DE2254267C3 - Vorrichtung zum Nachweisen anomaler Verbrennungsvorgänge in Brennkraftmaschinen mittels Meßwertwandlern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweisen anomaler Verbrennungsvorgänge in Brennkraftmaschinen mittels Meßwertwaudlern.

Unter anomalen Verbrennungsvorgängen werden hier die klopfende Verbrennung, die Vor/ünaüng. die ao Fehlzündung, die zyklische Dispersion und ähnliche Unregelmäßigkeiten während des Laufs verstanden. Als bezeichnender und direkter Parameter zum Nachweise dieser Vorgänge kann der Druckverlauf im Brennraum herangezogen werden. So zeigt sich die as klopfende Verbrennung an charakteristischen Druckschwankungen, die Vorzündung an einer Abnahme des Winkels zwischen dem Druckmaximuni und dem oberen Totpunkt, und die übrigen Vorgänge sind durch den Verlauf des maximalen Dfuckwerts gekennzeichnet.

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 abzuwandein, daß sich der Meßwertgeber bzw. -wandler in ein in dem Zylinderkopf ausgebildetes Loch einsetzen läßt, das mil dem Brennraum in Verbindung steht.

Das Aufsetzen des Meßwertgebers auf die Zündkerze, wie es gemäß der US-PS J 020 763 erfolgt, führt nicht immer zu guten Ergebnissen, und zwar entweder auf Grund der akustischen Resonanzen, die in dem in der Zündkerze zwischen dem Meßwertgeber und dem Brennraum ausgebildeten Verbindungskanal auftreten, · oder auf Grund der Änderungen des Wärmewerts der Zündkerze.

Mit Hilfe von Beschleunigungsmessern können Schwingungen des Zylinderkopfes festgestellt werden, 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.

Es ist bekannt, eine elektromagnetische Arbeitseinheit gemäß der GB-PS 583 995 zur Bestimmung der Stärke der Zündung einer Brennkraftmaschine zu verwenden. Bei einer solchen Einrichtung jedoch ist ein gehäuseartiges zusätzliches Bauteil erforderlich, so daß umfassende bauliche Veränderungen notwendig sind, wenn eine solche Einrichtung eine gewisse Bauhöhe aufweist, die nicht bei allen Brennkraftmaschinen vorhanden ist.

Es ist weiterhin bekannt, bei der Ermittlung des augenblicklichen Wertes des Druckanstieges im Motorzylinder elektrische Indiziersystcme, wie z. B. von piezoelektrischer Bauart gemäß der VDi-Zeitschrift 109 (1967), Nr. 4: S. 128 bis 133, zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Nachweis der eingangs genannten Vorgänge gestattet und im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen einen einfachen Einbau der Vorrichtung, die Verwendung von einfachen Geräten zum Wessen der Vorgänge, eine gute Reproduzierbarkeit der Versuche und die Anwendbarkeit auf alle Bauarten von Brennkraftmaschinen mit sich bringt, ohne daß diese abgewandelt werden müssen.

Diese Aufgabe wird mit der im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Maßnahme gelöst.

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

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

Das Einsetzen eines oder mehrerer Meßwertwandler bringt lediglich das Herausnehmen eines oder mehrerer Schraubenbolzen entsprechend der Anzahl der Zylinder (vier, sechs, acht usw.) mit sich. Eür die djnamometrischc Unterlegscheibe wird zweckmäßig die piezoelektrische Bauart gewählt, und zwar auf Grund der geringen Abmessungen und des guten Trennvermögens, das die Beobachtung kleiner Belastimgsänderungen. wie derjenigen infolge des Drucks im Brennraum, auch in Gegenwart einer beträchtlichen Last, wie beispielsweise der Vorspannkraft, gestattet.
: Die erfindungsgemäßc Vorrichtung verbessert gegenüber den Beschleunigungsmessern den Verhältniswert von Signal zu Geräusch, da sie nur die mit den Drücken im Brennraum in Beziehung stehenden HeIastungsänderungen nachweist bzw. mißt, während ein Beschleunigungsmesser bekanntlich neben den Beschleunigungsänderungen infolge des Drucks alle Schwingungen erfaßt, die auf die Exzentrizität oder die Bewegung von mechanischen Bauteilen zurückzuführen sind.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet den Nachweis anomaler Verbrcnnungsvorgänge in gleicher Weise, wie es bei der Verwendung der vorstehend erwähnten Druckwertgeber der [-'all ist.

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

An Hand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbcispiel des erfindungsgemäßen Gegenstands erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Anordnung /um Nachweisen anomaler Verbrennungsvorgänge in Brennkraftmaschinen mittels Meßwertwandlern.

F i g. 2 Diagramme der Verbrennungsabläufe.

Wie Fig.) zeigt, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Meßwerlwandler-Einrichtung, die beispielsweise durch eine Unterlegscheibe, eine dynaniometrische Schraubenmutter oder ein ähnliches Teil gebildet und in der Lage ist, die Belaslungszustände der Befestigung des Zylinderkopf und somit die maßgeblichen Änderungen infolge der Druckänderungen im Brennraum zu erfassen, gegebenenfalls ein Signalanpaßgerät 2, das von dem Meßwcrtwandler kommende Signale an die nachfolgenden, in Reihe angeordneten Meßelemcnte anpaßt, ein Sichtgerät 3, einen Signalaufzeichner 4 und ein Meßgerät 5 für die anomalen Ver-

biennungsvorgänge. Die Gerate 3,4. 5 müssen geeignet sein, die schnellen Änderungen der Belastung bzw. Aufspannung auf Grund des Druckes irn Brennraum erfassen /u können.

In F i g. 2 zeigt (a) einen normten Verbrennungsablauf, (b) einen Ablauf mit klopfender Verbrennung, und (c) und (d) /eigen die Signale

Bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine zeigt (c) eine normale Zündung und (J) einen Z>klus mit Fehlzündung; die Signale sind miiK Is einer d\ namomeirischen Schraubmutter nachgewiesen worden.

Anwendung und Betrieb der erfindungsgemäüen Vorrichtung sind wie folgt: Als Meßwertwandler ist eine d\nar »metrische Unterlegscheibe ic verwendet worden, die an Stelle der gewöhnlichen Unterlegscheibe zwischen dem Kopf 1;f einer der mittleren Aufspannschrauben und der oberen Fläche des Z\!inderkopfs \b angeordnet worden ist. Auf diese Weise wurden die Belastungsänderungen gegenüber dem anfanglichen ßelastungs/.ustand erfaßt, wobei die ßeijsturtgsänderungen durch die Wirkung des Drucks im Brennraum verursacht sind.

Das Signal der V5eßwe^rtwandler-Finriehtung 1 wird auf ein Signalanpaßgerät 2 gegeben, das durch einen elektronischen Verstärker gebildet und in der Nähe der Brennkraftmaschine angeordnet ist, um den Verlust infolge der Kabellange so gering wie möglich werden zu lassen. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird zum Beobachten zu einem Oszüloskop und Messen der klopfenden Verbrennung auf der Grundlage der Schwingungen auf ein entsprechendes Gerät geleitet. Beim Messen der Vorzünciung ist das von der BeIastungsunterlcgescheibe abgegebene Signal praktisch proportional dem Druck und erlaubt somit die Bestimmung des Druckmaximums. Das Signal kann selbstverständlich auch zum Nachweis anderer Verbrennungs- \orgänge. 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 Verdiehiungswerten stehen, und der zyklischen, vertikalen Dispersion, welche hingegen durch ein gleichbleibendes Signal in demselben Punkt feststellbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Nachweisen anomaler Verbrennungsvorgänge in Brennkraftmaschinen mittels Meßwertwandlern, dadurch gekennzeichnet, daß der an sich bekannte Meßwertwandler (Ic) an Stelle einer Unterlegscheibe /wischen einem Kopf (I.v) eines Schraubenbolzens zur Befestigung eines Zylinderkopfes und der Außenfläche (IZj) des Zylinderkopfes angeordnet ist.