DE10100065A1 - Verfahren, Computerprogramm und Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (20) insbesondere für Kraftfahrzeuge und insbesondere in der Fertigungsprüfung. Bei dem Verfahren wird Prüffluid von einem Einspritzsystem (20) in eine Messkammer eingespritzt. Das eingespritzte Prüffluidvolumen (Vi) wird erfasst und aus dem erfassten Volumen (Vi) ein auf mindestens eine Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße (Vinorm) bestimmt. Um die Präzision dieser Bestimmung zu erhöhen, wird die Gesamtmasse (SIGMAmi) des eingespritzten Prüffluids erfasst, welche sich aus den Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt. Diese Gesamtmasse (SIGMAmi) wird zur Ermittlung der Einzel-Vergleichsgrößen (Vinorm), vor allem der Einzelmassen (mi) und der Einzel-Vergleichsvolumina (Vinorm), der Einzeleinspritzungen verwendet.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst, ein Verfahren zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für Kraftfahrzeuge und insbesondere in der Fertigungsprüfung, bei dem ein Prüffluid von einem Einspritzsystem in eine Messkammer eingespritzt, das eingespritzte Prüffluidvolumen erfasst und aus dem erfassten Volumen eine auf mindestens eine Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße, insbesondere ein Vergleichsvolumen, bestimmt wird.

Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Die Anwendung des Verfahrens erfolgt unter Verwendung einer Vorrichtung, die als EMI (Einspritzmengenindikator) bezeichnet wird. Dieser besteht aus einem Gehäuse, in dem ein Kolben geführt ist. Der Innenraum des Gehäuses und der Kolben begrenzen eine Messkammer. Diese weist eine Öffnung auf, an die ein Einspritzsystem, beispielsweise ein Injektor mit einer Einspritzdüse, druckdicht ansetzbar ist. Spritzt das Einspritzsystem Kraftstoff in die Messkammer ein, wird ein sich in der Messkammer befindliches Fluid verdrängt. Hierdurch bewegt sich der Kolben, was von einem Wegsensor erfasst wird. Aus dem Weg des Kolbens kann auf die Volumenänderung der Messkammer bzw. des dort gehaltenen Fluids und hierdurch auf die eingespritzte Kraftstoffmenge geschlossen werden.

Zur Messung der Bewegung des Kolbens wird bei dem bekannten Einspritzmengenindikator mit einer Anordnung aus einem Messstößel und einem induktiven Wegmesssystem gemessen. Der Messstößel ist als Taster ausgeführt oder fest mit dem Kolben verbunden. Bei einer Bewegung des Kolbens wird also auch der Messstößel in Bewegung versetzt, und letztlich wird die Bewegung des Messstößels erfasst und ein entsprechendes Signal an eine Auswerteeinheit weitergeleitet.

In der Verarbeitungseinheit erfolgt unter Berücksichtigung des Kolbenquerschnitts auch die Umrechnung des Weges des Messstößels in ein Volumen und, unter Zugrundelegung bestimmter Vergleichsbedingungen, die Umrechnung des Volumens in eine Fluidmasse und auf ein bestimmtes Vergleichsvolumen. Bei den Vergleichsbedingungen handelt es sich im Allgemeinen um den Druck und/oder die Temperatur des Prüffluids in der Messkammer.

Im Hinblick auf die erfasste Bewegung des Messstößels arbeitet das bekannte Verfahren bereits mit sehr hoher Genauigkeit. Die aus dieser Bewegung ermittelte Masse des eingespritzten Prüffluids sowie das ebenfalls hieraus berechnete Vergleichsvolumen des eingespritzten Prüffluids liegen im Hinblick auf die Genauigkeit aber hinter der Wegmessung etwas zurück. Dieses Problem ist umso stärker, je geringer die Bewegung des Kolbens ist, d. h. je geringer die eingespritzte Prüffluidmenge ist. Bei modernen Einspritzsystemen sind jedoch gerade solche geringen Prüffluidmengen von besonderem Interesse.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine auf mindestens eine bestimmte Umgebungs- Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße auch einer kleinen Einzeleinspritzung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Gesamtmasse des eingespritzten Prüffluids erfasst wird, welche sich aus den Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, und diese Gesamtmasse zur genauen Ermittlung der Einzel-Vergleichsgrößen, insbesondere der Einzel- Vergleichsvolumina, der Einzeleinspritzungen verwendet wird.

Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Vergleichsgrößen damit zusammenhängen, dass die Temperatur im Prüffluid in der Messkammer zeitlichen und örtlichen Schwankungen unterliegt und der Ausdehnungskoeffizient, welcher für die Umrechnung verwendet wird, von den tatsächlich herrschenden Vergleichsbedingungen in der Messkammer abhängt. Ebenso können unterschiedliche Typen von Einspritzsystemen unterschiedliche Strömungsverhältnisse in der Messkammer bewirken. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Problematik dadurch umgangen, dass die Masse des eingespritzten Prüffluids direkt, und zwar vorzugsweise durch eine Waage, gemessen wird. Da jedoch die Messung kleinster Einzelmassen, wie sie bei kleinen Einzel- Einspritzungen auftreten, messtechnisch unmöglich oder, bei der geforderten Genauigkeit, nicht mit vertretbarem messtechnischem Aufwand zu realisieren ist, wird die Gesamtmasse des eingespritzten Prüffluids erfasst.

Diese Gesamtmasse setzt sich aus den kleinen Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammen. Die Anzahl von Einzeleinspritzungen ist dabei so gewählt, dass die Gesamtmasse, also die Summe der betrachteten Einzelmassen, eine Größe erreicht, welche mit messtechnisch vertretbarem Aufwand und hoher Genauigkeit gemessen werden kann.

Bei dieser Gesamtmasse handelt es sich um eine Größe, welche absolut ist. Hierunter ist zu verstehen, dass sie nicht von bestimmten Zustandsparametern, wie z. B. Temperatur und Druck, abhängt, sondern für jede Einspritzung unveränderlich festliegt. Mit dieser Gesamtmasse kann also insbesondere die Umrechnung der bei jeder Einzeleinspritzung erfassten Einzelvolumina in entsprechende Einzel-Vergleichsvolumina kalibriert werden. Diese Kalibrierung gilt natürlich nur für einen mittleren Zustand des Prüffluids in der Messkammer, der während der Bildung der Gesamtmasse, also während der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen, angetroffen wird. Versuche haben jedoch gezeigt, dass bereits mit einer solchen Kalibrierung eine erhebliche Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung der Einzel-Vergleichsvolumina bzw. bei der Bestimmung der Einzelmassen erzielt werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, aus dem bei einer Einzeleinspritzung gemessenen Einzelvolumen auf hochgenaue Art und Weise ein bei bestimmten Bedingungen vorliegendes Vergleichsvolumen zu bestimmen (dieses wird auch als "Normvolumen" bezeichnet). Dabei ist der messtechnische Aufwand relativ gering.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

So wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, dass aus der erfassten Gesamtmasse und dem Gesamtvolumen, welches sich aus den Einzelvolumina der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, eine mittlere Dichte des Prüffluids während der Einzeleinspritzungen ermittelt und diese mittlere Dichte zur Bestimmung der Einzelmassen der Einzeleinspritzungen verwendet wird. Hierbei handelt es sich um eine einfache Möglichkeit, die ermittelte Gesamtmasse zur Kalibrierung zu verwenden.

Erfindungsgemäß werden einfach die während der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen gemessenen Einzelvolumina zu einem Gesamtvolumen aufaddiert. Aus diesem lässt sich zusammen mit der erfassten Gesamtmasse eine Dichte des Prüffluids ermitteln, welche während der Einzeleinspritzungen im Mittel in der Messkammer vorlag. Diese mittlere Dichte des Prüffluids in der Messkammer dient dann wiederum dazu, aus dem bei jeder Einzeleinspritzung ermittelten Einzelvolumen die entsprechende Einzelmasse zu berechnen. Auf diese Weise ist eine äußerst präzise Bestimmung auch kleinster Einzelmassen möglich.

Dabei ist besonders bevorzugt, wenn aus den Einzelmassen und der bei bestimmten Vergleichsbedingungen herrschenden Vergleichsdichte des Prüffluids Einzel-Vergleichsvolumina der Einzeleinspritzungen bestimmt werden. Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dazu verwendet, ebenfalls auf äußerst einfache Art und Weise einen für den Vergleich einzelner Einspritzungen bzw. einzelner Einspritzsysteme sehr wichtigen Parameter zu bestimmen, nämlich das bei einer Einzeleinspritzung eingespritzten Einzelvolumen an Prüffluid bezogen auf ganz bestimmte Umgebungsbedingungen, den sogenannten Vergleichsbedingungen.

Wenn die ermittelten Größen unterschiedlicher Einspritzsysteme, also beispielsweise Injektoren mit unterschiedlichen Einspritzdüsen, auf die gleichen Vergleichsbedingungen bezogen sind, ist eine aussagekräftige Qualifizierung der Eigenschaften der jeweiligen Einspritzsysteme möglich. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist zur Bestimmung eines solchen Vergleichsvolumens weder die Messung einer Temperatur noch eines Druckes erforderlich, da die Bestimmung auf der Basis des von diesen Umgebungsbedingungen unabhängigen Massenwertes und eines Wertes für die Dichte des Prüffluids erfolgt, wie sie für die gewünschten Vergleichsbedingungen angenommen wird.

Eine einfache Möglichkeit, die Gesamtmasse des eingespritzen Prüffluids zu ermitteln, besteht darin, dass die Messung dieser Gesamtmasse mittels einer Waage erfolgt. Alternativ kann die Messung auch über ein Coriolis- Messverfahren erfolgen.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.

Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen insbesondere für Kraftfahrzeuge und insbesondere in der Fertigungsprüfung, mit einer Messkammer, in welche Prüffluid von einer Einspritzsystem eingespritzt werden kann, und mit einer Einrichtung, die das eingespritzte Prüffluidvolumen erfasst, und mit einer Verarbeitungseinrichtung, welche aus dem erfassten Volumen eine auf mindestens eine Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße, insbesondere ein Vergleichsvolumen, bestimmt.

Um die Genauigkeit bei der Bestimmung der Vergleichsgröße insbesondere bei kleinsten Einspritzmengen zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei der genannten Vorrichtung eine Einrichtung vorhanden ist, welche die Gesamtmasse des eingespritzten Prüffluids erfasst, die sich aus den Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, und die Verarbeitungseinrichtung diese Gesamtmasse zur Kalibrierung der Bestimmung der Einzel-Vergleichsgrößen, insbesondere der Einzel-Vergleichsvolumina, der Einzeleinspritzungen verwendet. Eine solche Vorrichtung ist relativ preiswert herzustellen und ermöglicht eine hochgenaue Bestimmung der Einzel-Vergleichsgrößen der Einzeleinspritzungen.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Verarbeitungseinrichtung mit einem Computerprogramm nach einem der obigen Ansprüche versehen ist.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Fluidleitung vorgesehen, über die das Prüffluid aus der Messkammer zur Einrichtung zur Erfassung der Gesamtmasse gelangt, wobei die Fluidleitung zur Einrichtung hin eine Öffnung aufweist, an der eine Abtropfspitze angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass beim Ablassen des Prüffluids aus der Messkammer in die Erfassungseinrichtung für die Masse (im allgemeinen eine Waage) Tropfen an der Leitungsöffnung hängenbleiben, welche an sich mitgewogen werden sollten. Die Abtropfspitze sollte hierzu möglichst spitz sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dieser Weiterbildung umfasst die Abtropfspitze einen Sinterkörper, welcher die Öffnung verschließt, und/oder eine Zylinderspitze. Hiedurch wird noch besser sichergestellt, dass im Bereich der Öffnung immer die gleichen reproduzierbaren Bedingungen vorliegen.

Ferner kann die Einrichtung zur Erfassung der Gesamtmasse einen Behälter zur Aufnahme des Prüffluids umfassen, wobei in dem Behälter ein Auftreffelement mit einer schrägen Auftreffwand angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass beim Ablassen des Prüffluids in den Behälter und beim Auftreffen einzelner Tropfen auf bereits im Behälter vorhandenem Prüffluid ein "Spritznebel" entsteht, durch den an sich zu wiegendes Prüffluid aus dem Behälter entweicht. Dies könnte die Messung, wenn auch leicht, verfälschen.

Zeichnung

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 5 eine teilsweise geschnittene Seitenansicht eines Bereichs der Vorrichtung von Fig. 1 mit einer Abtropfspitze; und

Fig. 6 einen Detailschnitt durch die Abtropfspitze von Fig. 5.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 trägt eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst in ihrem unteren Bereich eine Grundplatte 12, auf der ein Hülse 14 gehalten ist. Im oberen Bereich erkennt man einen Adapter 16, in den von oben her ein ein Einspritzsystem, vorliegend ein Injektor 18 mit seiner Düse 20, eingeführt ist (die Düse 20 ist in den Fig. 1 und 2 an sich nicht sichtbar; das Bezugszeichen verweist nur auf ihre ungefähre Position). Der Injektor 18 ist an eine in der Figur nicht sichtbare Hochdruck-Prüffluidversorgung angeschlossen. Unterhalb des Adapters 16 befindet sich ein Kopf 22. Dieser umschließt bereichsweise wiederum eine Messkammer (nicht sichtbar), in die das Prüffluid von der Einspritzdüse 20 eingespritzt werden kann. Das eingespritzte Prüffluidvolumen wird von einer volumetrischen Messeinrichtung erfasst.

Die volumetrische Messeinrichtung ist in der Zeichnung nicht sichtbar. Sie umfasst einen Kolben, welcher die Messkammer bereichsweise begrenzt. Wird von der Einspritzdüse 20 Prüffluid in die Messkammer eingespritzt, erhöht sich das Volumen des Prüffluids in der Messkammer, wodurch der Kolben entgegen der Kraft einer Schraubenfeder bewegt wird. Diese Bewegung wird von einem Bewegungssensor erfasst, und ein entsprechendes Signal wird über einen nicht dargestellten Anschluss des volumetrischen Messsystems an eine Verarbeitungseinheit 24 geleitet.

Die Messkammer kann über ein Magnetventil 26, ein Gleichdruckventil 28 und einen nicht sichtbaren Kanal mit zwei weiteren Ventilen verbunden werden, nämlich einem Waagenventil 30 und einem Rückflussventil 32. Die beiden Ventile 30 und 32 sind so verschaltet, dass immmer nur eines von beiden geöffnet sein kann. Bei geöffnetem Waagenventil 30 kann das Prüffluid aus der Messkammer über einen Kanal 33 (vgl. Fig. 5) in einen Messbehälter 34 fließen, welcher auf eine Waage 35 aufgesetzt ist bzw. auf dieser steht (die Waage 35 sowie die beiden Ventile 30 und 32 sind an die Verarbeitungseinheit 24 angeschlossen). Bei geöffnetem Rückflussventil 32 wiederum ist die Messkammer über einen nicht dargestellten Schlauch mit der Mediumversorgung der Vorrichtung 10 verbunden, beispielswiese mit einem Vorratsbehälter, aus dem die Hochdruck-Prüffluidverosrgung gespeist wird, so dass ein geschlossener Prüffluidkreislauf geschaffen wird.

Der Kanal 33, der Messbehälter 34 und die Waage 35 sind in den Fig. 5 und 6 im Detail dargestellt. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass der Messbehälter 34 auf der Waage 35 steht. Oberhalb des Messbehälters ist eine Öffnung 72 des Kanals 33 vorhanden, über die Prüffluid aus der Messkammer in den Messbehälter 34 abgelassen werden kann. Im Messbehälter 34 ist ein Auftreffelement 74 angeordnet, welches eine relativ zum Boden des Messbehälters 34 schräge Auftreffwand 76 aufweist. Das Auftreffelement 74 wird im Messbehälter 34 auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise gehalten (beispielsweise durch Absätze an der Innenwand des Messbehälters 34). In der Auftreffwand 76 sind mehrere Durchgangsöffnungen 78 vorhanden, welche die Oberseite der Auftreffwand 76 mit der Unterseite verbinden. Das Auftreffelement 74 ist aus einer kunststoffbe­ schichteten Pappe hergestellt. Zusätzlich oder an Stelle der Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 78 kann in der Auftreffwand 76 auch im Bereich der tiefsten Stelle ein Spalt vorgesehen sein. Auf die Funktion des Auftreffelements 74 wird weiter unten eingegangen.

In die Öffnung 72 des Kanals 33 ist eine Abtropfspitze 80 eingeschraubt (vgl. Fig. 6). Diese besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen, rohränlichen Sinterkörper 82 mit einem umlaufenden Ringbund 81. Der Sinterkörper 82 ist bis zum Ringbund 81 in die Öffnung 72 des Kanals 33 eingeschraubt, so dass der untere Bereich des Sinterkörpers 82 aus dem Kanal 33 herausragt. In die vom Kanal 33 abgewandte untere Öffnung des Sinterkörpers 82 ist eine Zylinderspitze 84 aus Stahl eingepresst. Deren Oberfläche ist poliert und ihre Spitze ist mit steigender Krümmung maximal spitz ausgeführt.

Das in den Messbehälter 34 gelangte Prüffluid kann mit einer aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellten Absaugvorrichtung aus dem Messbehälter 34 entfernt werden. Diese Absaugvorrichtung wird hierfür zunächst über den oben offenen Messbehälter 34 gefahren und anschließend in den Messbehälter 34 hinein abgesenkt. Nun wird das Prüffluid aus dem Messbehälter 34 abgesaugt und zum Vorratsbehälter der Hochdruck-Prüffluidversorgung geleitet. Anschließend wird die Absaugvorrichtung aus dem Messbehälter 34 nach oben bewegt und zur Seite gefahren.

Die Vorrichtung 10 wird folgendermaßen betrieben:
Um die Qualität eines Einspritzsystems zu messen, wird dieses von der Verarbeitungseinheit 24 so angesteuert, dass verschiedene Einzeleinspritzungen von Prüffluid, welches von der Hochdruck-Prüffluidversorgung bereitgestellt wird, durch den Injektor 18 mit der Einspritzdüse 20 in die Messkammer erfolgen (möglich ist auch, dass diese Ansteuerung durch eine separate Einheit erfolgt). Die Verarbeitungseinheit 24 dient also nicht nur zur Verabeitung von Messsignalen sondern auch zur Ansteuerung von Komponenten der Vorrichtung 10 (beispielsweise auch der Ventile 30 und 32). Das Volumen einer Einzeleinspritzung kann dabei sehr klein sein. Die Volumenänderung des Prüffluids in der Messkammer, welche jeweils dem Volumen einer Einzeleinspritzung entspricht, wird vom volumetrischen Messsystem erfasst und ein entsprechendes Signal an die Verarbeitungseinheit 24 übermittelt.

Zu Beginn einer Messkampagne, welche im Allgemeinen aus der Messung eines bestimmten Einspritzzyklus besteht, werden die Ventile 30 und 32 von der Verarbeitungseinheit 24 so angesteuert, dass nach einer Einzeleinspritzung oder auch einer bestimmten Anzahl von Einzeleinspritzungen das in die Messkammer eingespritzte Prüffluidvolumen aus dieser in den Messbehälter 34 auf der Waage 35 entleert wird. Nach einer Kalibrierung, also einer bestimmten Anzahl von Einzeleinspritzungen, welche beispielsweise der Anzahl der Einspritzungen eines Einspritzzyklus entsprechen kann (die Kalibirierung selbst ist weiter unten im Detail erläutert), werden die beiden Ventile 30 und 32 von der Verarbeitungseinheit 24 so angesteuert, dass die Entleerung des Prüffluids aus der Messkammer nun wieder nicht in den Messbehälter 34 auf der Waage 35, sondern wieder zum Vorratsbehälter der Hochdruck-Prüffluidversorgung erfolgt. Möglich ist auch, dass dieser Weg der Entleerung nur für eine bestimmte Anzahl von Messkampagnen bzw. Einpritzzyklen gewählt werden kann.

Um sicherzustellen, dass exakt jene Menge, die in die Messkammer eingespritzt wurde, auch in den Messbehälter 34 abgelassen wird, werden vor Beginn einer Messkampagne alle zum Messbehälter 34 führenden Räume und Leitungen mit Prüffluid gefüllt. Dies wird vorliegend dadurch herbeigeführt, dass die Ventile 30 und 32 so angesteuert werden, dass für eine gewissen Zeit Prüffluid vom Injektor über die Messkammer und den Kanal 33 in den Messbecher 34 strömen kann. Somit sind vor Beginn einer Messkampagne alle Fluidräume gleichmäßig mit Prüffluid gefüllt. Nach diesem "Spülvorgang" werden die Ventile 30 und 32 wieder so angesteuert, wie es für den normalen Prüfbetrieb erforderlich ist.

Um eine maximale Messgenauigkeit zu erreichen, ist es erforderlich, dass sich vor und nach einer Messkampagne immer die gleiche Menge an Prüffluid in den Fluidräumen zwischen Messkammer und Messbehälter 34 befindet. Die oben beschriebene Abtropfspitze dient dazu, in diesem Sinne exakt definierte und reproduzierbare Verhältnisse zu schaffen: Zunächst wird durch den Sinterkörper 82 erreicht, dass dieser wie ein Schwamm vor und nach einer Messkampagne immer mit der gleichen Menge an Prüffluid getränkt ist. Durch den Sinterkörper 82 hindurchtretendes Prüffluid fließt, bedingt durch die Oberflächenspannung des Prüffluids, mindestens teilweise außen am Sinterkörper 82 entlang. Ferner wird durch die Abtropfspitze 80 verhindert, dass am Ende des Kanals 33 im Bereich der Öffnung 72 Tropfen hängen bleiben. Hierzu ist der Spitzenwinkel der Zylinderspitze 84 so spitz gewählt, dass sich an ihrem unteren Ende kein anhaftender Tropfen ausbilden kann. Eine auf der Zylinderspitze 84 angebrachte Antihaftbeschichtung (nicht dargestellt) unterstützt diese Eigenschaft. Ein Leerlaufen des Kanals 33 wird im übrigen dadurch verhindert, dass sein Durchmesser relativ klein ist.

Das Auftreffelement 74 dient ebenfalls dazu, die Messgenauigkeit Mess- und Kalibriervorgangs zu maximieren: Wenn ein Prüffluidtropfen 86 (vgl. Fig. 5) von der Abtropfspitze 80 direkt in den Messbehälter 34 fallen würde, könnten durch das Auftreffen des Tropfens 86 auf der geschlossenen Flüssigkeitsoberfläche des im Messbehälter 34 vorhandenen Prüffluids 88 Prüffluidtropfen entstehen, welche in Form eines Nebels den Messbehälter 34 verlassen und somit nicht mitgewogen werden. Des weiteren kann es bei hohen Temperaturen des abfließenden Prüffluids dazu kommen, dass kleine Mengen an Prüffluid aus dem Messbehälter 34 verdunsten und ebenfalls nicht mitgewogen werden.

Durch die Auftreffwand 76 des Auftreffelements 74 wird der Effekt ausgenutzt, dass ein Tropfen, der auf eine starre (ggf. elastisch aufgehängte) und zur Bewegungsrichtung des Tropfens schräg angestellte Wand oder einen porösen Körper trifft, weniger kleine Fluidtropfen verursacht als ein Tropfen, der direkt auf eine Fluidoberfläche trifft. Von der Auftreffwand 76 wird das Prüffluid durch die Durchgangsöffnungen 78 nach unten geleitet und/oder strömt an der Innenwand des Messbehälters 34 nach unten ab. Die dabei gegebenenfalls entstehenden kleinen Fluidspritzer verurschen keinen Messfehler, da sich diese an der Innenwand des Messbehälters 34 oder an der Unterseite der Auftreffwand 76 niederschlagen und somit mitgewogen werden.

Die vom volumetrischen Messsystem und von der Waage 35 bereitgestellten Signale werden in der Verarbeitungseinheit 24 gemäß einem Verfahren für eine Kalibrierung verwendet, welches als Computerprogramm in der Verarbeitungseinheit 24 abgespeichert ist. Der Ablauf dieses Verfahrens bzw. Computerprogramms wird nun anhand von Fig. 4 erläutert:
Das Verfahren beginnt in einem Startblock 36. Aus den vom volumetrischen Messsystem bereitgestellten Signalen wird im Block 38 für jede Einzeleinspritzung der Weg si bestimmt, um den sich der Kolben bei der Einzeleinspritzung bewegt hat. Hieraus wird unter Zugrundelegung geometrischer Daten (Block 40), welche in einem Speicher 42 abgelegt sind, im Block 44 das Einzelvolumen Vi einer jeden Einzeleinspritzung ermittelt. Bei den geometrischen Daten im Block 40 handelt es sich z. B. um den Durchmesser des Kolbens. Gegebenenfalls können auch andere, z. B. strömungstechnisch relevante Daten verarbeitet werden.

Mittels eines Summenbildners wird im Block 46 das Gesamtvolumen ΣVi ermittelt, welches sich aus den Einzelvolumina Vi der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt. Weiterhin wird in einem Block 48 abgefragt, ob eine Kalibrierung erfolgen soll. Dies kann automatisch nach einer bestimmten Anzahl von Messkampagnen bzw. Einspritzzyklen erfolgen oder auch manuell angefordert werden. Ist die Antwort im Block 46 ja, werden im Block 50 die Ventile 30 und 32 so angesteuert, dass die Messkammer in den Messbehälter 34 auf der Waage 35 entleert werden kann. Dies geschieht im Block 52. Es versteht sich, dass zuvor die Waage 35 austariert wurde, d. h., dass sie auf einen Ausgangswert, i. a. Null, zurückgesetzt wurde.

Anschließend wird im Block 54 die Gesamtmasse Σmi des aus der Messkammer abgelassenen Prüffluids aufgrund des an die Verabeitungseinheit 24 übertragenen Messsignals von der Waage 35 in der Verarbeitungseinheit 24 bestimmt. Bei der Gesamtmasse Σmi handelt es sich um die nach der bestimmten Anzahl von Einzeleinspritzungen in der Messkammer aufgelaufene und in den Messbehälter 34 abgelassene Masse an Prüffluid. Um sicher zu stellen, dass das gesamte in der Messkammer vorhandene Prüffluid in den Messbehälter 34 abgelassen wird, können die zum Messbehälter 34 führenden Räume und Leitungen jeweils vor und nach der Zyklusmessung auch beispielsweise mit Pressluft gespült werden. Es versteht sich, dass die Einzeleinspritzungen, aus denen die Einzelvolumina Vi und das Gesamtvolumen ΣVi ermittelt werden und welche für die Bildung der Gesamtmasse mi verwendet werden, die gleichen sind.

Nach erfolgter Messung wird der Messbehälter 34 im Block 56 entleert, indem das gesammelte Prüffluid in der oben beschriebenen Art und Weise abgesaugt und zum Vorratsbehälter der Hochdruck-Prüffluidversorgung gebracht wird. Außerdem werden im Block 58 die Ventile 30 und 32 so geschaltet, dass die Entleerung der Messkammer wieder direkt zum Vorratsbehälter der Hochdruck- Prüffluidversorgung erfolgt.

Aus dem mit dem volumetrischen Messsystem gemessenen Gesamtvolumen ΣVi und der mit der Waage 35 gemessenen Gesamtmasse Σmi wird nun durch Divison im Block 60 eine mittlere Dichte mρi des Prüffluids während der Einzeleinspritzungen ermittelt, welche zuvor für die Bildung des Gesamtvolumens ΣVi im Block 46 bzw. der Gesamtmasse Σmi im Block 50 verwendet wurden. Bei dieser Dichte mρi handelt es sich also um eine durchschnittliche Dichte während dieser Anzahl von Einzeleinspritzungen. Im Block 62 werden nun die im Block 44 ermittelten und abgespeicherten Einzelvolumina Vi jeweils mit der mittleren Dichte mρi multipliziert. Dies führt im Block 62 zu den Einzelmassen mi, welche der jeweiligen eingespritzten Masse bei einer Einzeleinspritzung entsprechen. Obwohl also die Einzelmassen bei den Einzeleinspritzungen nicht gemessen wurden, sondern nur eine Gesamtmasse Σmi mit der Waage 35 im Block 50 ermittelt wurde, können auf diese Weise sehr einfach und mit großer Genauigkeit die Einzelmassen mi berechnet werden.

Für die Qualifizierung unterschiedlicher Einspritzsysteme ist die Bestimmung sogenannter Einzel-Vergleichsvolumina Vnorm besonders wichtig. Hierbei handelt es sich um ein "theoretisches" Volumen, welches auf dem tatäschlich eingespritzten Volumen Vi (Block 44) basiert, aber auf bestimmte Vergleichsbedingungen (Vergleichsdruck, Vergleichstemperatur usw.) bezogen ist. Nur wenn die für jedes Einspritzsystem 20 ermittelten Betriebsgrößen auf dann zwar theoretische, aber gleiche Umgebungsbedingungen bezogen werden, können die verschiedenen Einspritzsysteme miteinander verglichen werden.

Die Ermittlung dieser Einzel-Vergleichsvolumina Vinorm erfolgt im Block 64 auf besonders einfache Art und Weise durch einfache Multiplikation der im Block 62 ermittelten Einzelmassen mi mit einer bestimmten Vergleichsdichte ρnorm. Bei dieser Vergleichsdichte ρnorm, welche im Block 66 bereitgestellt wird, handelt es sich um jene Dichte des Prüffluids, wie sie bei einer bestimmten "theoretischen" Temperatur und einem bestimmten "theoretischen" Druck vorliegen würde. Die Ermittlung der Einzel- Vergleichsvolumina Vinorm im Block 64 ist also möglich, ohne dass die Temperatur oder der Druck im Prüffluid tatsächlich gemessen werden.

Das Verfahren endet in einem Endblock 68. Ist die Antwort im Block 48 nein, soll also keine Kalibrierung erfolgen, erfolgt die Entleerung der Messkammer im Block 70 direkt in den Vorratsbehälter der Hochdruck-Prüffluidversorgung und ein Sprung zum Block 62 (die Standardstellung der Ventile 30 und 32 ist derart, dass eine Entleerung der Messkammer zum Vorratsbehälter hin erfolgt).

Man sieht, dass die Bestimmung der für die Qualifizierung eines Einspritzsystems maßgeblichen Parameter mi (Einzelmasse) und Vinorm (Einzel-Vergleichsvolumen) durch den Einsatz der Waage 35 und die Bestimmung einer mittleren Dichte mρi des Prüffluids auf äußerst einfache und dennoch präzise Art und Weise möglich ist. Mit der Ermittlung der Gesamtmasse mi im Block 62 ist also eine Kalibrierung der Bestimmung der Einzel-Vergleichsvolumina Vinorm der Einzeleinspritzungen möglich. Diese Kalibrierung muss nicht bei jeder Messkampagne bzw. nicht bei jedem Messzyklus eines Einspritzsystems erfolgen. Wie oft eine solche Kalibrierung notwendig oder sinnvoll ist, hängt davon ab, wie unterschiedlich die Prüfbedingungen bei den einzelnen Messpunkten und den verschiedenen Einspritzsystemen sind.

Claims (12)

1. Verfahren zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (20) insbesondere für Kraftfahrzeuge und insbesondere in der Fertigungsprüfung, bei dem ein Prüffluid von einem Einspritzsystem (20) in eine Messkammer eingespritzt, das eingespritzte Prüffluidvolumen (Vi) erfasst und aus dem erfassten Volumen (Vi) eine auf mindestens eine Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße, insbesondere ein Vergleichsvolumen (Vinorm), bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmasse (Σmi) des eingespritzten Prüffluids erfasst wird, welche sich aus den Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, und diese Gesamtmasse (Σmi) zur Ermittlung der Einzel-Vergleichsgrößen, insbesondere der Einzelmassen (mi) und/oder der Einzel- Vergleichsvolumina (Vinorm), der Einzeleinspritzungen verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erfassten Gesamtmasse (Σmi) und dem Gesamtvolumen (ΣVi), welches sich aus den Einzelvolumina (Vi) der Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, eine mittlere Dichte (mρi) des Prüffluids während der Einzeleinspritzungen ermittelt und diese mittlere Dichte (mρi) zur Bestimmung der Einzelmassen (mi) der Einzeleinspritzungen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Einzelmassen (mi) und der bei bestimmten Vergleichsbedingungen herrschenden Vergleichsdichte (mρi) des Prüffluids Einzel-Vergleichsvolumina (Vinorm) der Einzeleinspritzungen bestimmt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Gesamtmasse (Σmi) des eingespritzten Prüffluids mittels einer Waage (32) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Gesamtmasse (Σmi) des eingespritzten Prüffluids über ein Coriolis- Messverfahren erfolgt.

6. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.

7. Computerprogramm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.

8. Vorrichtung (10) zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen (20) insbesondere für Kraftfahrzeuge und insbesondere in der Fertigungsprüfung, mit einer Messkammer, in welche Prüffluid von einem Einspritzsystem (20) eingespritzt werden kann, und mit einer Einrichtung, die das eingespritzte Prüffluidvolumen (Vi) erfasst, und mit einer Verarbeitungseinrichtung (24), welche aus dem erfassten Volumen (Vi) eine auf mindestens eine Vergleichsbedingung bezogene Vergleichsgröße, insbesondere ein Vergleichsvolumen (Vinorm), bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (35) vorhanden ist, welche die Gesamtmasse (Σmi) des eingespritzten Prüffluids erfasst, die sich aus den Einzelmassen einer Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zusammensetzt, und die Verarbeitungseinrichtung (24) diese Gesamtmasse (Σmi) zur Ermittlung der Einzel-Vergleichsgrößen, insbesondere der Einzelmassen (mi) und/oder der Einzel-Vergleichsvolumina (Vinorm), der Einzeleinspritzungen verwendet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (24) mit einem Computerprogramm nach einem der Ansprüche 6 oder 7 versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidleitung (33) vorgesehen ist, über die das Prüffluid aus der Messkammer zur Einrichtung (35) zur Erfassung der Gesamtmasse gelangt, wobei die Fluidleitung (33) zur Einrichtung (35) hin eine Öffnung (72) aufweist, an der eine Abtropfspitze (80) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtropfspitze (80) einen Sinterkörper (82) welcher die Öffnung (72) verschließt, und/oder eine Zylinderspitze (84) umfasst.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (35) zur Erfassung der Gesamtmasse einen Behälter (34) zur Aufnahme des Prüffluids (88) umfasst und in dem Behälter (34) ein Auftreffelement (74) mit einer schrägen Auftreffwand (76) angeordnet ist.