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Die
vorliegende Erfindung betrifft Anordnungsaufbau für einen
Analyse Sensor zur Untersuchung des Betriebsverhaltins Verhaltens,
der Kolbens, um auf einem Zylinderblock Sensoren zur Messung eines
Spalts zwischen einem Kolben und einer zugeordneten Zylinderlaufbüchse anzubringen.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung
des Verhaltens eines Kolbens, um das Verhalten eines Kolbens über eine Änderung
des Spaltes zwischen dem Kolben und einer zugeordneten Zylinderlaufbüchse unter Bezugnahme
auf den Kurbelwinkel zu untersuchen.
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Es
ist wesentlich, verschiedene Daten zu untersuchen, während eine
Brennkraftmaschine läuft, um
die Qualität
der Brennkraftmaschine zu verbessern. Beispielsweise kann in einem
Fall, in welchem der Grund für
anomale Geräusche,
die Auftreffgeräusche
eines Kolbens zu sein scheinen, das Verhalten von Kolben untersucht
werden. Bei der Untersuchung des Verhaltens von Kolben können sich,
da bei den Kolben, die so ausgebildet sind, dass sie sich innerhalb
zugeordneter Zylinderlaufbüchsen
hin- und herbewegen, Spalte in Bezug auf die Innenumfangsoberflächen der
Zylinderlaufbüchsen
erforderlich sind, die Kolben frei in Radialrichtung innerhalb der Zylinderlaufbüchsen bewegen,
wodurch deren Bewegungen als Variation des Spalts zwischen den Kolben
und den zugeordneten Zylinderlaufbüchsen detektiert werden können, wodurch
es ermöglicht
wird, die voranstehend geschilderte Untersuchung des Verhaltens
der Kolben auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Ermittlung durchzuführen.
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Andererseits
beschreibt, beispielsweise zum Detektieren der Überhitzung von Kolben, während eine
Brennkraftmaschine läuft,
die japanische Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. Hei-4-140430 eine Anordnung, bei welcher Spaltsensoren
auf einem Zylinderblock einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind,
um Spalte zwischen den Kolben und zugeordneten Zylinderlaufbüchsen zu detektieren.
Das Verhalten der Kolben kann ebenfalls dadurch untersucht werden,
dass Spaltwerte eingesetzt werden, die von den so vorgesehenen Spaltsensoren
detektiert werden.
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Bei
der japanischen Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. Hei-4-140430 sind die Spaltsensoren auf einer unteren
Totpunktseite des Kolbens der Zylinderlaufbuchsen vorgesehen, und führt das
Detektieren des Spaltes an den unteren Totpunkten der Kolben in
der Hinsicht zu einer Schwierigkeit, dass die genaue Ermittlung
des Verhaltens der Kolben nicht ausreicht.
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Um
hiermit fertig zu werden, ist es erforderlich, Spalte auf einer
oberen Totpunktseite der Kolben der Laufbüchsen zu detektieren, wo das
Verhalten der Kolben eine Neigung zur Instabilität zeigt. Falls Spaltsensoren
auf der oberen Totpunktseite vorgesehen sind, werden allerdings
die Sensoren wesentlich durch Wärme
von Brennkammern beeinträchtigt, was
zu verschiedenen Schwierigkeiten führt. Wenn beispielsweise die
Dichteigenschaften zwischen dem Sensormontageabschnitt und dem Kolben
(Ölringen) beeinträchtigt sind,
tritt von dort Öl
aus, was zu der Schwierigkeit führt,
dass der Ölverbrauch
ansteigt. Weiterhin wird bei der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents
Nr. Hei-4-140430 ein weiteres Problem hervorgerufen, nämlich dass
Spalte in Axialrichtung einer Kurbelwelle nicht detektiert werden
können.
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Darüber hinaus
werden von den Spaltsensoren detektierte Spaltwerte wesentlich durch
die Montagebedingungen der Spaltsensoren beeinträchtigt, was zu der Schwierigkeit
führt,
dass die ungenaue Montage von Spaltsensoren zu einer Beeinträchtigung
der Messgenauigkeit führt.
Darüber
hinaus ändert
sich, während
die Brennkraftmaschine läuft,
die Auswirkung der Wärme
auf die Spaltsensormontagepositionen, wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl
oder die Belastung ändert.
Wenn beispielsweise ein Spaltsensoraufnahmegehäuse aus Edelstahl besteht,
dagegen der Zylinderblock aus Aluminium, wird eine gewisse Verzerrung
zwischen dem Aufnahmegehäuse
und der Brennkraftmaschine hervorgerufen, in Folge der unterschiedlichen
Verformung durch Wärmeausdehnung,
die durch die Wärme
hervorgerufen wird, und dies führt
wiederum zu der Schwierigkeit, dass die Montagepositionen der Spaltsensoren in
Bezug auf die Zylinderlaufbüchsen
um mehrere Mikrometer in Bezug auf jene Positionen verschoben werden,
die eingestellt wurden, als die Spaltsensoren montiert wurden.
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Darüber hinaus
tritt bei hoher Brennkraftmaschinendrehzahl das Risiko auf, dass
die Spaltmessgenauigkeit am oberen Totpunkt des Kolbens beeinträchtigt wird,
in Folge der unterschiedlichen Reaktionsfrequenz bei den Spaltsensoren
bzw. Kurbelwinkelsensoren.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
Lösung
für die
voranstehend geschilderten, beim Stand der Technik auftretenden
Probleme.
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Insbesondere
besteht ein Ziel bei einer ersten Zielrichtung der Erfindung darin,
eine Anordnung für
einen Sensor zur Untersuchung des Kolbenverhaltens zu erzielen,
um das Verhalten von Kolben an deren oberen Totpunktpositionen ohne
Schwierigkeiten zu detektieren.
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Gemäß der ersten
Zielrichtung der Erfindung wird das Ziel durch eine Montageanordnung
für einen Sensor
zum Untersuchen des Kolbenverhaltens erreicht, um auf einem Zylinderblock
(6) Sensoren (7a, 7b, 8a, 8b)
anzubringen, um Spalte zwischen Kolben (4a, 4c)
und zugeordneten Zylinderlaufbüchsen
(3a, 3c) auf zumindest oberen Totpunktseiten der
Kolben (4a, 4c) zu, detektieren, zur Untersuchung
des Verhaltens der Kolben (4a, 4b, 4c, 4d )
während
eine Brennkraftmaschine (1) läuft, wobei Aufnahmegehäuse (11)
für die
Sensoren (7a, 7b, 8a, 8b) so
vorgesehen sind, dass sie durch einen Wassermantel (10)
hindurchgehen, welcher die Zylinderlaufbüchsen (3a, 3c)
umgibt.
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Bei
dieser Anordnung können
die Aufnahmegehäuse
vorzugsweise durch das Kühlwasser
gekühlt
werden, und können
die Sensoren wiederum über
die so gekühlten
Aufnahmegehäuse
gekühlt werden,
wodurch die Auswirkung von Wärme
von den Brennkammern verringert werden kann.
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Insbesondere
sind die Aufnahmegehäuse (11)
an den Zylinderlaufbüchsenseiten
befestigt, und können
Abschnitte der Aufnahmegehäuse
(11), die weiter außerhalb
des Wassermantels (10) liegen, durch ein Dichtungsteil
(16) in einem Zustand abgedichtet sein, in welchem eine
thermische Verformung der Aufnahmegehäuse (11) in Bezug
auf den Zylinderblock (6) möglich ist. Mit einer derartigen
Konstruktion können
die Aufnahmegehäuse
sicher abgedichtet werden, selbst wenn der Zylinderblock in Folge
von Wärme
von den Brennkammern verformt wird.
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Weiterhin
sind Abschnitte der Sensoren (7a, 7b, 8a, 8c),
welche dem Inneren der Zylinderlaufbüchsen (3a, 3c)
gegenüberliegen,
so ausgebildet, dass sie durch Deckel (15) aus einem wärmebeständigen Harz
abgedeckt sind. Bei dieser Konstruktion können die Sensoren gegen Wärme von
den Brennkammern geschützt
werden. Da die Deckel aus Harz bestehen, besteht darüber hinaus
kein Risiko, dass der Kolben beschädigt wird, und ist auch eine
einfache Bearbeitung möglich,
wodurch Zylinderbohrungen bearbeitet werden können, nachdem die Deckel angebracht
wurden, und auch gute Dichtungseigenschaften zur Verfügung gestellt
werden können.
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Weiterhin
sind die Sensoren (7a, 7b) so konstruiert, dass
sie so angeordnet sind, dass sie von einer Seite des Zylinderblocks
(6) in Axialrichtung einer Kurbelwelle (5) zum
Inneren der Zylinderlaufbüchse (3a)
hin verlaufen. Bei dieser Konstruktion kann, da es möglich ist,
eine relativ große
Verformung einer Kopffläche
des Kolbens in Axialrichtung der Kurbelwelle zu detektieren, die
Genauigkeit verbessert werden, mit welcher das Verhalten des Kolbens
detektiert wird.
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Weiterhin
sind die Sensoren (7a, 7b) so aufgebaut, dass
sie so angeordnet sind, dass sie von einer Seite des Zylinderblocks
(6), welche eine Richtung normal zur Achse der Kurbelwelle
(5) vermeidet, zum Inneren der Zylinderlaufbüchse (3a)
hin verlaufen, und in einer Endoberfläche (6f) des Zylinderblocks
(6), die am weitesten in Axialrichtung der Kurbelwelle
(6) von einem Abschnitt entfernt angeordnet ist, an welchem
ein Axialdrucksteuerabschnitt (17) für die Kurbelwelle (5)
vorgesehen ist.
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Bei
dieser Konstruktion kann die Position der Kopffläche des Kolbens, die an der
Position weg von dem Axialdrucksteuerabschnitt entfernt angeordnet ist,
und zu einer starken Änderung
in Axialdruckrichtung neigt, vorzugsweise mit hoher Genauigkeit
detektiert werden, und wird verhindert, dass die Montageanordnung
der Sensoren kompliziert wird, wodurch verhindert wird, dass der
Zylinderblock große Abmessungen
annimmt. Weiterhin müssen
die Sensoren nur auf jener Seite angeordnet werden, welche die Richtung
normal zur Achse der Kurbelwelle vermeidet, anders ausgedrückt in einem
Winkel von im wesentlichen 180° oder
weniger als 180° in
Bezug auf die Kurbelwellenachse. Diese Anordnung der Sensoren ermöglicht es,
das Verhalten des Kolbens in Axialrichtung der Kurbelwelle zu detektieren.
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Weiterhin
sind die ersten Sensoren (7a, 7b) so angeordnet,
dass sie von einer Seite des Zylinderblocks (6) in Axialrichtung
einer Kurbelwelle (5) zum Inneren der Zylinderlaufbüchse (3a)
hin verlaufen, und sind die zweiten Sensoren (8a, 8b)
so angeordnet, dass sie von einer Seite des Zylinderblocks (6), welche
normal zur Achse der Kurbelwelle (5) verläuft, zum
Inneren der Zylinderlaufbüchse
(3c) hin verlaufen. Da bei dieser Konstruktion die Verschiebungen der
Kolben in Axialrichtung der Kurbelwelle und in Richtung normal zur
Axialrichtung der Kurbelwelle detektiert werden können, kann
das Verhalten der Kolben exakt festgestellt werden.
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Weiterhin
wird eine Montageanordnung für einen
Sensor zur Untersuchung des Kolbenverhaltens zur Verfügung gestellt,
um auf einem Zylinderblock (6) Sensoren (7a, 7b)
zum Detektieren von Spalten zwischen einem Kolben (4a)
und einer zugehörigen Zylinderlaufbüchse (3a)
auf zumindest einer oberen Totpunktseite des Kolbens (4a)
zu detektieren, zur Untersuchung des Verhaltens des Kolbens (4a),
während
eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine läuft, wobei ein Einlassport
(6w) in dem Zylinderblock (6) vorgesehen ist,
um Kühlwasser
einzulassen, das von einer Wasserpumpe (18) ausgestoßen wird,
wobei die Sensoren (7a, 7b) so angeordnet sind,
dass sie sich zum Inneren einer Zylinderlaufbüchse (3a) hin erstrecken,
die am nächsten
an dem Kühlwassereinlassport
(6w) liegt.
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Da
die Sensoren an der Position angeordnet sind, welche den höchsten Kühlwirkungsgrad
aufweist, kann bei dieser Konstruktion die Auswirkung von Wärme von
der Brennkammer auf die Sensoren so weit wie möglich verringert werden.
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Weiterhin
besteht ein Ziel einer zweiten Zielrichtung der Erfindung darin,
so weit wie möglich
die Erzeugung von Mess- oder
Detektionsfehlern zu verhindern, die durch verschiedene externe
Faktoren bei Sensoren zum Detektieren eines Spaltes zwischen einem
Kolben und einer zugehörigen
Zylinderlaufbüchse
im Betrieb einer Brennkraftmaschine hervorgerufen werden können. Gemäß der zweiten
Zielrichtung der Erfindung wird das Ziel durch ein Verfahren zur
Untersuchung des Kolbenverhaltens erreicht, um das Verhalten eines
Kolbens (4c) durch eine Änderung des Spaltes zwischen
dem Kolben (4c) und einer zugehörigen Zylinderlaufbüchse (3c)
in Reaktion auf den Winkel einer zugeordneten Kurbel zu untersuchen,
während
eine Brennkraftmaschine läuft, mit
den Schritten, einen Spalt zwischen dem Kolben (4c) und
der zugehörigen
Zylinderlaufbüchse
(3c) mit einem Sensor (8a) zu detektieren, der
in der Zylinderlaufbüchse
(3c) vorgesehen ist, eine Variation (ΔV) zwischen einem Bezugswert
entsprechend einem Anlagezustand zwischen dem Kolben (4c)
und der Zylinderlaufbüchse
(3c) und einem Minimalwert (V min) im Betrieb zu erhalten,
der durch einen Minimalwert zwischen Spaltwerten (V) gebildet wird,
die im Betrieb der Brennkraftmaschine detektiert werden, und Korrigieren
der Spaltwerte (V), die detektiert wurden, während die Brennkraftmaschine
läuft,
um ein Ausmaß gleich
der Variation (ΔV)
für einen
tatsächlichen
Spaltwert.
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Bei
dieser Konstruktion ist der Montageabschnitt für die Spaltsensoren den Auswirkungen
der Wärme
ausgesetzt, die erzeugt wird, wenn die Drehzahl oder die Belastung
der Brennkraftmaschine sich ändert,
und selbst, wenn die Montagepositionen der Spaltsensoren in der
Zylinderlaufbüchse
in Bezug auf jene verschoben werden, die bei ihrer Montage in der
Zylinderlaufbüchse
eingestellt wurden, kann ein Fehler der im Betrieb der Brennkraftmaschine
detektierten Spaltwerte dadurch ausgeschaltet werden, dass eine
Nullkorrektur vorgenommen wird, wobei der Spaltminimalwert im Betrieb
der Brennkraftmaschine als eine Nullposition angesehen wird, an
welcher der Kolben zur Anlage gegen die Zylinderlaufbüchse gelangt.
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Insbesondere
wird der Minimalwert unter den Spaltwerten (V), die detektiert werden,
während die
Brennkraftmaschine läuft, über mehrere
Zyklen ermittelt, wobei der Minimalwert (V min) im Betrieb auf der
Grundlage mehrerer derartigen Minimalwerte berechnet wird. Da mehrere
Minimalwerte aufgenommen werden, welche eine Bezugsgröße bei der Durchführung der
Nullkorrektur bilden, kann daher der Minimalwert im Betrieb mit
hoher Genauigkeit berechnet werden, um die Nullkorrektur durch Berechnung
eines Mittelwertes aus den so ermittelten Minimalwerten durchzuführen.
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Weiterhin
wird ein Verfahren zur Untersuchung des Verhaltens von Kolben zum
Untersuchen des Verhaltens eines Kolbens über eine Änderung des Spaltes zwischen
dem Kolben und einer zugeordneten Laufbüchse eines Zylinders (3c)
in Reaktion auf den Winkel einer zugehörigen Kurbel im Betrieb einer
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, welches folgende Schritte umfasst: Detektieren von Positionen
(E, F) vor und nach einem oberen Totpunkt des Kolbens (4c),
an welchem Kolbenringe des Kolbens an dem Sensor (8a) vorbeigehen,
der in der Zylinderlaufbüchse
(3c) vorgesehen ist, um den Spalt zu detektieren, und Festlegung
eines mittleren Punktes zwischen zwei Punkten der Positionen (E, F),
an welchen die Kolbenringe vorbeigehen, zur Position des oberen
Totpunktes, wenn das Verhalten des Kolbens untersucht wird.
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Da
bei dieser Konstruktion die Kolbenposition direkt durch den Sensor
zum Detektieren des Spaltes zwischen dem Kolben und seiner zugehörigen Zylinderlaufbüchse festgestellt
wird, kann der obere Totpunkt genau dadurch detektiert werden, dass
die Kolbenpositionen vor und nach dem oberen Totpunkt des Kolbens
detektiert werden, und daher kann selbst dann, wenn eine Differenz
der Reaktionsfrequenz, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl hoch
ist, zwischen einem Kurbelwinkel, der von dem getrennt vorgesehenen
Kurbelwinkelsensor detektiert wird, und dem so detektierten oberen
Totpunkt hervorgerufen wird, eine entsprechende Korrektur vorgenommen
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
seitliche Schnittansicht eines Hauptteils einer Brennkraftmaschine,
bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt wird;
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2 eine
typische Perspektivansicht mit einer Darstellung eines Zustands,
in welchem jeweilige Sensoren angeordnet sind;
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3 eine
Schnittansicht eines Hauptteils eines Zylinders Nummer 3 mit
der Darstellung eines Zustands, in welchem Sensoren angeordnet sind;
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4 eine
seitliche Schnittansicht eines Hauptteils des Sensors in vergrößertem Maßstab;
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5 eine
Schnittansicht eines Hauptteils eines Zylinders Nummer 1 mit der
Darstellung eines Zustands, in welchem Sensoren angeordnet sind;
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6 ein
Blockdiagramm einer Steuerung auf der Grundlage der vorliegenden
Erfindung;
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7 ein
Signal vom Diagramm zur Erläuterung
der vom Sensor durchgeführten
Steuerung gemäß der Erfindung;
und
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8 ein
Diagramm mit einer Darstellung der Temperatureigenschaften des Sensors.
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1 ist
eine Seitenschnittansicht eines Hauptteils einer Brennkraftmaschine,
bei welcher die vorliegende Erfindung eingesetzt wird. Zwar ist
eine Reihenvierzylinder-Brennkraftmaschine
dargestellt, jedoch lässt
sich die vorliegende Erfindung auch bei verschiedenen anderen Arten
von Brennkraftmaschinen einsetzen.
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In 1 sind
Zylinderlaufbüchsen 3a, 3b, 3c, 3d in
jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine vorgesehen, von einem
Zylinder Nummer 1, der an einer Seite angeordnet ist, an
welcher ein Synchronriemen (nicht gezeigt) angebracht ist, bis zu
einem Zylinder Nr. 4, der auf einer Seite angeordnet ist, an
welcher ein Schwungrad 2 angebracht ist, und sind Kolben 4a, 4b, 4c, 4d jeweils
in den Zylinderlaufbüchsen 3a bis 3d so
aufgenommen, dass sie sich darin frei hin- und herbewegen können. Weiterhin
ist eine Kurbelwelle 5, die mit den Kolben 4a bis 4d über jeweilige
Pleuelstangen verbunden ist, drehbar auf jeweiligen Kurbellagern
gehaltert, die auf jeweiligen Kurbelwänden 6a, 6b, 6c, 6d vorgesehen
sind, die einstückig
mit dem Zylinderblock 6 ausgebildet sind.
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Die
in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 kann
eine Viertaktbrennkraftmaschine sein, und wenn Kraftstoff in Brennkammern
in den jeweiligen Zylindern zu vorbestimmten Zeitpunkten verbrannt wird,
bewegen sich die jeweiligen Kolben 4a bis 4d hin
und her, mit vier Hüben,
nämlich
Verbrennungshub, Auslasshub, Ansaughub und Verdichtungshub. Daher
dreht sich die Kurbelwelle 5, und wird eine Antriebskraft
von der Seite des Schwungrades 2 an ein (nicht dargestelltes)
Getriebe abgegeben.
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Das
Verhalten von Kolben in der Brennkraftmaschine 1 mit dem
voranstehend geschilderten Aufbau kann auf der Grundlage von Messwerten
für Spalte
zwischen den Kopfflächen
der Kolben und zugehörigen
Zylinderlaufbüchsen
und den Rändern
der Kolben und den zugehörigen
Zylinderlaufbüchsen untersucht
werden. Beispielsweise sind, wie in 2 gezeigt
ist, Sensoren 7a, 7b als erste Sensoren in dem
Zylinder Nummer 1 so vorgesehen, dass sie der Innenumfangsoberfläche einer
zugehörigen
Zylinderlaufbüchse 3a gegenüberliegen,
und in Vertikalrichtung in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet
sind, wogegen Sensoren 8a, 8b als zweite Sensoren
in dem Zylinder Nummer 3 so vorgesehen sind, dass sie symmetrisch
in Richtung der Zylinderreihe angeordnet sind, und in Vertikalrichtung
einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen.
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Bei
den ersten Sensoren misst der höher
angeordnete Sensor 7a einen Spalt zwischen der Kolbenkopffläche 4T und
der Zylinderlaufbüchse 3a an der
Position eines oberen Totpunkts des Kolbens (vgl. 5),
und messen die zweiten Sensoren 8a, 8b einen Spalt
zwischen dem Kolbenrand 4S und der Zylinderlaufbüchse 3c an
der Position eines oberen Totpunkts des Kolbens (vgl. 3).
Darüber
hinaus wird die Genauigkeit verbessert, mit welcher das Verhalten
des Kolbenrandes 4S detektiert wird, da die zweiten Sensoren 8a, 8b so
angeordnet sind, dass das axiale Zentrum 9a des Kolbens 9 zwischen
dem Sensor 8a an der Oberseite und dem Sensor 8b an der
Unterseite angeordnet ist, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt
erreicht. Die Sensoren 7a, 7b, 8a, 8b können beispielsweise
als Wirbelstromspaltsensor ausgebildet sein.
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Wie
aus 3 hervorgeht, sind die jeweiligen Sensoren 8a, 8b,
die in dem Zylinder Nr. 3 vorgesehen sind, an Positionen
normal zur Achse des Kolbens angeordnet (auf einer Linie parallel
zur Achse der Kurbelwelle 5). Dies gestattet das Detektieren von
Verschiebungen des Kolbens 4 in Schubrichtung und Gegenrichtung,
die in Folge von Schwingungen um die Achse eines Kolbenbolzens 9 herum
hervorgerufen werden, auf vorteilhafte Weise. Weiterhin sind die
jeweiligen Sensoren 8a, 8b so angeordnet, dass
sie sich über
einen Wassermantel 10 erstrecken, der so vorgesehen ist,
dass er von außen
die Zylinderlaufbüchse 3c umgibt,
die eine Zylinderkammer ausbildet, um in dieser den Kolben 4c aufzunehmen.
Weiterhin sind entsprechend die jeweiligen Sensoren 7a, 7b so
angeordnet, dass sie sich über den
Wassermantel 10 erstrecken. Wie aus 3 hervorgeht,
sind in dem Kolben 4c von dessen Kopfflächenseite 4T aus drei
Ringe vorgesehen, nämlich ein
oberer Ring R1, ein zweiter Ring R2 und ein Ölring R3.
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4 zeigt
vergrößert einen
Hauptteil des Sensors 8a, repräsentativ für die Sensoren. Wie in 4 gezeigt
ist, weist der Sensor 8a ein rohrförmiges Aufnahmegehäuse 11 aus
Metall auf, und einen Kern 12, der an einem Abschnitt des
Aufnahmegehäuses 11 vorgesehen
ist, der dem Inneren des zugehörigen
Zylinders gegenüberliegt.
Eine Signalleitung 12a, die von dem Kern 12 ausgeht,
und Leitungsdrähte
eines Thermoelements 13 für die Temperaturkompensation
sind in dem Aufnahmegehäuse 11 aufgenommen,
und mit (nicht dargestellten) Messgeräten verbunden, die außerhalb
der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Weiterhin sind Gewinde in der
Außenumfangsoberfläche eines
Abschnitts des Aufnahmegehäuses 11 vorgesehen,
der auf der Seite der Zylinderlaufbüchse 3c liegt, so
dass das Aufnahmegehäuse 11 an
einer Muffe 14 befestigt werden kann, welche die Zylinderlaufbüchse 3c umgibt, mittels
Gewindeeingriff.
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Da
das Aufnahmegehäuse 11 so
vorgesehen ist, dass es sich über
den Wassermantel 10 erstreckt, wird daher das Aufnahmegehäuse 11 durch Kühlwasser
gekühlt,
und da der Sensor 8a wiederum über das Aufnahmegehäuse 11 gekühlt wird,
ist es nicht erforderlich, getrennt eine Kühlanordnung für den Sensor 8a vorzusehen.
Darüber
hinaus ist das Aufnahmegehäuse 11 bevorzugt
aus einem Material, wie beispielsweise Messing, hergestellt, welches gute
Wärmeabstrahleigenschaften
aufweist, und besteht vorzugsweise aus einem Material, wie beispielsweise
Edelstahl, welches gute Korrosionseigenschaften aufweist.
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Weiterhin
ist ein Deckel 15 aus einem wärmebeständigen Harz so vorgesehen,
dass er Endoberflächen
des Kerns 12 und des Aufnahmegehäuses 11 auf der Seite
der Zylinderlaufbüchse 3c abdeckt.
Daher wird verhindert, dass der Kern 12 in direkte Berührung mit
Brenngas in der Zylinderkammer gelangt, und wird der Kern durch
den Deckel 15 gegen Verbrennungswärme geschützt. Zwar liegt der Deckel 15 auf
der Innenumfangsoberfläche
der Zylinderlaufbüchse 3c frei,
wie dies voranstehend geschildert wurde, jedoch kann, da der Deckel 15 aus
Harz besteht, nachdem er angebracht wurde, der Deckel 15 gleichzeitig
mit der Ausbildung der Zylinderbohrung bearbeitet werden, und lässt sich
der Deckel 15 darüber
hinaus einfach bearbeiten, so dass kein Risiko in der Hinsicht besteht,
dass durch ihn der Kolben beschädigt
wird. Falls die jeweiligen Sensoren 7a, 7b, 8a, 8b als
Wirbelstromspaltsensoren ausgebildet sind, hat der Deckel 15 in
Folge seiner Ausbildung aus Harz nur geringe Auswirkungen auf die
magnetischen Eigenschaften der Sensoren, wodurch die Messgenauigkeit
verbessert werden kann.
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Weiterhin
erstreckt sich das Aufnahmegehäuse 11 durch
den Wassermantel 10 und geht durch einen Außenwandabschnitt
des Zylinderblocks 6 hindurch. Wenn der Zylinderblock 6 thermisch
expandiert, wird eine Relativabweichung in Bezug auf die Durchgangsrichtung
an jenem Abschnitt hervorgerufen, an welchem das Aufnahmegehäuse 11 durch den
Außenwandabschnitt
hindurchgeht. Um die Abweichung über
einen Schlupf zwischen dem Außenwandabschnitt
und dem Aufnahmegehäuse 11 auszugleichen,
ist ein Dichtungsteil 16 aus einem Material mit geringer
Reibung zwischen dem Aufnahmegehäuse 11 und
dem Außenwandabschnitt
des Zylinderblocks 6 so vorgesehen, dass es das Aufnahmegehäuse umgibt.
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Bei
der Montage des Aufnahmegehäuses 11 auf
dem Außenwandabschnitt
des Zylinderblocks 6, wobei sich das Aufnahmegehäuse durch
den Außenwandabschnitt
des Zylinderblocks 6 nach außen erstreckt, wird die Montage
so durchgeführt,
dass man das Aufnahmegehäuse 11 durch
ein Axialloch in einem teleskopartigen Rohrteil 19 hindurchgehen lässt, welches
mit dem Außenwandabschnitt
verschraubt ist. Ein rohrförmiges
Dichtungsteil 20 ist zwischen den beiden Teilen angeordnet,
und ein Gummirohr 21 ist elastisch über einen teleskopartig nach außen vorspringenden
Abschnitt des teleskopförmigen
Rohrteils 19 und das rohrförmige Gummidichtungsteil 20 aufgepasst.
Dann wird ein Ende des Gummirohrs 21 zusammen mit dem rohrförmigen Gummidichtungsteil 20,
das darin liegt, an dem Aufnahmegehäuse 11 über ein
Band 22 befestigt.
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Mit
einer derartigen Konstruktion kann ein Austritt von Kühlwasser
zwischen dem Aufnahmegehäuse 11 für den Sensor 8a,
das so angeordnet ist, dass es durch den Wassermantel 10 hindurchgeht, und
dem Außenwandabschnitt
des Zylinderblocks 6 verhindert werden. Eine Flüssigkeitsabdichtung
kann statt des Dichtungsteils 16 vorgesehen sein, und statt des
rohrförmigen
Dichtungsteils 20 kann ein Dichtungsband herumgewickelt
werden.
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Die
jeweiligen Sensoren 8a, 8b, die in dem Zylinder
Nr. 3 vorgesehen sind, sind an solchen Orten angeordnet,
dass das Detektieren einer Verschiebung des Kolbens in einem mittleren
Abschnitt des Kolbenhubs ermöglicht
wird, während
die Sensoren 7a, 7b in dem Zylinder Nr. 1 an
solchen Positionen angeordnet sind, dass die Detektion einer Verschiebung
eines Kolbens 4a an seinem oberen Totpunkt ermöglicht wird.
Darüber
hinaus befinden sich diese Sensoren 7a, 7b in
Axialrichtung der Kurbelwelle 5, so dass eine Bewegung
des Kolbens 4a in Axialrichtung der Kurbelwelle 5 ermöglicht wird.
In der Figur sind die Sensoren 7a, 7b in Axialrichtung
der Kurbelwelle 5 so angeordnet, dass sie dem Inneren der
Zylinderlaufbüchse 3a gegenüberliegen.
Bei der Anordnung der Sensoren zum Detektieren der Bewegung des
Kolbens in Axialrichtung der Kurbelwelle 5 können die
Sensoren auf der Seite angeordnet werden, welche die Richtung normal
zur Achse der Kurbelwelle 5 vermeidet, anders ausgedrückt in einem
Winkel von im wesentlichen 180° oder
weniger als 180°,
und diese Anordnung der Sensoren gestattet das Detektieren des Verhaltens
des Kolbens in Axialrichtung der Kurbelwelle.
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Weiterhin
ist bei der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, wie dies in 1 gezeigt
ist, ein Axialdrucksteuerabschnitt 17 für die Kurbelwelle 5 in einer
Kurbelwand 6d zwischen den Zylindern Nr. 3 und
Nr. 4 vorgesehen. Daher wird das voranstehend erwähnte Axialdruckverhalten
des Kolbens 4a am Zylinder Nr. 1 am größten, der
am weitesten weg von dem Steuerabschnitt 17 liegt, und
darüber
hinaus wird das Verhalten in der Nähe der Position des oberen
Totpunktes des Kolbens 4a am größten. Auf diese Weise kann
das Ausmaß der
Verschiebung des Kolbens in Folge seines Axialdruckverhaltens vorzugsweise
durch Anordnung der Sensoren 7a, 7b auf die voranstehend
geschilderte Weise detektiert werden.
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Darüber hinaus
ist bei der in den beigefügten Zeichnungen
dargestellten Ausführungsform,
wie besonders deutlich aus 5 hervorgeht,
das Paar der Sensoren 7a, 7b vertikal in einer
Endwand 6f des Zylinderblocks 6 gegenüberliegend
der Seite angeordnet, wo die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine
zum Getriebe hin abgenommen wird. Die so angeordneten Sensoren 7a, 7b gestatten
es, das Verhalten der Kopffläche
des Kolbens 4c zu detektieren, die am weitesten entfernt
von dem Axialdrucksteuerabschnitt 17 in Axialrichtung der
Kurbelwelle 5 angeordnet ist, und darüber hinaus können die
Sensoren dieses Verhalten mit hoher Genauigkeit detektieren.
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Weiterhin
sind ein Synchronriemen und dergleichen auf der Seite der Endwand 6f des
Zylinderblocks 6 angeordnet, und ist eine Wasserpumpe 18 ebenfalls
an derselben Seite des Zylinderblocks 6 vorgesehen. Da
diese Sensoren 7a, 7b in der Nähe einer derartigen großen Kühlquelle
angeordnet sind, kann die Auswirkung der Kühlung auf die Sensoren 7a, 7b in vorteilhafter
Weise erhöht
werden. Kühlwasser,
dessen Wärme
an einem Kühler
(nicht dargestellt) abgestrahlt wird, wird der Wasserpumpe 18 zugeführt, und
in der Endwand 6f des Zylinderblocks 6 ist ein
Kühlwassereinlassport 6w vorgesehen,
um das von der Wasserpumpe 18 abgegebene Kühlwasser
in den Zylinderblock 6 einzulassen.
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Die
Vorgehensweise zum Detektieren des Verhaltens der Kolben unter Verwendung
der wie voranstehend ausgebildeten Sensoren 7a, 7b, 8a, 8b wird
nachstehend unter Bezugnahme auf das in 6 dargestellte
Blockdiagramm beschrieben. In 6 erfolgt
die Beschreibung unter Bezugnahme auf den Sensor 8a als
Beispiel für
die anderen Sensoren.
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Gemäß 6 wird
ein Ausgangswert von dem Sensor 8a aus einem Analogsignal
in ein Digitalsignal durch einen AD-Wandler AD1 umgewandelt, und wird das
umgewandelte Signal dann einer ersten Gateverarbeitungsschaltung 21 und
einer zweiten Gateverarbeitungsschaltung 22 zugeführt. Ein
Ausgangswert von einem Kurbelwinkelsensor 24 zum Detektieren
des Kurbelwinkels unter Verwendung einer Kurbelriemenscheibe 23,
die wie in 1 gezeigt auf der Kurbelwelle 5 angebracht
ist, und ein Ausgangswert von einem nicht dargestellten Zylindersensor,
der auf einer Nockenseite eines Zylinderkopfes vorgesehen ist, werden
der ersten Gateverarbeitungsschaltung 21 über einen
AD-Wandler AD2 bzw. einen AD-Wandler AD3 zugeführt. Weiterhin wird ein Ausgangssignal
von dem voranstehend geschilderten Thermoelement 13 einer
Temperaturbereichskompensations-Verarbeitungsschaltung 25 innerhalb einer
Hauptsteuereinheit ECU über
einen AD-Wandler AD4 zugeführt.
Die jeweiligen Hübe
und oberen Totpunkte der jeweiligen Zylinder werden mit Hilfe des
Zylindersensors und des Kurbelwinkelsensors 24 detektiert.
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In
der Hauptsteuereinheit ECU wird ein Ausgangssignal von der ersten
Gateverarbeitungsschaltung 21 einer Nullkorrekturschaltung 26 zugeführt, und
wird ein Ausgangssignal von der zweiten Gateverarbeitungsschaltung 22 derselben
Nullkorrekturschaltung 26 zugeführt. Ein Ausgangssignal von
dieser Nullkorrekturschaltung 26 sowie ein Ausgangssignal
von der Temperturbereichskompensations-Verarbeitungsschaltung 25 werden
miteinander addiert, und dieses addierte Signal wird dann einer
Kolbenverhaltensdetektorschaltung 27 zugeführt. Dann
wird ein Kolbenverhaltenssignal von der Kolbenverhaltensdetektorschaltung 27 zu
einer Anzeigevorrichtung 28 ausgegeben, beispielsweise
einer CRT (Kathodenstrahlröhre),
die sich außerhalb
der Hauptsteuereinheit ECU befindet, und kann das Verhalten des
Kolbens über
die Anzeigevorrichtung 28 betrachtet werden.
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Als
nächstes
wird der Betriebsablauf der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf eine Signalform in 7 erläutert, welche
eine von dem Sensor 8a detektierte Änderung des Spaltes zwischen
dem Kolben 4c und dessen zugehöriger Zylinderlaufbüchse 3c zeigt.
In 7 ist die Größe des Spaltes
entlang der Ordinatenachse aufgetragen, und die Zeit (der Kurbelwinkel)
entlang der Abszissenachse. Das in 7 dargestellte
Beispiel betrifft den Fall einer Vierzylinderbrennkraftmaschine.
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Wie
voranstehend geschildert, ist der Sensor 8a als Wirbelstromspaltsensor
ausgebildet, und 8 zeigt dessen Eigenschaften,
wobei sich die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Entfernung
des Sensors zu einem Messgegenstand (dem Kolben 4c) ändert.
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Wie
in 7 gezeigt ist, erreicht das Sensorausgangssignal
V als detektierter Spaltwert eine Obergrenze bis zu einer mittleren
Position entlang dem Verdichtungshub, und wenn sich der Kolben 4c dem
Sensor 8a nähert,
der hierdurch entsprechend beeinflusst wird, beginnt das Sensorausgangssignal V
abzusinken. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist eine
Triggerspannung V1 etwas niedriger eingestellt als der obere Grenzwert,
und wenn das Sensorausgangssignal V unter die Triggerspannung V1
abfällt,
so erkennt man, dass der Kolben 4c durch den Sensor 8c detektiert
werden kann.
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Weiterhin
zeigt 7, dass in Folge der Tatsache, dass der Kolben 4c,
der einen mittleren Abschnitt des Verbrennungshubs nach dem Verdichtungshub
durchläuft,
sich von dem Sensor 8c entfernt, die Sensorausgangsspannung
V erneut einen Zustand erreicht, in welchem sie den oberen Grenzwert
erreicht. Bei dem folgenden Auslasshub und Ansaughub, ähnlich wie
bei dem geschilderten Verdichtungshub und Verbrennungshub, nimmt
dann wieder das Sensorausgangssignal V ab (Detektion des Kolbens 4c),
von einer mittleren Position des Auslasshubes aus, und daraufhin
erreicht das Sensorausgangssignal v den oberen Grenzwert von einer
mittleren Position des Ansaughubes aus. Daher sind in 7 Abschnitte
A, B jene, an denen der Kolben 4c mit Hilfe des Sensors 8a detektiert
werden kann.
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Weiterhin
setzt der Sensor 8a Aluminium ein, und sich allmählich ändernde
Abschnitte, die in den Abschnitten C, D auftauchen, vor und nach
den oberen Totpunkten, die wiederum in den Abschnitten A, B auftauchen,
zeigen Signalformen, welche den Kolbenrand des aus Aluminium bestehenden
Kolbens 4c detektieren. Im Gegensatz hierzu zeigen zahnförmige Abschnitte,
die in Abschnitten mit Ausnahme der Abschnitte C, D auftreten, Signalformen,
welche den Durchgang der drei Kolbenringe aus Stahl detektieren.
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Wie
voranstehend geschildert, weist der Sensor 8a, wie aus 8 hervorgeht,
solche Eigenschaften auf, dass sich die Sensorausgangsspannung V
linear ändert,
jedoch zeigt im allgemeinen das Sensorausgangssignal V eine Drift,
wenn sich die Temperatur ändert,
wie durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist, welche einen
Fall angibt, in welchem die Umgebungstemperatur 20°C beträgt, sowie durch
eine gestrichelte Linie, die einen Fall angibt, in welchem die Umgebungstemperatur
100°C beträgt. Eine
Position, die auf Null eingestellt ist, wenn der Sensor 8a montiert
wird, zeigt daher eine Abweichung, wenn die Umgebungstemperatur
im Betrieb der Brennkraftmaschine ansteigt, und bei einer vorbestimmten
Brennkraftmaschinendrehzahl oder einer vorbestimmten Brennkraftmaschinenbelastung kann
das Ausmaß der
Drift in gewissem Ausmaß korrigiert
werden, jedoch ist es in einem Fall, in welchem sich das Ausmaß der Drift
momentan ändert,
nicht möglich,
hiermit fertig zu werden.
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Gemäß der Erfindung
wird ein minimaler Ausgangswert (ein Wert, bei welchem eine stärkste Annäherung an
den Sensor 8a erfolgt ist) innerhalb des Abschnitts C (D)
als ein Minimalwert Vmin im Betrieb gespeichert, welcher einem Nullausgangssignal entspricht,
das anzeigt, dass der Kolben 4c in Kontakt mit der Innenumfangsoberfläche der
Zylinderlaufbüchse 3c gelangt,
und es wird eine Variation ΔV erhalten
zwischen einem Bezugswert, der ein Nullausgangssignal bei einer
vorher gespeicherten Bezugstemperatur darstellt (beispielsweise
20°C), und dem
Minimalwert Vmin im Betrieb, und dann wird eine Nullkorrektur durchgeführt, bei
welcher die Variation Δv
korrigiert (addiert oder subtrahiert) wird, in Bezug auf den detektierten
Wert V.
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Bei
der Bestimmung des Abschnitts C (D) wird eine Bestimmung mittels
Gateverarbeitung des Sensorausgangssignals V in der zweiten Gateverarbeitungsschaltung 22 durchgeführt. Da
in dem Sensorausgangssignal V Signalformen auftreten, die das Detektieren
der drei Kolbenringe in den Abschnitten vor und nach dem Detektieren
des Kolbenrandes anzeigen, wird unter diesen nur der Detektorwert
E, F (H, I) für
den oberen Ring, der den größten Effekt zeigt
(der Sensorwert V wird ein Minimum), als die Durchgangsposition
für den
Kolbenring dazu ausgewählt,
durch eine Triggerspannung V2 zum Detektieren des Kurbelwinkels
detektiert zu werden. Der Ausgangswert E, F (H, I) für den oberen
Ring taucht zweimal innerhalb des Abschnitts C (D) auf, und dies liegt
daran, dass der obere Ring an dem Sensor 8a vorbeiläuft, wenn
der Kolben vor und nach seinem oberen Totpunkt ansteigt bzw. absinkt.
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Daher
bildet ein Punkt in der Mitte zwischen den beiden Ausgangswerten
E, F (H, I) für
den oberen Ring einen oberen Totpunkt für den Kolben, und dies führt dazu,
dass der Abschnitt C (D) zwischen den Ausgangswerten E, F (H, I)
für den
oberen Ring liegt, und daher kann, wenn der Abschnitt A (B) detektiert
wird, ein Wert, an welchem der Sensorausgangswert V ein Minimum
zwischen den beiden Ausgangswerten E, F (H, I) für den oberen Ring annimmt, als
der Minimalwert Vmin im Betrieb angesehen werden. Die Bestimmung
des Hubes (Verdichtungs-, Verbrennungs-, Auslass- und Ansaughub) innerhalb der jeweiligen
Abschnitte E, F, H, I kann dadurch erfolgen, dass ein Zustand festgestellt
wird, in welchem ein Abschnitt G, in welchem die Sensorausgangswerte
ihre oberen Grenzwerte erreichen, zwischen den Abschnitten A, B
liegt.
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Daher
wird der Minimalwert Vmin im Betrieb, der detektiert und in der
zweiten Gateverarbeitungsschaltung 22 verarbeitet wird,
an die Nullkorrekturverarbeitungsschaltung 26 ausgegeben.
Dieser Nullkorrekturverarbeitungsschaltung 26 wird das
Sensorausgangssignal (der detektierte Wert) innerhalb des Abschnitts
A (B) zugeführt,
das in der ersten Gateverarbeitungsschaltung 21 verarbeitet
wird. Dann wird, wie voranstehend geschildert, die Nullkorrektur durchgeführt, bei
welcher die Variation ΔV
zum Sensorausgangswert V addiert wird.
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Wenn
dies erfolgt, werden mehrere Minimalwerte Vmin im Betrieb über mehrere
Zyklen detektiert, um die Genauigkeit der Bestimmung der Variation ΔV zu verbessern,
und diese detektierten Minimalwerte Vmin im Betrieb können beispielsweise
gemittelt werden.
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Selbst
wenn die detektierten Werte V in Folge der Auswirkung einer Wärmedrift
in Bezug auf die Eigenschaften bei der Bezugstemperatur hervorgerufen
werden, kann mit der voranstehend geschilderten Konstruktion erreicht
werden, dass die driftenden, detektierten Werte in einem Ausmaß entsprechend
der Drift korrigiert werden, wodurch es ermöglicht wird, Spaltwerte zu
erhalten, die im wesentlichen gleich tatsächlichen Spalten sind. Da der
Minimalwert Vmin im Betrieb zu einem negativen Wert wird, wie dies
in 7 gezeigt ist, wenn er in der Schaltung auftritt,
wird eine arithmetische Operation durchgeführt, bei welcher der Minimalwert
Vmin im Betrieb von dem detektierten Wert V subtrahiert wird.
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In
der Temperaturbereichskompensations-Verarbeitungsschaltung 25 wird
die Temperaturbereichskompensation durchgeführt, in Reaktion auf die Temperatureigenschaften,
die vorher in dem Sensor 8a gespeichert wurden, auf der
Grundlage des von dem Thermoelement 13 detektierten Temperaturwertes.
Beispielsweise wird, wie in 8 gezeigt ist,
die Temperaturkompensation für
jeden Sensor in Reaktion auf dessen Eigenschaften I, II bei 100°C durchgeführt.
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Darüber hinaus
kann das Verhalten des Kolbens 4c, wenn er innerhalb des
Zylinders ansteigt oder absinkt, dadurch analysiert werden, dass
die Änderung
der Größe des Spaltes
des Kolbens 4c in Bezug auf den Kurbelwinkel beobachtet
wird. Zu diesem Zweck werden der Kurbelwinkel und die Spaltbreite
detektiert, jedoch wird eine Phasenverschiebung hervorgerufen, insbesondere
bei hoher Brennkraftmaschinendrehzahl, in Folge der Differenz der Reaktionsfrequenz
zwischen dem Spaltsensor 8a und dem Kurbelwinkelsensor 24,
wenn nur der Kurbelwinkel mit dem Kurbelsensor 24 detektiert
wird, wie dies in Bezug auf den Stand der Technik erläutert wurde.
Wenn in diesem Fall eine Form einer Anzeige gewählt wird, bei welcher das Verhalten
des Kolbens nicht für
jeden Kurbelwinkel angezeigt wird, tritt die Schwierigkeit auf,
dass ein genauer Kurbelwinkel nicht erhalten werden kann.
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Im
Gegensatz hierzu wird ein Kurbelwinkel zwischen Messzeitpunkten
der Ausgangswerte E, F (H, I) des oberen Ringes durch vorheriges
Speichern (Einstellen) des Kurbelwinkels zwischen den beiden Ausgangswerten
erhalten. Darüber
hinaus ist es, wie voranstehend geschildert, möglich, da der mittlere Punkt
zwischen den beiden Ausgangswerten E, F (H, I) für den oberen Ring zur Position
des oberen Totpunktes wird, wenn die jeweiligen beiden Ausgangswerte
E, F (H, I) für
den oberen Ring auf der Grundlage der Kurbelwinkeldetektortriggerspannung
V2 detektiert werden, einen mittleren Punkt zwischen den Messzeitpunkten
dieser beiden Werte zu berechnen. Dann kann die Phasenverschiebung
des Kurbelwinkelsignals des Kurbelwinkelsensors 24 dadurch
korrigiert werden, dass die Position des oberen Totpunkts, die aus
der Ausgangssignalform des Spaltsensors 8a erhalten wird,
und das Positionssignal für
den oberen Totpunkt in Folge des Kurbelwinkelsensors 24 verglichen
werden.
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Das
Signal, das in Bezug auf die Nullkorrektur, die Kurbelwinkelphasenabweichungskorrektur und
die Temperaturbereichskompensation bearbeitet wurde, wird dann der
Kolbenverhaltensdetektorschaltung 27 zugeführt, bei
welcher beispielsweise eine grafische Verarbeitung der Kolbenposition
für jeden
vorbestimmten Kurbelwinkel (den Spalt zwischen der Zylinderlaufbüchse und
dem Kolben) erfolgt, um so auf einer Anzeigevorrichtung 28 betrachtet
zu werden. Der Graph für
das Verhalten des Kolbens, der auf diese Weise dargestellt wird,
wird exakt, wobei Messfehler in Folge von Wärmeverzerrungen und Auswirkungen
der Differenz der Reaktionsfrequenz der Sensoren ausgeschaltet sind.
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Wie
besonders deutlich aus den Signalformen hervorgeht, insbesondere
den Abschnitten C, D, zeigen die Kolben ein entgegengesetztes Verhalten, in
Folge der gegenseitigen Beziehung zwischen der Verbrennungsbelastung
in Bezug auf den Kolben und der Trägheitsbelastung in den Abschnitten
A, B.
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Gemäß der ersten
Zielrichtung der Erfindung können
die Aufnahmegehäuse
für die
Sensoren so vorgesehen sein, dass sie sich durch den Wassermantel
hindurch erstrecken, um so in vorteilhafter Weise gekühlt zu werden,
und können
die Sensoren wiederum über
die Aufnahmegehäuse
gekühlt
werden, wodurch die Auswirkung der Wärme von den Brennkammern verringert
werden kann. Daher kann die Messgenauigkeit der Sensoren verbessert
werden, und darüber
hinaus kann in einem Fall, in welchem die Sensoraufnahmegehäuse so vorgesehen sind,
selbst dann, wenn sich der Zylinderblock in Folge der Einwirkung
von Wärme
von den Brennkammern verformt, die Dichtung aufrechterhalten werden,
wobei verhindert wird, dass die Sensoraufnahmekammern durch diese
Wärme beeinflusst
werden, wodurch die Kühlwirkung
des Kühlwassers
genutzt werden kann, ohne hierdurch Probleme hervorzurufen.
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Darüber hinaus
wird selbst dann, wenn Deckel zum Schutz der Sensoren vorgesehen
sind, eine Beschädigung
der Kolben dadurch verhindert, dass die Sensoren gegen Wärme von
den Brennkammern durch die Deckel aus wärmebeständigem Harz geschützt sind,
und können
die Zylinderbohrungen einfach bearbeitet werden, selbst nachdem
die Deckel angebracht wurden, wodurch nicht nur die Dichtungseigenschaften
sichergestellt werden können, sondern
auch die magnetischen Eigenschaften der Sensoren nicht beeinflusst
werden, da die Deckel aus Harz bestehen, wodurch die Messgenauigkeit der
Sensoren verbessert wird.
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Darüber hinaus
kann die Genauigkeit, mit welcher das Verhalten der Kolben detektiert
wird, verbessert werden, da die Kopffläche des Kolbens, die dazu neigt,
stark thermisch verformt zu werden, so aufgebaut ist, dass sie in
Bezug auf eine Verschiebung detektiert wird, die in Axialrichtung
der Kurbelwelle relativ groß ist,
nämlich
eine Richtung, in welcher die Zylinder angeordnet sind. Insbesondere kann
nicht nur das Verhalten der Kolben auf vorteilhafte und genaue Art
und Weise detektiert werden, sondern auch verhindert werden, dass
die Sensormontageanordnung kompliziert wird, wodurch eine Vergrößerung der
Abmessungen des Zylinderblocks verhindert wird, durch Bereitstellung
der Sensoren in der Endwand des Zylinderblocks zum Detektieren der
Position der Kopffläche
des Kolbens, die sich stark ändern
kann, und durch deren Anordnung an einem Ort weit entfernt von dem
Axialdrucksteuerabschnitt für
die Kurbelwelle. Darüber
hinaus müssen die
Sensoren nur auf der Seite angeordnet werden, welche die Richtung
normal zur Achse der Kurbelwelle vermeidet, also in einem Winkel
von im wesentlichen 180° oder
weniger als 180°,
und kann durch diese Anordnung der Sensoren das Verhalten des Kolbens
in Axialrichtung der Kurbelwelle detektiert werden.
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Da
bei der Mehrzylinderbrennkraftmaschine die Sensoren an jenem Ort
angeordnet werden können,
der den höchsten
Kühlwirkungsgrad
aufweist, nämlich
durch deren Anordnung auf solche Weise, dass sie dem Inneren der
Zylinderlaufbüchse
gegenüberliegen,
die am nächsten
an dem Kühlwassereinlassport
zum Zuführen
von Kühlwasser
von der Wasserpumpe liegt, kann darüber hinaus die Einwirkung von
Wärme von
den Brennkammern auf die Sensoren so weit wie möglich verringert werden, wodurch die
Messgenauigkeit verbessert werden kann.
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Gemäß der zweiten
Zielrichtung der Erfindung kann selbst in einem Fall, in welchem
eine Abweichung der Sensorposition in Folge einer unterschiedlichen
Wärmeausdehnung
hervorgerufen wird, die durch den Materialunterschied zwischen der
Zylinderlaufbüchse
und den Spaltsensoren hervorgerufen wird, in Folge der Tatsache,
dass der Spaltminimalwert, der detektiert wird, wenn sich die Brennkraftmaschine
in Betrieb befindet, mit einer Nullkorrektur als Nullposition korrigiert
werden kann, an welcher der Kolben in Berührung mit der Zylinderlaufbüchse gelangt,
die Erzeugung eines Fehlers bei einem Wert verhindert werden, der
detektiert wird, wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist. Insbesondere
können
die Minimalwerte im Betrieb für
eine Nullkorrektur mit hoher Genauigkeit dadurch berechnet werden,
dass mehrere Minimalwerte genommen werden, die eine Bezugsgröße zur Durchführung der voranstehend
geschilderten Nullkorrektur darstellen, und beispielsweise eine
Berechnung eines Mittelwertes aus diesen erfolgt.
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Darüber hinaus
kann die Position des oberen Totpunkts des Kolbens dadurch genau
detektiert werden, dass direkt die Kolbenposition durch die Sensoren
zum Detektieren eines Spalts zwischen dem Kolben und der zugehörigen Zylinderlaufbüchse beobachtet
wird, und selbst wenn ein Unterschied der Frequenzreaktion zwischen
einem Kurbelwinkel, der von dem Kurbelwinkelsensor detektiert wird,
der getrennt vorgesehen ist, und der so detektierten Position des oberen
Totpunktes hervorgerufen wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl
hoch ist, kann eine erforderliche Korrektur durchgeführt werden.
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Zwar
erfolgte eine Beschreibung im Zusammenhang mit einer bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung, jedoch werden Fachleute erkennen, dass sich in dieser
Hinsicht verschiedene Änderungen
und Modifikationen vornehmen lassen, ohne von der Erfindung abzuweichen,
und es ist daher angestrebt, dass die beigefügten Patentansprüche alle derartigen Änderungen
und Modifikationen umfassen, die vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung
umfasst sind, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldungsunterlagen
ergeben.