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专利名称：测量尤其用于机动车的内燃机的喷射系统的泄漏的方法、装置及计算机程序的制作方法
现有技术用于内燃机的燃料喷射系统及其部件、例如共轨喷射器在工作中必须密封。此外它们在内燃机停机时也必须密封，以便防止燃料从喷射系统或喷射器漏出并可能导致对人员、内燃机或环境的损害。为此所需的密封性检验在将喷射系统交付用户以前进行，该密封性检验至今仍是在喷射系统由试验压力加载一定时间后通过视觉检验来作出。该视觉检验是一种主观的、不可量化的测量方法，该测量方法导致部分地与人员相关的结果。此外，该密封性检验的结果不可量化。
本发明的任务在于，提供一种可自动化的方法，该方法可产生客观的测量结果，它可自动化地进行且借助可预给定的一些界限值导致一个单值的结果，以检验喷射器或喷射阀是否密封。
根据本发明，该任务通过一种用于测量喷射系统的泄漏的方法来解决，该方法尤其用于机动车的内燃机且尤其用在加工检验中，在该方法中喷射系统、尤其是喷射器或喷嘴连接到一个测量室上，将试验流体引入到该测量室中，改变喷射系统中的或测量室中的压力，接着或同时地由一个检测装置检测一个至少区域地构成测量室边界的活塞的运动并对由该检测装置输出的测量信号求值。
根据本发明，该任务还通过一种用于测量喷射系统的泄漏的方法来解决，该方法尤其用于机动车的内燃机且尤其用在加工检验中，在该方法中将喷射系统、尤其是喷射器或喷嘴连接到一个测量室上，将试验流体引入到测量室中，接着或同时地由一个检测装置检测一个至少区域地构成测量室边界的活塞的运动并接着通过与至少一个参考值相比较对由检测装置输出的至少一个测量信号求值。
这些方法在其流程上相对简单且由此可很好地实现自动化。此外，通过在不同压力情况下进行的测量信号的比较或与一个参考值的比较可使可能出现的泄漏量化并可与一个可预定的界限值相关地来自动确定被检测的喷射系统可视为是密封的还是不密封的。通过密封性检验的自动化可节约成本并提高所交付的产品的质量，因为密封性检验时的错误可被排除。
当将试验流体由喷射系统或喷射器或喷嘴引入到测量室中时，根据本发明的方法可进一步简化，因为这些喷射系统及喷射部件总是被设置用于将配量的燃料量喷射到内燃机的燃烧室中。因此用于将试验流体引入到测量室所需的功能总是存在的。
当对由检测装置输出的一些测量信号的一个时间序列通过与一些参考值的一个时间序列相比较来求值时，可进一步改善自动化的密封性检验的求值。
此外，根据本发明的方法所进行的密封性检验的有效性可进一步提高，其方式是改变喷射系统中的试验压力Pprüf且对于每个压力对由检测装置输出的至少一个测量信号求值。当然，该方法的构型也可结合测量值的时间序列的检测一起使用。
由对在不同试验压力下取得的测量值的不同时间序列的求值，可能已经识别出喷射系统的可能出现的不密封性的原因，以致使随后的错误排除变得容易。
根据本发明的任务也可通过一种用于测量喷射系统的、尤其是测量用于内燃机的喷射器及喷嘴的泄漏的、尤其用在加工检验中的装置来解决，该装置具有一个测量室，试验流体可由喷射系统引入到该测量室中；一个活塞，它至少区域地构成测量室边界，其中活塞被预加载抵在试验流体上；及一个检测装置，它检测活塞的运动并输出一个相应的测量信号或一些测量信号的一个时间序列，该任务的解决在于该装置被用来执行以上权利要求中所述的方法之一。
由DE 100 64 511 C2公开了一种所谓的EMI(喷射量指示器)。该EMI由一个壳体组成，一个活塞在该壳体中被导向。该壳体的内空间及该活塞构成了一个测量室的边界。该测量室具有一个孔口，在其上可压力密封地安装一个喷射系统、例如具有喷嘴的喷射器。如果该喷射系统将燃料喷射到测量室中，处在测量室中的流体就受到挤压。由此使活塞运动，这可由位移传感器检测。由活塞的位移可推断出测量室的或其中保持的流体的体积变化并由此推断出所喷射的燃料量。
为了测量活塞的运动，在公知的喷射量指示器上借助由一个测量推杆及一个感应式位移测量系统组成的装置来测量。该测量推杆构造成探测器或固定地与活塞连接。因此当活塞运动时，测量推杆也被置于运动，最后检测测量推杆的运动并将相应的信号继续传送到一个求值单元。
这些喷射量指示器被用于对在一定条件下由喷射系统、尤其是喷射器或喷嘴喷射的燃料量进行高精确度的测量。因为这些喷射量指示器具有使用根据本发明的方法来检验喷射系统的、尤其是喷射器或喷嘴的密封性所需的所有特征，因此也考虑这些喷射量指示器用于实施根据本发明的方法是可取的。由此得到附加的、显著的经济上的优点首先对于实施本发明的方法无需制造新的装置，此外，喷射系统的喷射量检验及密封性检验可在一次装夹中且相继地在同一个装置即喷射量指示器中进行。由此节省了装配及运送时间并使喷射系统检验流程的操作显著地简化。总地来说，这通过从视觉检验到根据本发明的可自动化地检验喷射系统密封性的方法的过渡，导致了经济上的显著优点。
为实施根据本发明的方法所使用的喷射量指示器可包括一个阻尼装置，该阻尼装置至少暂时地阻尼活塞的运动。在此情况下有利的是，该阻尼装置的阻尼程度可在时间上被调节，尤其是阻尼程度可通过一个控制及调节装置来调节，以致阻尼程度的控制可完全自动化且由此可不带来附加成本。
为了获得可比较的检验结果，可取的是，活塞通过一个螺旋弹簧被预加载抵在试验流体上。变换地或附加地，活塞也可由气体压力加载。在已知的弹簧系数及已知的气体压力下可直接地计算出测量室中的压力并由所测量的泄漏量得到关于被检验喷射系统的密封性或不密封性的结果。
最后本发明还涉及一个计算机程序，该计算机程序当它在一个计算机上运行时，适于执行上述的方法。在此情况下特别有利的是，该计算机程序存储在一个存储器上、尤其是一个快擦写存储器。


以下参照任选的附图来详细地描述本发明的实施例。附图表示图1具有一个阻尼装置的、测量用于内燃机的喷射系统的喷射量的装置的截面图；图2曲线图，其中表示通过根据本发明的方法获得的测量信号及一个参考值与时间的关系。
实施例说明图1中总地用标号10表示一个用于测量喷射系统的喷射量的装置。它包括一个设置在中央的体12，该中央体配合在一个阻尼装置14上，该阻尼装置又被保持在一个套筒16上。该套筒位于在一个底板18上，该底板在底部被固定。在中央体12中开设有一个基本上在中心的孔20。在该孔的上部区段插入一个圆柱形的部件22，该部件通过一些O型密封圈(无标号)相对中央体12密封。在部件22上压力密封地安置着一个端头24，在该端头中开设有一个阶梯孔26，在图1所示的组装状态中，该阶梯孔与中央体12中的孔20同轴心地延伸。
在阶梯孔26中由上方插入一个转接器28并相对阶梯孔26密封。在转接器28中被插入一个喷射系统，本例中它是一个具有其喷嘴(无标号)的喷射器30。喷射器30又与一个高压试验流体源(未示出)相连接。该喷射器30在图1中仅示意性地用虚线表示出。在端头24中阶梯孔26的下部区域中可插入一个喷射阻尼器(未示出)。
在圆柱形的部件22中也具有一个孔32，在图1所示的安装位置中，该孔32相对中央体12中的孔20或相对端头24中的阶梯孔26同轴心地设置。一个活塞34在孔32中滑动地被导向。该活塞34由一个螺旋弹簧36向上压。该螺旋弹簧在下方支撑在一个中间件40中的阶梯孔38的阶台(无标号)上。中间件40被接收在中央体12中的孔20的下部区域中，即在圆柱形的部件22的下方。
在活塞34的上侧(在图1中所示的活塞34的上端部位置上)与端头24之间，端头24中阶梯孔26的一个区段及孔32的一个区段构成了一个测量室42。该测量室中注有一种试验流体(未示出)，典型为一种试验油，该试验油尽可能接近在实际运行中由喷射器30喷射的燃料的特性。处于测量室42中的试验油的温度由一个温度传感器44检测，该温度传感器通过从外部倾斜地穿过端头24的孔一直导入测量室42中。
活塞34构造成圆柱形的空心体。在活塞34的下端壁上固定着一个推杆46，该推杆构造成管状的并穿过中间件40中的孔38向下延伸超过中间件40。推杆46通过一个O型密封圈(无标号)相对中间件40中的阶梯孔38的下部区域密封。在推杆46的下端部装有一个杆状的延长件48，它与推杆46同轴心地向下延伸到一个感应式位移传感器50。替换所述的感应式位移传感器，也可以使用其它的位移传感器。
设置在中央体12下方的阻尼装置14如下地构造在一个框架52中在推杆46的或其延长件48的两侧，在直径上彼此位于相反端地保持有一些压电元件54。这些压电元件54各通过一个倒圆角的调节件56压在一个操作臂58上。两个操作臂58在图1中其下端部上各通过一个薄的材料桥60与一个基部件62相连接，该基部件又被螺钉固定地旋紧在框架52上。因此材料桥60构成一个铰链，该铰链预规定了用于对应的操作臂58的、与图1的绘图面相垂直的铰链轴。但该材料桥60有足够的刚度，以致相应的操作臂58非常轻地预加载抵在相应压电元件54的调节件56上。
操作臂58在图1中的上端部各具有一个朝着推杆46的区段，在图1所示的静止状态中，该区段的朝着推杆46的端面64被设置在离推杆46的表面很小的距离上。操作臂58的端面64各构造成摩擦面。
除刚才所述的阻尼装置14外，装置10还具有一个附加的阻尼装置66，它涉及一种流体制动器(Stroemungsbremse)，该流体致动器如下地构造在圆柱形部件22的孔20中的、活塞34的下端面下方的空间、中间件40中阶梯孔38的上部区域及由该区域倾斜向外伸的分支通道(Stichkanal)被注有试验油并构成一个第一流体室68。中间件40中的分支通道通向一个设置在中央体12中节流阀或节流板70，它可通过调节螺钉72调节。一个通道74由节流板70向上通向一个第二流体室76，该第二流体室向上由一个通过螺旋弹簧78预加载的活塞80的端面构成边界。该第二流体室76可通过一个阀82被排空。
装置10还包括一个控制及调节装置84，它在输入侧与温度传感器44及感应式位移传感器50相连接而在其输出侧与一个未示出的电磁阀及所述两个压电元件54相连接。
根据本发明，图1中所示的、用于测量一个喷射系统30的喷射量的装置10也可以下述方式用来求得喷射系统30的泄漏在控制及调节装置84的启动下，试验流体(未示出)通过高压试验流体源输送给喷射器30及其喷嘴并喷射到也注有试验流体的测量室42种。由于试验流体喷射到测量室42中，增大了测量室42中的试验流体体积。该附加地到达测量室42中的体积使活塞34抵抗螺旋弹簧36的力及活塞34下方的气体压力而向下加速。
由此也使推杆46及安装在该推杆上的延长件48运动，这导致了一个与延长件48的移动路程相应的、感应式位移传感器50的测量信号。在控制及调节装置84中，在设置在该控制及调节装置中的未示出的处理单元内在考虑到特殊的几何关系的情况下由该测量信号计算出所喷射的试验流体体积。
因此，由喷射系统30喷射到测量室42中的燃料量是已知的，由此开始根据本发明的用于检验喷射系统30的密封性的方法。
为此目的，使喷射系统30关闭并在喷射系统中保持一个反压力，以下将它称为喷射压力Pprüf。
如果喷射系统30百分之百密封地关闭，则无试验流体可从测量室42到达喷射系统30。这同样适用于在喷射系统30中处于试验压力Pprüf下的流体在相反方向上的情况。
由于喷射量指示器的内部泄漏，尤其是由于活塞34与活塞34在其中被导向的孔32之间的泄漏，以及阀82上可能的泄漏，活塞34由作用在活塞34上的螺旋弹簧的压紧力及可能存在的作用在活塞34下侧面上的气体压力驱动移回到其原始位置中。活塞34的运动的、在此情况下可测量的位移-时间规律是用于喷射量指示器内部泄漏的量度。
在图2a中其左侧以曲线图表示出一个喷射量指示器的位移-时间规律。在此情况下假定喷射系统30是密封的。在图2中亦用Sref标示的该位移-时间规律是具有负斜率的一条直线。
当现在如图2a右部分中所示地将喷射系统30连接在喷射量指示器10上但它不密封地闭合时，由于在该喷射系统中具有的试验压力Pprüf，试验液体从喷射系统30通过不密封的位置被压入到测量室42中。其原因在此在于一个事实，即试验压力Pprüf大于测量室42中的压力。由于流入到测量室42中的试验流体，活塞34的运动的位移-时间规律发生变化。从时间t＝0时的相同初始值开始，活塞34较缓慢地返回到其原始位置中，这通过所测量的一些值Sm相对一些参考值Sref较小的负斜率来表达，其中这些参考值Sref代表具有密封地连接的喷射系统30的喷射量指示器。
在图2a的右部分中为了表明在先所述情况而用虚线表示出参考值Sref。
图2b中以曲线图表示在图2a中所示的数值的时间导数。该位移-时间规律的时间导数给出了泄漏量L，单位为mm3/s。在无泄漏的喷射系统30的情况下(图2b的左部分)，该泄漏量L具有一个值L1。在一个未密封地闭合的喷射系统30的情况下，泄漏量L2由于后流入的试验流体而小于刚才所述的情况。泄漏量L2在数量上小于泄漏量L1。泄漏量L1与泄漏量L2的差值ΔL是阀不密封性的量度。当然该不密封性ΔL也与在闭合状态中喷射系统30中具有的试验压力Pprüf相关。通过在变化的试验压力Pprüf下对泄漏量L2的求值可得到关于喷射系统30的不密封性的量度的进一步认识。在一些情况下，由泄漏量差值ΔL根据一个改变了的试验压力Pprüf的变化可获得关于泄漏方式及原因的其它指示。
在借助图2所述方法的一个变型中，喷射系统30的密封性也可这样来求得，即喷射系统30中的或测量室42中的压力被改变。经过在此情况下获得的一些测量信号Sm，i的求值，喷射系统30的密封性也可通过在不同压力下所获得的一些测量信号Sm，i的比较求得。
权利要求
1.测量喷射系统(30)的泄漏的方法，尤其用于机动车的内燃机且尤其用在加工检验中，其特征在于，该方法具有以下的方法步骤-将喷射系统(30)连接到一个测量室(42)上，-将试验流体引入到测量室(42)中，-改变喷射系统(30)中的压力(Pprüf)，-由一个检测装置(50)检测一个至少区域地构成测量室(42)边界的活塞(34)的运动，及-对于每个压力(Pprüf，i)对由检测装置(50)输出的一些测量信号(Sm，i)求值。
2.测量喷射系统(30)的泄漏的方法，尤其用于机动车的内燃机且尤其用在加工检验中，其特征在于，该方法具有以下的方法步骤-将喷射系统(30)连接到一个测量室(42)上，-将试验流体引入到测量室(42)中，-接着由一个检测装置(50)检测一个至少区域地构成测量室(42)边界的活塞(34)的运动，及-通过与至少一个参考值(Sref)的比较对至少一个由检测装置(50)输出的测量信号(Sm)求值。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于试验流体由喷射系统(30)引入到测量室(42)中。
4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于对由检测装置(50)输出的一些测量信号(Sm(t))的一个时间序列求值。
5.根据权利要求2至5中一项的方法，其特征在于改变喷射系统(30)中的压力(Pprüf)并对于每个压力(Pprüf，i)对由检测装置(50)输出的至少一个测量信号(Smi)求值。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于改变喷射系统(30)中的压力(Pprüf)并对于每个压力(Pprüf，i)对由检测装置(50)输出的一些测量信号(Smi(t))的一个时间序列求值。
7.根据权利要求1及3至5中一项的方法，其特征在于通过与一个或多个参考值(Sref)的比较对所述一个或多个测量信号(Smi)进行求值。
8.用于测量喷射系统(30)的泄漏的装置(10)，尤其用于机动车的内燃机且尤其用在加工检验中，具有一个测量室(42)，试验流体可由喷射系统(30)喷射到该测量室中；一个活塞(34)，它至少区域地构成测量室(42)的边界，其中活塞(34)被预加载抵在试验流体上；及一个检测装置(50)，它检测活塞的运动并输出一个相应的测量信号(Sm)或一些测量信号的一个时间序列(Sm(t))，其特征在于该装置被用来执行以上权利要求中所述的方法之一。
9.根据权利要求8的装置(10)，其特征在于该装置包括一个阻尼装置(14，66)，该阻尼装置至少暂时地阻尼活塞(34)的运动。
10.根据权利要求9的装置(10)，其特征在于阻尼装置(14，66)可被调节，尤其是其阻尼程度和/或阻尼随时间的变化可被调节。
11.根据权利要求8或9的装置(10)，其特征在于该装置包括一个控制及调节装置(84)且阻尼装置(14)可由该控制及调节装置(84)控制。
12.根据权利要求8至11中一项的装置(10)，其特征在于活塞(34)通过一个螺旋弹簧(36)被预加载抵在试验流体上。
13.根据权利要求8至12中一项的装置(10)，其特征在于活塞(34)在其背离试验流体的侧上由气体压力加载。
14.一种计算机程序，其特征在于该计算机程序当它在一个计算机上运行时，适于执行根据权利要求1至7的方法。
15.根据权利要求14的计算机程序，其特征在于该计算机程序被存储在一个存储器上，尤其是一个快擦写存储器。
全文摘要
本发明提出了求得燃料喷射系统泄漏的方法，它完全可自动化地进行并输出单值的测量结果，这些测量结果可确定一个喷射系统的、尤其是喷射器的或喷射阀的密封性。
文档编号G01M99/00GK1756942SQ200380110115
公开日2006年4月5日 申请日期2003年10月7日 优先权日2003年3月5日
发明者约亨·温克勒, 马库斯-乌尔里希·魏纳, 托尔斯滕·佐默 申请人:罗伯特·博世有限公司