DE102007003562A1 - Cylinder pressure measuring device for e.g. diesel engine, has carrying sleeve attached to strain gauges, where elongation of sleeve and elongation of gauges produces elongation of tie rod, which is produced by cylinder pressure - Google Patents

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Abstract

The device has a carrying sleeve (10) divided in axial direction into two sections (12, 13) and fastened to a tie rod of a cylinder by a fastening device such that the sleeve partially encloses the tie rod. The carrying sleeve is attached to strain gauges, where an elongation of the carrying sleeve and elongation of the strain gauges produces an elongation of the tie rod, which is produced by cylinder pressure to be measured. The strain gauges are interconnected in a Wheatstone bridge for compensating bends of the tie rod.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderdruckmesseinrichtung für eine Brennkraftmaschine.The The invention relates to a cylinder pressure measuring device for an internal combustion engine.

Zur Gewährleistung eines optimalen Betriebs einer Brennkraftmaschine, wie z. B. eines Großdieselmotors oder auch Gasmotors, ist es erforderlich, den in Zylindern der Brennkraftmaschine herrschenden Zylinderdruck messtechnisch zu erfassen und z. B. zur Regelung des Zündverhaltens der Brennkraftmaschine zu verwenden. Hierzu ist es notwendig, den in den Zylindern einer Brennkraftmaschine herrschenden Zylinderdruck permanent zu erfassen.to warranty optimal operation of an internal combustion engine, such. B. a large diesel engine or gas engine, it is necessary to prevail in cylinders of the internal combustion engine To detect cylinder pressure metrologically and z. B. for the regulation of ignition behavior to use the internal combustion engine. For this it is necessary, the in the cylinders of an internal combustion engine prevailing cylinder pressure permanently detect.

Aus der Praxis bekannte Zylinderdruckmesseinrichtungen erfassen den Zylinderdruck von Zylindern einer Brennkraftmaschine direkt bzw. innerhalb eines Brennraums der Zylinder. Derartige brennraumbündige Zylinderdruckmesseinrichtungen unterliegen einer hohen thermischen und mechanischen Belastung. Weiterhin sind dieselben Schädigungseinflüssen durch Ablagerungen von Verbrennungsrückständen ausgesetzt. Dies führt dazu, dass die aus der Praxis bekannten, brennraumbündigen Zylinderdruckmesseinrichtungen lediglich eine geringe Standzeit aufweisen und daher nicht geeignet sind, permanent über eine relativ lange Betriebsdauer zuverlässig den Zylinderdruck zu erfassen. Es besteht daher Bedarf an einer Zylinderdruckmesseinrichtung, mit Hilfe derer permanent der in Zylindern einer Brennkraftmaschine herrschende Zylinderdruck gemessen werden kann, die jedoch mit relativ geringen Kosten realisiert werden kann, ohne dass konstruktive Veränderungen an der Brennkraftmaschine als solche erforderlich sind.Out practice known cylinder pressure measuring detect the Cylinder pressure of cylinders of an internal combustion engine directly or inside a combustion chamber of the cylinders. Such combustion chamber flush cylinder pressure measuring devices are subject to high thermal and mechanical stress. Furthermore, the same damage influences by Deposits of combustion residues exposed. this leads to to that known from practice, the combustion chamber flush cylinder pressure measuring devices have only a short service life and are therefore not suitable, permanently over Relatively long operating time to reliably detect the cylinder pressure. There is therefore a need for a cylinder pressure measuring device, with Help those permanently in the cylinders of an internal combustion engine prevailing cylinder pressure can be measured, however, with relatively low Cost can be realized without making any constructive changes are required as such at the internal combustion engine.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Zylinderdruckmesseinrichtung zu schaffen.Of these, Based on the present invention, the problem is based to create a novel cylinder pressure measuring device.

Dieses Problem wird durch eine Zylinderdruckmesseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung weist eine in axialer Richtung geteilte Traghülse auf, die über mindestens eine Befestigungseinrichtung an einem Zuganker des Zylinders derart befestigbar ist, dass die Traghülse den Zuganker teilweise umschließt, wobei der Traghülse mindestens ein Dehnungsmessstreifen zugeordnet ist, und wobei eine durch den zu messenden Zylinderdruck bewirkte Längenänderung des Zugankers eine Längenänderung der in axialer Richtung getrennten Traghülse und damit eine Längenänderung des oder jedes Dehnungsmessstreifens bewirkt.This Problem is solved by a cylinder pressure measuring device according to claim 1 solved. The cylinder pressure measuring device according to the invention has a split in the axial direction supporting sleeve, which over at least a fastening device on a tie rod of the cylinder such fastened is that the carrying sleeve partially enclosing the tie rod, the support sleeve at least one strain gauge is assigned, and wherein a through the cylinder pressure to be measured caused change in length of the tie rod a change in length the separate in the axial direction support sleeve and thus a change in length of the or each strain gauge causes.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung wird der in Zylindern einer Brennkraftmaschine herrschende Zylinderdruck indirekt bzw. außerhalb des Brennraums der Zylinder erfasst. Hierzu wird eine dem Zylinderdruck proportionale Dehnung eines Zugankers des hinsichtlich seines Zylinderdrucks zu überwachenden Zylinders herangezogen. Da die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung keine direkte Verbindung zum Brennraum des zu überwachenden Zylinders aufweist, unterliegt dieselbe auch keinen hohen thermischen und mechanischen Belastungen. Des Weiteren ist die Funktion der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung nicht durch Ablagerungen von Verbrennungsrückständen beeinträchtigt. Darüber hinaus sind an der Brennkraftmaschine keine konstruktiven Veränderungen erforderlich. Die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung kann an einer Brennkraftmaschine einfach montiert und demontiert werden. Die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung zeichnet sich durch relativ geringe Kosten sowie hohe Standzeiten aus.With Help of the cylinder pressure measuring device according to the invention is the pressure prevailing in cylinders of an internal combustion engine cylinder pressure indirectly or outside the combustion chamber of the cylinder detected. For this purpose, a cylinder pressure proportional elongation of a tie rod of the in terms of its cylinder pressure to be monitored Cylinders pulled. As the cylinder pressure measuring device according to the invention has no direct connection to the combustion chamber of the cylinder to be monitored, The same is not subject to high thermal and mechanical Charges. Furthermore, the function of the cylinder pressure measuring device according to the invention not affected by deposits of combustion residues. Furthermore are on the engine no structural changes required. The cylinder pressure measuring device according to the invention can be easily mounted on an internal combustion engine and dismantled become. The cylinder pressure measuring device according to the invention is characterized by relatively low costs and long service life out.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer to the drawing explained. Showing:

1: eine Traghülse einer erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung; 1 a support sleeve of a cylinder pressure measuring device according to the invention;

2: einen Spannring einer Befestigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung; 2 a clamping ring of a fastening device of the cylinder pressure measuring device according to the invention;

3: einen Nutenstein der Befestigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung; 3 : a sliding block of the fastening device of the cylinder pressure measuring device according to the invention;

4: ein Klemmstück der Befestigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung; und 4 a clamping piece of the fastening device of the cylinder pressure measuring device according to the invention; and

5: eine Spannplatte der Befestigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung. 5 : a clamping plate of the fastening device of the cylinder pressure measuring device according to the invention.

1 bis 5 zeigen Baugruppen einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung. Die Zylinderdruckmesseinrichtung dient der indirekten Erfassung eines in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine herrschenden Zylinderdrucks außerhalb eines Brennraums des Zylinders, wobei zur Zylinderdruckmessung eine proportionale Dehnung eines Zugankers des hinsichtlich seines Zylinderdrucks zu überwachenden Zylinders herangezogen wird. 1 to 5 show assemblies of a preferred embodiment of a cylinder pressure measuring device according to the invention. The cylinder pressure measuring device is used for the indirect detection of a prevailing in a cylinder of an internal combustion engine cylinder pressure outside a combustion chamber of the cylinder, wherein for cylinder pressure measurement, a proportional elongation of a tie rod of the cylinder to be monitored with respect to its cylinder pressure is used.

Die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung verfügt über eine Traghülse 10 (siehe 1), wobei die Traghülse 10 in axialer Richtung, also in Richtung des Pfeils 11, geteilt ist. Vorzugsweise ist die Traghülse 10 durch die Teilung bzw. Trennung in axialer Richtung in zwei Abschnitte 12 und 13 geteilt. Die axiale Teilung der Traghülse 10 ermöglicht dabei die Montage der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung bei montiertem bzw. eingebautem Zuganker.The cylinder pressure measuring device according to the invention has a support sleeve 10 (please refer 1 ), wherein the support sleeve 10 in the axial direction, in the direction of the arrow 11 , is shared. Preferably, the support sleeve 10 by the division or separation in the axial direction into two sections 12 and 13 divided. The axial pitch of the support sleeve 10 allows the assembly of the cylinder pressure measuring device according to the invention with mounted or installed tie rods.

Die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung verfügt über zwei Befestigungseinrichtungen, um die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung an einem Zuganker des Zylinders zu befestigen, und zwar derart, dass die Traghülse 10 den Zuganker teilweise umschließt bzw. umgibt. Beiden axialen Enden 14, 15 der Traghülse 10 ist dabei jeweils eine Befestigungseinrichtung zugeordnet.The cylinder pressure measuring device according to the invention has two fastening devices in order to fix the cylinder pressure measuring device according to the invention to a tie rod of the cylinder, in such a way that the support sleeve 10 partially encloses or surrounds the tie rod. Both axial ends 14 . 15 the support sleeve 10 is in each case assigned a fastening device.

Jede der Befestigungseinrichtungen umfasst einen U-förmigen Spannring 16 (siehe 2), einen Nutenstein 17 (siehe 3), ein Klemmstück 18 (siehe 4) sowie eine Spannplatte 19 (siehe 5). Jede Spannplatte 19 ist über Schrauben mit dem entsprechenden Klemmstück 18 sowie Nutenstein 17 verschraubt, wodurch letztendlich die Spannringe 16 die Traghülse 10 gegen den entsprechenden Zuganker drücken bzw. pressen.Each of the fastening devices comprises a U-shaped clamping ring 16 (please refer 2 ), a sliding block 17 (please refer 3 ), a clamping piece 18 (please refer 4 ) and a clamping plate 19 (please refer 5 ). Each clamping plate 19 is about screws with the appropriate clamping piece 18 as well as sliding block 17 screwed, which ultimately causes the clamping rings 16 the carrying sleeve 10 Press or press against the corresponding tie rod.

Durch die Verwendung der Spannringe 16 wird selbst bei beengten Platzverhältnissen eine Montage der Zylinderdruckmesseinrichtung an einem Zuganker ermöglicht. Über das Anziehmoment der Schrauben wird die Flächenpressung der Traghülse 10 mit dem Zuganker definiert.By using the clamping rings 16 Even in confined spaces, an installation of the cylinder pressure measuring device is made possible on a tie rod. About the tightening torque of the screws, the surface pressure of the support sleeve 10 defined with the tie rod.

Jeder der Abschnitte 12, 13 der Traghülse 10 weist an einem äußeren Ende 14, 15 jeweils einen Vorsprung 20 auf, der in montiertem Zustand am Zuganker anliegt. Die Abmessungen der Vorsprünge 20, die an Innenflächen der Abschnitte 12, 13 der Traghülse 10 ausgebildet sind, sowie das Anziehmoment der Schrauben bestimmen die Flächenpressung zwischen der Traghülse 10 und dem Zuganker. Ein Innendurchmesser der an den Innenflächen der Abschnitte ausgebildeten Vorsprünge 20 ist dabei an einen Außendurchmesser des Zugankers angepasst, an welchem die Zylinderdruckmesseinrichtung befestigt werden soll.Each of the sections 12 . 13 the support sleeve 10 indicates at an outer end 14 . 15 one projection each 20 on, which rests in the mounted state on the tie rod. The dimensions of the projections 20 attached to inner surfaces of the sections 12 . 13 the support sleeve 10 are formed, and the tightening torque of the screws determine the surface pressure between the support sleeve 10 and the tie rod. An inner diameter of the protrusions formed on the inner surfaces of the sections 20 is adapted to an outer diameter of the tie rod to which the cylinder pressure measuring device is to be attached.

Der Traghülse 10 der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung ist mindestens ein Dehnungsmessstreifen zugeordnet. Eine durch den zu messenden Zylinderdruck bewirkte Längenänderung des Zugankers wird in eine Längenänderung der Traghülse 10 und damit in eine Längenänderung des oder jedes Dehnungsmessstreifens umgesetzt. Zwischen Zuganker und Traghülse 10 der Zylinderdruckmesseinrichtung besteht demnach ein Kraftschluss, sodass über die an der Innenfläche der Traghülse 10 ausgebildeten Vorsprünge 20 in Folge der Längenänderung des Zugankers bewirkte Kräfte auf die Traghülse 10 übertragen werden.The support sleeve 10 the cylinder pressure measuring device according to the invention is associated with at least one strain gauge. A change in length of the tie rod caused by the cylinder pressure to be measured becomes a change in length of the support sleeve 10 and thus converted into a change in length of the or each strain gauge. Between tie rod and support sleeve 10 The cylinder pressure measuring device is therefore a frictional connection, so that on the on the inner surface of the support sleeve 10 trained tabs 20 As a result of the change in length of the tie rod forces caused on the support sleeve 10 be transmitted.

Durch Wahl eines geeigneten Werkstoffs für die Traghülse kann einer Reibkorrosionsgefahr zwischen Traghülse und Zuganker entgegengewirkt werden. Vorzugsweise ist die Traghülse 10 aus demselben Werkstoff hergestellt wie der Zuganker, an welchem die erfindungsgemäße Zylinderdruckmesseinrichtung über die Traghülse zu befestigen ist. Hierdurch wird auch eine gleiche Wärmedehnung von Zuganker und Traghülse erreicht, weiterhin werden Verspannungen zwischen Zuganker und Traghülse minimiert.By choosing a suitable material for the support sleeve Reibkorrosionsgefahr between support sleeve and tie rod can be counteracted. Preferably, the support sleeve 10 made of the same material as the tie rod, to which the cylinder pressure measuring device according to the invention is to be fastened via the support sleeve. As a result, an equal thermal expansion of tie rod and support sleeve is achieved, further tension between tie rods and support sleeve are minimized.

Vorzugsweise umfasst die Zylinderdruckmesseinrichtung zwei Dehnungsmessstreifen, die an sich diametral gegenüberliegenden Positionen der Traghülse angeordnet sind. Vorzugsweise ist jedem der beiden Abschnitte 13, 14 der Traghülse 10 ein Dehnungsmessstreifen zugeordnet. Die beiden Dehnungsmessstreifen sind vorzugsweise in einer Wheatstoneschen Brücke verschaltet, um so Biegungen des Zugankers und damit der Traghülse zu kompensieren.Preferably, the cylinder pressure measuring device comprises two strain gauges, which are arranged at diametrically opposite positions of the support sleeve. Preferably, each of the two sections 13 . 14 the support sleeve 10 associated with a strain gauge. The two strain gauges are preferably connected in a Wheatstone bridge so as to compensate for bending of the tie rod and thus the support sleeve.

Es ist möglich, bestehende Brennkraftmaschinen mit der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung nachzurüsten. Die Montage sowie Demontage der erfindungsgemäßen Zylinderdruckmesseinrichtung erfolgt am montierten Zuganker. Es sind keinerlei konstruktive Änderungen am Zuganker bzw. an der Brennkraftmaschine erforderlich.It is possible, existing internal combustion engine with the cylinder pressure measuring device according to the invention retrofit. The assembly and disassembly of the cylinder pressure measuring device according to the invention takes place on the installed tie rod. There are no constructive changes on the tie rod or on the internal combustion engine required.

1010
Traghülsecarrying sleeve
1111
Axialrichtungaxially
1212
Abschnittsection
1313
Abschnittsection
1414
EndeThe End
1515
EndeThe End
1616
Spannringclamping ring
1717
Nutensteinsliding block
1818
Klemmstückclamp
1919
Spannplattechipboard
2020
Vorsprunghead Start

Claims (5)

Zylinderdruckmesseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, zur Messung eines in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine herrschenden Drucks außerhalb des Brennraums, mit einer in axialer Richtung geteilten Traghülse (10), die über mindestens eine Befestigungseinrichtung an einem Zuganker des Zylinders derart befestigbar ist, dass die Traghülse (10) den Zuganker teilweise umschließt, wobei der Traghülse (10) mindestens ein Dehnungsmessstreifen zugeordnet ist, und wobei eine durch den zu messenden Zylinderdruck bewirkte Längenänderung des Zugankers eine Längenänderung der in axialer Richtung getrennten Traghülse (10) und damit eine Längenänderung des oder jedes Dehnungsmessstreifens bewirkt.Cylinder pressure measuring device for an internal combustion engine, for measuring a ruling in a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine pressure outside the combustion chamber, with a split in the axial direction support sleeve ( 10 ), which is fastened to at least one fastening device on a tie rod of the cylinder such that the support sleeve ( 10 ) partially encloses the tie rod, wherein the support sleeve ( 10 ) is assigned at least one strain gauge, and wherein one effected by the cylinder pressure to be measured te change in length of the tie rod a change in length of the separated in the axial direction support sleeve ( 10 ) and thus causes a change in length of the or each strain gauge. Zylinderdruckmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traghülse (10) durch die Trennung in axialer Richtung in zwei Abschnitte (12, 13) geteilt ist.Cylinder pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the support sleeve ( 10 ) by the separation in the axial direction into two sections ( 12 . 13 ) is shared. Zylinderdruckmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träghülse (10) an sich diametral gegenüberliegenden Positionen jeweils ein Dehnungsmessstreifen zugeordnet ist, wobei die beiden Dehnungsmessstreifen in einer Wheatstoneschen Brücke verschaltet sind, um Biegungen des Zugankers zu kompensieren.Cylinder pressure measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the support sleeve ( 10 ) In diametrically opposite positions in each case a strain gauge is assigned, wherein the two strain gauges are connected in a Wheatstone bridge to compensate for bends of the tie rod. Zylinderdruckmesseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (12, 13) der Traghülse (10) an ihren äußeren Enden (14, 15) jeweils einen, einer Innenfläche zugeordneten Vorsprung (20) aufweisen, der in am Zuganker montierten Zustand gegen eine Außenfläche des Zugankers drückt.Cylinder pressure measuring device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the sections ( 12 . 13 ) of the support sleeve ( 10 ) at their outer ends ( 14 . 15 ) each have a, an inner surface associated projection ( 20 ), which presses in the state mounted on the tie rod against an outer surface of the tie rod. Zylinderdruckmesseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe über vorzugsweise zwei Befestigungseinrichtungen an einem Zuganker des Zylinders befestigbar ist, wobei jede Befestigungseinrichtung einen U-förmigen Spannring (16), einen Nutenstein (17), ein Klemmstück (18) und eine Spannplatte (19) umfasst, wobei jeder Spannring (16) an einem äußeren Ende (14, 15) die Abschnitte (12, 13) der Traghülse (10) derart umschließt, dass eine über die jeweilige Spannplatte (19), das jeweilige Klemmstück (18) und den jeweiligen Nutenstein (17) auf den jeweiligen Spannring (16) ausgeübte Kraft die Abschnitte (12, 13) der Traghülse (10) gegen den Zuganker drückt.Cylinder pressure measuring device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the same is fastened via preferably two fastening means to a tie rod of the cylinder, wherein each fastening means comprises a U-shaped clamping ring ( 16 ), a sliding block ( 17 ), a clamping piece ( 18 ) and a clamping plate ( 19 ), each clamping ring ( 16 ) at an outer end ( 14 . 15 ) the sections ( 12 . 13 ) of the support sleeve ( 10 ) in such a way that one over the respective clamping plate ( 19 ), the respective clamping piece ( 18 ) and the respective sliding block ( 17 ) on the respective clamping ring ( 16 ) applied force the sections ( 12 . 13 ) of the support sleeve ( 10 ) presses against the tie rod.
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