DE4243015C1 - Auspuffflanschdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auspuffflanschdichtung, insbesondere Auspuffkrümmerdichtung, zur Abdichtung von Abgasrohren in Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einer auf der Dichtung angeordneten oder in der Dichtung eingebetteten Sensoranordnung.

Die in der Praxis verwendeten Auspuffflanschdichtungen bestehen üblicherweise aus einem oder mehreren übereinanderliegenden Metallblechen mit gegebenenfalls rund um die Abgasöffnung laufenden Sicken oder aus gegebenenfalls metallisch verstärktem Weichstoffmaterial mit bevorzugt einem metallisch eingefaßten Abgasöffnungsrand. Bei Auspuffkrümmerdichtungen für Reihenmotoren besitzt die Dichtung entsprechend den Zylindern mehrere nebeneinanderliegende Abgasöffnungen.

Bei Verbrennungskraftmaschinen ist es vorteilhaft, zur Optimierung der Leistung, des Kraftstoffverbrauches und des Emissionsverhaltens die Mengenzumessung des Kraftstoffes genau einzustellen und den Verbrennungsablauf im motorischen Betrieb laufend zu überwachen und gegebenenfalls zu korrigieren.

Hierzu verwendet man unter anderem Sensoren, die bevorzugt auf der Zylinderkopfdichtung benachbart zu den Brennraumöffnungen angeordnet sind.

Nach beispielsweise der DE-OS 40 15 109 bestehen solche Sensoren aus druckempfindlichen Sensoren, die die auf die Zylinderkopfdichtung wirkenden Druckänderungen anzeigen, so daß die registrierten elektrischen Signale über Zuleitungen zu einer elektronischen Auswerteeinrichtung geführt und zur Aussteuerung des Verbrennungsverlaufes verwendet werden können.

Nach beispielsweise der DE-PS 30 06 603 dienen auf der Zylinderkopfdichtung angeordnete und bis zum Brennraumrand reichende Temperaturfühler der Temperaturmessung im Verbrennungsraum des Zylinders und erfassen so durch Störungen im regulären Verbrennungsablauf erzeugte Temperaturschwankungen.

Bei Verbrennungskraftmaschinen mit nachgeschalteten Abgaskatalysatoren werden im Auspuffrohr bis in den Abgasstrom reichende Lambdasonden eingesetzt, die im Abgas das Sauerstoffpotential messen, so daß entsprechend der vorhandenen Sauerstoffmenge dem Motor die stöchiometrisch erforderliche Kraftstoffmenge geregelt zugeführt werden kann. Das Erkennen des im Abgas vorhandenen Sauerstoffpotentials reicht aber allein nicht aus, um die für einen optimalen Verbrennungsablauf der Verbrennungskraftmaschine notwendige Kraftstoffmenge einzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auspuffflanschdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, mit deren Sensoranordnung es auf einfache und dadurch wirtschaftliche Weise möglich ist, den Verbrennungsablauf in der Verbrennungskraftmaschine zu kontrollieren und die für einen optimalen Nutzungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erforderliche Kraftstoffmenge einzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Auspuffflanschdichtung gelöst, deren Sensoranordnung aus einem auf der Flanschdichtung angeordneten und über die Abgasöffnung mit seinem Meßkopf bis in den Abgasstrom reichenden Temperatursensor besteht. Der bevorzugt verwendete Temperatursensor ist ein Thermoelement, dessen Meßkopf über die Abgasöffnung bis in den Abgasstrom reicht, und dessen temperaturabhängig gemessenes elektrisches Potential über vom Thermoelement nach außen führende Zuleitungen einer elektronischen Auswerteeinrichtung zugeführt und zur Regulierung der zuzuführenden Kraftstoffmenge eingesetzt wird.

Durch die Erfindung ist es jetzt auf einfache Weise möglich, die Temperatur des Abgasstromes der Verbrennungskraftmaschine und dadurch das Verbrennungsverhalten mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen. Anhand der Meßwerte kann beim Einlauf des Motors die Kraftstoffeinspritzung und gegebenenfalls die Einstellung des Zündwinkels motorspezifisch auf den Wert eingestellt werden, der für den optimalen Nutzungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist. Nach dieser Kalibriermessung müssen keine Veränderungen mehr am Motor vorgenommen werden. Durch eine Ausrüstung der Dichtung mit je einem Sensorelement für jeden Zylinder und damit an allen Abgasöffnungen der Dichtung ist es möglich, die einzelnen Zylinder untereinander zu vergleichen und im Sinne eines gleichmäßigen Motorlaufes auf gleiche Abgastemperatur zu regeln beziehungsweise die Abgastemperatur so einzustellen, daß für jeden Zylinder dasselbe Verbrennungsverhalten vorliegt. Eventuelle Toleranzen beim Motorbau können damit ausgeglichen werden.

Zusätzlich kann auch während des motorischen Betriebes der Temperatursensor zur Kontrolle des Verbrennungsablaufes eingesetzt werden. Abweichungen des Temperaturniveaus im Abgasstrom von einem vorher festgelegten, betriebspunktspezifischen Sollwert können zur Korrektur der Kraftstoffmenge und damit zum Beispiel auch zum Schutz vor Überhitzung gefährdeter Bauteile genutzt werden.

Dadurch daß die Auspuffflanschdichtung selbst Trägerplatte für den Temperatursensor ist, werden keine zusätzlichen Bauteile für eine zusätzliche Meßstelle im Abgasstrom benötigt, und die erfindungsgemäße Auspuffflanschdichtung kann als einbaufertiges Bauteil problemlos an der Dichtstelle montiert werden.

Damit durch die erfindungsgemäß auf der Auspuffflanschverbindung angeordneten Temperatursensoren das Abdichtverhalten der Dichtung nicht beeinträchtigt wird, sind die Temperatursensoren und ihre Zuleitungen in in die Dichtung eingeprägten Vertiefungen und Rillen eingesetzt beziehungsweise bei Weichstoffauspuffflanschverbindungen bevorzugt im Weichstoffmaterial eingebettet.

Bei Auspuffflanschdichtungen, bei denen an der Abgasöffnung eine im Querschnitt U-förmig über den Öffnungsrand gezogene Einfassung angebracht ist, ragt der Meßkopf des Temperatursensors durch eine Bohrung in der Einfassung radial in den Abgasstrom.

Bei mehrlagigen Metalldichtungen, bei denen nur ein Teil der Bleche am Öffnungsrand eine die Abgasöffnung umgebende Sicke besitzt, ist der Temperatursensor bevorzugt auf dem sickenlosen Metallblech angeordnet. Die den Temperatursensor und die Zuleitungen aufnehmenden Vertiefungen und Rillen sind bevorzugt zur Gewährleistung der Abdichtfunktion der Dichtung nach Einbau des Temperatursensors und der Zuleitungen mit Dichtmasse völlig ausgefüllt.

Bevorzugt wird die Auspuffflanschdichtung bei Reihenmotoren mit mehreren nebeneinanderliegenden Zylindern als Auspuffkrümmerdichtung eingesetzt und besitzt entsprechend mehrere nebeneinanderliegende Abgasöffnungen. In diesem Fall ist in jeder Öffnung ein Temperatursensor vorgesehen. Die Auspuffflanschdichtung kann aber auch im weniger heißen Abgasstrang von der Verbrennungskraftmaschine weiter entfernt angeordnet werden.

Die Erfindung bietet somit dem Fachmann eine relativ einfach zu realisierende Möglichkeit, den Verbrennungsablauf in Verbrennungskraftmaschinen motorspezifisch einzustellen und zu überwachen, ohne daß ein Zugang zum Verbrennungsraum geschaffen werden muß. Dadurch daß die Auspuffflanschdichtung als Träger des Temperatursensors dient und zu einer Einbaueinheit vorgefertigt werden kann, ist die Auspuffflanschdichtung serienmäßig und dadurch wirtschaftlich herstellbar und dadurch problemlos ohne zusätzliche Maßnahmen in der Einbaustelle montierbar.

Die Erfindung wird durch die Abbildungen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, und zwar:

Fig. 1 ein Aufsichtsbild auf eine erfindungsgemäße Auspuffflanschdichtung,

Fig. 2 das Querschnittsbild durch die Dichtung der Fig. 1 in der Linie II-II,

Fig. 3 das Querschnittsbild durch eine weitere Auspuffflanschdichtung der Erfindung.

In Fig. 1 ist (1) die Auspuffflanschverbindung aus Weichstoffflachdichtungsmaterial mit der Abgasöffnung (2) und den beiden Schraubenöffnungen (3). Der Abgasöffnungsrand ist mit einer im Querschnitt U-förmig über den Öffnungsrand gebogenen metallischen Einfassung (4) geschützt. Die auf der Dichtung aufliegende Temperatursensoreinrichtung (5) ist ein Mantelthermoelement, dessen Meßkopf (6) radial in die Abgasöffnung (2) reicht, und die beiden elektrischen Zuleitungen (7) leiten das im Meßkopf (6) temperaturabhängig gemessene elektrische Potential nach außen zu einer nicht dargestellten elektrischen Auswerteeinrichtung.

Das Querschnittsbild der Fig. 2 ist der Querschnitt durch die Auspuffflanschdichtung (1) der Fig. 1. Der Temperatursensor (5) und seine beiden elektrischen Zuleitungen (7) sind in den Weichstoff eingebettet, und der Meßkopf (6) des Temperatursensors (5) ragt durch eine Bohrung (8) der Einfassung (4) radial in die Abgasöffnung (2).

Im Querschnittsbild der Fig. 3 besteht die Auspuffflanschverbindung aus zwei übereinanderliegenden Metallblechplatten (9, 10), von denen die obere Metallblechplatte (9) mit einer die Abgasöffnung (11) ringförmig umgebenden Sicke (12) versehen ist. Auf der unteren ungesickten Metallblechplatte liegt in einer rillenförmigen Vertiefung der Temperatursensor (13) und seine elektrische Zuleitung (14), wobei der Meßkopf (15) in die Abgasöffnung (11) radial hineinragt.

Claims (4)

1. Auspuffflanschdichtung, insbesondere Auspuffkrümmerdichtung, zur Abdichtung von Abgasrohren in Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einer auf der Dichtung aufliegenden oder in der Dichtung eingebetteten Sensoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (5, 13) aus einem über die Abgasöffnung (2, 11) mit seinem Meßkopf (6, 15) in den Abgasstrom reichenden Temperatursensor (5, 13) besteht.

2. Auspuffflanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (5, 13) ein Thermoelement ist, dessen Meßkopf (6, 15) in die Abgasöffnung (2, 11) reicht und von dort elektrische Zuleitungen (7, 14) nach außen zu einer elektrischen Auswerteeinrichtung führen.

3. Auspuffflanschdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Auspuffflanschdichtung aus Weichstoffmaterial das Thermoelement (5) und die elektrische Zuleitung (7) in das Weichstoffmaterial eingebettet sind, und daß der in die Abgasöffnung (2) reichende Meßkopf (6) durch eine Bohrung (8) durch eine Einfassung (4) des Weichstoffmaterials geführt ist.

4. Auspuffflanschdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Auspuffflanschdichtung (9, 10) aus einem oder mehreren übereinanderliegenden Metallblechen (9, 10) die Zuleitungen (14) und das Thermoelement (13) in rillenförmigen Vertiefungen angeordnet sind.