DE3028187A1

DE3028187A1 - Sensor

Info

Publication number: DE3028187A1
Application number: DE19803028187
Authority: DE
Inventors: Rochus 7014 Kornwestheim Knab
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1982-02-25

Description

Sensor
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist bekannt, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine das sogenannte Klopfen auftreten kann.
Hierunter versteht man Stoßwellen des Kraftstoff-Luft-Gemisches, die sich unter anaerem als tonfrequente Schwingungen des Motors bemerkbar machen. Da mit dem Klopfen in der Regel eine starke thermische Belastung der brennraumstetigen Wandung des Zylinders und des Kolbens einhergeht, wobei Materialabtragungen auftreten können, ist man bestrebt, das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden, da es bei längerem Auftreten zu einer Zerstörung der Brennkraftmaschine führen kann. Da man jedoch andererseits bestrebt ist, den bestehenden Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine möglichst weitgehend auszunutzen, besteht ein Bedürfnis, das Klopfen der Brennkraftmaschine möglichst frühzeitig und sicher zu erkennen.
Zur Klopferkennung bedient man sich sogenannter Klopfsensoren, d.h. schwingungsempfindlicher Wandler, die auf der Brennkraftmaschine oder Teilen davon derart angebracht sind, daß sie den Schwingungen der Brennkraftmaschine ausgesetzt sind, die beim Klopfen auftreten.
Es ist bekannt, Klopfsensoren so auszubilden, daß sie ein Wandlerelement zur Umsetzung einer Kraft in eine elektrische Spannung aufweisen, auf dem eine seismische Masse aufliegt.
Treten Schwingungen an der Brennkraftmaschine auf, werden über die seismische Masse Kräfte auf das Wandlerelement ausgeübt und es kann ein dem Klopfen entsprechendes Signal am Wandlerelement abgenommen werden.
Diese bekannten Klopfsensoren haben jedoch den Nachteil, daß die Resonanzfrequenz des Sensors, die durch den mechanischen Aufbau gegeben ist, festliegt. Damit kann der Klopfsensor in der Regel nur für eine bestimmte Brennkraftmaschine verwendet werden und es besteht keine Möglichkeit, die Klopffrequenz, beispielsweise in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zu verändern.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Abstimmung der Resonanzfrequenz des Sensors möglich ist, wobei diese Abstimmung entweder bei der Fertigung des Sensors oder auch während des Betriebes vorgenommen werden kann.
Durch die im kennzeichnenden Teil des Nebenanspruches aufgeführten Maßnahmen ist es möglich, einen Klopfsensor während der Fertigung in seiner Resonanzfrequenz abstimmbar zu gestalten.
Zeichnung Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit einstellbarer Feder; Figuren 2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Sensors mit unterschiedlichen Wandlerelementen; Figuren 4 und 5 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors mit unterschiedlichen Federn; Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors mit durch Materialabtragung veränderlicher Masse.
Beschreibung der Erfindung Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors ist mit 10 ein Befestigungsgewinde an einem Gehäuse 11 bezeichnet, mit dem der Sensor an einer Brennkraftmaschine oder einem Teil davon befestigt werden kann. Den aktiven Teil des Sensors bildet ein Wandlerelement 12, dessen Ausgangssignal über eine schematisch dargestellte Klemme 13 abgreifbar ist. Auf dem Wandlerelement 12 liegt eine seismische Masse 14 auf, die über eine Feder 15 vorgespannt ist, wobei diese Feder 15 über eine im Gehäuse 11 angeordnete Schraube 16 einstellbar ist. Die Feder 15 hat zunächst den Vorteil, daß sowohl positive wie negative Beschleunigungen vom Sensor erfaßt werden können, die über die seismische Masse 14 in Kräfte auf das Wandlerelement 12 umgesetzt werden. Zum anderen kann die Federkraft der Feder 15 über die Schraube 16 voreingestellt werden und zwar entweder während der Montage des Sensors oder auch während des Betriebes des Sensors, so daß die Resonanzfrequenz des Sensors eingestellt werden kann. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn derselbe Sensor für mehrere verschiedene Brennkraftmaschinen Verwendung finden soll.
Während in Figur 1 das Wandlerelement 12 lediglich schematisch dargestellt ist, ist es im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 als Dehnmeßstreifen 120 und im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 als magnetoelastisches Wandlerelement 121 ausgebildet. Es versteht sich von selbst, daß diese Ausbildungen des Wandlerelementes 12 nur beispielhaft gelten und selbstverständlich auch andere bekannte Wandlerarten wie piezoelektrische, induktive, piezorestriktive, ohmsche oder kapazitive Wandlersysteme Verwendung finden können.
Auch die Feder 15 kann auf die verschiedensten Arten ausgebildet sein, nämlich einmal als Spiralfeder, wie es in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist oder auch als Tellerfeder gemäß der Ausführungsform entsprechend Figur 4 oder als Blattfedern entsprechend der Ausführungsform gemäß Figur 5; darüber hinaus kommen vorgespannte Gehäuse, Membranen oder Bimetallfedern in Betracht.
Es versteht sich auch, daß die genannten verschiedenen Ausführungsformen von Wandlersystemen und Federharten in den verschiedensten Kombinationen miteinander verwendbar sind.
Schließlich ist in Figur 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors dargestellt, bei dem die seismische Masse 14 durch eine Materialabtragung, beispielsweise in Form einer Bohrung 141, veränderbar ist. In diesem Falle wird die Veränderung der Resonanzfrequenz des Sensors durch eine Veränderung der wirksamen seismischen Masse bewirkt.

Claims

Ansprüche Sensor zur Erfassung der beim Klopfen einer Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen mit einem Wandlerelement zum Umsetzen einer Kraft in eine elektrische Spannung und einer auf dem Wandlerelement aufliegenden seismischen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung der Resonanzfrequenz des Sensors die seismische Masse (14) mit einer verstellbaren Feder (15, 151, 152) vorgespannt ist.
2. Sensor zur Erfassung der beim Klopfen einer Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen mit einem Wandlerelement zum Umsetzen einer Kraft in eine elektrische Spannung und einer auf dem Wandlerelement aufliegenden seismischen tasse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung der Resonanzfrequenz des Sensors die seismische Masse (14) durch Materialabtragung veränderbar ist.