Zusatzeinrichtung an einem Kraftstoff-Verbrauchsmessgerät
Die Erfindung betrifft eine Zusatzeinrichtung an einem Kraftstoff-Verbrauchsmessgerät mit einem Messgefäss und einer vom Messgefäss zum Verbraucher führenden Entnahmeleitung.
Bei der Entwicklung und Erprobung von Brennkraftmaschinen spielt die genaue Bestimmung des spezifischen Kraftstoffverbrauches eine bedeutende Rolle. Mit der zunehmenden Automatisierung des Versuchsablaufes sind auch überwiegend selbsttätig arbeitende Verbrauchsmessgeräte, z. B. Kraftstoffwaagen mit elektronischer Verarbeitung der Messwerte, geschaffen worden, welche die unmittelbare Ablesung der gewünschten Verbrauchsmesswerte am Ende der Messung gestatten.
Bei diesen sowie allen übrigen bekannten Verbrauchsmessgeräten, bei denen die Speisung des Verbrauchers über eine Entnahmeleitung aus einem Messgefäss erfolgt, wurde wiederholt festgestellt, dass sich in der Entnahmeleitung Luftansammlungen bilden, welche zu starken Streuungen der Messwerte der Kraftstoffverbrauches führen können. Diese Luftansammlungen an der höchstgelegenen Stelle der Entnahmeleitung entstehen beispielsweise beim Leerlaufen des Messgefässes, beim Anschliessen der Entnahmeleitung am Motor, oder durch laufende Ansammlung von kleinen, mit dem Kraftstoff mitgerissenen Luftbläschen während des Betriebes der Messeinrichtung. Besonders gross ist die Gefahr von Messfehlern durch Luftansammlungen bei automatischen Prüfständen, da bei diesen eine personelle Überwachung und Überprüfung des Gesamtzustandes der Anlage nur in selektiv grossen Zeitabständen erfolgt.
Die vorliegende Erfindung verfolgt daher das Ziel, eine selbsttätig wirkende Zustazteinrichtung zu schaffen, mit der den genannten Nachteilen der bekannten Kraftstoff-Verbrauchsmessgeräte wirksam begegnet werden kann. Gemäss der Erfindung ist hierzu vorgesehen, dass die höchstgelegene Stelle der Entnahmeleitung mit einem Luftsammelraum verbunden ist, der über eine beim Auffüllen des Messgefässes zugeschaltete, eine Sperrvorrichtung enthaltende Entlüftungsleitung entleerbar ist, wobei die Sperrvorrichtung während des Messvorganges den Durchtritt von Kraftstoff vom bzw. zur Entlüftungsleitung sperrt. Dadurch wird sichergestellt, dass jeweils am Beginn der Messung jeder Lufteinschluss aus der Entnahmeleitung beseitigt ist. Die Entlüftung erfolgt hierbei in kurzen Zeitabständen während jedes Auffüllvorganges des Messgefässes, in der Regel in Abständen von etwa 1 bis 5 Minuten.
Durch die Sperrung der Entlüftungsleitung während des Messvorganges wird jeder Störeinfluss auf die Verbrauchsmessung durch einen den unterschiedlichen Drücken entsprechenden Austausch von Kraftstoff zwischen der Entnahmeleitung und der Entlüftungsleitung ausgeschaltet.
Die Zusatzeinrichtung nach der Erfindung lässt sich in einfacher Weise in das selbsttätige Steuerungssystem von automatischen Prüfständen eingliedern und bedarf somit keiner gesonderten Überwachung. Durch die Erfindung ist eine in ihrem Ausmass kaum erfassbare Fehlerquelle beseitigt, so dass die Messung zuverlässige Messwerte von hoher Präzision liefert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung mündet die Entlüftungsleitung in den Saugraum einer zum Auffüllen des Messgefässes vorgesehenen Förderpumpe ein und ist dem Saugraum eine Eintrittsdrossel vorgeschaltet. Damit wird die an der Anlage bereits vorhandene Förderpumpe zur Erzeugung des erforderlichen Unterdruckes in der Entlüftungsleitung herangezogen, wobei gleichzeitig die Gewähr besteht, dass die Entlüftungsleitung tatsächlich nur in den Messpausen, d. h. während des Wiederauffüllens des Messgefässes, unter Unterdruck steht. Durch entsprechende Ausführung und Dimensionierung der Eintrittsdrossel kann innerhalb gewisser Grenzen der Unterdruck dem jeweiligen Bedarf angepasst werden.
Die Eintrittsdrossel, die beispielsweise als federbelastetes, in die Saugöffnung der Förderpumpe eingesetztes Ventil ausgebildet ist, kann auch ohne weiteres nachträglich an der Förderpumpe angebracht werden, so dass bereits vorhandene Anlagen mit sehr geringem Aufwand mit der erfindungsgemässen Zusatzeinrichtung ausgerüstet werden können.
Da der durch ein federbelastetes Ventil im Saugraum der Pumpe erzeugte Unterdruck von der Fördermenge der Pumpe nahezu unabhängig ist, steht auch an der Einmündung der Entlüftungsleitung in den Luftsammelraum stets die gleiche Saugleistung zur Verfügung.
Bei manchen Verbrauchsmessgeräten, die über keine eigene Förderpumpe verfügen, wie dies z. B. bei ventilgesteuerten Kraftstoffwaagen der Fall ist, kann die Entlüftungsleitung mittels einer eigenen Luftpumpe evakuierbar sein. Damit kann der Druck in der Entlüftungsleitung ohne Einschränkung den Erfordernissen angepasst werden.
In weiterer Ausgestaltung kann die Sperrvorrichtung von einem in die Entlüftungsleitung eingeschalteten, in Schliessrichtung federbelasteten Ventil, z. B. einem Magnetventil oder einem vom Unterdruck in der Entlüftungsleitung betätigten Kolbenventil gebildet sein. Man erzielt damit einen absolut zuverlässigen Abschluss der Entlüftungsleitung während des Messvorganges.
Bei einer Ausführung der Sperrvorrichtung als Magnetventil ist die Wicklung des Magnetventiles mit dem Antriebsmotor der Förderpumpe sowie der allenfalls vorhandenen Luftpumpe parallelgeschaltet. Der Entlüftungsvorgang wird so in einfacher Weise in das selbsttätige Steuerungssystem des Verbrauchsmessgerätes mit einbezogen.
Vorzugsweise kann die Sperrvorrichtung als luftdurchlässiges, aber flüssigkeitsdichtes Filter aus porösen Material ausgebildet sein. Derartige Filter bedürfen keinerlei Wartung und können leicht an einer passenden Stelle der Entnahmeleitung gut zugänglich und austauschbar angeordnet werden. Verbindungsleitungen oder sonstige Schaltmittel werden hiefür nicht benötigt.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Zusatzeinrichtung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben: Es zeigen Fig. 1 und Fig.
2 je eine Ausführungsform eines mit der erfindungsgemässen Zusatzeinrichtung ausgestatteten Kraftstoff-Verbrauchsmessgerätes in schematischer Darstellung, mit Beschränkung auf den erfindungswesentlichen Teil der Anlage. Fig. 3 und 4 je eine Einzelheit der Zusatzeinrichtung nach der Erfindung gemäss Fig. 1, in vergrösserter Schnittdarstellung.
Das Kraftstoff-Verbrauchsmessgerät, beispielsweise eine Kraftstoffwaage, weist ein Messgefäss 1 auf, welches den für die Verbrauchsmessung benötigten Kraftstoff enthält. Zum Auffüllen des entleerten Messgefässes 1 dient eine z. B. elektrisch betriebene Förderpumpe 2, welche den Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 3 ansaugt und über eine Speiseleitung 4 in das Messgefäss 1 fördert. Die Förderpumpe 2 ist nur in den Pausen zwischen den aufeinanderfolgenden Messungen in Be trieb. Bei automatischen Prüfständen ist die Förderpumpe 2 in der Regel in das selbsttätige Steuerungssystem der Massanlage mit einbezogen.
Während des Messvorganges wird der Kraftstoff aus dem Messgefäss 1 über eine bis nahe an den Boden des Messgefässes heranreichende Entnahmeleitung 5 abgesaugt und gelangt über einen an der höchstgelegenen Stelle des Systemes angeordneten Sammelbehälter 6 über eine abwärts führende Kraftstoffleitung 7 zum Verbraucher, z. B. einer Brennkraftmaschine 8 (Fig. 1).
Der Sammelbehälter 6 ist als aufrechtstehender Hohlzylinder ausgeführt und enthält einen Luftsammelraum 9, welcher über eine zentrale vertikale Entlüftungsleitung 10, die bis nahe an die obere Stirnwand des Sammelbehälters 6 herangeführt ist, entlüftbar ist. Der obere Teil des Sammelbehälters 6 ist nach Art eines Schauglases als Kappe 11 aus durchsichtigem Material ausgebildet. Die während des Betriebes mit dem Kraftstoff mitgeführten Luftbläschen sowie die nach Montagen und bei vollständiger Entleerung des Messgefässes 1 in der Kraftstoffleitung 7 bzw. der Entnahmeleitung 5 aufsteigenden Lufteinschlüsse bilden im Sammelbehälter 6 einen am abgesunkenen Kraftstoffniveau in der Kappe 11 erkennbaren Luftsack.
Zur Beseitigung der im Sammelbehälter 6 befindlichen Luft wird die Entlüftungsleitung 10 unter Unterdruck gesetzt. Dies darf jedoch nur innerhalb des Zeitraumes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen, d. h. also beim Wiederauffüllen des entleerten Messgefässes 1, geschehen. Während des Messvorganges muss hingegen zur Vermeidung von Messfehlern jeder Austausch von Kraftstoff zwischen dem Sammelbehälter 6 und der Entlüftungsleitung 10 unterbunden werden. Zu diesem Zweck befindet sich in der Entlüftungsleitung 10 eine Sperrvorrichtung, die bei der vereinfachten Ausführung nach Fig. 1 als vom Unterdruck betätigbares Kolbenventil 12, beim Beispiel der Fig. 2 als Magnetventil 13 ausgeführt ist. Beide Ventilausführungen 12 und 13 weisen in Schliessrichtung federbelastete Ventilkörper auf.
Der zur Entlüftung des Sammelbehälters 6 erforderliche Unterdruck kann in verschiedener Weise erzeugt werden. Beim Beispiel der Fig. 1 mündet die Entlüftungsleitung 10 unmittelbar in den Saugraum 14 der Förderpumpe 2, dem eine Eintrittsdrossel 15 vorgeschaltet ist, welche bei laufender Förderpumpe 2 einen erhöhten Unterdruck im Saugraum 14 verursacht. Sobald der Unterdruck den Ansprechwert des Kolbenventiles 12 erreicht hat, öffnet dieses, und die im Sammelbehälter 6 befindliche Luft wird durch die Entlüftungsleitung 10 abgesaugt. Mit dem Abschalten der Förderpumpe 2 nach dem Wiederauffüllen des Messgefässes 1 kehrt das federbelastete Kolbenventil 12 selbsttätig in die Schliesstellung zurück.
Die Zusatzeinrichtung nach Fig. 2 verfügt über eine eigene, an die Entlüftungsleitung 10 angeschlossene Luftpumpe 16 zur Erzeugung des erforderlichen Unterdruckes. Um den synchronen Ablauf des Entlüftungsvorganges mit dem Auffüllen des Messgefässes 1 zu gewährleisten, sind die Wicklung 17 des Magnetventils 13, der zum Antrieb der Luftpumpe 16 vorgesehene Elektromotor 18 sowie der Motor 19 der Förderpumpe 2 parallelgeschaltet und über einen gemeinsamen Hauptschalter 20, welcher in die Programmsteuerung eines automatischen Prüfstandes eingegliedert sein kann, einschaltbar. Zur Rückführung des nach beendeter Entlüftung in der Entlüftungsleitung 10 allenfalls vorhandenen Kraftstoffes in den Vorratsbehälter 3 ist eine eigene Rückführleitung 21 an der Pumpe 16 angeschlossen.
Die nur beispielsweise dargestellten Anordnungen nach Fig. 1 und 2 können je nach Erfordernis in verschiedener Weise miteinander kombiniert werden. Bei hohen Ansprüchen an die Messgenauigkeit kann bei spielsweise bei der Ausführung nach Fig. 1 anstelle des Kolbenventiles 12 ein Magnetventil 13 entsprechend Fig. 2 in Parallelschaltung mit dem Antriebsmotor der Förderpumpe 2 verwendet werden. Eine solche Anordnung zeichnet sich durch besonders hohe Funktionssicherheit bei geringem baulichen Aufwand aus.
Aus Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Sammelbehälters 6 ersichtlich. Dieser weist ein Gehäuse 22 mit seitlichem Anschlussflansch 23 für die nicht dargestellte Entnahmeleitung 5 auf. Die zum führende, schräg abwärts geneigte Kraftstoffleitung 7 ist in eine dem Anschlussflansch 23 gegenüberliegende schräge Bohrung des Gehäuses 22 eingelötet. In das Gehäuse 22 ist von unten her ein Schraubenbutzen 24 eingeschraubt, welcher eine zentrale Bohrung besitzt, in die ein das Gehäuse 22 quer durchsetzendes Rohr 25 eingesetzt ist. Das Gehäuse 22 weist auf dieser Seite eine in einen Ringeinstich 26 auslaufende Gewindebohrung 27 auf, in die die durchsichtige Kappe 11 eingeschraubt ist. Die Abdichtung der Kappe 11 gegenüber dem Gehäuse 22 besorgt ein in den Ringeinstich 26 eingelegter Dichtring 28.
Am Schraubenbutzen 24 ist in nicht dargestellter Weise die Sperrvorrichtung der Entlüftungsleitung angeschlossen.
Fig. 4 zeigt die Ausrüstung der Förderpumpe 2 für den saugseitigen Anschluss der Entlüftungsleitung 10.
An der saugseitigen Stirnwand 29 des Pumpengehäuses 30 ist ein Deckel 31 mittels Schrauben 32 befestigt. Der Deckel 31 besitzt eine durchgehende, abgesetzte zylindrische Bohrung 33, die mit einer entsprechenden Bohrung der Stirnwand 29 fluchtet. Vor der Bohrung 33 befindet sich ein am Deckel 3 1 mit Schrauben 34 befestigter Sitzring 35 eines Drosselventiles. Dieses besteht aus einer von einer Druckfeder 37 belasteten, auf dem Sitzring 35 aufliegenden Ventilplatte 36. Ein an der Rückseite des Deckels 31 mittels Schrauben 38 befestigter Bügel 39 trägt einen die Ventilplatte 36 befestigdurchsetzenden Führungsstift 40.
Der Innenraum der abgesetzten Bohrung 33 steht über einen radialen Verbindungskanal 41 und eine quer hiezu verlaufende Anschlussbohrung 42 mit Innengewinde 43 mit der in das Innengewinde einschraubbaren, jedoch nicht dargestellten Entlüftungsleitung 10 in Verbindung. Der durch das Drosselventil erreichbare Unterdruck im Inneren der Bohrung 33 ergibt sich aus dem Durchmesser der Ventilplatte 36 und der Dimensionierung der Druckfeder 37.