DE2051538A1 - Device for monitoring the exhaust gas temperatures of an internal combustion engine - Google Patents
Device for monitoring the exhaust gas temperatures of an internal combustion engineInfo
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Description
Einrichtung zum Überwachen der Abgastemperaturen einer BrennkraftmaschineDevice for monitoring the exhaust gas temperatures of a Internal combustion engine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Überwachen der Abgastemperaturen einer Brennkraftmaschine, bei der im Abgasstrom jedes Verbrennungsraumes ein temperaturempfindlicher elektrischer Meßfühler angeordnet ist.The invention relates to a device for monitoring the exhaust gas temperatures of an internal combustion engine in which im Exhaust gas flow of each combustion chamber, a temperature-sensitive electrical sensor is arranged.
Weicht bei einem Verbrennungsmotor die Abgastemperatur eines einzelnen Zylinders im Betrieb von denen der anderen Zylinder ab, so kann hieraus auf eine Störung geschlossen werden.In the case of an internal combustion engine, the exhaust gas temperature of a individual cylinders differ from those of the other cylinders during operation, a malfunction can be deduced from this.
Bei einer bekannten Überwachungseinrichtung werden die Abgastemperaturen der Zylinder eines Dieselmotors in zyklischer Folge gemessen und selbsttätig mit einem festen Sollwert verglichen. Da sich die Höhe der Abgastemperatur zwischen Leerlauf und Vollast aber ändert, liefert diese Einrichtung keine eindeutigen Meßergebnisse.In a known monitoring device, the exhaust gas temperatures the cylinder of a diesel engine is measured in a cyclical sequence and automatically compared with a fixed setpoint. However, since the level of the exhaust gas temperature changes between idling and full load, this device does not provide any clear measurement results.
Ein anderes Gerät vergleicht die Abgastemperaturen der Zylinder untereinander. Da beide so miteinander verglichenen Meßwerte Schwankungen unterliegen, sind auch mit diesem Verfahren nur verhältnismäßig ungenaue Angaben zu erzielen.Another device compares the exhaust gas temperatures of the cylinders among themselves. Since the two measured values compared with one another are subject to fluctuations, this method is also only to achieve relatively imprecise information.
Wegen der Brennstaffersparnis bei einem einwandfreien Betrieb der Verbrennungskraftmaschinen und der immer höheren konstruktiven Ausnutzung werden verfeinerte Überwachungseinrichtungen gefordert, die ein frühzeitiges Erkennen von Fehlern an Verbrennungskraftmaschinen mit einfachen Mitteln ermöglichen.Because of the fuel savings with a perfect operation of the internal combustion engines and the ever higher constructive Utilization, refined monitoring devices are required, which an early detection of errors on internal combustion engines with simple means.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder ■Meßfühler mit dem ersten Eingang einer Vergleichseinrichtung und einem Eingang einer einen Mittelwert bildenden Vorrichtung verbunden ist, deren Ausgang an die zweiten Eingänge der Vergleichseinrichtungen geführt ist. Auf diese Weise wird mit nur einem Meßfühler (Thermoelement, Widerstandselement ο.dgl.) pro Verbrennungsraum ohne Verringerung der Genauigkeit ein Vergleich der Abgastemperatur jedes Verbrennungsraumes mit dem bei laständerungen sich ändernden Mittelwert aller Verbrennungsräume erreicht. Die neue Überwachungseinrichtung hat ferner den Vorteil, daß sie nur wenige Bauteile besitzt, schaltungstechnisch einfach aufgebaut ist und wegen der Verwendung nur eines Meßfühlers pro Tferbrennungsraum auch bei kompakter Bauweise der Verbrennungskraftmaschine noch Platz für weitere unabhängige Meßfühler bleibt. This object is achieved according to the invention in that each ■ Sensor with the first input of a comparison device and an input of an averaging device is connected, the output of which is connected to the second inputs of the Comparison facilities is performed. In this way, only one sensor (thermocouple, resistance element, etc.) a comparison of the exhaust gas temperature of each combustion chamber with that per combustion chamber without reducing the accuracy when the load changes, the mean value of all combustion chambers changes. The new monitoring device also has the advantage that it has only a few components, in terms of circuitry is simple and because of the use of only one sensor per combustion chamber, even with a compact design the internal combustion engine still has space for additional independent sensors.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing.
Die Figur 1 zeigt eine statische Überwachung der Abgasströme eines Dieselmotors, der mit D bezeichnet ist. In den Abgaskanälen 1 bis η der Zylinder ist je ein Thermoelement 1a bis 1n angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung 10 ist jedes Thermoelement 1a bis 1n mit dem ersten Eingang E1 einer Vergleichseinrichtung 10a bzw. 10b bzw. 1On und einem Eingang 11a bzw. 11b bzw. 11n eines als Vorrichtung zum Bilden eines Mittelwertes dienenden Summenverstärkers 11 verbunden, der durch Wahl seines Verstärkungsfaktors oder in einem sogenannten Teiler einen Mittelwert bildet. Der Ausgang 12 ist an. die zweiten Eingänge E2 der Vergleichseinrichtun^en 10a bis 1On geführt.FIG. 1 shows a static monitoring of the exhaust gas flows of a diesel engine, which is designated by D. In the exhaust ducts 1 to η each cylinder is a thermocouple 1a to 1n arranged. In the monitoring device 10 according to the invention, each thermocouple 1a to 1n is connected to the first input E1 a comparison device 10a or 10b or 10n and an input 11a or 11b or 11n as a device for forming a mean value serving summing amplifier 11 connected, which by choosing its gain factor or in a so-called Divisor forms an average. Output 12 is on. the second inputs E2 of the comparison devices 10a to 10n guided.
Die von den Thermoelementen 1a bis 1n abgegebenen Meßspannungen werden zweckmäßigerweise durch stabile Meßveratärker 13 verstärkt. Die auf ,diese; Weise von jedem Zylinder gewonnenen verstärkten Meßspannungen liegen als Istwerte jeweils an den erstenThe measuring voltages emitted by the thermocouples 1a to 1n are expediently amplified by stable measuring amplifiers 13. The on, this ; The amplified measurement voltages obtained from each cylinder are applied to the first as actual values
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Eingängen 11 der Vergleichseinrichtungen 10a "bis 10n und werden andererseits dem Summierverstärker 11 zugeführt, dessen Verstärkung - auf jeden einzelnen Eingang bezogen - umgekehrt proportional der Zylinderzahl des Dieselmotors also 1 ist. Die vom Summenverstärker 11 abgegebene Spannung entspricht der mittleren Abgastemperatur und wird den Vergleichseinriohtungen 10a bis 1On unmittelbar als Sollwert vorgegeben. Überschreitet die beim Vergleich der Soll- und Istwerte entstehende Differenzspannung einen in den Vergleichern vorgegebenen Wert, so wird dies von der Meldeeinrichtung 14 angezeigt bzw. es wird Alarm ausgelöst.Inputs 11 of the comparison devices 10a "to 10n and are on the other hand supplied to the summing amplifier 11, whose Gain - related to each individual input - reversed is proportional to the number of cylinders in the diesel engine, i.e. 1. The voltage output by the summing amplifier 11 corresponds to the mean exhaust gas temperature and is the comparison units 10a to 1On directly specified as a setpoint. Exceeds the value resulting from the comparison of the setpoint and actual values If the differential voltage has a value specified in the comparators, this is indicated by the signaling device 14 or an alarm is triggered.
An die Meßverstärker 13 werden üblicherweise Temperaturanzeiger angeschlossen. Der Summierverstärker 11 selbst kann diekret, hybrid oder integriert aufgebaut sein.Temperature indicators are usually attached to the measuring amplifier 13 connected. The summing amplifier 11 itself can have a permanent, hybrid or integrated structure.
Gemäß eine Weiterbildung der Erfindung ist jjeder mit einem Meßfühler (z.B. 1a) verbundene Eingang (11a) der den Mittelwert bildenden Vorrichtung 11 auf einen anderen Meßfühler 1b durch einen Schalter 15, eine Klemmverbindung o.dgl. umschaltbar. Auf diese Weise kann bei Ausfall eines der Thermoelemente 1a bis 1n - hervorgerufen durch große Temperatur- und Schockbeanspruchung im Abgaskanal - für die Sollwertbildung der fehlende Mittelwertanteil über den Schalter 15 von dem benachbarten Meßfühler übernommen und ein provisorischer Betrieb durch einfache Umschaltung aufrechterhalten werden. Bisher war dies nur durch erhebliche Eingriffe in die Schaltung selbst möglich.According to a development of the invention, each is with a Sensor (e.g. 1a) connected input (11a) of the averaging device 11 to another sensor 1b by a switch 15, a clamp connection or the like. switchable. In this way, if one of the thermocouples 1a to 1n fails - caused by high temperature and shock loads in the exhaust gas duct - for the setpoint formation the missing mean value portion via switch 15 from the neighboring one Sensor can be taken over and provisional operation can be maintained by simply switching over. Until now this was only possible through considerable interventions in the circuit itself.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung (Pig. 2) ist der Ausgang 12 der den Mittelwert bildenden Vorrichtung 11 auf jeden ihrer Eingänge 11a bis 11n rückkoppelbar. Hierbei kann der Ausgang 12 über eine Leitung 12a mit den Umschaltkontakten 15a des Schalters 15 verbunden sein. Auf diese Weise wird bei Ausfall eines Meßfühlers der fehlende Anteil für die Mittelwert sbildung nicht von der nächsten Meßstelle bezogen, so daßAccording to another embodiment of the invention (Pig. 2) the output 12 of the device 11 forming the mean value is open each of its inputs 11a to 11n can be fed back. In this case, the output 12 can be connected to the changeover contacts via a line 12a 15a of the switch 15 can be connected. In this way, if a sensor fails, the missing portion becomes the mean value s formation is not related to the next measuring point, so that
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dem betreffenden Eingang der Mittelwert der verbleibenden, ungestörten Meßstellen angeboten wird, wodurch die Mittelwertbildung gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Schaltung bei einer Störung verbessert wird.the mean value of the remaining, undisturbed measuring points is offered to the relevant input, whereby the mean value is formed compared to the circuit shown in Fig. 1 is improved in the event of a fault.
Vorzugsweise sind die Eingänge 11a bis 11n der den Mittelwert bildenden Vorrichtung 11 über gleiche Widerstände 16 auf einen gemeinsamen Sternpunkt 17 geschaltet (Pig. 3) und der Sternpunkt 17 ist über einen hochohmigen Verstärker (18), insbesondere einen als Impedanzwandler ausgebildeten Verstärker, mit dem Ausgang 12 der den Mittelwert bildenden Vorrichtung 11 verbunden. Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß bei hochohmiger Belastung des Sternpunktes - der als Schleifenleitung ausgebildet ist - von ihm der Mittelwert der Abgastemperatur abgegriffen werden kann. Diese Bedingung wird durch den als Impedanzwandler geschalteten Verstärker 18 erfüllt. Der Ausgang des Verstärkers ist über die Leitung 19 auf den Eingang zurückgekoppelt. Der besondere Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung gegenüber den Schaltungen gemäß Fig.1 und liegt darin, daß der Widerstand 16 für die Mittelwertbildung räumlich mit den ;Jeder Meßstelle zugeordneten Bauelementen, z.B. 10a, 13, 15 zu einer einheitlich ausgeführten Baugruppe 20 zusammengefaßt werden kann und somit eine besondere, von der Zylinderzahl abhängige Ausbildung der Vorrichtung zum Bilden des Mittelwertes entfällt. Außerdem wird die Durchschaltung einer Leiterschleife eingespart. Darüber hinaus kann im Störungsfall der entsprechende Widerstand 16 durch Betätigen des Schalters 15 in einfacher Weise abgeschaltet werden.The inputs 11a to 11n are preferably the mean value forming device 11 via the same resistors 16 to one common star point 17 connected (Pig. 3) and the star point 17 is via a high-resistance amplifier (18), in particular an amplifier designed as an impedance converter, connected to the output 12 of the device 11 forming the mean value. This embodiment of the invention is based on the consideration that with a high-resistance load on the star point - the as Loop line is formed - the mean value of the exhaust gas temperature can be tapped from it. This condition is fulfilled by the amplifier 18 connected as an impedance converter. The output of the amplifier is on line 19 fed back to the input. The particular advantage of this development of the invention over the circuits according to FIGS is that the resistor 16 for the averaging is spatially connected to the components associated with each measuring point, e.g. 10a, 13, 15 can be combined into a unitary assembly 20 and thus a special one from which The number of cylinders-dependent design of the device for forming the mean value is omitted. In addition, the connection is saved a conductor loop. In addition, in the event of a fault, the corresponding resistor 16 can be activated by pressing the switch 15 can be switched off in a simple manner.
Der Vergleich des Mittelwertes mit den von den Thermoelementen gelieferten Istwerten kann nicht nur in der darstellten Schaltung durchgeführt werden, sondern auch durch zyklische Abfrage der einzelnen Meßstellen bewerkstelligtwerden.The comparison of the mean value with the actual values supplied by the thermocouples is not only possible in the circuit shown can be carried out, but can also be accomplished by cyclical interrogation of the individual measuring points.
3 Figuren3 figures
7 Patentansprüche7 claims
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Claims (7)
C1.] Einrichtung zum Überwachen der Abgastemperaturen einer-λ
C 1.] Device for monitoring the exhaust gas temperatures of a
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