DE3916419A1 - ELECTROMAGNETICALLY CONTROLLED MEASURING DEVICE FOR VOLUMETRICALLY MEASURING INJECTION AMOUNTS OF A DIESEL INJECTION PUMP - Google Patents

ELECTROMAGNETICALLY CONTROLLED MEASURING DEVICE FOR VOLUMETRICALLY MEASURING INJECTION AMOUNTS OF A DIESEL INJECTION PUMP

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch gesteuerte Meßvorrichtung zur volumetrischen Messung von Einspritz­ mengen einer Dieseleinspritzpumpe, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to an electromagnetically controlled Measuring device for volumetric measurement of injection quantities of a diesel injection pump, according to those in the preamble of claim 1 specified features.

Aus der DE 31 39 831 C2 ist eine derartige Meßvorrichtung bekannt, bei der in einem Aufnahmekörper eine der Anzahl der Pumpenelemente entsprechende Anzahl von Einspritzdüsen untergebracht sind, die nacheinander Kraftstoff in die Meßkammer spritzen, wobei gleichzeitig der Meßkolben ent­ gegen dem Stickstoffdruck in der Gasdruckkammer stufen­ weise ausweicht. Die Meßkammer wird erst zu einem Zeit­ punkt geleert, wenn alle Einspritzdüsen Kraftstoff abge­ spritzt haben.Such a measuring device is known from DE 31 39 831 C2 known, in which one of the number in a receiving body number of injectors corresponding to the pump elements are housed that consecutively fuel in the Inject the measuring chamber, at the same time ent the volumetric flask step against the nitrogen pressure in the gas pressure chamber wise evades. The measuring chamber becomes one at a time point emptied when all injectors have run out of fuel have injected.

Bei dieser für Nutzkraftfahrzeuge verwendeten Ausführung sind bei jeder Ausweichbewegung des Meßkolbens relativ große Massen zu bewegen, da der Meßkolben durchmessermäßig groß sein muß, um viele Lastspiele aufnehmen zu können. Dies ist notwendig, da der Meßkolben nicht nach jeder Einspritzung, sondern erst nach ca. 100 Lastspielen zu­ rückgeführt wird. Da in der Meßkammer beim Zurückführen des Meßkolbens in die Ausgangslage keine definierten Druckverhältnisse herrschen und ferner der Meßkolben zur Vermeidung des Gasübertritts in die Meßkammer einen Dichtring erforderlich macht, der jedoch zu hoher Reibung und folgedessen zu einem schlechten Ansprechverhalten führt, ergeben sich unvermeidbare Meßungenauigkeiten. Die Reibung erhöht sich noch durch die weitere Abdichtung an der Kolbenstange, die bei der Unterbringung des Meßauf­ nehmers bzw. Weggebers außerhalb der Gasdruckkammer er­ forderlich ist.In this version used for commercial vehicles are relative with every evasive movement of the volumetric flask  move large masses because the volumetric flask has a diameter must be large to be able to accommodate many load cycles. This is necessary because the volumetric flask is not after each Injection, but only after about 100 load cycles is returned. Because in the measuring chamber when returning the volumetric flask in the starting position none defined Pressure conditions prevail and also the volumetric flask Avoidance of gas transfer into the measuring chamber Requires sealing ring, but this is too high friction and consequently poor responsiveness leads to inevitable measurement inaccuracies. The Friction increases due to the further sealing the piston rod, which is used to accommodate the measuring taker or displacement sensor outside the gas pressure chamber is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschil­ derten Nachteile durch eine verbesserte Meßvorrichtung zu beseitigen, mit der auch die bei Personenkraftwagen vor­ kommenden kleinen Einspritzmengen sowie deren Verläufe und ferner Piloteinspritzungen und auch dynamische Vorgänge exakt gemessen werden können.The invention is based, the schil disadvantages due to an improved measuring device eliminate with that also in the case of passenger cars coming small injection quantities and their courses and also pilot injections and also dynamic processes can be measured exactly.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.To solve the problem serve the features specified in the characterizing part of Pa tent Claims 1 .

Mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung können Einzel­ einspritzmengen und Drehzahl einer Einspritzanlage gemes­ sen und darüber hinaus zeitliche Einspritzverläufe dargestellt sowie Pumpenbetriebspunkte mit Nachspritzen erkannt und registriert werden. Die Entladung der Meßkam­ mer erfolgt nach jeder Einspritzung durch Bestromung des Entladeventils und hat gegenüber der Ausführung mit auf­ einanderfolgenden Einzeleinspritzungen ohne zwischenzeit­ liche Entladung den Vorteil, daß weniger Schwingungen im System auftreten und sich somit hohe Meßgenauigkeiten er­ geben können. Zudem ergibt sich die Meßgenauigkeit der Meßvorrichtung mit gesteuerter Entladung auch dadurch, daß seitherige systematische Fehler durch Überentladung der Meßkammer eliminiert werden konnten. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß bei jeder Ausweichbewegung nur relativ geringe Massen bewegt werden müssen.With the measuring device according to the invention, individual injection quantities and speed of an injection system measured and also temporal injection profiles  shown as well as pump operating points with injection recognized and registered. The discharge of the meas mer occurs after each injection by energizing the Unloading valve and compared to the version with successive single injections without any interim Liche discharge the advantage that fewer vibrations in the System occur and thus high measuring accuracy can give. In addition, the measurement accuracy of Measuring device with controlled discharge also in that ever since systematic errors due to over-discharge of the Measuring chamber could be eliminated. Another advantage results from the fact that with each evasive movement only relatively small masses have to be moved.

Da zwischen dem eingestellten Gegendruck in der Gasdruck­ kammer und dem Meßkammerdruck keine Druckdifferenz mehr vorhanden ist, können Dichtringe am Meßkolben entfallen (Anspruch 2). Außerdem können Meßkolben mit größerem Spiel eingesetzt werden.Because between the set back pressure in the gas pressure chamber and the measuring chamber pressure no more pressure difference is present, sealing rings on the volumetric flask can be omitted (Claim 2). In addition, volumetric flasks with greater play be used.

Weitere förderliche Weiterbildungen der Erfindung im Hin­ blick auf die Einhaltung einer extremen Meßgenauigkeit ergeben sich durch die Thermostatisierung des induktiven Weggebers (Anspruch 3), durch Erfassen der Flüssigkeits­ temperatur in der Meßkammer zwecks Normierung des Meßvo­ lumens auf eine bestimmte Bezugstemperatur (Anspruch 4), durch die besondere Betätigung der Ventilnadel des Entla­ deventils und dem daraus resultierenden einwandfreien Zentriersitz (Ansprüche 5, 6) und durch die Anordnung des Spaltfilters (Anspruch 7), der Störungen am Entladeventil durch Verunreinigungen verhindert, zugleich aber auch eine Drosselwirkung zwecks besserer Einregelung der Schwebehöhe des Meßkolbens ermöglicht.Further beneficial developments of the invention in the Hin view of maintaining extreme measurement accuracy result from the thermostatting of the inductive Weggebers (claim 3), by detecting the liquid temperature in the measuring chamber for the purpose of normalizing the measuring vol lumens to a certain reference temperature (claim 4), through the special actuation of the valve needle of the exhaust deventils and the resulting flawless Centering seat (claims 5, 6) and by the arrangement of the  Gap filter (claim 7), the malfunctions on the discharge valve prevented by impurities, but also one Throttling effect for better regulation of the levitation height of the volumetric flask.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:The object of the invention is based on one in the Drawing illustrated embodiment more closely described. Show it:

Fig. 1 eine Meßvorrichtung im Schnitt, Fig. 1 shows a measuring device in cross-section,

Fig. 2 das Mengenmeßsignal in einem Einspritz­ mengen/Grad Nockenwellen-Diagramm. Fig. 2 shows the quantity measurement signal in an injection quantity / degree camshaft diagram.

Eine mit gesteuerter Entladung vorgesehene elektromagne­ tisch betätigbare Meßvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer Einspritzdüse 2, einem induktiven Weggeber 3 und einem elektromagnetisch gesteuerten Entladeventil 4.A provided with controlled discharge electromagnetic table actuated measuring device 1 consists essentially of an injection nozzle 2 , an inductive displacement sensor 3 and an electromagnetically controlled discharge valve 4th

Der Weggeber 3 setzt sich aus einem Differentialspulenpaar 5 und einem darin axial verschiebbaren ferromagnetischen Kern 6 zusammen, welcher Teil einer mit einem Meßkolben 7 verbundenen Hubstange 8 ist. Hubstange 8 und Meßkolben 7 sind durch einen schlecht wärmeleitenden Verbindungsteil zur Minimierung elektrischer Fehler thermisch entkoppelt.The displacement sensor 3 is composed of a differential coil pair 5 and a ferromagnetic core 6 which is axially displaceable therein and which is part of a lifting rod 8 connected to a measuring piston 7 . The lifting rod 8 and the measuring piston 7 are thermally decoupled by a poorly heat-conducting connecting part to minimize electrical errors.

Der im Meßzylinder 9 dichtringfrei geführte Meßkolben 7 trennt eine obenliegende Gasdruckkammer 10 von einer untenliegenden Meßkammer 11. Die Meßkammer 11 ist durch den gasdruckbelasteten Meßkolben 7, durch das elektroma­ gnetisch gesteuerte Entladeventil 4 und durch die Ein­ spritzdüse 2 abgeschlossen.The measuring piston 7 , which is guided in the measuring cylinder 9 without a sealing ring, separates an overhead gas pressure chamber 10 from an underlying measuring chamber 11 . The measuring chamber 11 is completed by the gas pressure-loaded measuring piston 7 , by the electromagnetically controlled discharge valve 4 and by an injection nozzle 2 .

Das Entladeventil 4 setzt sich im einzelnen aus einer Ma­ gnetspule 12, einer schwenkbar gelagerten Ankerplatte 13, einer in der Ankerplatte 13 zentral geführten Druckscheibe 14 und einer an dieser anliegenden und für die Entladung der Meßkammer 11 vorgesehenen Ventilnadel 15 zusammen. Die Ventilnadel 15 sperrt eine Ablaufleitung 16 im Entlade­ ventil 4, die über eine Bohrung 17 im Meßkörper 18 mit einem Ringzwischenraum 19 zwischen Meßkolben 7 und Meßzy­ linder 9 verbunden ist. Stromauf der Ventilnadel 15 ist ein Spaltfilter 20 eingesetzt, der grobe Verunreinigungen im Kraftstoff auffängt, die die Funktionstüchtigkeit des Entladeventils 4 beeinträchtigen können.The unloading valve 4 is composed in particular of a magnetic coil 12 , a pivotably mounted armature plate 13 , a pressure plate 14 guided centrally in the armature plate 13 and a valve needle 15 which bears against it and is provided for the discharge of the measuring chamber 11 . The valve needle 15 blocks a drain line 16 in the discharge valve 4 , which is connected via a bore 17 in the measuring body 18 with an annular space 19 between the measuring piston 7 and Meßzy cylinder 9 . A gap filter 20 is used upstream of the valve needle 15 , which collects coarse impurities in the fuel, which can impair the functionality of the discharge valve 4 .

Die schwenkbar ausgeführte Ankerplatte 13 ist in einem in Schwenkrichtung verlaufenden Lagerstift 21 gelagert und durch eine gegenüberliegende Feder 22 belastet, derart, daß sie bei stromloser Magnetspule 12 einer die Ventilna­ del 15 auf ihren Nadelsitz 23 drückenden Ventilnadelfeder (nicht dargestellt) entgegenwirkt. Bei erregter Magnet­ spule 12 ergibt sich die dargestellte Lage, nämlich die angezogene Ankerplatte 13 gegen die Feder 22 sowie die Ventilnadel 15 in Öffnungsstellung. The pivotable anchor plate 13 is mounted in a pivot pin 21 and loaded by an opposite spring 22 , such that it counteracts one of the Ventilna del 15 on its needle seat 23 pressing valve needle spring (not shown) when the solenoid 12 is de-energized. When the magnet coil 12 is excited, the position shown results, namely the tightened anchor plate 13 against the spring 22 and the valve needle 15 in the open position.

In dem Meßkörper 18 ist ein Thermoelement 24 für die Er­ fassung der Kraftstofftemperatur in der Meßkammer 11 ra­ dial eingeschraubt, das bei Abweichungen einer bestimmten Bezugstemperatur Korrekturen bei der Meßdurchführung vor­ nimmt.In the measuring body 18 , a thermocouple 24 is screwed for the he detection of the fuel temperature in the measuring chamber 11 ra dial, which takes corrections in the measurement implementation before deviations from a certain reference temperature.

Oberhalb des Meßkörpers 18 befindet sich ein Gehäuseteil 25 für die Aufnahme des induktiven Weggebers 3, das mit den Weggeber 3 umgebenden Kühlräumen 26 versehen ist. Durch die Thermostatisierung des Weggebers 3 ist eine weitere Minimierung der elektrischen Fehler bei der Er­ fassung der Ausweichbewegung des Meßkolbens 7 erreicht.Above the measuring body 18 there is a housing part 25 for receiving the inductive displacement sensor 3 , which is provided with cooling chambers 26 surrounding the displacement sensor 3 . By thermostating the displacement sensor 3 , a further minimization of the electrical errors in the detection of the evasive movement of the measuring piston 7 is achieved.

WirkungsweiseMode of action

Der Meßkolben 10 befindet sich bei geschlossenem Entlade­ ventil 4 in einer der Ausgangs- bzw. Ruhestellung ent­ sprechenden definierten Schwebehöhe. Die mit Stickstoff gefüllte Gasdruckkammer 7 ist auf einen dem Druck in der Meßkammer 11 entsprechenden Druck eingeregelt. Sobald die Einspritzdüse 2 Kraftstoff in die Meßkammer 11 spritzt, weicht der Meßkolben 10 aus. Der Weg des Meßkolbens 10 wird dabei induktiv gemessen und ist proportional der eingespritzten Kraftstoffmenge. Nach jeder Einspritzung erfolgt die Entladung der Meßkammer 11 durch Bestromung des Entladeventils 4, das von dem induktiven Weggeber 3 ein Öffnungssignal erhält. Die zu diesem Zeitpunkt vor­ liegenden Stellungen des Meßkolbens 10 sowie der durch die angezogene Ankerplatte 13 angehobenen Ventilnadel 15 zeigt die Meßvorrichtung 1. Mit dem eingebauten Thermoelement 24 wird die aktuelle Kraftstofftemperatur in der Meßkammer 11 gemessen, um das Einspritzvolumen auf eine vorgegebene Bezugstemperatur zu normieren. Die Steuersignale für die Meßwertaufnahme und Meßkammerentladung sind entweder zeitkonstant oder nockenwellenkonstant.The volumetric flask 10 is with the discharge valve 4 closed in a position corresponding to the initial or rest position, which is defined as the floating height. The gas pressure chamber 7 filled with nitrogen is regulated to a pressure corresponding to the pressure in the measuring chamber 11 . As soon as the injector 2 injects fuel into the measuring chamber 11 , the measuring piston 10 evades. The path of the measuring piston 10 is measured inductively and is proportional to the amount of fuel injected. After each injection, the measuring chamber 11 is discharged by energizing the discharge valve 4 , which receives an opening signal from the inductive displacement sensor 3 . The measuring device 1 shows the positions of the measuring piston 10 and the valve needle 15 raised by the tightened armature plate 13 at this time. The built-in thermocouple 24 measures the current fuel temperature in the measuring chamber 11 in order to normalize the injection volume to a predetermined reference temperature. The control signals for the measured value recording and measuring chamber discharge are either constant in time or constant in the camshaft.

Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, wird ausgehend von der definierten Schwebehöhe des Meßkolbens z.B. nach 100° Nockenwellenwinkel das Öffnungssignal V auf und bei Errei­ chen der vorgegebenen Schwebehöhe das Schließsignal V zu an das Entladeventil 4 geliefert.As can be seen from Fig. 2, is supplied from the defined floating height of the measuring piston, for example after 100 ° camshaft angle on the opening signal V and Errei the predetermined flying height chen the closing signal to V of the unloader. 4

Das Mengenmeßsignal ist in Abhängigkeit von Grad Nocken­ welle (°NW) und Kolbenweg bzw. Einspritzmenge aufgetragen, wobei mit V E die Voreinspritzmenge und mit H E die Haupt­ einspritzmenge und mit N E der Nachspritzer gekennzeichnet ist.The quantity measurement signal is plotted depending on the degree of camshaft (° NW) and piston travel or injection quantity, with V E the pre-injection quantity and with H E the main injection quantity and with N E the post-injection.

Bedingt durch die exakte phasengerechte Ausweichbewegung des Meßkolbens kann durch Verschieben der Sample-Punkte für die Meßwertaufnahme auch eine Teilmenge in einem be­ stimmten Zeit- oder Winkelintervall ermittelt werden. In dem Diagramm sind durchführbare Sample-Punkte a, b und c aufgetragen. Somit lassen sich Meßwerte hinsichtlich der Vor- und Haupteinspritzmenge sowie einer der Nachspritzung entsprechenden Menge erfassen.Due to the exact phase-correct evasive movement of the volumetric flask, a subset can be determined in a certain time or angle interval by moving the sample points for the measured value recording. Feasible sample points a , b and c are plotted in the diagram. Measured values relating to the pre-injection and main injection quantity and an amount corresponding to the post-injection can thus be recorded.

Weiterhin wird ermöglicht, aufgrund des sehr guten An­ sprechverhaltens des Meßkolbens durch Differenzieren des Kolbenweges den Einspritzverlauf während der Einspritzung zu ermitteln. Somit können Einspritzmengen und Einspritz­ verläufe mit der Meßvorrichtung gleichzeitig ermittelt werden.It is also possible due to the very good quality speaking behavior of the volumetric flask by differentiating the  Piston travel the course of the injection during the injection to determine. Thus injection quantities and injection profiles determined simultaneously with the measuring device will.

Claims (7)

1. Elektromagnetisch gesteuerte Meßvorrichtung zur volumetrischen Messung von Einspritzmengen einer Diesel- Einspritzpumpe, die über eine Einspritzdüse in eine Meß­ kammer spritzt, die einerseits durch ein elektromagnetisch gesteuertes Entladeventil zur Entladung der Meßkammer und andererseits von einem gasdruckbelasteten, eine Hubstange aufweisenden und anschlagfrei ausgeführten Meßkolben ab­ geschlossen ist, welcher bei jeder Einspritzung ausweicht, wobei der Weg dieser Ausweichbewegung proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge ist, mit einem Weggeber, dessen durch die Ausweichbewegung erzeugten Signale ein Maß für die eingespritzte Kraftstoffmenge sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Weggeber als induktiver Weggeber (3) mit einem Differentialspulenpaar (5) und einem darin axial ver­ schiebbaren ferromagnetischem Kern (6) als Teil der Hub­ stange (8) ausgebildet ist und nach jeder Ausweichbewegung des Meßkolbens (7) ein Öffnungssignal und bei Erreichen einer definierten Schwebehöhe, die der ursprünglichen Lage des rückgeführten Meßkolbens (7) entspricht, ein Schließ­ signal an das Entladeventil (4) liefert.1. Electromagnetically controlled measuring device for volumetric measurement of injection quantities of a diesel injection pump, which injects through an injection nozzle into a measuring chamber, on the one hand by an electromagnetically controlled discharge valve for discharging the measuring chamber and, on the other hand, from a gas pressure-loaded, a lifting rod and non-stop measuring piston is closed, which evades with each injection, the path of this evasive movement being proportional to the amount of fuel injected, with a displacement sensor whose signals generated by the evasive movement are a measure of the injected fuel quantity, characterized in that the displacement sensor as an inductive displacement sensor ( 3 ) with a pair of differential coils ( 5 ) and an axially slidable ferromagnetic core ( 6 ) therein as part of the lifting rod ( 8 ) and after each evasive movement of the volumetric piston ( 7 ) an opening signal and upon reaching one Defined floating height, which corresponds to the original position of the recirculated measuring piston ( 7 ), supplies a closing signal to the unloading valve ( 4 ). 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Meßzylinder (9) geführte Meßkolben (7) die Meßkammer (11) von der Gasdruckkammer (10) dichtringfrei trennt.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring piston ( 7 ) guided in the measuring cylinder ( 9 ) separates the measuring chamber ( 11 ) from the gas pressure chamber ( 10 ) without a sealing ring. 3. Meßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlräume (26) in einem als Aufnahme für den induk­ tiven Weggeber (3) dienendem Gehäuseteil (25) vorgesehen sind.3. Measuring device according to claims 1 to 2, characterized in that cooling rooms ( 26 ) are provided in a housing part ( 25 ) serving as a receptacle for the inductive displacement sensor ( 3 ). 4. Meßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Flüssigkeitstemperatur in der Meßkammer (11) erfassendes Thermoelement (24) vorgesehen ist.4. Measuring device according to claims 1 to 3, characterized in that a liquid temperature in the measuring chamber ( 11 ) detecting thermocouple ( 24 ) is provided. 5. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetisch gesteuerte Entladeventil (4) eine schwenkbar gelagerte Ankerplatte (13) aufweist, durch die eine die Entladung der Meßkammer (11) bewirkende Ven­ tilnadel (15) betätigbar ist. 5. Measuring device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the electromagnetically controlled discharge valve ( 4 ) has a pivotably mounted anchor plate ( 13 ) through which a discharge of the measuring chamber ( 11 ) causing Ven tilnadel ( 15 ) can be actuated. 6. Meßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (13) mit einer mittig liegenden Druckscheibe (14) versehen ist, über die durch eine ge­ genüber der Schwenklagerung auf der Ankerplatte (13) an­ geordnete Feder (22) die Ventilnadel (15) auf ihren Na­ delsitz (23) drückbar ist.6. Measuring device according to claim 5, characterized in that the armature plate ( 13 ) is provided with a centrally located thrust washer ( 14 ), via which by means of a ge compared to the pivot bearing on the armature plate ( 13 ) to an ordered spring ( 22 ) the valve needle ( 15 ) on their needle seat ( 23 ) can be pressed. 7. Meßvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Meßkammer (11) und Ventilnadel (15) ein Spaltfilter (20) angeordnet ist.7. Measuring device according to claims 5 and 6, characterized in that a gap filter ( 20 ) is arranged between the measuring chamber ( 11 ) and valve needle ( 15 ).
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