DE2512634A1

DE2512634A1 - Vorrichtung zum messen der temperatur einer zuendkerze

Info

Publication number: DE2512634A1
Application number: DE19752512634
Authority: DE
Inventors: Sam James Green; Frank John Raeske
Original assignee: Champion Spark Plug Co
Current assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-03-21
Publication date: 1976-01-22
Also published as: JPS513682A; US3940987A; IT1035205B; FR2276576B1; DE2512634C2; GB1491752A; FR2276576A1; GB1491753A; CA1032364A; SE7505921L; JPS593693B2

Description

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

DIPL.-ING. ERNST RATHMANN

München 71, Melchloretr. 42

Unser Zeichen: A 13 081

CHAMPION SPARK PLUG COMPANY 900 Upton Avenue Toledo, Ohio U.S.A.

Vorrichtung zum Messen der Temperatur einer Zündkerze

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur einer Zündkerze und insbesondere der Temperatur der Spitze des Isolators angrenzend an die Elektroden, insbesondere während des Betriebes in einer Verbrennungskraftmaschine.

Bei der Entwicklung und beim Betrieb ist es oft erwünscht, die Temperatur der Isolatorspitze oder des Isolatorkopfes während des Laufs der Verbrennungskraftmaschine zu kennen. Diese Temperatur ist von Bedeutung weil sie ein Anzeichen dafür gibt, ob der Wärmewert der Zündkerze an die Maschine oder den Motor angepaßt ist oder nicht. Wenn die Temperatur des Isolatorkopfes zu niedrig ist, wenn also die Zündkerze zu kalt ist, schlägt sich Kohlenstoff nieder, wodurch der Betrieb der Zündkerze gestört werden kann. Wenn der Isolatorkopf zu heiß ist, zündet der Brennstof vor dem normalen Zünd-Zeitpunkt, was als "Vorzündung"

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bekannt ist. Die wahre Temperatur des Isolatorkopfes oder der Isolatorspitze der Zündkerze hängt von zahlreichen Faktoren ab, von denen einer der hauptsächlichen die Länge der Isolatorspitze bis zum Sitz- oder Halterungsbereich der Zündkerze, wo die Wärme abgeführt werden kann, ist. Die Temperatur ändert sich ferner als Funktion der Motordrehzahl, wobei mit zunehmender Drehzahl die Temperatur ansteigt. Die Zündkerze muß daher an den Motor derart angepaßt werden, daß ihr Kopf oder ihre Spitze bei Leerlauf nicht zu kalt ist und bei der höchsten Drehzahl nicht zu heiß wird, um Frühzündung zu vermeiden. Ein typischer Arbeitsbereich für die Temperatur einer Zündkerzenspitze liegt etwa zwischen 370 und 955°C (700 - 1700 ⁰F).

Bisher wird die Arbeitstemperatur einer Zündkerze gemessen, indem ein Thermoelement an der Oberfläche der Isolatorspitze angrenzend an die Elektroden angeordnet wird. Durch eine Bohrung in der Mitte des Isolators längs der Mittelelektrode werden dann die Anschlußdrähte zu dem Thermoelement geführt, deren andere Enden an ein Pyrometer angeschlossen sind, das die Betriebstemperatur der Zündkerze anzeigt.

Bei dieser Methode treten jedoch Schwierigkeiten, insbesondere hinsichtlich des Hochspannungs-Zündsystems auf, an dem die Mittelelektrode der Zündkerze liegt. Bei einer typischen Zündkerze wird eine Spannung in der Größenordnung von etwa 6000 bis 20 000 Volt an die Mittelelektrode der Zündkerze gelegt, um den Zündfunken zu erzeugen. Da die Leitungen des Thermoelementes durch eine Bohrung des Isolators zusammen mit der Mittelelektrode hindurchlaufen, können sie nicht an Erdpotential liegen, da sonst eine Bogenbildung auftritt bzw. auftreten kann. Es war deshalb notwendig, das Thermoelement und den angeschlossenen Pyrometer auf der Spannungshöhe der Mittelelektrode zu halten. Da nun das Thermoelement und das Pyrometer etwa auf der Höhe der Zündspannung lagen, konnten andere Anlagen, wie Band- oder

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Trommelaufzeichnungsgeräte nicht an den Ausgang des Thermoelementes angeschlossen werden. Dies bedeutet, daß die Meßwerte von einer Bedienungsperson oder dem Fahrer visuell von dem Pyrometer abgelesen werden mußten. Eine solche Ablesung ist aber weder genau noch immer zweckmäßig. Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit hoher Geschwindigkeit fährt, z.B. auch bei Rennen, kann der Fahrer nicht die Temperatur der Zündkerze ablesen. Die Meßwerte sind aber interessant, um das Verhalten der Zündkerze bei hohen Geschwindigkeiten und Drehzahlen zu bewerten. Es ist daher erwünscht, die Temperatur der Zündkerze während sie in Betrieb ist, automatisch aufzuzeichnen.

Auch bei Fahrzeugen mit elektronisch gesteuerter Benzineinsprichtung sind Probleme bei der Messung der Zündkerzentemperatur aufgetreten.

Bei Motoren, die Brennstoff-Einspritzsysteme verwenden, werden diese durch elektronische Schaltungen gesteuert. Während der Zündung tritt jedoch am.Pyrometer und an den Anschlußkabeln zum Thermoelement eine beträchtliche hochfrequente Strahlung auf, die den normalen Betrieb der elektronischen Steuerung für die .

Brennstoffeinspritzung stören kann. Bei solchen Störungen läuft die Maschine nicht exakt, wenn sie überhaupt läuft. Die Kabel und das Pyrometer können wegen der kapazitiven Ladung außerdem die Arbeitsweise des Zündsystems des Motors nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur einer Zündkerze, insbesondere der Zündkerzenspitze im Bereich der Elektroden unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird dies erreicht durch ein Thermoelement, das in eine Oberfläche der Isolatorspitze eingebettet ist und eine Gleichspannung erzeugt, die sich als Funktion der Temperatur der Isolatorspitze ändert, einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen eines ersten Signales mit einer Frequenz, die ent-

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sprechend der Spannung des Thermoelementes gesteuert wird, Einrichtungen, die auf das erste Signal ansprechen und ein pulsierendes Licht in der gesteuerten Frequenz emittieren, einen photoelektrischen Detektor, der auf das emittierte Licht anspricht und ein zweites Signal erzeugt, das die gesteuerte Frequenz hat, wobei der Detektor elektrisch gegen den Oszillator und die lichtemittierenden Einrichtungen isoliert ist, sowie durch Einrichtungen, die aufgrund des zweiten Signales die von dem Thermoelement gemessene Temperatur anzeigen.

Die Vorrichtung ermöglicht die Verwendung z.B. von Band- oder Trommel- oder Kartenaufzeichnungsgeräten ohne daß diese Anlagen auf einer Spannung über dem Erdpotential liegen müssen. Der Niederspannungsausgang des Thermoelementes wird verstärkt und zur Steuerung eines Oszillators benutzt. Der Oszillator seinerseits erregt eine Lichtquelle, die Licht mit einer Frequenz emittiert, die abhängig von der Temperatur der Zündkerze ist. Nur dieser Teil der Vorrichtung liegt über dem Erdpotential. Das pulsierende Licht wird dann von dem Detektor aufgenommen und zur Steuerung eines Meßgerätes verwendet. Das Signal kann auch aufgezeichnet und zu einem späteren Zeitpunkt zur Steuerung eines Meßgerätes oder anderer Einrichtungen verwendet werden. Vor der Steuerung des Meßgerätes wird das Signal vom photoelektrischen Detektor zweckmäßigerweise durch eine phasenstarre Schleife geführt, die eine konstante Ausgangsfrequenz aufrechterhält, wogegen das Signal vom Thermoelement zeitweilig ausgeblendet wird, während Hochspannungs-Zündimpulse an die Mittelelektrode der Zündkerze gelegt werden.

Die Schaltung für die Zündspannung kann angrenzend an die Zündkerze angeordnet werden, um eine etwaige elektrische Strahlung minimal zu halten.

Durch die Beschränkung der Hochspannung auf eine Schaltung, die

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nahe der Zündkerze angeordnet ist, ergeben sich mehrere Vorteile. Sie ermöglicht die Verwendung von Aufzeichnungsgeräten, die die Ablesung der Temperatur beispielsweise in einem Automobil oder anderen mit hohen Geschwindigkeiten laufenden Fahrzeugen erleichtern. Die hochfrequente Strahlung von der Hochspannungsschaltung wird herabgedrückt auf ein Maß, das eine Temperaturablesung bei einem Motor, der mit einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzung ausgerüstet ist, erlaubt, ohne den Betrieb der Brennstoff-Einspritzschaltung zu stören. Ferner wird eine unerwünschte kapazitive Aufladung des Zündsystemes auf einem Minimum gehalten. Weiterhin können mehrere Zündkerzen mit Thermoelementen gleichzeitig in einem Motor betrieben werden, wobei jede Zündkerze an einen separaten Spannungskreis angeschlossen werden kann. Es kann dann ein Niederspannungsschalter vorgesehen werden, um selektiv ein Meßgerät oder ein Aufzeichnungsgerät oder eine andere Anlage an die einzelnen Zündkerzen anzuschalten.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1 schematisch ein Blockdiagramm einer Zündkerze mit einem Niederspannungs-Thermoelement zeigt, das mit einem Zündspannungskreis verbunden ist.

Fig. 2 zeigt schematisch in Form eines Blockdiagrammes eine Schaltung, um selektiv die Temperatur einer Zündkerze, die mit einem Thermoelement versehen ist, anzuzeigen oder aufzuzeichnen.

Fig. 3 zeigt in Form eines Blockdiagrammes eine phasenstarre Schleife zum Aufrechterhalten eines Temperatursignales während der Ausgang des Thermoelementes zeitweilig durch einen Hochspannungs-Zündimpuls ausgeblendet wird.

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Fig. 1 zeigt eine Zündkerze 10, die an einen Zündspannungs-Trennkreis 11 (ignition voltage isolation circuit) angeschlossen ist. Die Zündkerze 10 kann konventionell aufgebaut sein, außer daß in ihr ein Thermoelement 12 angebracht ist. Die Zündkerze 10 hat einen Metallmantel 13,mit einem unteren mit einem Gewinde versehenen Ende 14, das in den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingeschraubt werden kann. Ein keramischer Isolator 15 ist innerhalb des Mantels 13 angeordnet. Eine Mittelelektrode verläuft durch eine nicht gezeigte Innenbohrung durch den Isolator 15 und ragt aus der Isolatorspitze 17 hervor, um eine Zündstrecke zusammen mit einer geerdeten bzw. an Masse liegenden Elektrode 18 zu bilden, die mit dem unteren Ende 14 des Mantels verbunden ist. Ein Verbindungsstück 19 mit einem Hochspannungsanschluß 20 ist am oberen Ende 21 des Isolators 15 montiert. Der Hochspannungsanschluß 20, der elektrisch mit der Mittelelektrode 16 verbunden ist, dient dazu, die Zündkerze mit dem nicht gezeigten Zündsystem des Motors, in welchem die Zündkerze 10 arbeitet, zu verbinden.

Das Thermoelement 12 ist in die Oberfläche der Isolatorspitze eingebettet. Es ist in üblicher Weise aufgebaut und besteht aus zwei miteinander verbundenen unterschiedlichen Metallen oder Metalt-Legierungen, beispielsweise Platin und einer Legierung aus Platin und 10% Rhodium. Die beiden Seiten des Thermoelementes sind mittels nicht gezeigter isolierter Verbindungsdrähte an zwei Anschlüsse 22 des Verbindungsstückes 19 gelegt. Die Drähte verlaufen durch die Bohrung der Mittelelektrode im Isolator 15 zusammen mit der Mittelelektrode 16. Ein Thermoelement 12, das aus den oben genannten Metallen aufgebaut ist, erzeugt eine Gleichspannung in der Größenordnung von etwa 0,6 Millivolt, wenn die Verbindungsstelle auf etwa 93°C (200⁰F) und etwa 9,5 Millivolt, wenn die Verbindungsstelle auf etwa 98O°C (1800°F) erwärmt wird. Diese Spannung, die an den Klemmen 22 liegt, wird an den Zündspannungs-Trennkreis 11 gelegt. In dem Schaltkreis 11 ist

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ein Operationsverstärker 23 vorgesehen, der die Spannung des Thermoelementes auf eine Höhe verstärkt, die ausreicht, einen spannungsgesteuerten Oszillator 24 zu betreiben bzw. anzusteuern. Der Oszillator 24 hat eine Ausgangsfrequenz, die von der Eingangsspannung vom Verstärker 23 abhängt und damit auch von der Temperatur, auf die das Thermoelement 12 erwärmt wird.

Um die Anzeige der von dem Thermoelement 12 abgefühlten Temperatur zu erleichtern, ist der Oszillator 24 zweckmäßigerweise so geeicht, daß seine Ausgangsfrequenz eine direkte Anzeige der gemessenen Temperatur wiedergibt. Wenn beispielsweise die vom Thermoelement 12 abgefühlte Temperatur zwischen *49 und 12O5°C (300 bis 22OO°F) liegt, kann der Oszillator so aufgebaut sein, daß seine Ausgangsfrequenz im Bereich von 300 bis 2200 Hz oder von 30OO bis 22OOO Hz liegt. Durch Verwendung des höheren der beiden Frequenzbereiche kann die Genauigkeit des Systems gesteigert werden. Nachfolgend wird daher angenommen, daß der Oszillator 24 eine Ausgangsfrequenz im Bereich von 3000 bis 22000 Hz hat, was einem Temperaturbereich von 300°F (gleich 149°C) bis 22OO°F (12O5°C) entspricht. Der Ausgang des Oszillators 24 wird benutzt, um eine Lichtquelle zu erregen, beispielsweise eine lichtemittierende Diode,25, um pulsierendes Licht zu erzeugen. Andere Lichtquellen, die mit dem Ausgang des Oszillators 24 zusammenarbeiten, können ebenfalls verwendet werden.

Das von der Diode 25 emittierte Licht wird über einen optischen Weg 26 an einen photoelektrischen Detektor, beispielsweise einen Phototransistor 27 gegeben. Der Phototransistor 27 erzeugt einen Ausgang 28, der dieselbe Frequenz wie das pulsierende Licht von der Diode 25 hat. Mit Hilfe des Lichtweges 26 wird eine Hochspannungsisolierung geschaffen. Der Verstärker 23, der Oszillator 24 und die Diode 25 können oberhalb des Erdpotentials liegen, um eine Bogenbildung von der Mittelelektrode 16 zu den Kabeln des Thermoelementes zu verhindern, die durch die Bohrung

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im Isolator 15 verlaufen. Zur Führung des Lichtes kann beispielsweise eine Lichtröhre aus einer einzelnen optischen Faser oder ein Bündel solcher Fasern verwendet werden.

Der Zündspannungstrennkreis 11 ist vorzugsweise nahe bei der Zündkerze 10 angeordnet. Durch Minimalisierung der Länge der Verbindungen zwischen den Anschlüssen 22 am Verbindungsstück 19 und dem Schaltkreis 13 wird eine Kapazitive Aufladung des Zündsystems der Maschine oder des Motors auf einem Minimum gehalten, was auch für die elektrische Strahlung gilt, die aus den Hochspannungs-Zündimpulsen resultiert. Man kann daher eine Zündkerze 10, die mit einem Thermoelement versehen ist, auch in Fahrzeugen benutzen, die elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzsysteme haben, ohne den Betrieb dieser Fahrzeuge bzw. ihrer Motoren zu beeinträchtigen. Ferner kann ein mit mehreren Zylindern versehener Motor mit mehrecen Zündkerzen 10, von denen jede mit einem Thermoelement versehen ist, ausgerüstet werden, wobei jede Zündkerze an einen separaten Schaltkreis 11 liegt. Die Ausgänge 28 der einzelnen Schaltkreise 11 können dann selektiv während des Betriebs der Maschine an ein Meßgerät angeschlossen werden.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 30, um selektiv die Temperatur einer Vielzahl von Zündkerzen aufzuzeichnen, die in einer Brennkraftmaschine arbeiten. Ein Schalter 31 verbindet wahlweise die Vorrichtung 30 mit einem der Zündspannungs-Trennkreise 11', die ihrerseits an mit Thermoelementen versehene Zündkerzen in einem Motor angeschlossen sind. Der Ausgang 28' des angesehlossenen Schaltkreises 11' wird über einen Verstärker 32 an eine phasenstarre Schleife 33 gelegt. Die Schleife 33 erzeugt einen elektrisch sauberen Ausgangs-Impulszug mit derselben Frequenz wie der verstärkte Impulszug von dem angeschlossenen Schaltkreis 11*. Die Schleife 33 füllt ferner Lücken in dem Impulszug aus, die auftreten während die Zündspannungs-Impulse an die Mittel-

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elektrode der angeschlossenen Zündkerze gelegt werden. Wie oben erläutert ist die Frequenz des Impulszuges vom Schaltkreis 11' und damit die Ausgangsfrequenz der Schleife 33 auf das zehnfache der Temperatur geeicht worden, die das Thermoelement in der Zündkerze abfühlt. Wenn somit das Thermoelement Temperaturen in einem Bereich von 300⁰F (gleich 149°C)bis 22OO°F (gleich 12O5°C) abfühlt, so liegt die Ausgangsfrequenz der Schleife 33 im Bereich von 3000 Hz bis 22000 Hz. Der Ausgang der phasenstarren Schleife 33 wird über einen Frequenzteiler 34, der die Frequenz durch einen Faktor Zehn teilt, so daß ein Ausgangssignal mit einer Frequenz im Bereich von 300 Hz bis 2200 Hz entsteht, an eine Anschlußklemme 35 gelegt. Da die Frequenz des Signales am Anschluß 35 identisch mit der Temperatur der betreffenden Zündkerze ist, kann ein konventioneller digitaler Frequenz-Zähler 36 zur Bestimmung der Temperatur verwendet werden. Der Zähler 36 kann allgemein einen Impulszähler 37, einen Taktgeber und eine Zählersteuerung 38 sowie ein Ausgangsregister 39 enthalten. Der Ausgang 35 des Frequenzteilers 34 ist über einen Schalter 40 an einen Taktimpulseingang des Zählers 37 gelegt. Die Steuerung 38 löscht und startet den Impulszähler 37 periodisch, um die Impulse auf der Anschlußklemme 35 zu zählen. Nachdem die Impulse über ein bestimmtes Zeitintervall, in diesem Beispiel 1 Sekunde, gezählt worden sind, wird der Inhalt des Zählers 37 im Register 39 gespeichert. Diese Anzahl entspricht der Frequenz des Signales auf dem Anschluß 35 und damit auch der Temperatur der betreffenden Zündkerze. Die im Register 39 gespeicherte Zahl wird dann an ein digitales Anzeigegerät 41 üblicher Bauart gegeben. Das Anzeigegerät 41 kann beispielsweise vier Indikatoren mit je sieben Segementen aufweisen, so daß es in der Lage ist, selektiv Temperaturen im Bereich von Null bis 9999 anzuzeigen. In der Praxis ist es jedoch nur erforderlich, daß das Anzeigegerät 41 Temperaturen im Bereich von 149 bis 12O5°C (300 bis 22OO°F) anzeigt.

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Unter etwa 149°C (300⁰F) wird der Ausgang des Thermoelementes in der Zündkerze nicht-linear. Außerdem hat eine Zündkerze, die in einer Brennkraftmaschine arbeitet, praktisch stets eine Temperatur oberhalb von 149°C an der Isolatorspitze infolge der hohen Verbrennungstemperaturen. Es ist daher eine Schaltung vorgesehen, um zu verhindern, daß die Anzeigeeinrichtung 41 fehlerhafte Temperaturen anzeigt, wenn die Temperatur des Thermoelementes unter 300°F (149°C) fällt. Vom Anschluß 35 wird daher außer an den Impulszähler 37 über den Schalter 40 dasselbe Signal an einen Frequenz-Spannungs-ümformer 42 gegeben. Der Umformer 42 hat einen Gleichspannungsausgang, der proportional zur Frequenz des Signales auf dem Anschluß 35 und damit proportional zu der von dem angeschlossenen Thermoelement abgefühlten Temperatur ist. Diese Gleichspannung wird an einen Schwellwert-Spannungsdetektor 43 gelegt. Der Detektor 43 ist so geeicht, daß er eine Spannung vom Umformer 42 abnimmt, die einer Temperatur von 300⁰F (gleich 149°C) entspricht. Wenn der Detektor 43 eine Spannung abnimmt bzw. abfühlt, die einer Temperatur unterhalb von 300⁰F entspricht, gibt er über einen Ausgang 44 ein Signal an eine Anzeigelampe 45, die dann aufleuchtet, wobei dieses Signal ferner an den Zähler 36 gegeben wird, um diesen zu sperren, worauf die Anzeigeinrichtung 41 ausgeblendet wird. Die Lampe 45 wird gelöscht und der Zähler 36 wird wieder betätigt, wenn der Detektor 43 eine Spannung abfühlt, die einer Temperatur über 300⁰F entspricht.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, die Temperatur der Zündkerze aufzuzeichnen. Es kann daher Vorsorge getroffen werden, ein Bandgerät 46 direkt an den Ausgang 35 des Frequenzteilers (34) anzuschliessen. Da das Signal auf der Anschlußklemme 35 im Bereich von 300 bis 220OHz liegt, fällt es in den hörbaren Frequenzbereich. Das Signal kann daher direkt auf ein Magnetband zumRspäteren Gebrauch aufgezeichnet werden. In diesem Fall können z.B. der Schaltkreis 11, der Verstärker 32, die Schleife 33 und der Frequenzteiler 34 sowie das Bandgerät 36 am

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Fahrzeug bzw. am Motor angebracht sein, während zu einem späteren Zeitpunkt das aufgezeichnete Band abgespielt und analysiert werden kann. Der Ausgang des Bandgerätes kann hierzu über den Schalter 4O an den Zähler 36 und die Anzeigeeinrichtung 41 angeschlossen werden. Ferner kann ein Mikrophon 47 mit dem Bandgerät 46 verbanden werden, um zusätzliche Daten zu liefern, die auf einem zweiten Kanal des Bandes aufgezeichnet werden können. Wenn beispielsweise der Betrieb einer Zündkerze bei Autorennen getestet werden soll, kann das Mikrophon 47 im Helm des Fahrers untergebracht sein. Der Fahrer kann dann zusätzliche Daten geben, die auf dem Magnetband des Gerätes 46 aufgezeichnet werden, beispielsweise kann der Faher in periodischen Abständen seine Geschwindigkeit angeben oder auch Änderungen in den Belastungsbedingungen, beispielsweise das Vorhandensein von Bergstrecken. Wenn das Band dann später abgespielt wird, kann diese Information zur Analyse des Betriebs der Zündkerzen oder der Verbrennungskraftmaschine benutzt werden. Der Anschluß 35 kann ferner auch an andere Einrichtungen, wie z.B. Trommelaufzeichnungsgeräte angeschlossen werden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Frequenz/Spannungs-ümformers, ähnlich wie der Umformer 42. Schließlich kann der Anschluß 35 an ein Datenaufnahmesystern angeschlossen werden, um automatisch beispielsweise die Belastung oder die Geschwindigkeit über der Temperatur aufzuzeichnen.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm der phasenstarren Schleife 33. Ein Frequenzkomparator 50 vergleicht die Frequenz des verstärkten Signales vom Schaltkreis 11 mit der Frequenz des Ausganges der Schleife 33. Der Ausgang des Komparators 50 wird über ein Tiefpass-Filter 51 an einen Kondensator 52 gelegt, um diesen aufzuladen. Der Kondensator 52 wird auf einer konstanten Ladung gehalten wenn die in den Komparator 50 hereinkommende Frequenz der Ausgangsfrequenz der Schleife 33 entspricht und die Ladung des Kondensators 52 nimmt mit einer Rate und in einer Richtung zu oder ab, die durch das Ausmaß und die Richtung der Abweichung

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zwischen den Frequenzen der verglichenen Signale gesteuert wird. Die Spannung am Kondensator 52 ist angelegt, um die Ausgangsfrequenz eines Spannungs^Frequenz-Umformers 53 zu steuern. Der Umformer 53 erzeugt ein Ausgangssignal, das an den Komparator 50 und an den Frequenzteiler 34 in Fig. 2 angelegt wird. Das Tiefpass-Filter 51 begrenzt die Ladungs- oder Entladungsrate des Kondensators 52. Wenn somit das verstärkte Eingangssignal von einem angeschlossenen Schaltkreis 11 zeitweilig ausgeblendet wird während des Anlegens eines Hochspannungs-Zündimpulses an die betreffende Zündkerze, bleibt die Ladung auf dem Kondensator 52 im wesentlichen konstant, wodurch eine im wesentlichen konstante Ausgangsfrequenz beibehalten wird.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur der Isolatorspitze einer in Betrieb befindlichen Zündkerze. Ein Thermoelement ist in die Oberfläche der Isolatorspitze benachbart zu der Zündstrecke eingebettet, um die Temperatur abzufühlen. Der Ausgang des Thermoelementes ist über einen Slektro-optischen Kreis an eine Schaltung angeschlossen, die ein im wesentlichen konstantes Temperatursignal während des Zeitintervalles aufrechterhält, in welchem die Zündspannung an die Zündkerze angelegt wird. Das Temperatursignal kann eine Anzeigeeinrichtung oder eine Aufzeichnungseinrichtung steuern, um die Temperatur anzuzeigen oder für eine spätere Verwendung aufzuzeichnen.

Die Arbeitsfrequenzen und die Art des Meßgerätes zum Anzeigen der Temperatur, die von dem Thermoelement gemessen wird, können modifiziert werden. Anstelle der lichtemittierenden Diode und anstelle des Phototransistors können auch andere äquivalente Schaltelemente benutzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Messen der Temperatur einer Zündkerze, insbesondere der Isolatorspitze einer Zündkerze im Bereich der Funkenstrecke, während des Betriebs der Zündkerze in einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein Thermoelement (12), das in eine Oberfläche der Isolatorspitze eingebettet ist und eine von der Temperatur der Isolatorspitze abhängige Gleichspannung abgibt, einen Oszillator (24) zur Erzeugung eines ersten Signales mit einer Frequenz, die entsprechend der Gleichspannung des Thermoelementes gesteuert wird, eine auf das firste Signal ansprechende Einrichtung(23, die ein pulsierendes Licht in der gesteuerten Frequenz emittiert, einen photoelektrischen Detektor (27), der das emittierte Licht aufnimmt und entsprechend ein zweites Signal mit der gesteuerten Frequenz erzeugt, wobei der Detektor (27) elektrisch gegen den Oszillator (24) und die lichtemittierende Einrichtung (25) isoliert ist, ferner durch Einrichtungen, die auf das zweite Signal ansprechen und die von dem Thermoelement (12) gemessene Temperatur anzeigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal zeitweilig ausgeblendet wird während ein Hochspannungs-Zündimpuls an die Zündkerze angelegt wird, daß ferner Einrichtungen (33) vorgesehen sind, um das zweite Signal aufrecht zu erhalten, während das erste Signal ausgeblendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (33) eine phasenstarre Schleife aufweisen.

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4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet*, daß die lichtemittierende Einrichtung eine lichtemittierende Diode (25) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennssich·= net, daß die Einrichtung sum Anzeigen der Temperatur einen Impulszähler (37) aufweist surrt Zählen der Impulse des zweiten Signales über sin vorgegebenes Zeitintervall„ daß ferner ein Register (39) vorgesehen ist _β um die Zahl der Impulse zu speichern _e und daß ein digitales Anzeigegerät (41) mit dem Register (39) verbunden ist, vm\ die Temperatur der Zündkerze anzuzeigen,,
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichne durch einen digitalen Frequenz-Zähler (36) sowie eine mit ihm verbundene digitale Anzeigeeinrichtung, um die Frequenz des zweiten Signales anzuzeigen, die der gemessenen Zündkerzentemperatur entspricht _c
7. Vorrichtung nach Anspruch 1? dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Thermoelement (12) gelieferte Gleichspannung zeitweilig ausgeblendet wird, während ein Hochspannungs-Zündimpuls an die Zündkerze gelegt wird, daß ferner Einrichtungen vorgesehen sind-, die aufgrund äsr Spannung des Thermoelementes ein kontinuierliches Temperatursignal erzeugen während die Gleichspannung des Thermoelementes zeitweilig ausgeblendet wird und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um das kontinuierliche Temperatursignal weiter zu verarbeiten_e
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des kontinuierlichen Temperatursignales eine phasenstarre Schleife aufweist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Thermoelement (12) und der Einrichtung zur Erzeugung des kontinuierlichen Temperatursignales ein Schaltkreis (11) geschaltet ist.

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