JP2004516488A - 噴射機構の噴射量の測定のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に自動車の内燃機関の噴射機構（３２）の噴射量の検査測定のための装置（１０）に関する。該装置が測定室（４５）、並びに、少なくとも１つの測定機構（３２）を測定室（４５）に圧密に接続するための接続装置（２８）を備えている。ピストン（４０）が測定室（４５）の壁によって案内されている。さらに測定装置（５８）を設けてあり、該測定装置によって、ピストン（４０）の運動が検出される。装置（１０）の測定精度を高めるために、本発明に基づき、測定装置（５８）が無接触式に作動するようになっている。

Description

【０００１】
本発明は、特に製品検査に際して殊に自動車の内燃機関のための噴射機構の噴射量の測定のための装置であって、測定室、少なくとも１つの測定機構を測定室に圧密に接続するための接続装置、少なくとも部分的に測定室を画成するピストン、並びにピストンの運動を検出するための測定装置から成っている形式のものに関する。
【０００２】
前記形式の装置は市場において公知であって、ＥＭＩ（噴射量測定インジケータ）と呼ばれている。該装置はケーシングを備えており、ケーシング内にピストンが案内されている。ケーシングの内壁とピストンとが測定室を画成している。測定室が開口を有しており、開口内に噴射機構、例えばインジェクターが噴射ノズルで以て圧密に装着可能である。噴射機構が燃料を測定室内に噴射すると、測定室内に存在する液体が押し退けられる。これによって、ピストンが運動させられ、該運動の距離が距離センサーによって検出される。ピストンの運動の距離から、測定室の容積変化、ひいては即ち測定室内に含まれる液体、ひいては噴射された燃料量が求められる。
【０００３】
公知の噴射量測定インジケータにおいては、ピストンの運動が測定ロッド及び誘導的な距離測定機構から成る装置によって測定される。測定ロッドが走査ピンとして形成されていて若しくはピストンに堅く結合されている。従ってピストンの運動に際して測定ロッドが運動させられて、測定ロッドの運動が検出され、相応の信号が評価ユニットに伝達される。
【０００４】
公知の噴射量測定インジケータは、高い精度であるものの、測定ピストン及び測定ロッドから成っていて、ある程度の重量を有しており、該重量が噴射量測定インジケータのある程度の慣性質量を生ぜしめる。従って、噴射機構による測定室内へのテスト液体の噴射に際して、ピストン及び、該ピストンに固定された測定ロッドは、測定室内の測定液体の体積増大を正確に表すことのない運動を生ぜしめてしまうことになる。特に著しく小さい噴射量の場合に、若しくは密接に連続する複数の部分噴射から成る噴射において、噴射量の体積測定が不正確なものになってします。
【０００５】
従って本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改善して、噴射機構の噴射量の測定が高い解像度、精度及び安定性を伴って可能であるようにすることである。特に、複数の部分噴射から成る１つの噴射過程中の個別の部分噴射量も測定されるようにしたい。
【０００６】
前記課題を解決するために、測定装置が無接触式に作動するようになっている。
【０００７】
前記手段によって、測定室内へのテスト液体の噴射に際して実質的にピストンの質量しか運動させられず、測定ロッド若しくは測定走査ピンを一緒に運動させることはない。これによって、噴射に際して運動する構成部分の全質量が減少させられる。従って、ピストンが測定室内のテスト液体の体積増大に極めて迅速に応動でき、その結果、ピストン行程が振動の重畳なしに直接に噴射体積に追随できる。
【０００８】
ピストンの運動が距離測定機構の振動する付加的な質量によって影響を受けないので、発生するピストン振動も小さく、かつピストンの減衰作用によって急速に消滅される。さらに、慣性力によるピストンの負荷も減少され、それというのはピストンに付加的な質量が付随していないからである。従って、ピストンの測定エラーを生ぜしめてしまうような変形が、減少される。
【０００９】
本発明の有利な実施態様が従属項に記載してある。
【００１０】
測定装置が、ピストンに結合された構成部分を有していないと有利である。この場合には、噴射に際して運動させられる質量が最小であり、その結果、所望の効果が最大である。
【００１１】
本発明に基づく装置の別の実施態様では、測定装置が容量的に作動するようになっている。これは、特に簡単かつ正確な無接触式の測定機構である。このような容量的な測定機構において１つの実施態様では、ピストン若しくは、ピストンの一部分がコンデンサーの電極を形成している。
【００１２】
さらに別の実施態様では、測定装置が誘導的に作動するようになっていて、特に渦電流センサーを有している。渦電流センサーが一般的に片側の開いた中空のフェライト磁心を有しており、該フェライト磁心に磁石巻線が配置されている。磁石巻線に交番磁場を作用させると、該交番磁場の磁束線が渦電流センサーの平面から放たれて、ピストンを貫通して再びフェライト磁心に向かって戻る。この場合に、交番磁場が導電性のピストン内に渦電流を生ぜしめる。
【００１３】
ピストン内の渦電流が通常は渦電流センサーとピストンとの間の間隔の減少に伴って増大する。センサーコイルの入力側で、渦電流の変化が測定技術によって入力インピーダンスを介して評価される。この場合特に有利には、交番磁場の周波数が比較的高くなっており、これによってピストン内に比較的高い渦電流が生ぜしめられ、ピストン内への交番磁場の侵入深さが比較的小さく、その結果、測定精度が高められる。
【００１４】
さらに、測定装置はレーザー・三角測定法で作動するようになっていてよい。この場合には、レーザー光源の光線が光学系によって狭い光線円錐に形成され、光線円錐がピストンの、レーザー光源に向けられた箇所に可視の１つの小さな光点を生ぜしめるようになっている。該測定点が映写レンズによって位置検出可能な検波器に映される。ピストンとレーザー光源との間隔が変化すると、検波器への映写光線の映写位置が移動する。該映写位置から、ピストンとレーザー光源若しくは検波器との間の間隔が算出される。ピストンの異なる箇所での異なる反射特性が測定結果に誤差を生ぜしめることを避けるために、露光調整が行われる。
【００１５】
測定装置がレーザー・干渉計も無接触の距離測定に適している。
【００１６】
さらに本発明に基づく実施態様では、測定装置がレーザー・ドップラー形バイブレーターを有している。レーザー・ドップラー形バイブレーターがドップラー効果による搬送波周波数変化の原理で作動する。この場合、１つのレーザー光源の光が測定光線と反射光線とに分割される。反射された光線の一部分がレンズを介して屈折されて、測定光線と反射光線とが重畳される。該重畳によって、強度モジュレーションが生ぜしめられ、強度モジュレーションの周波数がピストンの運動速度に比例している。ピストンの運動の方向を識別するために、音響光学式の変調器、例えばいわゆるブラッグセルが用いられる。速度及び出発位置から、ピストンの移動した距離が算出される。
【００１７】
付言すれば、異なる原理で作動する複数の検出装置を、同じピストンに設けることも可能である。これによって、個別の個別の検出装置の機能を検査できるだけでなく、個別の検出装置の誤差補償を行うことができ、その結果、測定精度を著しく高めることができる。
【００１８】
さらに本発明は、特に製品検査に際して殊に自動車の噴射機構の噴射量の測定のための方法であって、テスト液体が噴射機構から測定室内に噴射され、測定室の壁によって案内されて予荷重のかけられたピストンの噴射の際に生ぜしめられる運動が検出される形式のものに関する。
【００１９】
噴射量の測定精度を高めるために、本発明に基づき、ピストンの運動を無接触に検出するようになっている。
【００２０】
次に本発明を添付の図面に示す２つの実施例に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１に示してあるように、噴射機構の噴射量の測定のための装置１０は、中央に配置された本体１２を有しており、本体がスリーブ１４に保持されている。スリーブがベースプレート１６上に取り付けられている。装置１０の固定がベースプレート１６において行われる。
【００２２】
中央の本体１２内に、実質的に円筒形の段付き孔１８が形成されている。最も上側の区分に円筒形の挿入体２０を差し込んであり、挿入体がつば２２で以て中央の本体１２の上側に支持されている。挿入体２０にヘッド２４が圧密に装着されており、ヘッド内に同じく段付き孔２６を形成してあり、該段付き孔が図１に示す組立状態で段付き孔１８と同軸的に延びている。段付き孔２６内に上側からアダプター２８が差し込まれていて、Ｏリング３０によって段付き孔２６に対して密閉されている。アダプター２８内に噴射機構が、図示の実施例ではインジェクター３２が噴射ノズル３３で以てはめ込まれている。インジェクター３２は同じく高圧・テスト液体供給装置（図示せず）に接続されている。ヘッド２４の段付き孔２６の下側の領域に、噴射緩衝器３４が差し込まれている。ヘッド２４の段付き孔２６の下側の領域内の温度が、温度センサー３６によって検出される。
【００２３】
挿入体２０内に同じく孔３８を形成してあり、該孔が図１に示す組立状態で段付き孔１８若しくは段付き孔２６と同軸的に延びている。孔３８内にピストン４０を摺動可能に案内してある。ピストン４０がコイルばね４２によって上方へ押圧されており、コイルばねが測定値発信器受容部４４に支えられている。測定室４５がピストン４０の上面、噴射緩衝器３４の下側のねじのない領域、及び段付き孔２６の下側の領域によって画成されている。ピストン４０が閉じられた中空体として形成されている。
【００２４】
測定値発信器受容部４４内に同じく段付き孔４６を形成してあり、該段付き孔が図１に示す組立状態で同じく別の段付き孔１８，２６，３８と同軸的である。測定値発信器受容部４４の下側に、コイルばね５４のための受容部４８がねじ固定されている。受容部４８はそれ自体同じく中央の段付き孔５２を備えていて、かつ付加部５０で以て段付き孔４６の下側の領域内に係合している。
【００２５】
コイルばね５４が段付き孔５２の段部に支えられていて、センサー保持部５６を上方へ、測定値発信器受容部４４の半径方向内側に向いたつばに向けて押圧している。センサー保持部５６が全体的に管状であり、センサー保持部の上側の領域内に渦電流センサー５８がねじ込まれており、渦電流センサーの上側の端部がわずかな間隔でピストン４０の下側の端部の下に位置している。渦電流センサー５８の接続ケーブル６０が管状のセンサー保持部５６及び受容部４８を通して下方へ導かれて、評価装置（図示せず）に接続されている。
【００２６】
図面でヘッド２４の左側に、電磁操作可能な放出弁６２が組み込まれており、該放出弁を介してテスト液体が測定室４５から排出される。同じく、中央の本体１２の左側に等圧弁６４を組み込んであり、該等圧弁が放出弁６２を開いている場合に、ピストン４０の下方の著しく異なるガス圧力の際にも測定室４５の、ピストン４０の下方のガス圧力に左右されない排出量を規定するようになっている。
【００２７】
等圧弁６４のさらなる機能が、挿入体２０の、半径方向でピストンを取り巻くように延びる符号の付けてない溝内の圧力を測定室４５内よりもわずかに低い圧力に調整することにある。測定室４５と溝との間の規定されたわずかな圧力差によって、ピストン４０と挿入体２０との間の間隙漏れがほぼ一定にかつ著しく小さく保たれる。ほぼ一定の小さな漏れ量の大きさが評価装置内で検出される。さらに等圧弁６４によって装置１０のガス消費量が、装置１０をピストン４０の下方の、周囲空気圧よりも高いガス圧力で作動させる場合に減少される。
【００２８】
図１に示す噴射機構３２の噴射量の測定のための装置１０は、次のように作動する：
高圧・テスト液体供給装置を介して噴射機構３２に、ひいては噴射ノズル３３にテスト液体（図示せず）が供給されて、噴射緩衝器３４を介して、同じくテスト液体で満たされた測定室４５内に噴射される。噴射緩衝器３４によって、噴射流が直接にピストン４０の上面にぶつかることを防止するようになっている。噴射流とピストン４０との直接的なぶつかりは、ピストンを振動させてしまうことになり、該振動は噴射の実際の経過に相応していない。測定室４５内へのテスト液体の噴射によって、測定室４５内のテスト液体体積が増大する。追加的に測定室４５内に達する体積が、ピストン４０を下方へコイルばね４２の力及びピストン４０の下方のガス圧力に抗して加速する。これによって、ピストン４０の下面と渦電流センサー５８との間の間隔が変化する。
【００２９】
渦電流センサー５８とピストン４０の下面との間の間隔の変化が、渦電流センサー５８によって検出される。このために、渦電流センサー５８が巻線（図示せず）を有している。巻線に磁場が作用せしめられる。磁場の磁束線が、閉じられたピストン４０の下側の制限壁若しくは底部内を貫通する。該磁場によってピストン４０の底部内に渦電流が生ぜしめられる。
【００３０】
ピストン４０の底部内の渦電流は、渦電流センサー５８とピストン４０の下面との間の間隔の減少に伴って増大する。渦電流センサー５８の巻線の入口側で渦電流の変化が入力インピーダンスの変化を生ぜしめる。このような変化が評価装置（評価ユニット）内で評価されて、これによってピストン４０、ひいてはピストン底部の移動した距離が規定される。
【００３１】
ピストン４０の底部内への磁場のできるだけ小さい侵入深さを達成して、壁厚さ、ひいては質量の小さいピストン４０の構成を可能にするために、一方では周波数の高い磁場がかつ、他方ではピストン若しくはピストン底部のための導電性の著しく高い材料が用いられる。さらに材料自体ができるだけ軽くありたい。これは、例えばアルミニウムである。
【００３２】
装置１０において噴射時に運動する構成部分が、質量に関して著しく小さく保たれて得る。測定装置の付加的な構成部分の運動は不必要である。小さい運動質量に基づきピストン４０が、噴射ノズルから噴射されるテスト液体体積に実質的に直接に追随する。従って、最小の噴射量並びに一回の噴射における互いに直接に連続する部分噴射量が高い精度で測定可能である。さらにピストン４０の発生する振動が小さく、かつ急速に減少される。
【００３３】
図２に、噴射機構の噴射量の測定のための装置１０の別の実施例が示してある。すでに図１に示して説明した構成部分と機能的に同一の構成要素には、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略してある。図１の装置１０に対する図２の装置の相違点についてのみ説明してある。
【００３４】
図２のピストン４０は閉じられておらず、下側を開かれている。該開口内にピストン４０及び段付き孔１８と同軸的に中央管６６が挿入されている。中央管６６はピストン４０の下側の縁部領域から垂直に下方へほぼ中間片４４の高さまで延びている。
【００３５】
中央管６６の横に、即ち段付き孔１８，２６，４６の中心軸線の外側に基準管６８が設けられており、基準管の縦軸線が中央管６６の縦軸線に対して平行に延びている。基準管６８が同じく中間片４４から中空室７０の下側の縁部まで延びており、該中空室が中央の本体１２内に設けられていて、上方に対してシリンダー部分７１によって画成されており、シリンダー部分が中央の本体１２の段付き孔１８内に差し込まれている。中間片４４の下方に、符号の付けられていないガラスプレートを配置してあり、ガラスプレートがリング状のホルダー４８によって保持されている。ガラスプレートが、中空室７０内に周囲と異なる圧力を生ぜしめるために役立っている。
【００３６】
ベースプレート１６が図２の装置１０では中央の開口７２を備えており、ベースプレート１６の上側に、ウエブとして形成されたホルダー７４がねじ固定されている。ホルダー７４によって、繊維状の光学式の２つの導波体７６，７８の端部が保持されている。導波体７６，７８の端部は、１つの端部を中央管６６に対して同軸的に、かつ別の端部を基準管６８に対して同軸的に向けられている。両方の導波体７６，７８の図２には見えない他方の端部が異なる光学的な構成エレメントを介してレーザー・ドップラー形バイブレーターのレーザー光源並びに別のセンサー装置及び評価電子装置に接続されている。
【００３７】
導波体７８によって伝達されて端部から放たれたレーザ光線が中央管６６に対して同軸的に延びて、ピストン４０の上側の制限壁の下面にぶつかる。導波体７６の端部から放たれたレーザー光線は、基準管６８に対して同軸的にシリンダー部分７１の下面に向かって延びている。ピストン４０によって反射された測定光線及びシリンダー部分７１によって反射された基準光線が光学的な装置内に伝達される。
【００３８】
重畳によって強度モジュレーションが生ぜしめられ、該強度モジュレーションの周波数は測定対象物の運動速度に比例している。速度を識別するために、音響光学式の変調器、いわゆるブラッグセルが用いられる。ピストン４０の速度から、噴射ノズル３３による噴射の際のピストン４０の移動した距離が規定され、該距離から噴射されたテスト油の量が検出される。
【００３９】
レーザー・ドップラー形バイブレーターの測定精度が著しく高く、その結果、最小の噴射量も確実に検出できる。この場合、噴射に際して運動可能な質量が著しく小さく、それというのはピストン４０が一方の側で開いており、かつ無接触式の測定装置はピストン４０における付加的な構成部分を必要としないからである。一点形ドップラー・レーザー式バイブレーターを使用することも考えられる。
【００４０】
図示していない別の実施例では、ピストンがコンデンサーの電極を形成している。この場合には、ピストン４０の運動の際に生じる容量変化から、ピストン４０の移動した距離、ひいては噴射されたテスト量が求められる。測定装置をレーザー・三角測定装置によって形成することも可能である。レーザー・干渉計も同様に使用可能である。無接触式の異なる複数の測定装置を１つのピストンに設けることも可能である。これによって装置の機能を監視することが可能である。さらに異なる測定装置が相互にカリブレートされて、装置固有の誤差値が補償されるようになっていてよい。これによって測定精度の著しい改善が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
噴射機構の噴射量の測定のための装置の第１の実施例の断面図。
【図２】
噴射機構の噴射量の測定のための装置の第２の実施例の断面図。
【符号の説明】
１０ 装置、 １２ 本体、 １４ スリーブ、 １６ ベースプレート、 １８ 段付き孔、 ２０ 挿入体、 ２２ つば、 ２４ ヘッド、 ２６ 段付き孔、 ２８ アダプター、 ３０ Ｏリング、 ３２ インジェクター、 ３３ 噴射ノズル、 ３４ 噴射緩衝器、 ３６ 温度センサー、 ３８ 孔、 ４０ ピストン、 ４２ コイルばね、 ４４ 測定値発信器受容部、 ４５ 測定室、 ４６ 段付き孔、 ４８ 受容部、 ５０ 付加部、 ５２ 段付き孔、 ５４ コイルばね、 ５６ センサー保持部、 ５８ 渦電流センサー、 ６２ 放出弁、 ６６ 中央管、 ６８ 基準管、 ７０ 中空室、 ７１ シリンダー部分、 ７２ 開口、 ７４ ホルダー

Claims (9)

1. 噴射機構（３２）の噴射量の測定のための装置（１０）であって、測定室（４５）、少なくとも１つの測定機構（３２）を測定室（４５）に圧密に接続するための接続装置（２８）、少なくとも部分的に測定室（４５）を画成するピストン（４０）、並びにピストン（４０）の運動を検出するための測定装置（５８）から成っている形式のものにおいて、測定装置（５８）が無接触式に作動するようになっていることを特徴とする、噴射機構の噴射量の測定のための装置。
2. 測定装置（５８）が、ピストン（４０）に結合された構成部分を有していない請求項１記載の装置。
3. 測定装置（５８）が容量的に作動するようになっている請求項１又は２記載の装置。
4. ピストン若しくは、ピストンの一部分がコンデンサーの電極を形成している請求項３記載の装置。
5. 測定装置が誘導的に作動するようになっていて、特に渦電流センサー（５８）を有している請求項１から４のいずれか１項記載の装置。
6. 測定装置がレーザー・三角測定法で作動するようになっている請求項１から５のいずれか１項記載の装置。
7. 測定装置がレーザー・干渉計を有している請求項１から６のいずれか１項記載の装置。
8. 測定装置がレーザー・ドップラー形バイブレーターを有している請求項１から７のいずれか１項記載の装置。
9. 噴射機構（３２）の噴射量の測定のための方法であって、テスト液体が噴射機構（３２）から測定室（４５）内に噴射され、測定室（４５）の壁によって案内されたピストン（４０）の噴射の際に生ぜしめられる運動が検出される形式のものにおいて、ピストン（４０）の運動を無接触に検出することを特徴とする、噴射機構の噴射量の測定のための方法。