DE3803436A1 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der anzugs- und abfallzeit des stoessels eines elektromagnetischen einspritzventils - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der anzugs- und abfallzeit des stoessels eines elektromagnetischen einspritzventilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der An
zugs- und Abfallzeit des Stößels eines Einspritzventils
einer Brennkraftmaschine, und eine Vorrichtung zum Durch
führen des Verfahrens.
Um die Schwankungsbreite des Zumeßfehlers von Einspritzven
tilen zumindest zu verringern, werden die Ventile vor ihrem
Einbau in eine Brennkraftmaschine geprüft und voreinge
stellt. Zu diesem Zweck wird aus einer Fertigungsserie
jeweils ein Ventil entnommen; die Prüfergebnisse für dieses
Ventil liefern die Eckwerte für die Einstellung der Ventile
aus der betreffenden Serie. Der Zumeßfehler wird dabei
anhand der Anzugs- und Abfallzeiten des Ankers oder Stößels
des geprüften Ventils korrigiert. Zum Ermitteln dieser
Zeiten ist es bekannt, in das Ventil, z.B. auf einem
Qualitätsprüfstand, Wegsensoren oder Induktivgeber einzu
bauen. Nach der Prüfung läßt sich das Ventil, das aufgrund
des erforderlichen Eingriffs zerstört werden muß, nicht
mehr verwenden. Abgesehen von dem großen Aufwand beim Ein
bau der Meßwertgeber, beansprucht die Messung unerwünscht
viel Zeit. Außerdem können durch das Voreinstellen der
Ventile solche Zumeßfehler nicht korrigiert werden, die
während des Motorbetriebs auftreten.
Die beispielsweise aufgrund von Schwankungen der Bordnetz
spannung, Schwingungsbeschleunigungen am Motor oder Alte
rung des Ventils unvermeidlichen Abweichungen der Anzugs
und Abfallzeiten des Ankers oder Stößels eines elektromagne
tischen Einspritzventils von den Sollwerten verursachen ent
weder einen Mehr- oder einen Minderverbrauch des in die
Zylinder des Motors eingespritzten Kraftstoffs, was beides
äußerst nachteilig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Messen der Anzugs- und Abfallzeit
eines Stößels eines elektromagnetischen Einspritzventils
ohne die vorgenannten Nachteile zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für das Verfahren da
durch gelöst, daß die vom Stößel in der oberen und unteren
Endlage durch Anschlagen an Hubbegrenzungen hervorgerufene
Beschleunigungsspitzen aufgenommen und als Beschleunigungs
signale einem Soll-Ist-Wert-Vergleich zugeführt werden,
mit dem Soll-Zeitabweichungen zwischen einem von einem den
Stößelhub auslösenden Spannungsimpuls bewirkten Signal und
dem von der oberen und der unteren Beschleunigungsspitze
hervorgerufenen Beschleunigungssignal bestimmt werden,
wobei bei Abweichungen vom Sollwert, die gleichbedeutend
mit Öffnungs- bzw. Schließzeitfehlern sind, vorzugsweise
die Öffnungszeit des elektromagnetischen Ventils verändert
wird; zu diesem Zweck kann die Dauer des Spannungsimpulses
verlängert bzw. verkürzt werden.
Der Erfindung liegt die durch Versuche belegte Erkenntnis
zugrunde, daß der Stößel in den Endlagen seines Hubes
charakteristische Beschleunigungssignale erzeugt, die sich
vorzugsweise mit einem Beschleunigungsaufnehmer, der vor
teilhaft unmittelbar am Einspritzventil oder an einem Hal
ter des Einspritzventils angeordnet sein kann - dort zum
Beispiel befestigt ist, oder auch nur durch eine Bedienungs
person von Hand angelegt zu werden braucht - aufnehmen
lassen. Zumeßfehler können danach mit äußerst kurzen Re
aktionszeiten korrigiert werden. Auf eine abweichende Ab
fallzeit zurückzuführende Zumeßfehler lassen sich schon bei
dem sich unmittelbar anschließenden Einspritzimpuls kompen
sieren; Zumeßfehler, die durch eine abweichende bzw. verän
derte Anzugszeit verursacht werden, lassen sich beim Ein
satz eines schnellen Rechners völlig ausschließen, da die
veränderte Anzugszeit durch eine entsprechend längere oder
kürzere Dauer des Spannungsimpulses bereits während des
laufenden Einspritzimpulses korrigiert werden kann. Da die
Fehlererfassung unabhängig von der Dauer des Einspritzim
pulses ist, wird sie von einer dynamischen Betriebsweise
der Brennkraftmaschine nicht gestört und braucht während
dessen auch nicht unterbrochen zu werden.
Vorteilhaft läßt sich außer den Beschleunigungsspitzen auch
der Beginn des Öffnungs- bzw. Schließhubes ermitteln, wenn
eine ausreichend große Spreizung des Ausgangssignals des
Beschleunigungsaufnehmers gewählt wird. Diese insbesondere
für die Diagnose, d.h. den stationären Betrieb im Qualitäts
prüfstand geeignete Spreizung des Ausgangssignals aufgrund
einer hohen Auflösung des Beschleunigungsaufnehmers ermög
licht es, zusätzlich zu den das Hubende und den Hubanfang
des Ventilstößels angebenden Meßpunkten auch den Beginn des
Öffnungs- und Schließhubes festzustellen und auf diese
Weise eine den tatsächlichen Öffnungs- bzw. Schließverlauf
wiedergebende Kurve zu erhalten.
Vorzugsweise läßt sich dem Einspritzventil ein elektrisch
mit einem Steuergerät verbundener Beschleunigungsaufnehmer
zuordnen und vorteilhaft an das Steuergerät ein Diagnosege
rät anschließen. In das Steuergerät, zum Beispiel ein entwe
der bordeigener, d.h. im Kraftfahrzeug integrierter, oder
externer Mikrorechner, das mit festen Eingangsgrößen, wie
den Massendurchsatz der Luft m L, den Druck P, die Temper
atur T, die Motordrehzahl n, die Luftzahl λ , den Drossel
klappenwinkel α DK, versorgt wird, geht außerdem der Meß
wert des Beschleunigungsaufnehmers ein. Der Rechner führt
einen Soll-Ist-Wert-Vergleich durch und bewirkt aufgrund
eines entsprechenden Signals bei abweichenden Werten eine
Korrektur des Ansteuersignals des Ventils, d.h. die Dauer
des Spannungsimpulses wird entsprechend verändert.
Mit einem an den Rechner angeschlossenen Diagnosegerät, das
im Kraftfahrzeug integriert sein kann, läßt sich neben der
Korrektur des Zumeßfehlers außerdem eine Aussage darüber
erreichen, ob das Ventil noch in Ordnung ist oder nicht,
d.h. die gestellten Anforderungen noch erfüllen kann oder
ausgewechselt werden muß. Bei einem externen Diagnosegerät,
wie in einem Qualitäts-Prüfstand, ist es zur Diagnose nicht
erforderlich, daß der Motor läuft; denn über das externe
Diagnosegerät läßt sich eine Diagnosefunktion in das bord
eigene Steuergerät eingeben, die es erlaubt, das zu unter
suchende Ventil bei stehendem Motor oder in einer separaten
Prüfeinrichtung gezielt einzeln, d.h. gesondert anzusteuern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnun
gen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein in einem Halter angeordnetes elektromagne
tisches Einspritzventil mit einem am Halter be
festigten Beschleunigungsaufnehmer, schematisch,
geschnitten dargestellt;
Fig. 2 einen elektrisch mit einem Steuergerät verbunde
nen, an einem elektromagnetischen Einspritzventil
angeordneten Beschleunigungsaufnehmer;
Fig. 3 ein anhand von Diagrammen dargestelltes Beispiel
für die Korrektur einer zu kurzen Anzugszeit t Anz
des Stößels eines Einspritzventils;
Fig. 4 anhand von Diagrammen die Spreizung des Ausgangs
signals eines Beschleunigungsaufnehmers eines Ein
spritzventils;
Fig. 5 die erfindungsgemäße Meß- und Korrekturanordnung
für eine Zentraleinspritzung, schematisch darge
stellt;
Fig. 6 die erfindungsgemäße Meß- und Korrekturanordnung
für eine Mehrdüseneinspritzung, schematisch darge
stellt,
Fig. 7 die an ein externes Diagnosegerät angeschlossene
Meßanordnung gemäß Fig. 5; und
Fig. 8 eine erfindungsgemäße Meß- und Korrekturanordnung
zum Einstellen der Anzugs- und Abfallzeiten eines
elektromagnetischen Einspritzventils in der Se
rienfertigung, schematisch dargestellt.
Ein in einen Halter 1, zum Beispiel eines nicht dargestell
ten Prüfstandes, eingesetztes, nach außen mittels O-Ringen
2 abgedichtetes elektromagnetisches Einspritzventil 3 wird
über eine Kraftstoffzuleitung 4 mit Kraftstoff versorgt.
Beim Ansteuern des Ventils 3 bewirkt eine Magnetwicklung 5
das Anheben eines gemäß Fig. 1 in seiner Schließlage darge
stellten Ankers bzw. Stößels 6; bei angehobenem Stößel und
damit geöffneter Düse des Ventils 3 kann der Kraftstoff
eingespritzt werden. Das Unterbrechen des Ansteuerimpulses
beendet die Kraftstoffeinspritzung, denn der Stößel 6 fällt
dann in seine dargestellte, die Düse verschließende Posi
tion zurück. Der Stößel erzeugt sowohl beim Erreichen sei
ner Öffnungslage, in der er bis zum Anschlag 7 angehoben
und das Ventil 3 geöffnet ist, als auch seiner Schließlage
8 charakteristische Beschleunigungsspitzen, die mittels
eines am Halter 1 befestigten Beschleunigungsaufnehmers 9
aufgenommen und als Beschleunigungssignale 10 in einen Mi
krorechner 11 eingegeben werden (vgl. Fig. 2).
Der außerdem Motorkenndaten, wie gemäß Fig. 2 die Motor-
Drehzahl n mot, die Temperatur T mot, den Massendurchsatz der
Luft m L und den Drosselklappenwinkel α DK auswertende
Mikrorechner 11 stellt anhand der eingegebenen Beschleuni
gungssignale 10 sowohl für die Anzugszeit t Anz als auch die
Abfallzeit t Abf des Stößels 6 einen Soll-Ist-Wert-Vergleich
an und löst bei Abweichungen von den Sollwerten, die gleich
bedeutend mit einer Mehr- oder Mindermenge des eingespritz
ten Kraftstoffs sind, einen Ansteuerimpuls 12 aus, der
entsprechend der erforderlichen Korrektur die Ansteuerzeit
t Imp verändert; die Dauer der Öffnung des Einspritzventils
3 wird entweder verlängert oder verkürzt. Zur Anzeige der
Funktionsfähigkeit des Einspritzventils 3 und damit der
Aussage, ob gegebenenfalls ein Austausch erforderlich ist,
kann der Rechner 11 an ein Diagnosegerät 13 angeschlossen
werden.
In Fig. 3 ist anhand von das Zeitverhalten der wichtigsten
Meßgrößen darstellenden Diagrammen, nämlich des Ansteuer-
bzw. Spannungsimpulses am Ventil, des Weg-Zeit-Verlaufs des
Ventilstößels und des Kraftstoff-Massendurchsatzes m, ein
Korrekturbeispiel für das Einhalten des Sollwerts der Brenn
stoffmasse m dargestellt. In dem Beispiel tritt ein Zumeß
fehler aufgrund einer zu kurzen Anzugszeit t Anz auf, die
der Rechner 11 anhand des erhaltenen Beschleunigungssignals
10 auswertet und noch während desselben Einspritzvorgangs
durch eine um Δ t Imp verkürzte Ansteuerzeit t Imp kompen
siert. Der Punkt 14 in dem unteren Diagramm von Fig. 3 gibt
den mit einer Mehrmenge Δ m des eingespritzten Kraftstoffs
verbundenen Zumeßfehler an, wie er ohne Korrektur der An
zugszeit t Anz aufgetreten wäre, und der Punkt 15 gibt den
demgegenüber berichtigten, dem Sollwert entsprechenden
Kraftstoffdurchsatz an.
Gemäß Fig. 4 ist - wie schon in Fig. 3 - das Zeitverhalten
der wichtigsten Meßgrößen in über- bzw. untereinander ange
ordneten Diagrammen dargestellt. Außerdem sind in dem Dia
gramm 1 die Auswertepunkte 16 bis 19 eingetragen, nämlich
16 für das Einschalten des Ansteuerimpulses 12, 17 für das
Ende des Öffnungshubes, 18 für das Abschalten des Ansteuer
impulses und 19 für das Ende des Schließhubes; außerdem
sind die in der Anschlag- bzw. Schließlage von dem Stößel
des elektromagnetischen Einspritzventils erzeugten Beschleu
nigungssignale 10 eingetragen. In dem Diagramm II von Fig.
4 ist das gegenüber dem Diagramm I gespreizte Ausgangs
signal dargestellt; zusätzlich zu den Auswertepunkten 16
bis 19 ergeben sich dort die Auswertepunkte 20 für den
Beginn des Öffnungshubes und 21 für den Beginn des Schließ
hubes. Auf diese Weise wird der tatsächliche Öffnungs- bzw.
Schließverlauf zwischen den Punkten 20 und 17 bzw. 21 und
19 ermittelt, wie durch die den Öffnungsverlauf wiedergeben
de Kurve 22 und die den Schließverlauf wiedergebende Kurve
23 dargestellt.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 ist der Beschleunigungsauf
nehmer 9 an einer Zentraleinspritzung 24 und gemäß Fig. 6
sind Beschleunigungsaufnehmer 9 an jedem der über eine
Verteilerleiste 25 mit den Zylinderräumen 27 eines Motors
26 verbundenen Einspritzventile 3 angeordnet. Die vom Be
schleunigungsaufnehmer 9 ermittelten Beschleunigungsspitzen
gehen als Beschleunigungssignale 10 in den Rechner 11 ein,
der nach einem Soll-Ist-Wert-Vergleich einen entweder
um Δ t Imp verringerten oder vergrößerten Ansteuerimpuls
für die Zentraleinspritzung 24 bzw. die Einspritzventile 3
abgibt.
In Fig. 7 ist eine Anordnung zur werkstattgebundenen Diag
nose des Öffnungs- und Schließverhaltens von Einspritzven
tilen 3 dargestellt. Es braucht hierbei lediglich ein Be
schleunigungsaufnehmer 9 eingesetzt zu werden, der der Rei
he nach an Kontaktflächen 28 der Einspritzventile 3 ent
weder von Hand angelegt oder befestigt wird. Zur Diagnose
ist es nicht erforderlich, daß der Motor 26 läuft; das
externe Diagnosegerät 13 ruft nämlich gemäß einem Signal 29
eine Diagnosefunktion des Rechners 11 ab, woraufhin der
Rechner 11 das jeweils untersuchte Einspritzventil 3 gemäß
den Pfeilen 12 einzeln ansteuert. Nach dem Ansteuern des
Ventils 3 geben der Beschleunigungssensor 9 das Beschleuni
gungssignal 10 und der Rechner 11 (Steuergerät) die An
steuerparameter 30 an das Diagnosegerät 13, das eine Aus
sage über die Qualität und Funktionsfähigkeit des Ventiles
liefert und dabei insbesondere auch die Ventilöffnungs- und
Ventilschließzeiten bestimmt und mit dem Toleranzbereich
vergleicht.
Das Ermitteln der charakteristischen Beschleunigungsspitzen
wird gemäß Fig. 8 zum Einstellen von Einspritzventilen in
der Serienfertigung ausgenutzt. Ein Ventil muß dabei auf
einen bestimmten Kraftstoff-Massendurchsatz eingestellt
werden, wofür die charakteristischen Anzugs- und Abfall
zeiten des Ventilstößels bzw. Ankers maßgeblich sind. An
hand des für das Einspritzventil 3 von dem am Halter 1
angeordneten Beschleunigungsaufnehmer 9 ermittelten Be
schleunigungssignals 10, das in einen sowohl den Rechner 11
als auch das Diagnosegerät 13 enthaltenden Prüfstand 31
gelangt, wird zunächst der statische Durchsatz, d.h. der
Durchsatz bei dauernd geöffnetem Einspritzventil 3 mittels
einer Justierung, wie eine Justierschraube 32, eingestellt.
Das Ventil 3 wird über ein Durchflußmeßgerät 33 mit Kraft
stoff versorgt; das Durchflußmeßgerät 33 gibt dabei einen
Meßwert 34 des Kraftstoff-Massendurchssatzes m Kr in den
Prüfstand 31 ein.
Das Einstellen des Ventiles 3 bei dynamischer Betriebsweise
wird danach durch Ermitteln der Beschleunigungsspitzen und
entsprechendes Einjustieren des Ventiles aufgrund der erfaß
ten Sollwertabweichungen vorgenommen.
Der Zeitaufwand für das Einstellen eines Einspritzventils
in der Serienfertigung wird dadurch erheblich reduziert,
denn anstelle des Signals eines mit Verzögerung arbeitenden
Durchflußmeßgerätes 33 wird das praktisch verzögerungsfreie
Beschleunigungssignal 10 genutzt. Der Zeitaufwand für einen
Einstellzyklus beträgt noch einige Millisekunden, statt
bisher ca. 10 Sekunden. Bei Bedarf läßt sich zur Kontrolle
eine abschließende Messung mittels des Durchflußmeßgerätes
33 im Einstellpunkt des Ventiles 3 vornehmen.
Claims (7)
1. Verfahren zum Ermitteln der Anzugs- und Abfallzeit des
Stößels eines Einspritzventils einer Brennkraft
maschine, dadurch gekennzeichnet, daß vom Stößel in
seiner oberen und unteren Endlage durch Anschlagen an
Hubbegrenzungen hervorgerufene Beschleunigungsspitzen
aufgenommen und als Beschleunigungssignale einem
Soll-Ist-Wert-Vergleich zugeführt werden, mit dem
Soll-Zeitabweichungen zwischen einem von einem den
Stößelhub auslösenden Spannungsimpuls bewirkten Signal
und dem von der oberen und der unteren Beschleuni
gungsspitze hervorgerufenen Beschleunigungssignal
bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in Abhängigkeit von der Soll-Wertabweichung die
Öffnungszeit des elektromagnetischen Ventils verändert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß bei einer Spreizung des Ausgangssignals der
Beginn des Öffnungs- bzw. des Schließhubes ermittelt
wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch einen elektrisch mit einem Steuergerät (11, 31)
verbundenen Beschleunigungsaufnehmer (9) des Einspritz
ventils (3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Diagnosegerät (13) an das Steuergerät (11)
angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Beschleunigungsaufnehmer (9) am Ein
spritzventil (3) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Beschleunigungsaufnehmer (9) an ei
nem Halter (1) des Ventils (3) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883803436 DE3803436A1 (de) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der anzugs- und abfallzeit des stoessels eines elektromagnetischen einspritzventils |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883803436 DE3803436A1 (de) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der anzugs- und abfallzeit des stoessels eines elektromagnetischen einspritzventils |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3803436A1 true DE3803436A1 (de) | 1989-08-17 |
Family
ID=6346689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883803436 Withdrawn DE3803436A1 (de) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der anzugs- und abfallzeit des stoessels eines elektromagnetischen einspritzventils |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3803436A1 (de) |
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-
1988
- 1988-02-05 DE DE19883803436 patent/DE3803436A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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8130 | Withdrawal |