DE4225815C2

DE4225815C2 - Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE4225815C2
Application number: DE19924225815
Authority: DE
Inventors: Gunter Dr Ing Guerich; Hermann-Josef Dr Ing Laumen; Thomas Dipl Ing Wagner; Rolf Dipl Ing Ehrenpreis; Wolfgang Franz Dr Herdeg; Horst Dr Wendel
Original assignee: Goetze GmbH; FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Goetze GmbH; FEV Europe GmbH
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: DE4225815A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Zylinderkopfdichtung ist aus der DE-OS 40 15 109 bekannt. Die Meßvorrichtungen sind in diesem Fall Weg-, Kraft- und/oder Druckaufnehmer, die auf der Dichtung außerhalb der Brennraumeinfassung jeweils einer Brennraumöffnung zugeordnet in den Bereichen zwischen deren Schraubendurchgangsöffnungen angeordnet sind. Während des motorischen Betriebs werden von den Sensoren die Dichtspaltbewegungen zwischen Motorblock und Zylinderkopf erfaßt und nach elektronischer Auswertung der Meßergebnisse zur Einstellung eines störungsfreien Verbrennungsablaufs im Motor verwendet.

Nachteilig bei derartig aufgebauten Zylinderkopfdichtungen ist der relativ große Platzbedarf der Sensoren auf der Dichtung. Wegen ihrer großen Hitzeempfindlichkeit müssen die nach der DE-OS 40 15 109 verwendeten Weg-, Druck- und/oder Kraftaufnehmer vom eingefaßten Brennraum weiter entfernt auf der Dichtung angeordnet werden, und viele Zylinderkopfdichtungstypen besitzen dafür überhaupt keine freie Fläche. Gleichzeitig müssen die empfindlichen Sensoren vor allem für den Transport und während der Handhabung bis zum Einbau vor Stoßbelastungen und Erschütterungen geschützt werden, indem man sie mit Folien umhüllt in Vertiefungen der Zylinderkopfdichtungen einsetzt. Gerade bei relativ dünnen Zylinderkopfdichtungen steht meist kein Bauraum für die relativ großvolumigen Sensoren zur Verfügung.

Ähnliches gilt für die weiteren aus dem Stand der Technik bekannten mit Sensoren versehenen Zylinderkopfdichtungen, bei denen beispielsweise magnetostriktive Aufnehmer, Thermoelemente (DE-OS 30 06 603) oder Ionenstromsonden eingesetzt werden. In den meisten Fällen erfordert die Unterbringung der Sensoren auf den Zylinderkopfdichtungen deren Umbau zumindest im Brennraumbereich, so daß Seriendichtungen ohne aufwendige Umrüstung nicht mit den bekannten Sensoren ausgerüstet werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfdichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der der Dehnungsmeßstreifen ohne Beanspruchung eines größeren Bauraumes und gegebenenfalls ohne eine größere Umrüstung an der Zylinderkopfdichtung montierbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Zylinderkopfdichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Der Dehnungsmeßstreifen ist bevorzugt auf der Innenseite des Einfassungsschenkels der metallischen Brennraumeinfassung aufgeklebt, wobei bevorzugt das Ankleben auf der dem Motorblock abgewandten Zylinderkopfdichtungsseite erfolgt, damit möglichst die thermischen Ausdehnungen eines Aluminiumzylinderkopfes mit erfaßt werden.

Während des motorischen Betriebs werden laufend die Abmessungsänderungen der Einfassungen durch den Dehnungsmeßstreifen erfaßt. Da sich die Abmessungen der Einfassungen im Betrieb entsprechend dem Druck des betreffenden Brennraums laufend ändern, ergeben die Meßwerte das Bild des Brennraumdruckverlaufs. Verbrennungsunregelmäßigkeiten durch vor allem Klopfen und Motoraussetzer werden unmittelbar erfaßt und nach elektronischer Auswertung der Meßwerte können Maßnahmen zur Einstellung und Regelung des optimalen störungsfreien Verbrennungsablaufs ergriffen werden. Die Dehnungsmeßstreifen sind mit nach außen führenden elektrischen Zuleitungen verbunden, wobei sowohl die Dehnungsmeßstreifen als auch die elektrischen Zuleitungen nach außen gegenüber den berührenden Metallteilen elektrisch isoliert sind. Je nach Anwendungsfall kann dabei nur ein Brennraumbereich erfindungsgemäß mit dem Dehnungsmeßstreifen ausgerüstet sein, bevorzugt sind aber die Brennraumöffnungsbereiche aller Brennraumöffnungen mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüstet, um möglichst präzise Meßwerte über den Verbrennungsablauf in jedem einzelnen Zylinder zu erhalten. Die elektrischen Zuleitungen können je nach Anwendungsfall aus der Dichtung herausgeführt werden. Bevorzugt werden alle Zuleitungen aber schon auf der Zylinderkopfdichtung in einem Stecker zusammengeführt, so daß bei der Montage der Zylinderkopfdichtung die elektronische Verarbeitungsanlage nur noch über den Stecker mit den Dehnungsmeßstreifen verbunden zu werden braucht. Dadurch, daß der Dehnungsmeßstreifen innerhalb der metallischen Einfassung angeordnet ist, ist er vor Beschädigungen, insbesondere beim Transport und der Handhabung bis zur Montage, geschützt. Die Dehnungsmeßstreifen sind dabei so dünn, daß sie ohne wesentliche Beeinträchtigung des Funktionsverhaltens der Dichtung innerhalb des Einfassungsschenkels angebracht werden können. Falls genügend Bauraum vorhanden ist, können die Dehnungsmeßstreifen auch in bevorzugt eingeprägte Vertiefungen des Zylinderkopfdichtungsmaterials an der Einfassung hineinragen. Da der Dehnungsmeßstreifen mit der Längsrichtung seines Widerstandsdrahtes in radialer Richtung zur Brennraumöffnung angeordnet ist, können die bevorzugt in radialer Richtung im Betrieb erfolgenden Dehnungen des Einfassungsschenkels optimal erfaßt werden. Die Länge des Dehnungsmeßstreifens richtet sich nach dem Anwendungsfall. Sie ist bevorzugt höchstens etwa gleich der Einfassungsschenkellänge.

Durch die Erfindung ist somit eine Zylinderkopfdichtung mit einer einfachen und wirkungsvollen Sensoranordnung zur Erfassung und Kontrolle des Verbrennungsablaufs in einer Verbrennungskraftmaschine geschaffen. Die eingesetzten Dehnungsmeßstreifen sind so empfindlich, daß auch kleinste Dehnungsunterschiede der Einfassung aufgezeigt werden können. Die Dehnungsmeßstreifen sind dabei leicht und ohne wesentliche Beeinträchtigung des Funktionsverhaltens der Dichtung zu montieren sowie durch den umhüllenden Einfassungsschenkel vor Beschädigung gesichert, ohne daß dazu ein größerer Bauraum benötigt wird. Bei Bedarf können vorteilhaft ohne größere und aufwendige Umrüstungen auch serienmäßige Zylinderkopfdichtungen entsprechend der Erfindung mit den erfindungsgemäß eingesetzten Dehnungsmeßstreifen ausgerüstet werden.

Die Erfindung wird durch die beiden Abbildungen näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung und

Fig. 2 den Querschnitt durch eine Zylinderkopfdichtung im eingefaßten Brennraumbereich.

In Fig. 1 ist (1) eine Weichstoffzylinderkopfdichtung mit vier in Reihe nebeneinander angeordneten Brennraumöffnungen (3), die jeweils von einer metallischen Einfassung (2) ringförmig umgeben sind. Innerhalb der Einfassungen (2) sind jeweils, verbunden mit den aufgeklappten Einfassungsschenkeln (4), die Dehnungsmeßstreifen (5) angeordnet. Die Dehnungsmeßstreifen (5) sind jeweils mit den elektrischen Zuleitungen (6) verbunden, wobei an der Brennraumöffnung (3) die elektrischen Zuleitungen (6) separat nach außen führen, während an der Brennraumöffnung (3′) die elektrischen Zuleitungen (6′) am Ende einen Stecker (7) zur Verbindung nach außen besitzen. An den Brennraumöffnungen (3′′) und (3′′′) sind die elektrischen Zuleitungen (6′′) und (6′′′) zu einem gemeinsamen Stecker (8) vereint.

Im Querschnittsbild der Fig. 2 in der Linie II-II aus Fig. 1 am Brennraumrand der Brennraumöffnung (3) ist der am Einfassungsschenkel (4) der Einfassung (2) befestigte Dehnungsmeßstreifen (5) gezeigt. Der Dehnungsmeßstreifen (5) ist dabei an der Zylinderkopfseite (9) der Dichtung (1) befestigt.

Claims

1. Zylinderkopfdichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer metallischen Einfassung (2) mindestens einer der Brennraumöffnungen (3) und mit mindestens einem auf der Zylinderkopfdichtung (1) angeordneten Dehnungsmeßstreifen (5) insbesondere zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten im Verbrennungsablauf beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (5) an der metallischen Einfassung (2) mindestens einer der Brennraumöffnungen (3) befestigt ist und daß die Längsrichtung seines Widerstandsdrahtes in radialer Richtung zur Brennraumöffnung (3) verläuft.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (5) einen elektrischen, durch Dehnung und Stauchung sich ändernden Widerstand besitzt.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (5) auf der Innenseite eines Schenkels (4) der metallischen Einfassung (2) angeklebt ist.

4. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (5) auf der dem Motorblock abgewandten Seite (9) der Zylinderkopfdichtung (1) angeordnet ist.

5. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (5) über elektrische Zuleitungen (6) mit einer elektronischen Auswert- und Regeleinrichtung verbunden ist.

6. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (5) in in die Zylinderkopfdichtung (1) eingeprägte Vertiefungen hineinragt.

7. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Dehnungsmeßstreifens (5) höchstens der radialen Länge eines Schenkels (4) der metallischen Einfassung (2) entspricht.