DE3031569A1 - Sensor - Google Patents

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 u.a. als tonfrequente Schwingungen des Motors bemerkbar machen. Da mit dem Klopfen in der Regel eine starke thermische Belastung der brennraumseitigen Wandung des Zylinders und des Kolbens einhergeht, wobei Materlalabtragungen auftreten können, ist man bestrebt, das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden, da es bei längerem Auftreten zu einer Zerstörung der Brennkraftmaschine fuhren wann. 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 Erkennung des Klopfens im Brennraum sind verschiedene Sensoranordnungen vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise in der DE-OS 28 02 202 eine Einrichtung zur Erfassung von Druckschwankungen im Brennraum einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der bereits eine Ionenstrom-Meßstrecke verwendet wird. Diese Meßstrecke wird dabei zwischen einer stiftfOrmigen, isoliert in der Brennraumwandung angeordneten Elektrode und der Brennraumwandung selbst realisiert. Die stiftförmige Elektrode ist dabei in einem sogenannten Atmungsraum angeordnet, der über einen Kanal mit dem Brennraum in Verbindung steht. Nachteil dieser bekannten Anordnung ist, daß sich dieser Atmungsraum bei längerem Betrieb der Brennkraftmaschine mit Verunreinigungen zusetzen kann, die das Meßergebnis beeinträchtigen und schließlich einen Kurzschluß der Ionenstrom-Meßstrecke bewirken können.
• Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß er gegenüber Verschmutzungen, wie sie durch Ablagerungen im Brennraum auStreten, unempfindlich ist und durch seine von der Brennraumwandung erhabene Anordnung sogar durch die vorbeiströmenden Brenngase freigescheuert wird. Hierdurch ist ein Betrieb des erfindungsgemäßen Sensors auch über längere Betriebszeit der Brennkraftmaschine möglich.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich. So hat eine Anordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Elektroden den Vorteil, daß Messungen möglich sind, die selektiv auf das Klopfphänomen abgestimmt sind.
• Zeichnung Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors in schematischer Schnittdarstellung; Figur 2 eine Draufsicht des in Figur 1 dargestellten Sensors.
• Beschreibung des Ausführungsbeispieles Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors ist mit 10 schematisch eine Brennraumwandung bezeichnet, in die ein Sensor 11 beispielsweise vermittels einer Buchse 12 oder eines Gewindes eingebracht ist. In dem Sensor 11 ist wenigstens eine stiftförmige Elektrode 14 in einem Isolierstoff 13 isoliert angeordnet.
• Abgesehen von der Elektrode 14 schließt dabei der Sensor 11 bündig mit der brennraumseitigen Wandung ab. Lediglich die stiftförmige Elektrode 14 ragt etwas in den Brennraum hinein. Die Ionenstrom-Meßstrecke wird dabei zwischen der stiftförmigen Elektrode 14 und der Brennraumwandung 10 durch ein Stromversorgungsgerät 16 hergestellt, wie es beispielsweise in der DE-OS 28 02 202.8 oder der Patentanmeldung P 30 o6 665.0 beschrieben ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist neben der stiftförmigen Elektrode 14 eine weitere Elektrode 15 angeordnet, wobei die Verbindungslinie der Elektroden 14, 15 vorzugsweise in Ausbreitungsrichtung der Klopfschwingungen liegt, die mit einem Pfeil angedeutet ist. In bevorzugter Weise wird dabei der Abstand der Elektroden 14, 15 so eingestellt, daß sie in einem festen Verhältnis zur Wellenlänge der Klopfschwingungen steht.
• Bei klopfender Verbrennung schwingt das Gas in dem Brennraum mit der Klopffrequenz hin und her. Sind die Elektroden 14, 15 als Anoden bezüglich der Brennraumwandung 10 geschaltet, saugt die erste Anode in die ersten Hälfte der Klopfschwingungsperiode einen Großteil der Ionen im anströmenden Gas ab. Die zweite Anode liegt dann im Bereich ionenarmen Gases und liefert einen kleineren Ionenstrom.
• In der zweiten Hälfte der Klopfschwingungsperiode strömt das Gas nun wieder zurück, so daß die erste Anode in einen Bereich mit starker Ionenverarmung gelangt, und damit nur noch einen sehr geringen Ionenstrom liefert. Durch die zusätzliche Absaugung von Ionen an der zweiten Anode wird daher an der ersten Anode eine besonders starke Stromschwankung erzeugt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Abstand der Elektroden zueinander so gewählt, daß er in einem festen Verhältnis zur Wellenlänge der Klopfschwingung steht. Dann ist es möglich, durch Differenzmessungen zwischen den beiden Anoden frequenzselektive Messungen durchzuführen, wodurch die nicht zum Klopfen korrelierten Grundschwingungen im Brennraum nicht mehr mit erfaßt werden.

Claims (3)

1. Ansprüche 1.)Sensor zur Erfassung der beim Klopfen einer Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen mit einer dem Gas im Brennraum aussetzbaren Ionenstrom-Meßstrecke, die wenigstens eine stiftförmige, isoliert in der Brennraumwandung angeordnete Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (14) unmittelbar in den Brennraum hineinragt.
2. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere stiftförmige, isoliert in der Brennraumwandung angeordnete Elektrode (15) vorgesehen ist, wobei die Verbindungslinie der beiden Elektroden (14, 15) vorzugsweise in Ausbreitungsrichtung der Klopfschwingung liegt.
3. 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden (14, 15) zueinander In einem festen Verhältnis zur Wellenlänge der Klopfschwingung steht.