DE2254267A1

DE2254267A1 - Vorrichtung zum nachweisen anomaler verbrennungsvorgaenge in brennkraftmaschinen mittels messwertwandlern

Info

Publication number: DE2254267A1
Application number: DE19722254267
Authority: DE
Inventors: Virgilio Dr Arrigoni; Gianfranco Calvi; Bruno Gaetani
Original assignee: SnamProgetti SpA
Current assignee: SnamProgetti SpA
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1972-11-06
Publication date: 1973-05-24
Also published as: AT325899B; ES408442A1; CS167363B2; GB1371720A; CH563576A5; NL7214359A; ATA963372A; DE2254267B2; DE2254267C3; BE790870A; FR2159988A5; LU66456A1; HU169612B; IT941741B; DK135914B; PL79700B1; DK135914C

Description

PATENTANWÄLTE

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8 MÜNCHEN 2,

Case 518

SNAM PROGETTI S.ρ.Α., Mailand, Italien ■

Vorrichtung zum Nachweisen anomaler Verbrennungsyorgänge

in Brennkraftmaschinen mittels Meßwertwandlern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweisen anomaler Verbrennungsvorgänge in Brennkraftmaschinen mittels MePwertwandlern, die in der Lage sind, die momentanen Belastungszustände des Zylinderkopfs festzustellen.

Unter anomalen Verbrennungsvorgängen werden hier die klopfende Verbrennung, die Vorzündung, die Fehlzündung, die· zyklische Dispersion und ähnliche Unregelmäßigkeiten 'während den Laufs verstanden, Als bezeichnender und direkter Parameter zuift Nachweis iiioiier Vorgänge kann der Druckverlauf im Brennraum herangezogen \j M-Ina. So zeigt sich die klopfende Verbrennung an charakt»;risti.-

J-jfi Drucknchv/ankungen, die Vorr;ündun_f; an einer Abnahme a-m Vh₁VjIs zwir.chen dem Druckmar.imum und dein oberen Totpunkt*, und

1 ; übrigen 7organge sind durch den Verlauf doe maximalen Diuekzt.ichnet.

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Zum Nachweis derartiger Vorgänge sind Druckwertgeber im Brennraum verwendet worden. Ihr Einsetzen bringt jedoch beträchtliche Schwierigkeiten des Zusammenbaus oder manche Einschränkungen mit sich, und es ist notwendig, den Zylinderkopf so abzuwandeln, daß sich der Meßwertgeber bzw. -wandler in ein in dem Zylinderkopf ausgebildetes Loch einsetzen läßt, das mit dem Brennraum in Verbindung steht.

Das Aufsetzen des Meßwertgebers auf die Zündkerze hat niemals zu guten Ergebnissen geführt, und zwar entweder aufgrund der akustischen Resonanzen, die in dem in der Zündkerze zwischen dem Meßwertgeber und dem Brennraum ausgebildeten Verbindungskanal auftreten, oder aufgrund der Änderungen des Wärmewerts der Zündkerze.

Mit Hilfe von Beschleunigungsmessern werden die Schwingungen des Zylinderkopfs festgestellt, die durch die Druckschwankungen hervorgerufen werden, welche für den Vorgang charakteristisch sind. Es werden aber auch Schwingungen festgestellt, die andere Ursachen haben und die Meßwerte des untersuchten Vorgangs verfälschen. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es notwendig, Geräte zu verwenden, die eine hohe Empfindlichkeit besitzen und daher entsprechend kostspielig sind.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, die den Nachweis der eingangs genannten Vorgänge gestattet und im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen beträchtliche Vorteile mit sich bringt, wie beispielsweise einen einfachen Einbau der Vorrichtung, die Verwendung von einfachen Geräten zum Messen der Vorgänge, eine gute Reproduzierbirkeit der Versuche und die Anwendbarkeit auf alle Bauarten von Brennkraftmaiichinen, ohne daß diese abgewandelt werden münzen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet einen Meßwertwan oder ein ähnliches Gei?it, das die Gharakteristika dor BeLa.i bzw. Aufspannung ilea Zylinderkopf ο nachweinen kann. Ks wai ti lieh, experimentell und theoretisch zu beetüti^ti» hiß liiitt

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eines dieser Meßwertwandler, der im allgemeinen an einem der Stiftbolzen oder einer der Aufspannschrauben angebracht ist, die Änderungen von Kräften oder andere Parameter nachweisbar sind, die in proportionale Beziehung zu-den¹ Änderungen des Drucks im Brennraum gesetzt werden können. .

Bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen wird ein Signal erhalten, das der Summe der momentanen Drucke in den verschiedenen in Betracht gezogenen Brennräumen proportional ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet, im Vergleich' zu anderen, die Möglichkeit des Einbaus in alle Bauarten von Brennkraftmaschinen, ohne daß deren Abwandlung erforderlich ist. "

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verbessert gegenüber den Beschleunigungsmessern den Verhältniswert von Signal zu Geräusch, da sie nur die mit den Drucken im Brennraum in Beziehung stehenden Belastungsänderungen nachweist bzw. mißt, während der Beschleunigungsmesser bekanntlich neben den Beschleunigungsänderungen infolge des Druckes alle Schwingungen erfaßt, die auf die Exzentrizität oder die Bewegung von mechanischen Bauteilen zurückzuführen sind.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet den Nachweis anomaler Verbrennungsvorgänge in gleicher Weise wie es bei der Verwendung der vorstehend erwähnten Druckwertgeber der Pail ist. -

Im Rahmen von Diagnosen erlaubt die Vorrichtung den Nachweis von .Unregelmäßigkeiten beim Lauf der Brennkraftmaschine.

Wie Pig· 1 zeigt, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Meßwertwandler 1, der beispielsweise durch eine Unterlegscheibe, eine dynamometrische Schraubenmutter oder ein ähnliches Teil gebildet und in der Lage ist, die Belastungszustände des Zylinderkopfs und somit die maßgeblichen Änderungen infolge der Druck-

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änderungen im Brennraum zu erfassen, gegebenenfalls ein Signalanpaßgerät 2, das das von dem Meßwertwandler kommende Signal an die nachfolgenden, in Reihe angeordneten Meßelemente anpaßt, ein Sichtgerät 3» einen Signalaufzeichner 4 und ein Meßgerät 5 für. „ die anomalen Verbrennungsvorgänge. Die Geräte 3» 4, 5 müssen klein sein, um die schnellen Änderungen der Belastung bzw. Aufspannung aufgrund des Druckes im Brennraum und nicht die statische Last oder langsame Änderungen infolge anderer Vorgänge erfassen zu können.

In Fig. 2 zeigt (a) einen normalen Verbrennungsablauf, (b) einen Ablauf mit klopfender Verbrennung, und (c) und (d) zeigen die Signale.

Bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine zeigt (c) eine normale Zündung und (d) einen Zyklus mit Fehlzündung; die Signale sind mittels einer dynamometrischen Schraubenmutter nachgewiesen worden.

Anwendung und Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind v/ie folgt:

Als Meßwertwnndler ist eine dynamometrisehe Unterlegscheibe verwendet worden, die anstelle der gewöhnlichen Unterlegscheibe zwischen dem Kopf einer der mittleren Aufspannschrauben und der oberen Fläche des Zylinderkopfs angeordnet worden ist. Auf diese Weise wurden die Eelastungsänderungen gegenüber dem .anfänglichen Belastungszustand erfa(?t, wobei die Belnstungsänderungen durch die Wirkung des Drucks im Brennraum verursacht sind.

Das Einsetzen eines oder mehrerer I.'eßwertwandler bringt lediglich das Herausnehmen einer, oder mehrerer Schraubenbolzen entsprechend dor Anzahl der Zylinder (vier, sechs, acht, usw.) mit sich. F^;är die dynamomet ri sehe Unterlegscheibe ist die pi ezo-el el<tri sehe Bauart gewählt worden, und r,\var cufgrutid der geringen Abmessungen und dos guten Trcnnvormogenr», das die Beobachtung kioinor Be-1 artungi:änderunfvpn, wie derjenigen 'infolge def Drucks iv\ Bronn-

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raum, auch in Gegenwart einer "beträchtlichen last, wie 'beispielsweise der VorSpannkraft, gestattet. '; - _;

Das Signal des Meßwertwandlers 1 wird auf ein Signalanpaßgerät gegeben, das durch.einen elektronischen Verstärker gebildet ist und in der Nähe der Brennkraftmaschine angeordnet ist, um den Verlust infolge der Kabellänge so gering wie möglich werden zu lassen, Das Ausgangssignal des Verstärkers wird zum Beobachten zu einem Oszilloskop und Messen der klopfenden Verbrennung-auf der Grundlage der Schwingungen auf ein entsprechendes Gerät geleitet. Beim Messen der Vorzündung ist das von der Belastungsunterlegscheibe abgegebene Signal praktisch proportional dem Druck und erlaubt somit die Bestimmung des Druckmaximums. Das Signal kann selbstrverständlich auch zum Nachweis anderer Verbrennungsvorgänge, wie eingangs erwähnt, dienen, beispielsweise der Fehlzündung, die durch die Abnahme des Signals entsprechend den maximalen Druckspitzen gut nachweisbar ist, welche in Beziehung zu den relativen Verdichtungswerten stehen, und der zyklischen vertikalen Dispersion, welche hingegen durch ein gleichbleibendes Signal in demselben Punkt feststellbar ist. ~

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Claims

Patentansprüche

/ 1.J Vorrichtung zum Nachweisen anomaler Verbrennungsvorgänge in — Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Verwendung von Meßwertwandlern, welche die momentanen Belastungszustände des Zylinderkopfs erfassen, die durch die Änderungen des Druck« im Brennraum und nicht durch die statische Belastung oder die langsamen Änderungen infolge anderer Vorgänge verursacht sind
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertwandler anstelle einer Unterlegscheibe zwischen einem Schraubenbolzen und dem Zylinderkopf angeordnet und von piezoelektrischer Bauart ist.

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