DE3006654A1 - Sensor - Google Patents

Description

• Sensor
• Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruches.
• Es ist bekannt, daß bei Verbrennungsmotoren unter bestimmten Arbeitsbedingungen ein sogenanntes Klopfen-auftritt. Hierunter versteht man tonfrequente Schwingungen des komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches, die durch eine Stoßwelle ausgelöst werden. Während dieser Schwingungen ist der Wärmeübergang an Kolben- und Zylinderwänden der Brennkraftmaschine stark erhöht. Dies bedingt eine schädliche thermische Überlastung dieser Flächen, so daß das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden ist, da durch die auftretenden Materialabtragungen an den brennraumseitigen Wandungen schließlich eine Zerstörung der Brennkraftmaschine auftreten kann. Da man jedoch andererseits bestrebt ist, den bestehenden Betriebsbereich der Brennkraftmaschine möglichst weitgehend auszunutzen, besteht Interesse an einem Sensor, der das Klopfen frühzeitig und sicher anzeigt.
• In der DE-OS 28 Ol 969 ist beispielsweise ein derartiger Klopfsensor beschrieben, bei dem ein Grundkörper auf einem die Klopfschwingungen übertragenden Teil der Brennkraftmaschine angebracht ist und bei dem dieser Grundkörper einen Biegeschwinger hält, dessen Resonanzfrequenz auf die Klopffrequenz der Brennkraftmaschine abgestimmt ist Ein derartiger bekannter Sensor erfordert jedoch als Resonanzelement ein relativ teures piezokermisches Material.
• Es ist weiterhin aus dem Lehrbuch F.X. Eder, Moderne Meßmethoden der Physik, Teil I, VEB-Verlag der Wissenschaften 1968, Seite 355 ein kapazitiver Beschleunigungsmesser bekannt, der aus einer Masse mit Membranbefestigung und einer isolierten Gegenelektrode nach Art eines Kondensatormikrophons besteht. Nachteil dieses bekannten kapazitiven Beschleunigungsmessers ist jedoch, daß die sich änderende Kapazität mit aufwendigen Hochfrequenzmitteln erfaßt werden muß, die sich für den Betrieb an Bord eines Kraftfahrzeuges nicht eignen.
• Schließlich sind aus der Zeitschrift Elektronik, 1978, Heft 3, Seite 83 elektrostatische Tasten bekannt, bei denen die aktiven Signale ausgenutzt werden, die entstehen, wenn elektrisch neutrale Körper aufeinanderprallen.
• Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, besonders einfach, robust und billig in der Herstellung zu sein, da keine hochwertigen Materialien verwendet werden müssen. Außerdem liefert der erfindungsgemäße Sensor aktive Signale, die unmittelbar weiterverarbeitet werden können.
• Zeichnung Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Sensoren sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Sensor mit dielektrischer Zwischenschicht; Fig. 2 einen Sensor mit Keramikkondensator.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors weist einen Grundkörper 10 auf, der vermittels eines Schraubgewindes 11 an einem die Klopfschwingungen übertragenden Teil der Brennkraftmaschine befestigt werden kann. Der Sensor weist weiterhin eine schwingungsfähige Masse 12 auf, wobei zwischen Grundkörper 10 und schwingungsfähiger Masse 12 eine dielektrische Zwischenschicht 13 durch KLeben mit einem Kleber 14 eingebracht ist. Werden Beschleunigungskräfte auf den Sensor entsprechend Fig. 1 ausgeübt, drückt die schwingungsfähige Masse 12 auf die dielektrische Zwischenschicht 13 und den Grundkörper 10. Da es beim Zusammenstoß zweier elektrisch neutraler Körper zu einer gegenseitigen Beeinflussung der gebundenen elektrostatischen Oberflächenladung kommt, kann zwischen der schwingungsfähigen Masse 12 und dem Grundkörper 10 ein aktives Signal abgegriffen werden3 indem der Grundkörper 10 mit Masse und die schwingungsfähige Masse 12 mit einem Verstärker 15 verbunden wird. Außerdem ist es ohne weiteres möglich, den Geber entsprechend Fig. 1 mit-einer geeigneten Kapselung zu umgeben, so daß er unempfindlich gegen Verschmutzung und Korrosion ist.
• Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors entsprechend Fig. 2 ist zwischen der schwingungsfähigen Masse 12 und dem Grundkörper 10 ein Keramikkondensator 16 in Scheibenform angeordnet. Das aktive Signal, das oben im einzelnen beschrieben wurde, kann dann an Anschlußklemmen des Keramikkondensators 16 abgegriffen werden. Vorteil dieser Ausführungsform ist eine besonders hohe Signalausbeute, wobei handelsübliche scheibenförmige Keramikkondensatoren verwendet werden können.
• Außerdem ist es möglich, die Verbindung zwischen der schwingungsfähigen Masse 12 und dem Grundkörper 10 elastisch zu gestalten, wobei die Resonanzfrequenz des so entstehenden mechanischen Resonators auf die Klopffrequenz der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann.

Claims (4)

1. Ansprüche Sensor zur Erfassung des Klopfens einer Brennkraftmaschine mit einem an ein die Klopfschwingungen übertragenden Teil angebrachten Grundkörper und einer schwingungsfähigen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Grundkörper (10) und schwingungsfähiger Masse (12) ein Dielektrikum angeordnet ist und das bei Krafteinwirkung der Masse (12) auf das Dielektrikum erzeugte aktive Signal einem Verstärker (15) zugeführt wird.
2. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum als dielektrische Zwischenschicht (13) ausgebildet ist und das aktive Signal zwischen der Masse (12) und dem Grundkörper (10) abgegriffen wird.
3. 3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Masse (12) und dem Grundkörper (10) ein Keramikkondensator (16) in Scheibenform angeordnet ist und das aktive Signal am Keramikkondensator (16) abgegriffen wird.
4. 4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Masse (12) und Grundkörper (10) durch Federelemente (17) hergestellt wird und die mechanische Resonanzfrequenz der entstehenden Anordnung der Klopffrequenz der Brennkraftmaschine entspricht.