DE3429217A1

DE3429217A1 - Vorrichtung zum uebertragen von koerperschall einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3429217A1
Application number: DE19843429217
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Phys. Dr. 7251 Weissach Langeheineken
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1984-08-08
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 1986-02-13
Also published as: FR2569007A1; GB2165305A; IT1185269B; JPS6156919A; GB8519881D0; IT8521592A0

Description

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Vorrichtung zum Übertragen von Körperschall einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Körperschall, der durch Geräusche in einer Brennkraftmaschine verursacht wird und durch einen außen an der Brennkraftmaschine angebrachten Sensor erfaßt.wird.

Eine solche Vorrichtung benötigt bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen für jeden Zylinder einen Sensor. Ist bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen ein Sensor an der körperschalleitenden, äußeren Wand befestigt, so ist es nur schwer möglich, eine Klopferscheinung in einem weit vom Sensor entfernt liegenden Zylinder sicher zu erkennen. Eine gleichmäßig gute Erkennung für alle Zylinder ist nicht möglich, da durch die unregelmäßige Struktur der Brennraumwand eine starke Verzerrung der Körperschallschwingungen auftritt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei Verwendung eines einzigen Sensors, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine für alle Zylinder gleichmäßig gute, sichere Erkennung möglich ist, so daß aus dem Sensorsignal für alle Zylinder Rückschlüsse auf Fehlfunktionen, z. B. durch Klopfen oder Ventilschäden, gezogen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Wenn an der Außenwand der Brennkraftmaschine am Zylinderblock oder Zylinderkopf für jeden Zylinder ein KörperSchallübertragungsglied angebracht ist, und diese Übertragungsglieder durch eine Brücke miteinander verbunden sind, auf der ein Sensor angebracht ist, wird die Körperschallübertragung auf den Sensor unabhängig von der Struktur der Brennkraftmaschinenwand. Der vom Sensor erfaßte Körperschall liefert

ein signifikantes Bild des in die Brennkraftmaschinenwand von innen eindringenden Geräusches, beispielsweise eines Geräusches, das bei klopfender Verbrennung in einem der Zylinder auftritt.

Zweckmäßigerweise werden für die Gestaltung der Körperschallübertragungsglieder und der Brücke einfache geometrische Formen gewählt, deren Schwingungsübertragungsverhalten errechnet werden kann. Bevorzugt werden als Körperschallübertragungsglieder Zapfen verwendet, die entweder an de^r Außenwand der Brennkraftmaschine fest angebracht und über Rippen mit den Zylindern verbunden sind oder die in Zylinderwände eingeschraubt sind und die Außenwand mit einer elastischen Abdichtung durchdringen. In beiden Fällen liegt auf den Stirnflächen der Zapfen eine gerade Leiste rechteckigen oder runden Querschnitts auf,., die im Bereich zwischen den Auflagestellen freie Biegeschwingungen ausführen kann. Mittig zur Leiste an einer freischwingenden Stelle großer Schwingungsamplituden ist der Sensor befestigt, der in bekannter Weise so ausgebildet ist, daß er auf Beschleunigungen an der Anbaustelle der Leiste reagiert. Bei Brennkraftmaschine mit ungerader Zylinderzahl ist vorgesehen, parallel zur Leiste auf Distanzstücken eine zweite Leiste anzuordnen, auf der der Sensor befestigt ist.

Weiterhin kann auch für Brennkraftmaschinen mit geraden oder ungeraden Zylinderzahlen eine parallel zur Verbindungslinie der Körperschallübertragungsglieder über Distanzstücke befestigte Leiste vorgesehen sein, auf der der Sensor angebracht ist.

Die Wirksamkeit der Körperschallübertragung läßt sich noch verbessern, indem die Übertragungsvorrichtung durch geeignete Werkstoffauswahl in Festlegung ihrer Abmessungen abgestimmt wird, daß ihre Eigenfrequenz an der Einbaustelle des Sensors bei punktueller Anregung durch die Körperschallübertragungsglieder etwa gleich ist wie die Frequenz des zu übertragenden Körperschalls, wobei durch Resonanz eine maximale Schwingungs-

amplitude auftritt. Anstelle der Resonanzabstimmung kann auch eine unterkritische Anregung treten, bei der die Eigenfrequenz der Übertragungsvorrichtung höher liegt als die für die Geräuscherkennung wesentliche KörperschalIfrequenz.

Einige Ausführungsformen der Erfindung und konstruktive Details dazu sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 wassergekühlte Brennkraftmaschine.^· mit Körperschall-Übertragungsvorrichtung,

Fig. 2 Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 1,,

Fig. 3 Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 Einzelheit A,

Fig. 6 Einzelheit B, Alternativausführung zu A,

Fig. 7 luftgekühlte Brennkraftmaschine mit Körperschallübertragungsvorrichtung,

Fig. 8 Einzelheit C, Vormontage des Sensors, Fig. 9 Einzelheit D, wie C, jedoch nach Fertigmontage, Fig. 10 Einzelheit E,

Fig. 11 Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 12 Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 13 Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 14 Einzelheit F.

Die vier Zylinder 1 einer wassergekühlten Brennkraftmaschine sind mit der Außenwand 2 durch Rippen 3 verbunden, in deren Verlängerung außen an der Außenwand 2 vier Zapfen 4 ange-

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gössen sind, auf deren im Durchmesser verkleinerten Absätzen 4¹ eine gerade, im Querschnitt rechteckige Leiste 5 aufgesteckt und festgeschraubt ist. Mittig zur Längserstreckung der Leiste 5 ist ein Sensor 6 befestigt, der zur Klopferkennung dient.

In einer ersten Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Sensor 6 unmittelbar auf der Leiste 5 mittig zu ihrer Längen- und Breitenersteckung befestigt. In einer zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist parallel zur Leiste 5 einevzweite Leiste 7 verlegt, die über drei Stege 8 mit der ersten Leiste 5 verbunden ist. Der Sensor 6 ist an der zweiten Leiste 7 im Bereich des mittigen Steges befestigt. Nach Fig. 3 sind an der Leiste 5 vier Stege 9 angebracht, deren Bohrungen 10 die Ansätze 4¹ der Zapfen 4 durchgreifen. Mittig zwischen den mittleren Stegen 9 ist der Sensor 6 befestigt.

Anstelle der in Fig. 5 größer dargestellten, angegossenen Zapfen 4 können auch Zapfen 11 treten, die in die Wände der Zylinder 1 von außen eingeschraubt sind. Um die Zapfen abgedichtet und zugleich körperschallentkoppelt durch die Außenwand 2 durchführen zu können, sind in die Außenwand Gewindebuchsen 12 geschraubt, auf denen Muttern 13 festgeschraubt sind. In die Muttern 13 sind O-Ringe 14 eingelegt, die die Zapfen 11 umgreifen.

Bei einer luftgekühlten Brennkraftmaschine, wie sie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist, sind die drei Zylinder 15 freistehend angeordnet. Außen an den Zylinderwänden 16 sind Zapfen 17 angegossen oder angeschweißt. Auf den Zapfen 17 liegt die Leiste 5 auf und ist so befestigt, daß eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Brennkraftmaschine und der Leiste ausgeglichen werden kann. Um das zu erreichen, ist die Leiste 5 lediglich auf den mittleren Zapfen 17 festgeschraubt. Zur Verbindung mit den beiden äußeren Zapfen

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weisen diese kugelige Ausdrehungen 18 auf, in die Zwischenstücke 19 mit verbreiterter Berührungsfläche eingreifen, auf denen die Leiste 5 aufliegt und kraftschlüssig festgehalten ist. Um die Anpreßkraft einstellen zu können ■, ist an der Schraubverbindung des mittleren Zapfens 17 ein Spalt a vorgesehen, der so groß bemessen ist, daß nach dem Festschrauben der Kraftschluß mit den äußeren Zylindern ausreicht, um eine einwandfreie Körperschallübertragung sicherzustellen. Um ein seitliches Abrutschen der Leiste 5 zu verhindern, sind ihre Enden zylindrisch ausgeführt und liegen in entsprechenden Ausdrehungen der Zwischenstücke 19.

Anstelle dieser kraftschlüssigen Kugelverbindung kann auch eine Federverbindung gewählt werden, wie sie'in Fig. 13 und 14 dargestellt ist. Hierbei ist an der Leiste 5 ein mittiger Steg 20 fest angebracht, in dessen Bereich der Sensor 6 angeschraubt ist. Die beiden äußeren Stege 21 weisen rechteckige Aussparungen 22 auf, in denen die Leiste 5 formschlüssig und verschieblich gehalten ist. Der Kraftschluß wird hier durch eine gebogene Blattfeder 23 hergestellt, die in eine Nut 24 der Leiste 5 eingelegt ist und diese gegenüber den Stegen 21 verspannt.

Die Variationen der Übertragungsvorrichtung nach Fig. 11 und Fig. 12 sind ähnlich gestaltet wie die nach Fig. 2 und Fig. 3, wobei im einen Fall der Sensor 6 unmittelbar auf der Leiste festgeschraubt ist, im anderen Fall nach Fig. 12 der Sensor auf einer zweiten Leiste 7 befestigt ist, die zur ersten Leiste 5 parallel liegt und über zwei Stege mit ihr verbunden ist.

Bei Motoren mit zwei Zylinderreihen ist vorgesehen, je eine Brücke pro Zylinderreihe anzubringen und beide Brücken über eine weitere Brücke miteinander zu verbinden. Auf der Verbindungsbrücke ist der Sensor befestigt.

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum übertragen von Körperschall, der durch Geräusche in einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine verursacht wird,, auf einen außerhalb der Brennkraftmaschine angeordneten Sensor, insbesondere zur Klopferkennung, dadurchgekennzeichnet, daß an der Außenwand (2) der- Brennkraftmaschine für jeden Zylinder (1, 15) ein Körpersehallübertragungsglied (4, 11.) angebracht .ist, und daß die Körperschallübertragungsglieder (4, 11) durch eine Brücke (5) miteinander verbunden sind, auf der der Sensor '(6) befestigt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand (2) der Brennkraftmaschine im Bereich der Zylinder (1, 15) radiale Zapfen (4, 11) angebracht sind, auf denen stirnseitig eine Leiste (5) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Leiste (5) über Stege (8) eine zweite, parallele Leiste (7) verbunden ist, auf der der Sensor mittig zur Längserstreckung der Zylinderreihe befestigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Eigenfrequenz an der Einbaustelle des Sensors (6) größer oder gleich der punktuell an den Körperschallübertragungsgliedern in sie eingeleiteten Körperschall-Schwingfrequenz sein kann.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere für wassergekühlte Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß mittig zu jedem Zylinder (1) an der Außenwand (2) der Brennkraftmaschine Zapfen (4) angegossen sind, die mit der sie verbindenden Leiste (5) ein einstückiges Gußteil bilden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (5) an der·" Außenwand (2) der Brennkraftmaschine angegossen ist. «