DE19917583C1 - Fuel injection pattern/image detector for combustion engine fuel-injection nozzle - Google Patents
Fuel injection pattern/image detector for combustion engine fuel-injection nozzleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Bestimmen des Spritzbildes einer Kraftstoffein spritzdüse.The invention relates to a method and a Vorrich device for determining the spray pattern of a fuel unit spray nozzle.
In einem Kraftstoffeinspritzsystem hat das Spritzbild einer Einspritzdüse wesentlich Einfluß auf die Kraftstoffauf bereitung in einem Brennraum und damit auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission eines Verbren nungsmotors. Dies gilt insbesondere für die bei Direktein spritzsystemen eingesetzten Mehrlochdüsen. Solche Mehrlochdü sen weisen eine kolbenförmige Düsennadel auf, die in einer Schaftbohrung eines Düsenkörpers axial verschiebbar geführt wird. Die Schaftbohrung hat an ihrem brennraumseitigen Ende einen konisch zulaufenden Kuppenbereich, der von einem Sack loch abgeschlossen wird. Die Düsennadel trägt weiterhin an ihrem unteren Ende einen Dichtkonus, den eine auf die Düsen nadel wirkende Düsenfeder im Ruhezustand auf den konisch zu laufenden Bereich der Schaftbohrung drückt. Je nach Ein spritzdüsen-Bauart führen vom Sackloch oder dem konisch zu laufenden Bereich der Schaftbohrung im Düsenkörper stromab wärts vom Dichtsitz Spritzlöcher durch den Düsenkörper in den angrenzenden Brennraum des Verbrennungsmotors. Durch Öffnen und Schließen der Düsennadel kann dann der in der Einspritz düse unter Druck stehende Kraftstoff in den Brennraum einge spritzt werden.In a fuel injection system, the spray pattern has an injector significantly affects the fuel preparation in a combustion chamber and thus on the performance Fuel consumption and pollutant emissions from a burn motor. This applies especially to those at direct entry multi-hole nozzles. Such multi-hole nozzle sen have a piston-shaped nozzle needle, which in a Shaft bore of a nozzle body guided axially becomes. The shaft bore has at its end on the combustion chamber side a tapered top area that is surrounded by a sack hole is completed. The nozzle needle continues to wear a sealing cone at its lower end, one on the nozzles needle-acting nozzle spring towards the conical at rest pressing area of the shaft bore. Depending on the one Spray nozzle design lead from the blind hole or the conical current area of the shaft bore in the nozzle body downstream injection holes through the nozzle body into the adjacent combustion chamber of the internal combustion engine. By opening and closing the nozzle needle can then in the injection nozzle pressurized fuel into the combustion chamber be injected.
Die Einspritzdüse ist im allgemeinen zentral und senk recht in den Brennraum eingebaut, wobei die Spritzlöcher vor zugsweise symmetrisch mit gleichem Höhenwinkel um die Kuppe des Düsenkörpers verteilt sind. Bei einer schräg im Brennraum angeordneten Einspritzdüse dagegen sind die Spritzlöcher zum Erzielen eines gewünschten Spritzlochkegelwinkels im allge meinen unter verschiedenen Winkeln in die Kuppe des Düsenkör pers eingebracht. The injector is generally central and lower quite built into the combustion chamber, with the spray holes in front preferably symmetrically with the same height angle around the top of the nozzle body are distributed. At an angle in the combustion chamber arranged injection nozzle, however, are the spray holes for Achieve a desired spray cone angle in general mean at different angles in the tip of the nozzle body introduced personally.
Die Verbrennung im Brennraum reagiert sehr empfindlich auf Abweichungen im gewünschten Spritzbild der Einspritzdüse.The combustion in the combustion chamber is very sensitive for deviations in the desired spray pattern of the injection nozzle.
Bei der Serienfertigung von Einspritzdüsen wird deshalb üblicherweise bei einzelnen Einspritzdüsen das Spritzbild vor dem Einbau in den Brennraum vermessen. Hierzu wird die Ein spritzdüse mit einem unter Druck stehenden Medium, vorzugs weise mit Kraftstoff, beaufschlagt und das sich ergebende Spritzbild auf einer Glashalbkugel beobachtet. Diese Prüf technik ermöglicht jedoch nur eine sehr grobe Bestimmung des Spritzbildes und ist darüber hinaus ungeeignet für eine se rienmäßige Untersuchung der gefertigten Einspritzdüsen.This is why in the series production of injection nozzles usually the spray pattern in the case of individual injection nozzles the installation in the combustion chamber. For this, the one spray nozzle with a medium under pressure, preferably wise with fuel, and the resulting Spray pattern observed on a glass hemisphere. This test However, technology only allows a very rough determination of the Spray pattern and is also unsuitable for a se rational inspection of the manufactured injection nozzles.
Aus der DE 27 01 777 C2 ist einen Anordnung zum Erfassen der Spritzzeit und zum Ermitteln des von Einspritzdüsen er zeugten Strahlquerschnitt an Einspritzventilen bekannt. Bei dieser Anordnung sind in einer Ebene senkrecht zum Einspritz strahl Lichtschranken ausgebildet, die durch zwei im Abstand und parallel zueinander verlaufende Laserstrahlen erzeugt werden, die durch Prismen derart aufgespalten sind, dass die Strahlen ein Quadrat einschließen und auf Photodioden tref fen, die mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden sind. Ein einwandfreier Düsenstrahl passiert diese Kontroll ebene ohne die Lichtschranken zu berühren. Bei gestörter Strahlenform berüht dagegen der Düsenstahl den Lichtstrahl und dunkelt ihn ab. Dieser Fehler wird mit Hilfe der Photodi ode und der Auswerteeinheit erfasst. Eine Bestimmung des ge nauen Spritzbildes kann jedoch nicht durchgeführt werden.DE 27 01 777 C2 describes an arrangement for detection the spraying time and to determine that of injectors testified jet cross-section known to injectors. At this arrangement are in a plane perpendicular to the injection beam light barriers formed by two at a distance and generates parallel laser beams which are split up by prisms in such a way that the Include rays a square and hit photodiodes fen, which is connected to an electronic evaluation unit are. A perfect jet passes this check level without touching the light barriers. With disturbed The jet steel, on the other hand, touches the beam of light and darken it. This error is corrected using the Photodi ode and the evaluation unit. A determination of the ge However, an exact spray pattern cannot be carried out.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrich tung und ein Verfahren zum Bestimmen des Spritzbildes einer Kraftstoffeinspritzdüse bereitzustellen, die eine präzise und schnelle Spritzbildvermessung für eine Serienuntersuchung er möglichen.The object of the present invention is a Vorrich device and a method for determining the spray pattern of a Provide fuel injector that is precise and rapid spray pattern measurement for a series examination possible.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Aus führungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 11 solved. Preferred out leadership forms are specified in the dependent claims.
Gemäß der Erfindung werden zwei Lichtstrahlen, deren Strahlengänge schräg zueinander verlaufen, um eine zu prüfen de Einspritzdüse, die mit einem Medium unter Druck beauf schlagt ist, rotiert, wobei jeweils die Position der Ein spritzdüse bei der Unterbrechung eines der Lichtstrahlen durch einen Einspritzstrahl aus der Einspritzdüse erfaßt wird. Mit Hilfe einer Auswerteeinheit wird dann die Strahlla ge des Einspritzstrahls aus den beiden bei der Unterbrechung der Lichtstrahlen bestimmten Positionssignalen sowie der Lage der beiden Lichtstrahlen zueinander bestimmt.According to the invention, two light beams, the Beam paths run at an angle to each other to check one de Injector that pressurizes with a medium strikes, rotates, each with the position of the on spray nozzle when one of the light beams is interrupted detected by an injection jet from the injection nozzle becomes. With the help of an evaluation unit, the jet la ge of the injection jet from the two when interrupted the position signals and the position of the light rays of the two light beams to each other.
Diese erfindungsgemäße Prüftechnik erlaubt eine extrem präzise Bestimmung des Spritzbildes der Einspritzdüse. Wei terhin ist der Prüfvorgang aufgrund seines geringen zeitli chen Aufwandes einfach in eine Serienfertigung von Einspritz düsen integrierbar.This testing technique according to the invention allows an extreme precise determination of the spray pattern of the injection nozzle. Wei Furthermore, the testing process is due to its short time effort in a series production of injection nozzles can be integrated.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention with reference to the drawings explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung für Einspritzdüsen, Fig. 1 is a side view of a test apparatus according to the invention for injection nozzles,
Fig. 2 eine Ansicht entlang der A-A-Linie in Fig. 1, und Fig. 2 is a view along the AA line in Fig. 1, and
Fig. 3 eine Darstellung der von der Prüfeinrichtung erfaßten Meßsignale. Fig. 3 shows the measurement signals detected by the test device.
In den Fig. 1 und 2 ist schematisch eine Prüfeinrich tung 2 zum Bestimmen des Spritzbildes einer Kraftstoffein spritzdüse 1 darstellt. Die Prüfeinrichtung 2 weist einen Träger 21 auf, der aus einer Bodenplatte 211 und einem seit lich an die Bodenplatte angesetzten Arm 212 besteht. Die Bo denplatte 211 ist weiterhin auf der dem Arm 212 gegenüberlie genden Seite an einen Drehantrieb 22 angeschlossen, mit dem der Träger 21 um eine Drehachse 221 gedreht werden kann, wo bei die Bodenplatte 211 des Trägers 21 senkrecht zur Drehach se 212 ausgerichtet ist. Die Prüfeinrichtung weist weiterhin eine Halteeinrichtung (nicht gezeigt) auf, mit dem die Ein spritzdüse 1 so angeordnet werden kann, daß eine Achse 14 ei nes Düsenkörpers 11 mit der Drehachse 222 des Trägers 21 zu sammenfällt.In Figs. 1 and 2 is shown schematically a test facilities device 2 for determining the spray pattern of a spray nozzle 1 is Kraftstoffein. The test device 2 has a carrier 21 which consists of a base plate 211 and an arm 212 attached to the base plate since. The Bo denplatte 211 is also connected on the arm 212 opposite side to a rotary drive 22 with which the carrier 21 can be rotated about an axis of rotation 221 , where the bottom plate 211 of the carrier 21 is aligned perpendicular to the axis of rotation 212 . The test device also has a holding device (not shown) with which the injection nozzle 1 can be arranged such that an axis 14 of a nozzle body 11 with the axis of rotation 222 of the carrier 21 coincides.
Am oberen Ende des Trägerarm 212 sind, wie die Fig. 2 zeigt, eine erste Laserdiode 23 und eine zweite Laserdiode 24 angeordnet. Die erste Laserdiode 24 erzeugt einen ersten ste henden Laserstrahl 231, der von einem ersten Lichtsensor 25, der auf der Bodenplatte 211 des Trägers 21 der ersten Laser diode 23 gegenüberliegend angeordnet ist, erfaßt wird. Die erste Laserdiode 23 und der erste Lichtsensor 25 sind dabei so ausgerichtet, daß der erste stehende Laserstrahl 231 par allel zur Drehachse 221 des Trägers 21 und damit zur Dü senachse 14 der Einspritzdüse 1 liegt und sich mit der Dreh achse 221 und der Düsenachse 14 in einer Ebene befindet.As shown in FIG. 2, a first laser diode 23 and a second laser diode 24 are arranged at the upper end of the support arm 212 . The first laser diode 24 generates a first standing laser beam 231 , which is detected by a first light sensor 25 , which is arranged on the base plate 211 of the carrier 21 of the first laser diode 23 opposite. The first laser diode 23 and the first light sensor 25 are oriented so that the first stationary laser beam 231 par allel is of the carrier 21 and thereby to the due senachse 14 of the injection nozzle 1 to the rotational axis 221 and axis of rotation 221 and the nozzle axis 14 in one level.
Die zweite Laserdiode 24 ist, wie die Fig. 2 zeigt, schräg zur ersten Laserdiode 23 am Arm 212 des Trägers 21 an geordnet und erzeugt einen zweiten stehenden Laserstrahl 241, der von einem zweiten Lichtsensor 26, der auf der Bodenplatte 211 des Trägers 21 montiert ist, erfaßt wird. Die erste La serdiode 23, der erste Lichtsensor 25, die zweite Laserdiode 24 und der zweite Lichtsensor 26 sind dabei so am Träger 21 angeordnet, daß sich die Strahlengänge des ersten Laser strahls 231 und des zweiten Laserstrahls 241 mittig kreuzen, und eine Ebene, die durch den ersten Laserstrahl 231 und den zweiten Laserstrahl 241 festgelegt wird, senkrecht zur Ebene orientiert ist, die durch die Drehachse 221 und den ersten Laserstrahl 231 definiert wird.The second laser diode 24 is, as shown in FIG. 2, arranged obliquely to the first laser diode 23 on the arm 212 of the carrier 21 and generates a second standing laser beam 241 , which is mounted by a second light sensor 26 on the base plate 211 of the carrier 21 is detected. The first La serdiode 23 , the first light sensor 25 , the second laser diode 24 and the second light sensor 26 are arranged on the carrier 21 so that the beam paths of the first laser beam 231 and the second laser beam 241 cross in the middle, and a plane that is determined by the first laser beam 231 and the second laser beam 241 , is oriented perpendicular to the plane defined by the axis of rotation 221 and the first laser beam 231 .
Die Prüfvorrichtung 2 weist einen Drehsensor 28 auf, der den Drehwinkel des Trägers 21 und damit die Drehpositionen des ersten Laserstrahls 231 und des zweiten Laserstrahls 241 erfaßt. Der Drehsensor 28, der erste Lichtsensor 25 und der zweite Lichtsensor 26 sind weiterhin über Signalleitungen 29 an eine Auswerteeinheit 30 der Prüfvorrichtung 2 angeschlos sen.The test device 2 has a rotation sensor 28 which detects the rotation angle of the carrier 21 and thus the rotation positions of the first laser beam 231 and the second laser beam 241 . The rotation sensor 28 , the first light sensor 25 and the second light sensor 26 are also connected via signal lines 29 to an evaluation unit 30 of the testing device 2 .
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Prüfvorrichtung 2 arbeitet nach folgendem Meßprinzip:The test device 2 shown in FIGS . 1 and 2 works according to the following measuring principle:
Die zu prüfende Einspritzdüse 1 wird mit Hilfe der Hal teeinrichtung (nicht gezeigt) in der Prüfvorrichtung 2 so po sitioniert, daß die Düsenachse 14 mit der Drehachse 221 der Prüfvorrichtung 2 zusammenfällt. Die Einspritzdüse 1 wird dann mit einem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt, so daß Einspritzstrahlen aus den Spritzlöchern in der Düsenkuppe 12 abgegeben werden. Der an die Einspritzdüse 1 angelegte Druck ist so niedrig gewählt, daß die aus der Düsenkuppe 12 austretenden Einspritzstrahlen 13 als Laminastrahlen ohne Zerstäubung austreten. Als Einspritzmedium kann Kraftstoff oder eine Flüssigkeit gewählt werden, deren Eigenschaften im wesentlichen denen des Kraftstoffs entsprechen.The injector 1 to be tested is positioned with the help of the holding device (not shown) in the test device 2 so that the nozzle axis 14 coincides with the axis of rotation 221 of the test device 2 . The injection nozzle 1 is then acted upon by a medium under pressure, so that injection jets are emitted from the spray holes in the nozzle tip 12 . The pressure applied to the injection nozzle 1 is chosen so low that the injection jets 13 emerging from the nozzle tip 12 emerge as laminar jets without atomization. Fuel or a liquid can be selected as the injection medium, the properties of which essentially correspond to those of the fuel.
Im in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Einspritzdüse 1 für einen zentralen senkrechten Einbau in den Brennraum des Verbrennungsmotors überprüft, bei der vier symmetrisch mit gleichen Höhen- und Seitenwinkeln um die Düsenkuppe verteilte Einspritzstrahlen 13 abgegeben wer den. Die Einspritzdüse 1 ist dabei in einem solchen Abstand von der Bodenplatte 211 des Trägers 21 der Prüfvorrichtung 2 angeordnet, daß die Einspritzstrahlen 13 die beiden durch die Laserdioden 23, 24 erzeugten Laserstrahlen 231, 241 kreuzen. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, an injection nozzle 1 is checked for a central vertical installation in the combustion chamber of the internal combustion engine, in which four injection jets 13 are distributed symmetrically with the same height and side angles around the nozzle tip. The injection nozzle 1 is arranged at such a distance from the base plate 211 of the carrier 21 of the test device 2 that the injection jets 13 cross the two laser beams 231 , 241 generated by the laser diodes 23 , 24 .
Mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Prüfvorrichtung 2 kann jedoch jeder beliebige Einspritzdüsentyp vermessen wer den, so z. B. auch eine schräg in dem Brennraum eingebaute Einspritzdüse, bei der die Einspritzstrahlen unter verschie denen Höhenwinkeln aus der Düsenkuppe abgespritzt werden.With the in Figs. 1 and tester 2 shown in Figure 2, however, any type injectors who can measure the so z. B. also an inclined in the combustion chamber injector, in which the injection jets are sprayed at various angles of height from the nozzle tip.
Zum Bestimmen des Spritzbildes der Einspritzdüse 1 wird vorzugsweise gleichzeitig mit dem Auslösen des Spritzvorgangs der Einspritzdüse 1 der Träger 21 vom Drehantrieb 22 um min destens 360° um die Drehachse 221 gedreht. Der Drehwinkel des Trägers wird vom Drehsensor 28 erfaßt und in Form eines in krementierten Signals 281, bei dem um einen festen Winkelbe trag hochgezählt wird, über die Signalleitung 29 an die Aus werteeinheit 30 ausgegeben. Der Drehantrieb 22 dreht den Trä ger 21 vorzugsweise mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit, so daß die Position des Trägers 21 und damit der Drehwinkel vom Drehsensor 28 auf einfache Weise aus der Drehzeit abge leitet werden kann. Der Drehantrieb 22 kann jedoch auch z. B. als Schrittmotor ausgelegt sein, der den Träger 21 der Prüfvorrichtung 2 in kleinen Schritten dreht. In diesem Fall kann auf den Drehsensor 28 verzichtet werden und das Ansteu ersignal für den Schrittmotor direkt als inkrementiertes Drehwinkelsignal an die Auswerteeinheit 30 abgegeben werden.For determining the spray pattern of the injector nozzle 1 is preferably rotated simultaneously with the triggering of the injection operation of the injector 1, the carrier 21 from the actuator 22 to minute least 360 ° about the axis of rotation 221st The angle of rotation of the carrier is detected by the rotation sensor 28 and output in the form of an incremented signal 281 , in which the count is increased by a fixed angle, via the signal line 29 to the evaluation unit 30 . The rotary drive 22 rotates the Trä ger 21 preferably at a constant rotational speed, so that the position of the carrier 21 and thus the angle of rotation of the rotary sensor 28 can be derived from the rotation time in a simple manner. The rotary drive 22 can also, for. B. be designed as a stepper motor that rotates the carrier 21 of the test device 2 in small steps. In this case, the rotation sensor 28 can be dispensed with and the control signal for the stepper motor can be transmitted directly to the evaluation unit 30 as an incremental rotation angle signal.
Wenn während des Drehvorgangs der Prüfvorrichtung 2 die Einspritzstrahlen 13 den ersten Laserstrahl 231 bzw. den zweiten Laserstrahl 241 schneiden, erfolgt eine Unterbrechung dieses Laserstrahls und der zugehörige erste Lichtsensor 25 bzw. zweite Lichtsensor 26 gibt ein Impulssignal über die Si gnalleitung 29 an die Auswerteeinheit 30 ab. Die Auswerteein heit 30 ordnet das vom ersten Lichtsensor 25 abgegebene erste Impulssignal 251 und das vom zweiten Lichtsensor 26 abgegebe ne zweite Impulssignal 261 zeitlich dem vom Drehsensor 28 ab gegebenen inkrementierten Drehwinkelsignal 281 zu. Diese zeitliche Zuordnung über eine Umdrehung des Trägers 21 ist in der Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt vier Impulse 251a, b, c, d im Signal 251 des ersten Lichtsensors 25, die der Un terbrechung des ersten Laserstrahls 231 durch die Einspritz strahlen 13a, b, c, d entsprechen, und vier Impulse 261a, b, c, d im Signal 261 des zweiten Lichtsensors 26, die der Un terbrechung des zweiten Laserstrahls 241 durch die vier Ein spritzstrahlen 13a, b, c, d entsprechen.If the injection beams 13 intersect the first laser beam 231 or the second laser beam 241 during the turning process of the test device 2 , this laser beam is interrupted and the associated first light sensor 25 or second light sensor 26 emits a pulse signal via the signal line 29 to the evaluation unit 30 from. The evaluation unit 30 assigns the first pulse signal 251 emitted by the first light sensor 25 and the second pulse signal 261 emitted by the second light sensor 26 to the incremental angle of rotation signal 281 given by the rotary sensor 28 . This time allocation over one revolution of the carrier 21 is shown in FIG. 3. Fig. 3 shows four pulses 251 a, b, c, d in the signal 251 of the first light sensor 25 , which correspond to the interruption of the first laser beam 231 by the injection rays 13 a, b, c, d, and four pulses 261 a , b, c, d in the signal 261 of the second light sensor 26 , which correspond to the interruption of the second laser beam 241 by the four injection beams 13 a, b, c, d.
Aus der Position der Impulse in bezug auf das inkremen tierte Drehwinkelsignal 281 des Drehsensors 28 kann die Aus werteeinheit 30 auf einfache Weise den Seitenwinkel zwischen den einzelnen Einspritzstrahlen 13 und den Höhenwinkel dieser Einspritzstrahlen 13 in bezug auf die Düsenachse 14 bestim men. Da der erste Laserstrahl 231 parallel zur Düsenachse 14 angeordnet ist, gibt die Lage der Impulse 251a, b, c, d des ersten Lichtsensors 25, die eine Unterbrechung des ersten La serstrahls 231 durch die Einspritzstrahlen 13a, b, c, d an zeigen, bezogen auf den Drehwinkel des Trägers 21 den Seiten winkel der Einspritzstrahlen 13a, b, c, d und damit die hori zontale Anordnung der Spritzlöcher in der Düsenkuppe 12 wie der. So entspricht der Drehwinkel zwischen dem ersten Impuls 251a und dem zweiten Impuls 251b, der in der Fig. 3 mit β gekennzeichnet ist, dem in der Fig. 1 ebenfalls durch β ge kennzeichneten Winkel zwischen dem Einspritzstrahl 13a und dem Einspritzstrahl 13b der Einspritzdüse 1.From the position of the pulses in relation to the incremented rotation angle signal 281 of the rotation sensor 28 , the evaluation unit 30 can determine the side angle between the individual injection jets 13 and the elevation angle of these injection jets 13 with respect to the nozzle axis 14 in a simple manner. Since the first laser beam 231 is arranged parallel to the nozzle axis 14 , the position of the pulses 251 a, b, c, d of the first light sensor 25 indicates an interruption of the first laser beam 231 by the injection beams 13 a, b, c, d show, based on the angle of rotation of the carrier 21, the side angle of the injection jets 13 a, b, c, d and thus the horizontal arrangement of the spray holes in the nozzle tip 12 as the. Thus, the angle of rotation between the first pulse 251 a and the second pulse 251 b, which is identified in FIG. 3 by β, corresponds to the angle also indicated by β in FIG. 1 between the injection jet 13 a and the injection jet 13 b the injector 1 .
Der Höhenwinkel der Einspritzstrahlen 13 in bezug auf
die Düsenachse 14 wird von der Auswerteeinheit 30 in einfa
cher Weise aus der Differenz zwischen der Drehwinkelposition,
bei der ein Einspritzstrahl den ersten Laserstrahl 231 unter
bricht und der Drehwinkelposition, bei dem derselbe Ein
spritzstrahl den zweiten Laserstrahl 241 unterbricht, sowie
der Position der Einspritzdüse 1 relativ zur Prüfeinrichtung
2 bestimmt. Der Höhenwinkel α des Einspritzstrahls 13c der
Einspritzdüse 1 wird dabei wie folgt berechnet:
The elevation angle of the injection jets 13 with respect to the nozzle axis 14 is in a simple manner by the evaluation unit 30 from the difference between the angle of rotation position at which an injection jet interrupts the first laser beam 231 and the angle of rotation position at which the same injection jet the second laser beam 241 interrupts, and the position of the injector 1 relative to the test device 2 is determined. The elevation angle α of the injection jet 13 c of the injection nozzle 1 is calculated as follows:
tanα = d/y (1)
tanα = d / y (1)
wobei d der Abstand zwischen der Düsenachse 14 und dem ersten Laserstrahl 231 und y der Abstand zwischen einer Lot rechten auf die Düsenachse 14 durch das Spritzloch und dem Schnittpunkt des Einspritzstrahls 13c mit dem ersten bzw. zweiten Laserstrahl 231, 241 ist. where d is the distance between the nozzle axis 14 and the first laser beam 231 and y is the distance between a perpendicular on the nozzle axis 14 through the spray hole and the intersection of the injection beam 13 c with the first and second laser beams 231 , 241 .
Weiter gilt
Further applies
tanα = h/2 . a = (h - y)/(a + x) (2)
tanα = h / 2. a = (h - y) / (a + x) (2)
wobei γ der Neigungswinkel des zweiten Laserstrahls 241 gegen den ersten Laserstrahl 231, h der vertikale Abstand der Spritzlöcher in der Düsenkuppe 12 vom Bodenteil 221 des Trä gers 21 der Prüfvorrichtung 2, der so eingestellt ist, daß er der Höhe der Prüfvorrichtung 2 entspricht, a der Abstand zwi schen der ersten Laserdiode 23 und der zweiten Laserdiode 24, wobei die erste Laserdiode 23, die zweite Laserdiode 24, der erste Lichtsensor 25 und der zweite Lichtsensor 26 spiegel symmetrisch zueinander angeordnet sind, und x der Abstand zwischen den beiden Schnittpunkten ist, unter denen der Ein spritzstrahl 13c den ersten Laserstrahl 231 bzw. den zweiten Laserstrahl 241 schneidet.where γ the angle of inclination of the second laser beam 241 against the first laser beam 231 , h the vertical distance of the spray holes in the nozzle tip 12 from the bottom part 221 of the carrier 21 of the test device 2 , which is set so that it corresponds to the height of the test device 2 , a the distance between the first laser diode 23 and the second laser diode 24 , the first laser diode 23 , the second laser diode 24 , the first light sensor 25 and the second light sensor 26 being arranged symmetrically to one another, and x being the distance between the two intersections, under which an injection beam 13 c intersects the first laser beam 231 and the second laser beam 241 .
Für diesen Abstand x gilt weiter
The same applies for this distance x
x = d . tanρ (3)
x = d. tanρ (3)
wobei p der Differenz zwischen der Drehwinkelposition
des Impulses 251c, der bei der Unterbrechung des ersten La
serstrahls 231 durch den Einspritzstrahl 13c hervorgerufen
wird, und der Drehwinkelposition des Impulssignals 261c, der
bei der Unterbrechung des zweiten Laserstrahls 241 durch den
Einspritzstrahl 13c hervorgerufen wird, entspricht. Aus den
Gleichungen (1), (2) und (3) ergibt sich dann durch folgende
einfache Umrechnung der Höhenwinkel α:
where p is the difference between the rotational angle position of the pulse 251 c, which is caused in the interruption of the first La serstrahls 231 through the injection jet 13 c, and the rotational angle position of the pulse signal 261 c which, in the interruption of the second laser beam 241 through the injection jet 13 c is caused. Equations (1), (2) and (3) then result in the following simple conversion of the elevation angle α:
α = arctan [2 . a . d/(h . a - h . d . tanρ)] (4)
α = arctan [2. a. d / (h. a - h. d. tanρ)] (4)
Gemäß der Erfindung kann also mit geringem zeitlichen Aufwand präzise das Spritzbild einer Einspritzdüse bestimmt werden. Die erfindungsgemäße Prüftechnik eignet sich deshalb insbesondere zur Integration in eine Einspritzdüsen- Serienfertigung. According to the invention can therefore be carried out with little time The spray pattern of an injection nozzle is precisely determined become. The test technology according to the invention is therefore suitable especially for integration in an injection nozzle Series production.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Prüfvorrichtung läßt sich darüber hinaus in einfacher Weise für eine solche Inte gration in die Serienfertigung anpassen. So kann, statt den Träger 21 der Prüfvorrichtung 2 um die Einspritzdüse 1 zu drehen, der Träger feststehen und die Einspritzdüse mit kon stanter Drehgeschwindigkeit gedreht werden. Auch kann statt der Verwendung zweier Laserdioden 23, 24 zur Erzeugung der beiden schräg gegeneinander versetzten Laserstrahlen 231, 241 auch eine einzelne Laserdiode verwendet werden, wobei deren Laserstrahl mit Hilfe einer speziellen Optik in zwei gegen einander versetzte Strahlen geteilt wird. Statt Laserdioden besteht jedoch auch die Möglichkeit, andere Lichtquelle zur Erzeugung der beiden stehenden Lichtstrahlen in der Prüfvor richtung einzusetzen.The test device shown in FIGS . 1 and 2 can also be easily adapted for such integration in series production. Thus, instead of rotating the carrier 21 of the test device 2 around the injection nozzle 1 , the carrier is stationary and the injection nozzle can be rotated at a constant rotational speed. Instead of using two laser diodes 23 , 24 to generate the two obliquely offset laser beams 231 , 241 , a single laser diode can also be used, the laser beam of which is divided into two offset beams with the aid of special optics. Instead of laser diodes, however, there is also the possibility of using other light sources to generate the two standing light beams in the test device.
Claims (13)
einer Einrichtung (23, 24) zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Lichtstrahls (231, 241), wobei die Strahlengän ge des ersten und des zweiten Lichtstrahls schräg zueinander verlaufen,
einer Einrichtung (25, 26) zum Erfassen des ersten und des zweiten Lichtstrahls (231, 241), die jeweils ein Signal (251, 261) bei einem Unterbrechen eines der Lichtstrahlen ausgibt,
einer Einrichtung (21, 22) zum Drehen der Kraftstoffein spritzdüse (1) und des ersten und des zweiten Lichtstrahls (231, 241) relativ zueinander,
einer Einrichtung (28) zum Erfassen der Position einer Kraftstoffeinspritzdüse (1) relativ zur Position des ersten und des zweiten Lichtstrahls (231, 241), die ein Positions signal (281) ausgibt, und
einer Auswerteeinrichtung (30), die mit der Einrichtung (25, 26) zum Erfassen des ersten und des zweiten Lichtstrahls und der Einrichtung (28) zum Erfassen der Position der Kraft stoffeinspritzdüse relativ zur Position des ersten und des zweiten Lichtstrahls verbunden ist, um die Strahllage eines Einspritzstrahls (13) der Kraftstoffeinspritzdüse (1) aus ei ner Position der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Unterbre chung des ersten Lichtstrahls (231) durch den Einspritzstrahl (13), einer Position der Kraftstoffeinspritzdüse (1) bei der Unterbrechung des zweiten Lichtstrahls (241) durch den Ein spritzstrahl (13) und der Lage des ersten und des zweiten Lichtstrahls (231, 241) zueinander zu bestimmen.1. Device for determining the spray pattern of a fuel injection nozzle ( 1 ) with
a device ( 23 , 24 ) for generating a first and a second light beam ( 231 , 241 ), the beam paths of the first and the second light beam being inclined to one another,
a device ( 25 , 26 ) for detecting the first and the second light beam ( 231 , 241 ), each of which outputs a signal ( 251 , 261 ) when one of the light beams is interrupted,
a device ( 21 , 22 ) for rotating the fuel injection nozzle ( 1 ) and the first and second light beams ( 231 , 241 ) relative to one another,
a device ( 28 ) for detecting the position of a fuel injector ( 1 ) relative to the position of the first and second light beams ( 231 , 241 ), which outputs a position signal ( 281 ), and
an evaluation device ( 30 ) which is connected to the device ( 25 , 26 ) for detecting the first and the second light beam and the device ( 28 ) for detecting the position of the fuel injector relative to the position of the first and second light beam in order to Jet position of an injection jet ( 13 ) of the fuel injection nozzle ( 1 ) from a position of the fuel injection nozzle when the first light beam ( 231 ) is interrupted by the injection jet ( 13 ), a position of the fuel injection nozzle ( 1 ) when the second light beam ( 241 ) is interrupted by the one spray jet ( 13 ) and the position of the first and second light beams ( 231 , 241 ) to determine each other.
Erzeugen eines ersten und eines zweiten Lichtstrahls (231, 241), wobei die Strahlengänge des ersten und des zwei ten Lichtstrahls schräg zueinander verlaufen,
Erfassen des ersten und des zweiten Lichtstrahls, wobei jeweils ein Signal (251, 261) bei einem Unterbrechen eines der Lichtstrahlen ausgegeben wird,
Drehen der Kraftstoffeinspritzdüse (1) und des ersten und des zweiten Lichtstrahls (231, 241) relativ zueinander,
Erfassen der Position der Kraftstoffeinspritzdüse (1) relativ zur Position des ersten und des zweiten Lichtstrahls (231, 241), wobei ein Positionssignal (281) ausgegeben wird,
Bestimmen der Strahllage eines Einspritzstrahls (13) der Kraftstoffeinspritzdüse (1) aus einer Position der Kraft stoffeinspritzdüse, bei der der Einspritzstrahl (13) den er sten Lichtstrahl (231) unterbricht, einer Position der Kraft stoffeinspritzdüse, bei der der Einspritzstrahl (13) den zweiten Lichtstrahl (241) unterbricht, und der Lage der bei den Lichtstrahlen (231, 241) zueinander.11. A method for determining the spray pattern of a fuel injector with the method steps
Generating a first and a second light beam ( 231 , 241 ), the beam paths of the first and the second light beam being inclined to one another,
Detecting the first and the second light beam, a signal ( 251 , 261 ) being output in each case when one of the light beams is interrupted,
Rotating the fuel injector ( 1 ) and the first and second light beams ( 231 , 241 ) relative to one another,
Detecting the position of the fuel injector ( 1 ) relative to the position of the first and second light beams ( 231 , 241 ), a position signal ( 281 ) being output,
Determine the jet position of an injection jet ( 13 ) of the fuel injector ( 1 ) from a position of the fuel injector in which the injection jet ( 13 ) interrupts the most light beam ( 231 ), a position of the fuel injector where the injection jet ( 13 ) is second light beam ( 241 ) interrupts, and the position of the light beams ( 231 , 241 ) to each other.
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