CH221974A - Verfahren und Einrichtung zur Indizierung eines Verbrennungsmotors. - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Einrichtung zur Indizierung eines Verbrennungsmotors.



   Obgleich verschiedene brauchbare, vor allem elektrisch arbeitende Druckindikatoren bekannt t sind, besteht beim Indizieren von Verbrennungsmotoren immer noch die Schwie  rigkeit, dass    der für die Praxis ausgeführte Motorzylinder im allgemeinen keine überzählige Bohrung besitzt ; das Indizieren ist also meistens auf   Versuchszylinder    beschrÏnkt, in welchen eine besondere Indizier öffnung angebracht ist. Bei   Flugmotoren    behilft man sich in der Praxis oft damit, da¯ eine der beiden Z ndkerzen entfernt und durch den Indikator ersetzt wird ; Versuche haben jedoch ergeben, da¯ der Lauf des Motors un, insbesondere sein Klopfverhalten durch solche Massnahmen grundlegend ge ändert wird.



   Es ist schon vorgeschlagen worden, einen Indikator mit einer Zündkerze zusammen an einer Bohrun des Zylinders anzubringen, un, zwar in der Art, da¯ ein in einem Einschraubteil befindlicher Kanal sich in zwei Arme teilt, an dessen einem die Zündkerze, an dem andern der Indikator sitzt.   Dnfrch    solche KanÏle wird jedoch ebenfalls das Verhalten des Motors geändert, ausserdem tritt beim Hin-und Hergehen des Motorkolbens eine Pumpwirkung auf, wodurch eine au¯erordentliche WÏrmeabgabe an das verzweigte Rohr erfolgt, und schliesslich arbeitet sowohl die Zündkerze als auch der Indikator am   Ende eines solchen Eamals nicht    mehr   rich-      tig.    Andere Vorschläge versuchen, Indikator und Z ndkerze unmittelbar zusammenzubauen ;

   abgesehen von der Vielzahl der Typen von Zündkerzen-Indikatoren, die dann   en-tsprechend jedem Wärmewert    und jedem Gewinde vorrätig sein müssten, ist auch durch solche Verbindungen die Wirkungsweise sowohl der eingebauten und damit verÏnderten Z ndkerze als auch des   Indika-    tors   gestort.   



   Es ist au¯erordentlich wichtig, dass die    Indizierumg eines Verbrennungsmotors der     Praxis ermöglicht wird, ohne dass man irgendwelche Veränderungen am Motor vornimmt. Nach dem erfindungsgemϯen Verfahren kann diese Forderung praktisch erf llt werden. Dasselbe zeichnet sich dadurch aus,   dass die durch den wechselnden Zylin-      derdruck hervorgerufenen Dehnungen    von ruhenden Motorteilen zur Messung des   Zy-    linderdruckes verwendet werden.



   Man kann die Dehnung jedes ruhenden Teils des Motors verwenden, welcher durch den Zylinderdruck eindeutig beansprucht wird, z. B. der Befestigungsschrauben des Zylinders oder der äussern Zylinderwandung ; die Beziehung des Messwertes zum   Zylinder-    druck kann durch Vergleichsversuche ermit   telt werden, ebenso gewisse Temperatur-oder    Ersch tterungsfehler. Besonders g nstig sind dabei in die Zylinderwandung eingeschraubte Teile, wie Z ndkerzen oder Einspritzdiisen usw., welche mit dem Verbrennungsraum in Berührung stehen. In diesem Falle wirkt das Gewinde als Federung - es sind f r solche Gewinde, z.

   B. für ein   Präzisions-    gewinde M 13, d. h. 13 mm Durchmesser und 6 mm Hohe,   Federungswerte    von etwa   ^)    X 10-5 cm/kg ermittelt worden, so dass durch 100   kg eine Dehnung von einigen    Tausendstelmillimeter verursacht wird. Man wird also besonders vorteilhaft die Dehnung zwischen einer Zylinderwandung und einem solchen eingeschraubten Teil, z. B. einer Zündkerze, verwenden.



   Die Erfindung bezieht   sicle    ausser auf das uch auf eine   Einriell-    tung zu dessen Durchf hrung. Dasselbe   zeichnet sieh dadurch    aus, dass ein Druck   indikator zwischen emer Zylinderwandung    und einem in dieser Wandung eingeschraubten, mit dem Verbrennungsraum in   Berüh-      rung stehenden Teil eingeklemmt ist.   



   Auf der Zeichnung ist eine   beispiels-    weise Ausführungsform der Einrichtung   na, eh    der Erfindung dargestellt.



   Fig.   1    zeigt eine in einer   Zylinderwan-    dung eingeschraubte Zündkerze mit einem Druckindikator.



     Fig. 2--t zeigen    drei   Ausführungsbei-    spiele des Indikators.



     AN'ie    in Fig. 1 veranschaulicht, wird ein als schmaler Ring d ausgebildeter Druckindikator unter den Z ndkerzenflansch an Stelle der Unterlegscheibe geklemmt; die Z ndkerze a ist mit dem Gewinde b in den Zylinder e eingeschraubt, wobei ihre   Stirnfläehe f    mit dem Gasdruck p beaufschlagt wird.



  Durch das Anpressen der Zündkerze gegen den Indikatorring d entsteht zunÏchst ein konstanter Druck P. Sobald der Motor in Gang gesetzt wird, drückt der wechselnde   Gasdru,ck p, f gegen    die Zündkerze in der Richtung, da¯ er de n konstanten Druek P vermindert. Der vom Indikator, der m¯glichst steif sein muss, gemessene Druck wird ohne   Temperaturfchler unmittelbar dem Zy-    linderdruck porportional ; nur die Temperaturabhängigkeit des Indikators an sich geht in die Messung ein.



   Ein Naclischleifen der   Druckflächen    von Z ndkerze und Zylindereinsenkung ist emp   iehlenswert.



   Die Ausführung eines solchen Ringindi- kators kann grundsätzlich pneumalisch, elek-    trisch,   insbesondere piezoelektrisch, magne-       tisch, elektrostatisch und so welter erfolgen.    d. h. es kann jeder bisher verwendete Indikatoreffekt auch liier angewendet werden. Besonders geeignet werden der magnetische. der piezoelektrische und der pneumatische Effekt sein, f r die im folgenden Ausf hrungsbeispiele gegeben werden. Ebenso können mit einem solchen Indikator auch andere vom    Druck abgeleitete Messungen ausgeführt, wer-    den,   insbesondere Klopf meeeungen,    mit der ersten oder zweiten Ableitung des Druckes nach der Zeit.



   Fig. 2 zeigt einen   magnetisehell Inldika-    tor. In dem aus   magnetisehem    Material be   stehendenRingeisteineSpule < yaufgewik-    kelt, der   Abschluss nach aussen erfolgt durch    einen mehr oder weniger lose eingeführten    Ankerring/t, welcher aus einzelnen Stücken      zusammengesetzl    oder in einem Stück in die Ringform gebogen sein kann. Der   hohlring-       formige, magnetische Kreis schliesst sich      lureh    die Teile e, li,. Durch Aufrauhen oder Glattschleifen der Ber hrungsflÏchen h und e wird der Federungswert der Anordnung, gleichzeitig die Empfindlichkeit in magnetischer Hinsicht beeinflusst. Ein grösserer Luftspalt ist aus beiden Gr nden nicht zu empfehlen.

   Die Spule g kann nun in bekannter Weise auf ihre Induktivität untersucht werden, z.   B.    in Br ckenschaltungen nach dem   Trägerfrequenzverfahren (Eraftlauf-    messer, s. J. Ratzke, Jahrb. d. Deutschen Luftfahrtforschung 1937, II.,   S.      278    und J.   Ratzke,    Die   Messtechnik 193. 9, Band    15, S.   215).    Der gesuchte Verlauf des Zylinderdruekes ist dann aus dem Verlauf der In  duktivität    zu entnehmen.



   Fig.   a    zeigt ein   piezoelektrisches Au. s-    f hrungsbeispiel. In einem Kupfermantel i, der durch Umbördeln oder   Hartloten    geschlossen ist, sind zwei Ringe k aus piezoelektrischem Kristall, insbesondere Quarzkristall eingesetzt, welche   entgegengesetzt ge-    polt sind, so dass beim Zusammendrücken   ihre auf die Elektrode Mt abgegebenen    Ladungen sich addieren.

   Da die   Kristallringe    bei solchen Dimensionen zerbrechlich   sied,    werden sie beispielsweise auf ihren AbnahmeflÏchen verkupfert und dann mit der aus Kupferfolie bestehenden Elektrode   na    verlötet oder verschweisst, so dass selbst bei mehreren   Pruchstellen    die einzelnen   Bruch-    st ck der Quarze durch die Kupferfolie m    zusammengehalten werden und der Indika-    tor trotzdem fehlerfrei   arbeibet.    Zur Isola  taion    des Mittelleiters m können seitliche
Glimmerringe eingeschoben werden, oder   noch besser-wie    in   Fig.

   3 dargestellt-    durch schräges Abkanten der   Quarzringe    ein isolierender Luftraum geschaffen werden.



     I)    Ausführung der Elektrode erfolgt vor  teilhaft durch    ein   angeschweisstes oder ge-      lötetes Eupferröhrchen, in welches    ein mit dünnem Glasrohr oder dünnen Isolierperlen isolierter Leiter eingeschoben ist. Es ist auf diese Weise möglich, den   Ringindikator    mit einer H¯he von nur wenigen Millimetern auszuführen, so dass am Motor und an der Zündkerze praktisch nichts verändert wird.



   Bei der pneumatischen L¯sung wird einfach ein   Hohlring    aus Stahl oder Kupfer unter die Z ndkerze gelegt, der mit   hochsie-       dendem. 01 oder einer ändern geeigneten    Flüssigkeit, wie Quecksilber usw. gefüllt ist.



  Durch ein   angeschweisstes Röhrchen    wird der in der Flüssigkeit erzeugte hydrostatische Druck, dessen ¯nderungen den ¯nderungen des Zylinderdruckes proportional sind, nach aussen übertragen und in bekannter Weise gemessen. Insbesondere ist zur Messung eine   stroboskopische Einrichtung    geeignet, bei    welcher ein bekannter Gegendruck gegen die-      sen Öldruck angesetzt wird,    unter   Zwischen-    schaltung einer Kontaktmembran, welche je  weilig    bei Erreichung von Druckgleichheit einen elektrischen Kreis umschaltet.



   Ein   Ausfübrungsbeispiel,    in welchem statt der Kontaktmembran eine   empfind-    lichere Schaltkapillarröhre Verwendung findet, ist in Fig. 4 dargestellt. Der unter die Zündkerze geklemmte Indikator besteht aus einem Hohlring l, der mit Íl gef llt ist und in, den ein   Eupferröhrchen?eingesetztist.   



  An das   Kupferrohr    n ist eine   Schaltkapil-    larröhre o angeschlossen, welche nur der Deutlichkeit halber so gro? gezeichnet ist,    in'Wirklichkeitjedochmitausserordentlich    kleiner Bohrung ausgeführt wird. Auf die andere Seite der   Eapillarröhre    c wird der   Eichdruck p@    mit Hilfe einer Ílpresse,   Press-      luftflasohe    oder dergleichen gegeben. In der Schaltröhre befindet sich ein   Quecksilber-    tropfen q, welcher sich entsprechend den DruckÏnderungen hin- und herbewegt und   dabei die Kontakte f und    s kurzschliesst, welche eine   Glimmlampe    aufleuchten lassen.



  Eine derartige Einrichtung kann unmittelbar mit dem   Aufnahmegerät    des DVL Glimmlampenindikators vereinigt werden   (s.    R. Brandt und   H.      Viehmann,    Der DVL Glimmlampenindikator,   Autom.    tech.   Zeit-    schrift, Bd. 36, 1933,   S.    309).



   Wie schon oben erwähnt, kann noch dadurch ein Temperaturfehler auftreten, da?   der Piezoeffekt    oder ein anderer zur   Mes-    sung herangezogener Effekt temperaturabhängig ist. Durch Verstärken der Elektrode   iii,    welche aus Kupfer, Aluminium oder Zink bestehend, einen gr¯¯eren WÏrmeausdehnungskoeffizienten als der Stahl besitzt, lϯt sich die auf die Quarzringe wirkende   0'or-    spannung so erhöhen, dass die Verminderung des Piezoeffektes durch bessere   Flächenpres-      sung wieder ausgeglichen wird.   



   Eine einfachere   Vermeldung    des Temperaturfehlers besteht darin, da¯ K hlringe von Ïhnlicher Form wie der Indikator nach Fig. 4, jedoch mit einem Ein- und einem Auslaufrohr versehen und von Wasser   dureh-    sp lt, unter oder  ber (oder beides) den   Ringindikator gelegt werden.    Diese Kühlringe müssen eine möglichst hohe Steifigkeit aufweisen. Soweit der Motorzylinder genügend Platz freigibt, können die   Linge    mit grösserem   Durehmesser    gefertigt werden und unter bezw.  ber den Indikator nur noch mit einem massiven Ansatz greifen, der durch seine Wärmeleitfähigkeit die Kühlwirkung ausübt : diese Ausführung beansprucht eine kleinere H¯he, so da¯ die Zündkerze nahezu gleich tief eingeschraubt werden kann, wie ohne Kühlring.



   Da der Indikator bei jedem Einschrauben eine etwas andere Empfindlichkeit besitzen wird, empfiehlt es sieh, ihn im Motor zu eichen, indem zum Beispiel der   Verbren-      nungsraum auf    einen mit Manometer gemessenen Druck angefüllt wird oder ein Verdichtungsdiagramm gefahren wird, dessen   Höehstdruck    aus früheren Messungen oder Berechnungen bekannt ist oder schliesslich durch Vergleich mit einem andern Indikator.



   PATENTANSPR¯CHE :    I.    Verfahren zur Indizierung eines Ver  brennungsmotors,    dadurch gekennzeichnet, da¯ die dureh den wechselnden   Zylinder-    druck hervorgerufenen Dehnungen von ruhenden   Motorteilen    zur Messung des Zy  linderdruckes    verwendet werden.

Claims (1)

1. II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, da¯ ein Druekindikator zwisehen einer Zylinderwandung und einem in dieser Wandung g eingeschraubten. mit dem Verbrennungsraum in Berührung stehenden Teileingeklemmt ist.

   UNTERANSPK¯CHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Dehnung zwischen einer Zylinderwandung und einem in dieser Wandung eingeschraubten Teil in Richtung des gedehnten Gewindes zur Messung des Zylinderdruckes verwendet wird.

   2. Einri htung nach Patentanspruch II. cladurch gekennzeichnet, dass der Druckindi- kator ringf¯rmig ausgebildet ist.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, mit Druckindikator auf magnetischem Prinzip, gekennzeichnet durch einen hohlringförmigen, magnetischen Kreis (p,/t).indessenInnerem eine Spule (g) liegt, und durch eine Vorrichtung zur Messung der Induktivität dieser Spule.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, mit Druckindikator auf piezoelektrischem Prinzip, gekennzeiclnet durch zwei ringförmige piezoelektrisehe Kristalle (k), in deren Mitte sich eine Abnehmeelektrode (m) befindet.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüehen 2 und 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Kristalle @ metallisierte Oberflächen haben, die auf die Abnahmeelektrode (m) aufgel¯tet sind.

   6. Einrichtung nach Patentansprueh II und Unteranspr chen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, da¯ die ringf¯rmigen Kristalle (k) metallisierte OberflÏchen haben, die auf die Abnahmeelektrode (m) geschweisst sind.

   7. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, mit Druckindikator auf pneumatischem Prinzip, gekennzeichnet durch einen Hohlring, der mit Flüssigkeit gefüllt ist, deren DruckÏnderungen den Änderungen des Zylinderdruckes proportional sind.