DE2010521A1 - Vorrichtung zur gleichzeitigen und quantitativen Bestimmung von Detonation bzw. Zündung und Frühzündung - Google Patents
Vorrichtung zur gleichzeitigen und quantitativen Bestimmung von Detonation bzw. Zündung und FrühzündungInfo
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- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
Description
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TKLXPOM SOU 14 van
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SEN
Case 232 - Goram. 706.031/DBB 80
SNAM FEOGETTI S.p.A,* Mailand/ Italien
Vorrichtung zur gleichzeitigen und quantitativen Bestimmung von Detonation bzw. Zündung und frühzündung.
Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung für gleichzeitige und
quantitative Überwachung der Detonation (auch Zündung» Explosion; und Klopfen) sowie der Frühzündung« ■%
Der Trend, ein hohes Kotnpressionsverhältnie hei Motoren für
Kraftfahrzeuge zu erreichen, hat das Studium und die Berechnung der mit der Detonation und Frühzündung zusammenhängenden Phänomene
interessant gemacht. Diese Studien führen notwendigerweise zur Weiterentwicklung sowohl der Brennstoffe wie der Motoren.
Verschiedene Vorrichtungen zum Messen der Detonation und der
Frühzündung wurden bereits hergestellt; mit diesen Vorrichtungen kann man jedoch nicht gleichzeitig die beiden Phänomene unter
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BAD ORIGINAL
_ 2 —
Benutzung der gleichen Wandler berechnen.
Benutzung der gleichen Wandler berechnen.
Im allgemeinen wird die Detonation berechnet aufgrund der Messung von Temperaturen, mechanischen Schwingungen, öftere jedoch durch
Überwachung des Druckverlaufe im Motor; in diesem Fall jedoch treten außer den Druckschwingungen die für die Detonation oder
Explosion typisch sind, oft andere Druckschwingungen und Störungen
auf, die das Hauptphänomen überdecken.
Frühzündung ermittelt man im allgemeinen aufgrund von Temperaturmessungen
und aufgrund des Verlaufs der Flammenfront unter Einsatz von Ionisationswandlern; diese Anordnungen ermöglichen jedoch
nur, qualitative Messungen und im Fall von Ionisationswandlern ist das Vorhandensein vieler Wandler erforderlich. Erfindungsgemäö
soll nun eine Möglichkeit vorgeschlagen werden, um quantitativ und gleichzeitig mittels eines einzigen Druckmeßwertwandlers sowohl
die Detonation wie die Frühzündung zu ermitteln bzw. zu berechnen.
Das Meßprinzip der Detonation ist das bereits bekannte der Berechnung
der Druckschwingungen, die charakteristisch für dieses Phänomen sind; die Messung wird jedoch durch einen neuen Kreis
aisgeführt, welcher die immer vorhandenen auftretenden Störungen eliminiert, welche im allgemeinen eben diese Messungen überlagern.
Dagegen zeigt sich die Frühzündung aufgrund, der charakteristischen
Vorverschiebung oder Vorverlegung des Punktes maximalen Druckes.
Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen (Fig. 1 und 2) näher erläutert werden, wo die Bezugszeichen
ohne Zusatz sich auf das Blockschaltbild in Fig. 1, die mit
dem Zusatz des Buchstaben A auf den jeweiligen Signalverlauf nach Fig. 2 beziehen.
In den Figuren bezeichnen:
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BAD ORIGINAL.
1 einen elektrooptischen Verstärker
2 ein Dämpfungeglied (attenuator)
3 ein passives Netzwerk - Filter 31 eine NlveaurUckstelleinrichtung
4 ein Gatter
5 einen Hittelwerteindikator
6 einen HebenschlußlcreiB bzw. differenzierenden Kreis (ehunter)
7 einen seitlich gesteuerten Monovibrator θ einen Zündkereenimpuleformer
9 eine bistabilen Kreis
10 einen Impulsgenerator
11 ein Gatter *
12 ein Digitalzählwerk
13 einen Integrator
H eine Zündkerze
15 einen Hittelwerteindikator
16 einen Tachodynamo
1A einen Druckverlauf mit Schwingungen aufgrund von Detonation
2A ein Signal, welches aus 1A hergeleitet wird
9A ein Signal, welches durch Eliminierung des positiven Teile
von 2A und durch Verstärkung bis zur Sättigung des negativen
Teils erhalten wurde; 3A ein gattergeeteuertes Signal; dieses Signal beginnt bei
der ersten Wellenfront von 9A und seine D&uer ist T* *1/w,
wo w die Motorgeschwindigkeit ist; 8A ein Signal hinter dem Filter 3
4A ein Signal am Indikatoreingang UA ein -ZUndstgnal . .. - :.. .- .-...·,
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BAD
51 ein Signal entsprechend den Ziiadsignali
6A ein FrUhetlndungselgneLj.
101 Impulse alt einer frequenz proportional «air Motorg·-
schwindigkelt ν
111 ein Signal für die PigitälberecoBUög d*r Frühsünflun£.
Die von einem piesoelektrleehen Druckwandler T In der Motorbretmkaramer kommenden Signale werden an den elektrometiechen Yeretftrker 1 gegeben, der die elektrischen vom Wandler erzeugten
Ladungen in elektrische Signale entsprechend den Bruckverlauf
in der Brennkammer unfortnt, Das lusgangssignal aus 1 wird gleichzeltig an den Nebenschluß« oder differenzierenden Kreis 6 und
das Dämpfungsglied 2 gelegt.
Das Ausgangesignal aus dem variablen Dämpfungsglied wird daher
ar dee passive Netsswerk-Hochpassfllter 3 gegeben. Di« Purktion
des Filters besteht darin, daS das Hiederfrequenaslgnal des
Zyklus von de» der Detonation alt bOherer Ir«qu«n« 81 getrennt
wird. Das Filter ermöglicht den Durchlaß von Signalen mit
einer Frequenz höher als 5000 H«,
Hinter dem Filter wird das Signal bei Gleichstrom wieder hergestellt (sonst würde der Mittelwert su Hull werden); das
Signal 41 mit positiver Polarität wird an das Gatter 4 gegeben.
Das au« des elektrooptischen Verstärker 1 kotOBende Signal 11
wird gleichzeitig aa den Febenßchlttfiireie 6 und an da« Dämpfungsglied 2 gegeben,, wobei Bau auf ditee Weise die erstt Ibgeltitet·
des Signals H erhält. Der Kreie 61 ist ein elektronischer lebenschlußkrels vom RC-Typ* Das Ifebenschlußsignal 21 läuft aufgrund
der Eigenschaft der Abgeleiteten durch ITuIl, wenn, das Signal
entsprechend de» Druckverlauf e(«iiiea höchsten Wert hat. Unter
Ausnutzung der Sigiialumkehr und Jurch geeignet« Yeratärkung
lediglich der s gativea Polarität wird ein SIgs»A 91
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ßAD ORIGINAL
Diese Berechnuni^Wird erhalten» indem man In analoger oder
digitaler Weise den Winkel mißt, der zwischen der Antriebswelle (irühaündungepunlct, oberer Totpunkt und andere) und
den Signal entsprechend dem Punkt maximalen Druckes eingeschlossen
ist.
Es soll nun der Schaltkreis erläutert werden» wenn der Ver-Schiebungswinkel berechnet wird, beginnend vom Zündzeitpunkt
(in diesem Fall wird die Wirkung der variablen Vorverlegung vernachlässigt). Die für die Zündung notwendige hohe Spannung
führt über einen Spannungsteiler und einem Impulsformerkreis θ
zu einem Impuls 5A, der mit der ersten Wellenfront der Zündspannung zusammenhängt (dessen Timing und meßbar ist).
Der Impuls 5A setzt einen bistabilen Kreis 9 in Gang, der dann durch das Spitzeneignal bei maxiamlem Druck 3A wieder hergestellt wird; der resultierende Impuls 6A hat eine Dauer äquivalent
zum Winkel G zwischen der Zündung und der maximalen Druckspitze.
Da das Zündtiming konstant und wohlbekannt ist, wird es möglich ,
durch Abnahme dieses Winkele das Voreilen der maximalen Druckepitz<
und damit die Frühzündung zu erfahren.
für die Messungen wird das Ausgangesignal an den Mittelwertindikatorkreis gelegt, dessen Anzeige proportional zur Signaldauer
6A und zur Perlodendauer proportional dea β-Wlnkel wird. Der
Impuls 6A wird auch an den freie 11 (gebildet durch das elektronische Gatter) gelegt» der für die Dauer des Signale· 6A
den Durchlaß der Signale mit der Frequenz proportional zur Hotorwlnkelgeschwindlgkelt (und mit einer Periode entsprechend
der Winkeldrehung) ermöglicht.
Diese Impulse 1OA werden z.B. duroh einen Wandler (beispielsweise der magnetischen oder optischen Bauart) erzeugt, wobei
die Ablesung ♦on einer graduierten mit der Antriebewelle verbundenen Scheibe erfolgt oder mittels eines elektronischen
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Spannungs- Frequenewandlere, der mit Spannung roe Tachodynaao
versorgt wird. Die durch ein Gatter Hi. übertragenen Signale
werden an das Digitalzählwerk: 12 gelegt, wodurch die Ablesung der Impuleansahl und damit des Winkelbereioha Bwiechen Zündung.
und oberem Totpunkt tauglich wird.
Werden die Mittelwerte für viele Perioden verlangt, so alnt
man Messungen über viele Perioden (beispieleweiee 1OOO) vor
und diese Messung wird dann durch die Anzahl der Perioden dividiert und durch ein zweites Digitalzählwerk gezählt, beispielsweise in Form der Zündzahl (Signal 5A), dae ist die Anzahl der Perioden.
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Claims (2)
- PatentansprUche1J Torrichtung but gleichzeitigen uad quantitativen Bestiesrang fler Detonation und Frühzündung, gekennzeichnet durch einen einsigen Wandler (T) vor Ermittlung des Zustandeβ innerhalb der Brennkammer, welcher Drücke in elektrische Signale umwandelt und sie differenziert, derart, .daß für ein Druckmaximum ein Signalechwund oder eine Signallücke derart auftritt, daß, beginnend alt diesen Signalschwund!a) im falle der Detonation dieses Phänomen für einen festen Rotationswinkel der Antriebswelle wischen 60 und 120° durch einen seitlich gesteuerten Monovibrator (7) geregelt wird, der während der Zeit entsprechend einer solchen Rotation das von der Druckkammer kommende Signal an einen Integrator (13) und an einen Aufeeichnerkreis (R) durchläßt und daßb) Im Falle der Frühzündung dieses aus der Brennkammer kommende Signal auf einem bistabilen Kreis (9) wirkt, der vorher der Wirkung der Zündkerze (H) ausgesetzt war, wobei das Signal wieder hergestellt wird und Feststellung und Aufzeichnung des Mittelwertes dieser Signale möglich wird, wobei die Frühzündung von diesen Mittelwerten herleitbar ist.
- 2. Vorrichtung im wesentlichen wie beschrieben und.anhand der Zeichnungen erläutert.009831/188·
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