochgenaue Mengenmessung durchzuführen. Das EMI-Messprinzip basiert auf dem Kolbenverdrängungsprinzip. Eine eingespritzte Prüfölmenge, die gewöhnlich auf mehrere Teileinspritzungen pro Einspritzzyklus verteilt wird, wird in die ebenfalls mit Prüföl gefüllte Messkammer gespritzt und verdrängt den mit einer Rückstellkraft versehenen, beweglichen Messkolben. Der hierdurch ausgeführte Kolbenhub wird sensortechnisch erfasst und stellt ein Maß für die Einspritzmenge m (p, x) dar, die sich aus dem nachfolgenden allgemeinen formelmäßigen Zusammenhang berechnen lässt: Hieraus geht ebenfalls hervor, dass die Prüföldichte abhängig ist von der veränderlichen Prüföltemperatur T und dem Druck p in der Messkammer, dem Kolbenhub x sowie der Kolbenfläche Ai<oiben. Um auf dieser messtechnischen Basis die Einspritzmenge korrekt bestimmen zu können, muss eine Leckage zwischen dem zu messenden Einspritzsystem, vorzugsweise dem Injektor, und der Messvorrichtung ausgeschlossen werden. Die vorliegende Erfindung widmet sich dieser Thematik. The field of application of the present invention extends primarily to motor vehicle technology. In the context of the development and functional testing of common rail injectors in particular, the injection quantity indicators (EMI) of interest here are used to carry out a highly precise quantity measurement. The EMI measurement principle is based on the piston displacement principle. An injected quantity of test oil, which is usually distributed over several partial injections per injection cycle, is injected into the measuring chamber, which is also filled with test oil, and displaces the movable measuring piston, which is equipped with a restoring force. The resulting piston stroke is recorded by sensors and represents a measure for the injection quantity m (p, x), which can be calculated from the following general formula: This also shows that the test oil density depends on the changing test oil temperature T and the pressure p in the measuring chamber, the piston stroke x and the piston area Ai<oiben. In order to be able to correctly determine the injection quantity on this metrological basis, a leak between the injection system to be measured, preferably the injector, and the measuring device must be ruled out. The present invention is dedicated to this topic.
Stand der Technik State of the art
Aus der DE 100 63 713 Al geht eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen hervor. Diese umfasst eine Messkammer, Koppelmittel, durch die mindestens ein Einspritzsystem an die Messkammer druckdicht ankoppelbar ist sowie einen Kolben, der verschiebbar in einer gehäuseartigen Führungseinrichtung gehalten ist und die Messkammer begrenzt. Ein Sensor erfasst bei einer Einspritzung durch das Einspritzsystem eine Verschiebung des Kolbens, woraus in vorstehend erläuterter Weise die Einspritzmenge bestimmt wird. DE 100 63 713 A1 discloses a generic device for measuring the injection quantity of injection systems. This comprises a measuring chamber, coupling means by which at least one injection system can be coupled to the measuring chamber in a pressure-tight manner, and a piston which is slidably held in a housing-like guide device and delimits the measuring chamber. During an injection by the injection system, a sensor detects a displacement of the piston, from which the injection quantity is determined in the manner explained above.
Gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik auf dem Gebiet der Einspritzmengenindikatoren erzeugen die Koppelmittel eine Anpresskraft des Einspritzsystems an eine hierzu korrespondierende Adaptereinheit der Messvorrichtung. Im Volumen der Adaptereinheit kommt es abhängig vom Verhältnis des Düsendurchflusses des Einspritzsystems und der strömungsdynamischen Komponenten der Messvorrichtung zu einem Druckanstieg, der auf die Querschnittsfläche des Einspritzsystems am Adaptereingang der Anpresskraft entgegenwirkt. Infolgedessen ist das Gesamtsystem nur dann frei von Leckage, wenn diese einspritzbedingte Rückstoßkraft stets kleiner als die Anpresskraft ist. According to the generally known prior art in the field of injection quantity indicators, the coupling means generate a contact pressure force of the injection system on a corresponding adapter unit of the measuring device. In the volume of the adapter unit, depending on the ratio of the nozzle flow of the injection system and the flow-dynamic components of the measuring device, there is an increase in pressure, which counteracts the contact pressure on the cross-sectional area of the injection system at the adapter inlet. As a result, the entire system is only free of leakage if this injection-related recoil force is always smaller than the contact pressure.
Insbesondere bei Einspritzsystemen mit großen Einspritzraten kommt es in der Praxis zu einem starken Anstieg der Rückstoßkraft, wobei Staudrücke von pa > 90 bara auftreten können. Standardmäßig wird ein minimaler Druck in der Messkammer von p=6,5 bara eingestellt. Um das System leckagefrei zu halten, kann die Anpresskraft natürlich deutlich erhöht werden. Allerdings verursacht dies auch eine starke Mehrbelastung des gesamten Messaufbaus, insbesondere der Komponenten der Messvorrichtung. Particularly in the case of injection systems with high injection rates, in practice there is a sharp increase in the recoil force, with dynamic pressures of pa > 90 bara occurring. By default, a minimum print in the Measuring chamber set to p=6.5 bara. In order to keep the system leak-free, the contact pressure can of course be significantly increased. However, this also causes a strong additional load on the entire measurement setup, in particular on the components of the measurement device.
Es ist auch bereits versucht worden, den wirksamen Querschnitt einer gewöhnlich zwischen Adaptervolumen und er Messkammer angeordneten Spritzdämpferdrossel zu erhöhen. Dies hat jedoch eine größere Kolbenschwingung des Messkolbens zur Folge, da der Spritzdämpfer nicht mehr seine Dämpffunktion im gewünschten Maß erfüllt, so dass hierdurch die Qualität der Mengenmessung, welche in einem definierten Zeitfenster zu erfolgen hat, beeinflusst wird. Attempts have already been made to increase the effective cross section of a spray damper throttle usually arranged between the adapter volume and the measuring chamber. However, this results in greater piston vibration of the measuring piston, since the spray damper no longer fulfills its damping function to the desired extent, so that the quality of the quantity measurement, which has to take place within a defined time window, is affected.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine starke Drucküberhöhung im Adaptervolumen der Adaptereinheit zum Anschluss des Einspritzsystems vermieden wird, so dass die Dichtheit des Prüfsystems bei gleicher Anpresskraft selbst bei hohen Einspritzraten gewährleistet bleibt. It is therefore the object of the present invention to further improve a device for measuring the injection quantity of injection systems of the generic type in such a way that a strong pressure increase in the adapter volume of the adapter unit for connecting the injection system is avoided, so that the tightness of the test system is maintained with the same contact pressure high injection rates is guaranteed.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. The object is achieved on the basis of a device according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims reflect advantageous developments of the invention.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Adaptervolumen der Adaptereinheit mit einer zusätzlichen Druckdämpfungseinheit in Verbindung steht, um ein einspritzbedingte Drucküberhöhungen im Adaptervolumen zu reduzieren. The invention includes the technical teaching that the adapter volume of the adapter unit is connected to an additional pressure damping unit in order to reduce an injection-related pressure increase in the adapter volume.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass herkömmliche Messvorrichtungen um die erfindungsgemäße Druckdämpfungseinheit in einfacher Weise erweitert werden können. Die Druckdämpfungseinheit verhindert gezielt einen starken Druckanstieg im Adaptervolumen, der bei großen Einspritzraten entstehen kann und verhindert somit, dass Staudrücke oberhalb 90 bara auftreten. Mit anderen Worten besteht die erfindungsgemäße Lösung in einer technischen Erweiterung der Messvorrichtung um eine Druckdämpfungseinheit, welche an der Adaptereinheit angeordnet ist und über einen Verbindungskanal mit dem Adaptervolumen in Verbindung steht. The advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that conventional measuring devices can easily be expanded to include the pressure damping unit according to the invention. the The pressure damping unit specifically prevents a sharp increase in pressure in the adapter volume, which can occur with large injection rates, and thus prevents dynamic pressures above 90 bara from occurring. In other words, the solution according to the invention consists in a technical expansion of the measuring device by a pressure damping unit, which is arranged on the adapter unit and is connected to the adapter volume via a connecting channel.
Vorzugsweise ist eine für den erfindungsgemäßen Einsatzfall geeignete Druckdämpfungseinheit als eine federrückgestellte Kolben-Zylinder- Einheit ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Druckdämpfungseinheit ein Zylindergehäuse mit hierin axial verschiebbarem und gegenüber der Zylinderinnenwandung dynamisch dichtend angeordnetem Dämpferkolben auf, der mit einer integrierten Rückstellfeder zur Vorspannung des Dämpferkolbens entgegen der aus dem Adaptervolumen resultierenden Druckkraft zusammenwirkt. A pressure damping unit suitable for the application according to the invention is preferably designed as a spring-loaded piston-cylinder unit. According to a preferred embodiment, the pressure damping unit has a cylinder housing with a damper piston that can be moved axially and is dynamically sealed relative to the inner wall of the cylinder and that interacts with an integrated return spring to prestress the damper piston against the compressive force resulting from the adapter volume.
Vorzugsweise ist die Vorspannkraft der Rückstellfeder derart dimensioniert, dass bei geringen Einspritzraten das Volumen zum Druckabbau 0 ist. Hierdurch bleibt die Messvorrichtung in ihrer bisherigen Funktion unbeeinflusst, solange der Druck im Adaptervolumen kleiner als der Quotient aus der Federkraft der Rückstellfeder und der Kolbenfläche des Dämpferkolbens ist. The biasing force of the restoring spring is preferably dimensioned in such a way that the volume for pressure reduction is 0 at low injection rates. As a result, the measuring device remains unaffected in its previous function as long as the pressure in the adapter volume is less than the quotient of the spring force of the return spring and the piston area of the damper piston.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorspannkraft der Rückstellfeder einstellbar gestaltet. Dies kann beispielsweise durch eine auf die Rückstellfeder einwirkende Stellschraube realisiert werden, welche durch Komprimieren der Rückstellfeder die Vorspannkraft erhöht und durch Entlastung der Rückstellfeder die Vorspannkraft verringert. According to a preferred embodiment, the biasing force of the return spring is designed to be adjustable. This can be realized, for example, by an adjusting screw acting on the return spring, which increases the prestressing force by compressing the return spring and reduces the prestressing force by relieving the return spring.
Vorzugsweise ist die Druckdämpfungseinheit über einen in der Adaptereinheit quer zur Längsrichtung des Einspritzsystems in der Wandung der Adaptereinheit ausgebildeten Verbindungskanal an das Adaptervolumen angeschlossen. Hierdurch lässt sich eine platzsparende Anbringung der zusätzlichen Druckdämpfungseinheit an die Messvorrichtung realisieren. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist zur Messung des Kolbenhubs vorzugsweise mit einer induktiven Wegmesseinrichtung ausgestattet, welche eine robuste und genau Längenmessung realisiert. Außerdem kann die Messvorrichtung mit einem Temperatursensor und/oder Drucksensor zur Messung der Temperatur bzw. des Drucks des in der Messkammer befindlichen Prüföls versehen werden, um im Rahmen der eingangs erörterten thermodynamischen Zusammenhänge eine exakte Messwertermittlung sicherzustellen. The pressure damping unit is preferably connected to the adapter volume via a connecting channel formed in the adapter unit transversely to the longitudinal direction of the injection system in the wall of the adapter unit. This allows the additional pressure damping unit to be attached to the measuring device in a space-saving manner. In order to measure the piston stroke, the measuring device according to the invention is preferably equipped with an inductive displacement measuring device, which implements a robust and precise length measurement. In addition, the measuring device can be provided with a temperature sensor and/or pressure sensor for measuring the temperature or the pressure of the test oil located in the measuring chamber in order to ensure an exact measurement value determination within the framework of the thermodynamic relationships discussed at the outset.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kommt mit einer Anpresskraft zwischen Einspritzsystem und Adaptereinheit aus, welche vorzugsweise im Bereich zwischen 1200 N bis 2600 N liegt, die beispielsweise durch eine hydraulische Pressvorrichtung aufgebracht werden kann. Das Einspritzsystem ist dabei gegenüber der Adaptereinheit durch eine Flachdichtung oder eine Quetschring- Dichtung statisch abgedichtet, um Leckagen im Rahmen dieses Anpressbereichs zu vermeiden. The measuring device according to the invention manages with a contact pressure between the injection system and the adapter unit, which is preferably in the range between 1200 N and 2600 N, which can be applied, for example, by a hydraulic pressing device. The injection system is statically sealed from the adapter unit by a flat seal or a compression ring seal in order to avoid leaks in this pressure area.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass im Übergangsbereich zwischen der Adaptereinheit und der Messkammer eine Spritzdämpferdrossel angeordnet ist. Durch den Abfluss des Prüföls von der Adapterkammer in die Messkammer über diese Spritzdämpferdrossel unterschreitet der Adapterdruck bei Verringerung der Einspritzrate des Einspritzsystems zum Spritzende den maximalen Adapterdruck, was dazu führt, dass der Dämpferkolben in der Druckdämpfungseinheit durch die Federvorspannung wieder zurückgedrückt wird und das Volumen zum Druckabbau wieder zu 0 geht, so dass die Mengenmessung der Messvorrichtung nicht beeinflusst wird. Dies ist dadurch gewährleistet, dass der maximale Adapterdruck als Quotient von Federkraft durch Dämpferkolbenfläche deutlich größer ist als der Basisdruck in der Messkammer, der durch den Gegendruck des Messkolbens definiert wird. According to a further measure improving the invention, it is provided that a spray damper throttle is arranged in the transition area between the adapter unit and the measuring chamber. Due to the outflow of the test oil from the adapter chamber into the measuring chamber via this spray damper throttle, the adapter pressure falls below the maximum adapter pressure when the injection rate of the injection system is reduced towards the end of the spray, which means that the damper piston in the pressure damping unit is pushed back again by the spring preload and the volume reduces the pressure goes back to 0, so that the quantity measurement of the measuring device is not affected. This is ensured by the fact that the maximum adapter pressure as the quotient of spring force divided by the area of the damper piston is significantly greater than the base pressure in the measuring chamber, which is defined by the back pressure of the measuring piston.
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung kommt dadurch zum Ausdruck, dass bei großen Einspritzraten ab einem bestimmten Adapterdruck eine Kolbenbewegung des Dämpferkolbens der Druckdämpfungseinheit einsetzt, die das Adaptervolumen um das Volumen der Druckdämpfungseinheit vergrößert und damit die Drucküberhöhung abbaut und den Druck im Adaptervolumen auf einen maximalen Adapterdruck begrenzt. Dies ermöglicht, dass die Anpresskraft des Einspritzsystems an die Adaptereinheit der Messvorrichtung bei großen Einspritzraten nicht erhöht werden muss, um eine Dichtheit des Prüfsystems zu gewährleisten und damit keine erhöhte Belastung desselben auftritt, welche die Haltbarkeit der Messvorrichtung herabsetzen würde. The effect of the solution according to the invention is expressed in that at high injection rates above a specific adapter pressure, a piston movement of the damper piston of the pressure damping unit starts, which increases the adapter volume by the volume of the pressure damping unit and thus reduces the excess pressure and limits the pressure in the adapter volume to a maximum adapter pressure. This makes it possible that the contact pressure of the injection system on the adapter unit of the measuring device does not have to be increased at high injection rates in order to ensure tightness of the test system and so that there is no increased loading of the same, which would reduce the durability of the measuring device.
Ausführungsbeispiel example
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of a preferred exemplary embodiment of the invention with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Prüfsystems, bestehend aus Messvorrichtung und Einspritzsystem, und 1 shows a schematic side view of a test system, consisting of a measuring device and an injection system, and
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Einflusses der Druckdämpfungseinheit auf den Kolbendruck des Messkolbens. 2 shows a graphic representation of the influence of the pressure damping unit on the piston pressure of the measuring piston.
Gemäß Fig. 1 besteht eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge eines Einspritzsystems 1, das hier exemplarisch als Common-Rail-Injektor ausgebildet ist, im Wesentlichen aus einem Zylindergehäuse 2, welches im Zusammenwirken mit einem axial verschiebbar hierin angeordneten Messkolben 3 eine Messkammer 4 begrenzt. Der Messkolben 3 ist über eine gegenüberliegend der Messkammer 4 angeordnete Rückstellkammer 5 mit einem definierten Rückstelldruck beaufschlagt. According to Fig. 1, a device for measuring the injection quantity of an injection system 1, which is designed here as a common rail injector by way of example, consists essentially of a cylinder housing 2, which in cooperation with a measuring piston 3 arranged in it in an axially displaceable manner delimits a measuring chamber 4. The measuring piston 3 is subjected to a defined restoring pressure via a restoring chamber 5 arranged opposite the measuring chamber 4 .
Zur Erfassung des Messhubs x des Messkolbens 3 sind Sensormittel 6 in Form einer induktiven Wegmesseinrichtung vorgesehen. Außerdem sind ein Temperatursensor 7 und ein Drucksensor 8 zur Messung der Temperatur bzw. des Drucks des in der Messkammer 3 befindlichen Prüföls vorgesehen. Die von der Sensorik erfassten Messwerte gehen einer - nicht weiter dargestellten - Auswerteeinheit zur Berechnung der Einspritzmenge durch die allgemein bekannten physikalischen Zusammenhänge zu. Sensor means 6 in the form of an inductive path measuring device are provided for detecting the measuring stroke x of the measuring piston 3 . In addition, a temperature sensor 7 and a pressure sensor 8 are provided for measuring the temperature or the pressure of the test oil located in the measuring chamber 3 . The measured values recorded by the sensors go to a - not shown - Evaluation unit for calculating the injection quantity through the well-known physical relationships.
Das Einspritzsystem 1 ist vermittels einer Adaptereinheit 9 an die prüfölgefüllte Messkammer 4 angeschlossen. Im Übergangsbereich zwischen der Adaptereinheit 9 und der Messkammer 4 ist eine Spritzdämpferdrossel 10 angeordnet. The injection system 1 is connected to the measuring chamber 4 filled with test oil by means of an adapter unit 9 . A spray damper throttle 10 is arranged in the transition area between the adapter unit 9 and the measuring chamber 4 .
Zum lösbaren Anschluss des Einspritzsystems 1 an einer korrespondierenden Öffnung der Adaptereinheit 9 ist eine dazwischen angeordnete Flachdichtung 11 zur statischen Abdichtung vorgesehen. Das Einspritzsystem 1 wird in Richtung der Messvorrichtung mit einer Anpresskraft Fpress beaufschlagt, welche so groß bemessen ist, dass der Prüfaufbau selbst dann nicht leckt, wenn mit großen Einspritzraten getestet wird. For the detachable connection of the injection system 1 to a corresponding opening of the adapter unit 9, a flat seal 11 arranged in between is provided for static sealing. The injection system 1 is subjected to a contact pressure F pre ss in the direction of the measuring device, which is dimensioned so large that the test setup does not leak even when testing is carried out with high injection rates.
Dies gewährleistet eine zusätzlich am Adaptervolumen Va der Adaptereinheit 9 über einen Verbindungskanal 12 angeschlossene Druckdämpfungseinheit 13. Die Druckdämpfungseinheit 13 dient der Reduzierung einspritzbedingter Drucküberhöhungen im Adaptervolumen Va. This ensures a pressure damping unit 13 which is additionally connected to the adapter volume V a of the adapter unit 9 via a connecting channel 12. The pressure damping unit 13 serves to reduce excess pressure increases in the adapter volume V a caused by injection.
Die als federrückgestellte Kolben-Zylinder- Einheit ausgebildete Druckdämpfungseinheit 13 besteht aus einem Zylindergehäuse 14, in welchem ein Dämpferkolben 15 axial verschiebbar und gegenüber der Zylinderinnenwandung dynamisch dichtend angeordnet ist. Der Dämpferkolben 15 wird durch eine integrierte Rückstellfeder 16 zur Vorspannung des Dämpferkolbens 15 beaufschlagt. Die Vorspannkraft FFederder Rückstellfeder 16 ist dabei derart dimensioniert, das bei geringen Einspritzraten das Volumen V Druckdämpfer zum Druckabbau 0 bleibt und erst bei derart hohen Einspritzraten, welche einen Staudruck >90 bara im Adaptervolumen Va bewirken, die Druckdämpfungseinheit 13 aktiv wird, wodurch die hierdurch entstehende Druckspitze abgefangen wird. The pressure damping unit 13 designed as a spring-returned piston-cylinder unit consists of a cylinder housing 14 in which a damper piston 15 is arranged such that it can be displaced axially and is dynamically sealed relative to the cylinder inner wall. The damper piston 15 is acted upon by an integrated return spring 16 to prestress the damper piston 15 . The pretensioning force F spring of the return spring 16 is dimensioned in such a way that at low injection rates the volume V of the pressure damper remains 0 for pressure reduction and only at such high injection rates that cause a back pressure >90 bara in the adapter volume V a does the pressure damping unit 13 become active, as a result of which the resulting pressure peak is absorbed.
Gemäß Fig. 2 ist der Einfluss der vorstehend beschriebenen Druckdämpfungseinheit 13 auf den Messhub x des Messkolbens 3 illustriert. Im Kolbenhubverlauf ist bei einsetzender Dämpferkolbenbewegung eine geringe Steigerung zu erkennen. Bei Vergrößerung der durch die Rückstellfeder 16 ausgeübten Dämpferkraft erfolgt diese Veränderung der Steigerung des Kolbenhubs später oder bei kleinen Einspritzraten gar nicht, so dass Messungen mit kleinen Einspritzraten unbeeinflusst bleiben. According to FIG. 2, the influence of the pressure damping unit 13 described above on the measuring stroke x of the measuring piston 3 is illustrated. In the course of the piston stroke, when the damper piston movement begins, there is a slight discernible increase. When the damping force exerted by the restoring spring 16 increases, this change in the increase in the piston stroke takes place later or not at all in the case of small injection rates, so that measurements with small injection rates remain unaffected.
In der grafischen Darstellung ist ebenfalls zu erkennen, dass im Bereich des durch Strichlinien- Kasten markierten Mengen messfensters der Messhub x bei Messungen mit Dämpfungseinheit den gleichen Wert erreicht, wie bei Messungen ohne Dämpfungseinheit und die Kolbenschwingungen des Messkolbens in beiden Messungen die gleiche Größenordnung im Messfenster haben, so dass keine Beeinträchtigung der Mengenmessung erfolgt. The graphic representation also shows that in the area of the quantity measurement window marked by the dashed box, the measurement stroke x reaches the same value for measurements with a damping unit as for measurements without a damping unit, and the piston vibrations of the measuring piston in both measurements have the same magnitude in the measurement window have, so that there is no impairment of the quantity measurement.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch denkbar, anstelle einer nach dem Kolben-Zylinder- Prinzip aufgebauten Druckdämpfungseinheit auch einen Membrandämpfer oder dergleichen zu verwenden, sofern diese die auftretenden Belastungen standhalten können. The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, modifications of this are also conceivable, which are included in the scope of protection of the following claims. For example, it is also conceivable to use a membrane damper or the like instead of a pressure damping unit constructed according to the piston-cylinder principle, provided that these can withstand the loads that occur.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (1), insbesondere für die Funktionsprüfung von Common-Rail-Injektoren, umfassend eine von einer Messkolben (3) - Zylindergehäuse (2) - Anordnung gebildete Messkammer (4), woran das Einspritzsystem (1) per Koppelmittel über eine Anpresskraft (Fpress) druckdicht ankoppelbar ist, um eine vom Einspritzsystem (1) eingespritzte Prüfölmenge in die prüfölgefüllte Messkammer (4) zu geben, so dass der rückstellkraftbeaufschlagte Messkolben (3) einen über Sensormittel (6) erfassbaren Messhub (x) ausführt, wobei die Koppelmittel eine zwischen dem Einspritzsystem (1) und der Messkammer (4) angeordnete Adaptereinheit (4) mit einem Adaptervolumen (Va) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptervolumen (Va) der Adaptereinheit (9) mit einer Druckdämpfungseinheit (13) in Verbindung steht, um einspritzbedingte Drucküberhöhungen im Adaptervolumen (Va) zu reduzieren. 1. Device for measuring the injection quantity of injection systems (1), in particular for the function test of common rail injectors, comprising a measuring chamber (4) formed by a measuring piston (3) - cylinder housing (2) arrangement, on which the injection system (1st ) can be coupled in a pressure-tight manner by means of coupling means via a contact pressure (F pre ss) in order to give a quantity of test oil injected by the injection system (1) into the measuring chamber (4) filled with test oil, so that the measuring piston (3), which is subjected to the restoring force, performs a measuring stroke that can be detected by sensor means (6). (x), wherein the coupling means comprise an adapter unit (4) arranged between the injection system (1) and the measuring chamber (4) and having an adapter volume (V a ), characterized in that the adapter volume (V a ) of the adapter unit (9) is connected to a pressure damping unit (13) in order to reduce injection-related pressure increases in the adapter volume (V a ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfungseinheit (13) als eine federrückgestellte Kolben-Zylinder- Einheit ausgebildet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the pressure damping unit (13) is designed as a spring-returned piston-cylinder unit.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfungseinheit (13) ein Zylindergehäuse (14) mit hierin axial verschiebbarem und gegenüber der Zylinderinnenwandung dynamisch dichtend angeordnetem Dämpferkolben (15) aufweist, der mit einer integrierten Rückstellfeder (16) zur Vorspannung des Dämpferkolbens (15) zusammenwirkt. 3. Device according to Claim 2, characterized in that the pressure damping unit (13) has a cylinder housing (14) with a damper piston (15) which can be displaced axially and is arranged in a dynamically sealing manner in relation to the inner wall of the cylinder and which has an integrated restoring spring (16) for prestressing the damper piston (15) interacts.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft (FFeder) der Rückstellfeder (16) derart stark dimensioniert ist, dass die Druckdämpfungseinheit (13) erst ab einen Staudruck >90 bara im Adaptervolumen Va aktiv wird. 4. Device according to claim 3, characterized in that the biasing force (F spring ) of the restoring spring (16) is dimensioned so strong that the pressure damping unit (13) only becomes active from a dynamic pressure >90 bara in the adapter volume V a .
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft (FFeder) der Rückstellfeder (16) einstellbar ist. 5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the biasing force (F spring ) of the return spring (16) is adjustable.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfungseinheit (13) über einen in der Adaptereinheit (9) ausgebildeten wandungsdurchdringenden Verbindungskanal (12) an das Adaptervolumen (Va) angeschlossen ist. 6. Device according to claim 1, characterized in that the pressure damping unit (13) is connected to the adapter volume (V a ) via a wall-penetrating connection channel (12) formed in the adapter unit (9).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine kolbenbodenseitig am Messkolben (3) angeordnete Rückstellkammer (5) zur Erzeugung einer gegen die Einspritzkraft wirkende Rückstellkraft vorgesehen ist. 7. Device according to claim 1, characterized in that a restoring chamber (5) arranged on the piston head side on the measuring piston (3) is provided for generating a restoring force acting against the injection force.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (6) zur Messung des Kolbenhubs in Form einer induktiven Wegmesseinrichtung ausgebildet sind. 8. The device according to claim 1, characterized in that the sensor means (6) for measuring the piston stroke are designed in the form of an inductive path measuring device.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem ein Temperatursensor (7) und/oder Drucksensor (8) zur Messung der Temperatur beziehungsweise des Drucks des in der Messkammer (4) befindlichen Prüföls vorgesehen ist. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor (7) and/or pressure sensor (8) for measuring the temperature or the pressure of the test oil in the measuring chamber (4) is also provided.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (1) gegenüber der Adaptereinheit (9) durch eine Flachdichtung (11) oder eine Quetschring- Dichtung statisch abgedichtet ist. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the injection system (1) relative to the adapter unit (9) is sealed statically by a flat seal (11) or a compression ring seal.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft (Fpress) zwischen dem Einspritzsystem (1) und der Adaptereinheit (9) im Bereich zwischen 1200 N bis 2600 N liegt. 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pressure (F pre ss) between the injection system (1) and the adapter unit (9) is in the range between 1200 N and 2600 N.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen der Adaptereinheit (9) und der Messkammer (4) eine Spritzdämpferdrossel (10) angeordnet ist. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a spray damper throttle (10) is arranged in the transition region between the adapter unit (9) and the measuring chamber (4).
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