DE4432350C2 - Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einer bei Saugrohr-Rückzündungen wirksamen Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einer bei Saugrohr-Rückzündungen wirksamen Steuervorrichtung, die mittels eines auf einen physikalischen und/oder chemischen Effekt der Rückzündung ansprechenden Sensors gesteuert eine Ma­ schinenbetriebseinrichtung, insbesondere Kraftstoffzufuhr des jeweiligen, mit einer Saugrohr-Rückzündung belasteten Zylinders der Brennkraftmaschine unterbricht.

Aus der DE-A 25 26 550 ist ein mechanischer Sensor bekannt in Form eines eine Wanddurchbrechung einer Ansauganlage verschließenden Deckels, der durch den Druck einer Saugrohr-Rückzündung absprengbar ist und der mit dem Absprengen einen elektrischen Steuerkreis unterbricht zur Abschaltung einer Kraftstoffpumpe oder des Zündstromkreises der Brennkraftmaschine.

Weiter sind aus der GB-PS 1 454 392 ein piezo-elektrischer Sensor sowie ein me­ chanischer Drucksignalumformer für eine Ansauganlage zur Erfassung einer Rück­ zündung im Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Signale dieser bekannten Einrichtungen zum Fluten des Ansaugsystems mit einem inerten Gas dienen.

Die in beiden Dokumenten beschriebenen Vorrichtungen bewirken eine sofortige Betriebsunterbrechung der jeweiligen Brennkraftmaschine, was bei einer zum An­ trieb eines Fahrzeuges dienenden Brennkraftmaschine ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt.

Dieser Nachteil ist mit einer aus der gattungsbildenden DE-PS 596 854 bekannten Vorrichtung behoben. Diese Vorrichtung ist als eine mit einem Temperatursensor gesteuerte Sicherheitseinrichtung gegen Flammenrückschläge bei Mehrzylinder- Brennkraftmaschinen zur zylinderselektiven Betriebsunterbrechung ausgebildet, wobei bei einem Zylinder mit Saugrohr-Rückzündung entweder die Gemischzufuhr über eine Sperrklappe im Saugrohr abgesperrt oder der Zündstromkreis dieses Zy­ linders unterbrochen ist, so daß im Fall einer oder mehrerer Saugrohr-Rückzün­ dungen eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit verminderter Leistung weiter betreibbar ist. Nach Abklingen der Rückzündungen ist der ausgeblendete Zylinder bzw. sind die ausgeblendeten Zylinder wieder zugeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine insbesondere mit Wasserstoff als Kraftstoff betriebene, gattungsgemäße Brennkraftmaschine eine Steuervorrichtung vorzuschlagen, die eine rasch wirksame zylinderselektive Betriebsunterbrechung ergibt.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch dadurch gelöst, daß ein auf eine vorbe­ stimmte Wellenlänge bzw. einen vorbestimmten Strahlungsbereich der Rückzün­ dungs-Flamme ansprechender optoelektronischer Sensor gewählt ist, der ge­ gebenenfalls zylindernah im/am jeweiligen Saugrohr angeordnet ist.

Mit der Erfindung ergibt sich in vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Ver­ wendung eines optoelektronischen Sensors eine rasch wirksame zylinderselektive Betriebsunterbrechung, wobei ein derartiger Sensor neben dem Vorteil einer ra­ schen Signalbildung den weiteren Vorteil der Auswahl in der Abstimmung auf be­ stimmte Charakteristika der Flammen unterschiedlicher, bekannter Kraftstoffe bietet.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung für eine Brennkraftmaschine mit äußerer Gemischbildung im Saugrohr mittels Wasserstoff als Kraftstoff wird für die Steuer­ vorrichtung ein auf die UV-Strahlung der Wasserstoff-Rückzündungsflamme an­ sprechender optoelektronischer Sensor vorgeschlagen. Da bekanntlich gasförmiger Wasserstoff bereits durch sehr heiße, flammenlose Restgase im Zylinder oder auch durch sehr heiße, nicht glühende Bauteile entzündbar ist und der Wasserstoff ferner mit einer farblosen Flamme verbrennt, ist mit einem UV-empfindlichen Sensor eine rasch ansprechende Steuervorrichtung erzielt.

Weiter ermöglicht ein UV-empfindlicher Sensor mit rascher Signalbildung in vorteil­ hafter Weise, daß die Steuervorrichtung schon bei einer eventuellen Rückzündung während einer Wasserstoffeinblasung in das jeweilige Saugrohr die Kraftstoffzufuhr sofort abschaltet. Damit kann in vorteilhafter Weise die Brenndauer der Rückzün­ dungs-Flamme verkürzt und ein nachteiliges Aufheizen der Ansauganlage vermie­ den werden.

Für die vorbeschriebene Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor bevorzugt zy­ lindernah im/am jeweiligen Saugrohr angeordnet, d. h. stromauf des Bereiches der Entstehung üblicher Saugrohr-Rückzündungen an der Einlaßventil-Öffnung. Um bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine die Anzahl der Sensoren ohne Einbuße an Qualität der Steuervorrichtung zu reduzieren, werden im/am jeweiligen Saugrohr angeordnete Lichtwellenleiter vorgeschlagen, die zylinderfern zu Gruppen zusam­ mengefaßt und je Gruppe mit einem optoelektronischen Sensor in Verbindung stehen. Mit der gruppenweisen Zusammenfassung unter Einbeziehung der OT- Marke eines Referenzzylinders der Brennkraftmaschine kann ebenfalls jeder mit einer Rückzündung belastete Zylinder erfaßt werden für eine zylinderselektive Be­ triebsunterbrechung. Vorzugsweise erfolgt diese Zusammenfassung unter Vermei­ dung unmittelbar nacheinander zündender Zylinder mit dem Vorteil einer eindeuti­ gen Zuordnung der erkannten Rückzündungs-Flammen zum jeweiligen Saugrohr.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Schemabildes beschrieben.

Eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftma­ schine 1 umfaßt je Zylinder 2 ein Saugrohr 3 einer An­ sauganlage 4. Für eine äußere Gemischbildung im Saugrohr 3 ist dieses mit einem Kraftstoff-Einspritzventil 5 aus­ gerüstet. Diesem Einspritzventil 5 benachbart angeordnet ist ein vorzugsweise auf die von einem Einlaßventil 6 ge­ steuerte Öffnung 7 gerichteter Sensor 8. Der Sensor 8 spricht zumindest auf einen physikalischen und/oder che­ mischen Effekt einer im Saugrohr 3 auftretenden Rückzün­ dung an, wobei sein Signal einer Signalverarbeitung 9 in einer Motor-Steuervorrichtung 10 zur Unterbrechung einer Maschinenbetriebseinrichtung zugeführt ist.

Zur Vermeidung einer durch eine Saugrohr-Rückzündung aus­ gelösten totalen Betriebsunterbrechung der Brennkraftma­ schine 1 wird erfindungsgemäß lediglich die Maschinenbe­ triebseinrichtung, z. B. das Einspritzventil 5, des jewei­ ligen, mit einer Saugrohr-Rückzündung belasteten Zylin­ ders 2 der Brennkraftmaschine 1 sensorgesteuert unterbro­ chen. Nach Abklingen einer oder mehrerer Rückzündungen wird das ausgeblendete Einspritzventil 5 des Zylinders 2 wieder zugeschaltet.

Für eine frühzeitige und rasche Signalbildung ist vor­ zugsweise ein optoelektronischer Sensor 8 gewählt, der auf eine vorbestimmte Wellenlänge bzw. auf einen vorbe­ stimmten Strahlungsbereich der Rückzündungsflamme an­ spricht.

Im Falle einer Brennkraftmaschine mit äußerer Gemischbil­ dung im Saugrohr 3 mittels gasförmigem Wasserstoff (H2) als Kraftstoff findet ein auf UV-Strahlung ansprechender optoelektronischer Sensor 8 Verwendung. Damit ist bei ei­ ner mit Wasserstoff betriebenen Brennkraftmaschine 1 eine frühest mögliche Erfassung einer Saugrohr-Rückzündung er­ zielbar. Ein derartiger Sensor 8 ist auch in der Lage, bei einer Rückzündung schon während einer Wasserstoffein­ blasung in das Saugrohr 3 die Steuervorrichtung 10 zu ak­ tivieren für eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr bzw. der Einblasung.

Im Rahmen der Erfindung kann bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine 1 die Anzahl der in/an den Saugrohren 3 angeordneten Sensoren 8 ohne Einbuße an Steuerungsqua­ lität dadurch reduziert werden, daß die Steuervorrichtung 10 im/am jeweiligen Saugrohr 3 angeordnete Lichtwellen­ leiter (nicht gezeigt) umfaßt, die zylinderfern zu Grup­ pen gefaßt sind und je Gruppe mit einem optoelektroni­ schen Sensor in Verbindung stehen. Vorzugsweise erfolgt die Gruppen-Zusammenfassung unter Vermeidung unmittelbar nacheinander zündender Zylinder 2 mit dem Vorteil einer eindeutigen Zuordnung der erkannten Rückzündungs-Flamme zum jeweiligen Saugrohr 3.

Als im zylindernahen Bereich geeigneter Sensor kann auch eine Ionenstromsonde dienen, insbesondere bei einer mit üblichen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen betriebenen Brennkraftmaschine 1.

Claims (4)

1. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einer bei Saugrohr-Rück­ zündungen wirksamen Steuervorrichtung,

• 1. die mittels eines auf einen physikalischen und/oder chemischen Effekt der Rückzündung ansprechenden Sensors (8) gesteuert eine Ma­ schinenbetriebseinrichtung, insbesondere Kraftstoffzufuhr (5) des je­ weiligen, mit einer Saugrohr-Rückzündung belasteten Zylinders (2) der Brennkraftmaschine (1) unterbricht,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß ein auf eine vorbestimmte Wellenlänge bzw. einen vorbestimm­ ten Strahlungsbereich der Rückzündungs-Flamme ansprechender optoelektronischer Sensor (8) gewählt ist, der
• 2. gegebenenfalls zylindernah im/am jeweiligen Saugrohr (3) angeord­ net ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10) bei einer mit Wasserstoff (H2) als Kraftstoff betriebe­ nen Brennkraftmaschine (1) mit äußerer Gemischbildung im Saugrohr (3) einen auf die UV-Strahlung der Rückzündungs-Flamme ansprechenden optoelektronischen Sensor (8) umfaßt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10) bereits bei einer Rückzündung während einer Wasserstoffeinblasung in das jeweilige Saugrohr (3) die Kraftstoffzufuhr unterbricht.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß die Steuervorrichtung (10) im/am jeweiligen Saugrohr (3) ange­ ordnete Lichtwellenleiter umfaßt, die
• 2. zylinderfern zu Gruppen gefaßt sind und je Gruppe mit einem opto­ elektronischen Sensor (8) in Verbindung stehen.