WO2001040753A1 - Vorrichtung zur überwachung der im brennraum eines verbrennungsmotors ablaufenden verbrennungsvorgänge - Google Patents

Vorrichtung zur überwachung der im brennraum eines verbrennungsmotors ablaufenden verbrennungsvorgänge Download PDF

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housing
light
light guide
combustion
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Michael Bargende
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Fkfs Forschungsinstitut Für Kraftfahrwesen Und Fahrzeugmotoren
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame

Definitions

  • the invention relates to a device of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • the light emitted by the flame in the combustion chamber is coupled out of the combustion chamber by means of light guides and fed to a light / voltage converter (photomultiplier, photodiode or CCD array).
  • the electrical voltage generated in these converters is proportional to the light intensity and can be converted into digital data that can be processed further using EDP technology using an AD converter.
  • These methods and devices therefore do not require any electrical auxiliary or supply voltages, or coupling in extraneous light (e.g. by laser light).
  • a device of the type mentioned in the preamble of claim 1 in the form of a spark plug for internal combustion engines in which a group of light guides is installed around the circumference of the spark plug housing To be able to analyze the ignition phase after the actual ignition and the early propagation phase of the flame.
  • this device only a partial area of the combustion chamber can be viewed, and a locally resolved observation of the flame propagation in engine combustion chambers is only possible to a limited extent even if several collecting bores provided in the spark plug only connect a few light guides of the group to one another.
  • a device known from DE-A1-198 23 594 in which a light guide integrated in a cylinder head gasket is provided, which establishes a connection between the combustion chamber and an evaluation unit.
  • the light guide opens into the combustion chamber via a translucent sealing element.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned that allows a locally resolved observation of the combustion processes without influencing the thermal or mechanical state of the combustion chamber and with a simple structure
  • the inventive design of the device allows a locally resolved observation of the flame propagation in engine combustion chambers without influencing the thermal or mechanical state of the combustion chamber and with a simple structure with a simple structure.
  • the device according to the invention can be used both in gasoline and in diesel engines.
  • Figure 1 is a plan view of the end of the measuring section of an embodiment the device
  • FIG. 2 shows a sectional view along the line A according to FIG. 1,
  • FIG. 3A shows a partial view of the housing according to FIG. 2, which shows the arrangement of the light guide and the light entry opening,
  • FIG. 3B shows a view corresponding to FIG. 3A of a modified embodiment
  • FIG. 3C shows a view corresponding to FIG. 3A of a further embodiment
  • FIG. 4A shows a perspective view of the end of an embodiment of the light guide on the combustion chamber side.
  • FIG. 4B shows a side view of the light guide according to FIG. 4A
  • FIG. 4C shows a front view of the light guide according to FIG. 4A
  • Figure 5 is a plan view of the end of an embodiment of the device in
  • FIG. 5A shows a partially cut away view of the embodiment according to FIG. 5,
  • FIG. 5B shows a view of a modified embodiment corresponding to part of FIG. 5A
  • Figure 6 is a plan view of the end of an embodiment of the device in
  • FIG. 6A shows a partially sectioned view of the embodiment according to FIG. 6, broken away;
  • FIG. 6B shows a view of a modified embodiment corresponding to part of FIG. 6A,
  • FIG. 7 shows an embodiment of an evaluation unit for a device according to one of FIGS. 1 to 6.
  • the embodiment of the device shown schematically in FIGS. 1 and 2 has, for example, a cylindrical housing or a holder 1 in which a number of bores, for example nine bores 3, are formed, in each of which a light guide 2 is arranged, the longitudinal axis of which is parallel to Longitudinal axis of the housing 1 runs.
  • a pressure sensor can also be installed (not shown) in order to enable simultaneous measurement of the sector-resolved light emission and of the combustion chamber pressure.
  • the ring of light guides can also surround the center electrode of a spark plug or an injection nozzle arrangement.
  • the cylindrical housing 1 typically has a diameter of 10-12 mm and can be installed by means of a thread in a bore provided for this purpose in a cylinder head, the upper end in FIG. 2 forming a measuring section which extends into the combustion chamber.
  • the bore can e.g. the glow plug hole are suitable.
  • the bores 3 in the housing 1 each have an end section 3A on the combustion chamber side, which extends at an angle to the longitudinal axis of the housing 1 and thus of the light guide through an outer surface of the measuring section into the (not shown) combustion chamber.
  • the combustion light can be coupled into the light guide 2 through the end sections 3A of the bores, as shown in FIG. 3A.
  • further light guides advantageously in the form of quartz glass rods 4
  • the surface of these quartz glass rods 4 on the combustion chamber side can be ground concavely or convexly as a lens in order to adjust the viewing angle 9 (FIGS. 5 and 6) according to requirements.
  • these quartz glass rods 4 essentially end with the outer surface of the measuring section. According to FIG. 3C, however, they can also be designed with an overhang which is dimensioned such that the lens reaches the temperature at all operating points of the internal combustion engine at which contamination by "free burning” is reliably prevented. This can be supported by coating the lens with a catalytically active layer (e.g. platinum) which is only a few nm (nanometers) thick - and therefore optically transparent - and which reduces the necessary "free-burning temperature" on the lens surface. If the quartz glass rods 4 are installed with a protrusion, an opaque coating of the cylindrical part of the rods should be provided in order to prevent the incidence of light from the side.
  • a catalytically active layer e.g. platinum
  • the combustion light incident via the end sections 3A of the bores 3 or the quartz glass rods 4 arranged therein is coupled into the light guides 2 mounted in the bores 3, the likewise quartz glass rods are coupled in with a diameter which is preferably larger than the diameter of the end sections 3A or the quartz glass rods 4 is.
  • quartz glass rods 2 are in turn provided with an opaque coating 7 in their cylindrical part.
  • a window 6, parallel to the longitudinal axis of the quartz glass rod 2, is ground in for coupling in the light, and an oblique surface 5, mirrored on the rear, is ground in order to deflect the light (B).
  • the angle of the mirrored surface is dimensioned in accordance with the angle ⁇ (FIG. 3A) of the end section 3A.
  • the angle of the inclined surface 5 and the lens cut of the quartz glass rods 4 are designed so that the entire combustion chamber can be viewed as uniformly as possible with all the light guides 2, 4 installed in the housing 1.
  • the light emerging from the quartz glass rods 2 is coupled into flexible light guide 20 in the housing 1 (see FIG. 2) and thus led out of the combustion chamber for further processing in an evaluation unit shown in FIG.
  • the combustion light is fed to corresponding light / voltage converters 21 (photomultipliers or photodiodes) for measuring the total light and converted there into an electrical voltage proportional to the light intensity.
  • This electrical voltage is amplified in amplifiers 22 (DC voltage amplifiers with a bandwidth of at least 100 kHz) and channel-wise supplied to an EDP-supported measurement data processing system (not shown).
  • the light signal from the light guides 20 is preferably divided into several branches in an optical light splitter 25, so that characteristic wavelengths (e.g. radiation of OH: 310 nm) for the combustion processes can be measured by means of optical filters 26.
  • characteristic wavelengths e.g. radiation of OH: 310 nm
  • 1 is formed by the jacket of a spark plug, as shown in Figures 5, 5A and 5B.
  • the angle ⁇ of the light entry holes formed by the end sections 3A and the lens cut of the quartz glass rods are designed so that with the light guides
  • the end sections 3A of the bores 3 or the quartz glass rods 4 arranged therein are positioned so that they lie exactly in the direction of the injection jets 14 emanating from the nozzle bores 13 and are designed with respect to their angle ⁇ in such a way that they are present in the piston recess which is always present in direct-injection diesel engines "see".
  • the end sections 3A open in the peripheral region of the housing 1. However, depending on the desired observation region, it is also possible for these end sections to open into the end face of the housing on the combustion chamber side.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Überwachung der im Brennraum eines Verbrennungsmotors ablaufenden Verbrennungsvorgänge weist ein in eine Wand des Brennraums einbaubares Gehäuse (1) mit einem sich zum Brennraum erstreckenden Messabschnitt und mit einer Anzahl von sich entlang der Längsachse des Gehäuses erstreckenden Bohrungen (3) auf, in denen jeweilige Lichtleiter (2) angeordnet sind. Ein erstes, in einem ersten Ende der Bohrung liegendes Ende eines jeweiligen Lichtleiters empfängt Licht von dem Inneren des Brennraumes, und ein zweites Ende des jeweiligen Lichtleiters ist mit optisch/elektronischen Auswerteeinrichtungen verbunden. Die Bohrungen weisen benachbart zum Brennraum einen Endabschnitt (3A) auf, der sich unter einem Winkel (α) zur Längsachse des Gehäuses und durch eine Aussenfläche des Messabschnittes hindurch aus dem Gehäuse heraus erstreckt. Das erste Ende des Lichtleiters weist eine auf das innenliegende Ende des Endabschnittes gerichtete Lichteintrittsöffnung und eine dieser gegenüberliegende Spiegelfläche auf, die das einfallende Licht in Richtung der Längsachse des Lichtleiters umlenkt.

Description

Vorrichtung zur Überwachung der im Brennraum eines Verbrennungsmotors ablaufenden Verbrennungsvorgänge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.
Die Weiterentwicklung der Verbrennungsmotoren - sowohl Otto-.als auch Dieselmotoren - erfordert eine möglichst weitgehende Kenntnis der während der Verbrennung ablaufenden Vorgänge, um sowohl den Kraftstoffverbrauch, als auch die Abgas- und Geräuschemissionen weiter zu verringern.
Um den Verbrennungsvorgang - und damit verbundene Phänomene beobachten und analysieren zu können, wurden in den letzten Jahren verschiedene optische Meßverfahren und Meßvorrichtungen entwickelt. In der Vor- und Serienentwicklung von Verbrennungsmotoren können - im Unterschied zur Grundlagenforschung - allerdings nur Verfahren und Vorrichtungen Anwendung finden, bei denen die notwendigen optischen Zugänge zum Brennraum so gestaltet sind, daß die eigentliche Brennraumform und z.B. der thermische Zustand der Brennraumwände weitgehend unverändert bleibt.
Bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird das durch die Flamme im Brennraum emittierte Licht mittels Lichtleitern aus dem Brennraum ausgekoppelt und einem Licht-/Spannungswandler (Photomultiplier, Photodiode oder CCD-Array) zugeführt. Die in diesen Wandlern entstehende elektrische Spannung ist der Lichtintensität proportional und kann mittels AD-Wandler in digitale, EDV-technisch weiterverarbeitbare Daten gewandelt werden. Diese Verfahren und Vorrichtungen benötigen daher keine elektrischen Hilfs- oder Versorgungsspannungen, bzw. eine Fremdlichteinkopplung (z.B. durch Laserlicht).
Aus der DE-A1 198 30 213 ist eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art in Form einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der am Umfang des Gehäuses der Zündkerze eine Gruppe von Lichtleitern eingebaut ist, um die Entflammungsphase nach der eigentlichen Zündung und die frühe Ausbreitungsphase der Flamme analysieren zu können. Mit dieser Vorrichtung kann nur ein Teilbereich des Brennraumes eingesehen werden, und eine örtlich aufgelöste Beobachtung der Flammenausbreitung in motorischen Brennräumen ist selbst dann nur in eingeschränktem Maße möglich, wenn mehrere in der Zündkerze vorgesehene Sammelbohrungen nur jeweils wenige Lichtleiter der Gruppe miteinander verbinden.
Gleiches gilt auch für eine aus der DE-A1-198 23 594 bekannte Vorrichtung, bei der ein in eine Zylinderkopfdichtung integrierter Lichtleiter vorgesehen ist, der eine Verbindung zwischen dem Brennraum und einer Auswerteeinheit herstellt. Der Lichtleiter mündet hierbei über ein lichtdurchlässiges Dichtelement in den Brennraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne Beeinflussung des thermischen oder mechanischen Zustandes des Brennraumes und bei einfachem Aufbau eine örtlich aufgelöste Beobachtung der Verbrennungsvorgänge ermöglicht
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung wird bei einfachem Aufbau eine örtlich aufgelöste Beobachtung der Flammenausbreitung in motorischen Brennräumen ohne Beeinflussung des thermischen oder mechanischen Zustandes des Brennraumes und bei einfachem Aufbau ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl bei Otto- als auch bei Dieselmotoren verwendbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf das Ende des Meßabschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung,
Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A nach Figur 1 ,
Figur 3A eine Teilansicht des Gehäuses nach Figur 2, die die Anordnung des Lichtleiters und der Lichteintrittsöffnung zeigt,
Figur 3B eine der Figur 3A entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform,
Figur 3C eine der Figur 3A entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform,
Figur 4A eine perspektivische Ansicht des brennraumseitigen Endes einer Ausführungsform des Lichtleiters,
Figur 4B eine Seitenansicht des Lichtleiters nach Figur 4A,
Figur 4C eine Vorderansicht des Lichtleiters nach Figur 4A,
Figur 5 eine Draufsicht auf das Ende einer Ausführungsform der Vorrichtung in
Form einer Zündkerze,
Figur 5A eine weggebrochen dargestellte Teilschnittansicht der Ausführungsform nach Figur 5,
Figur 5B eine einem Teil der Figur 5A entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform,
Figur 6 eine Draufsicht auf das Ende einer Ausführungsform der Vorrichtung in
Form einer Einspritzdüse,
Figur 6A eine weggebrochen dargestellte Teilschnittansicht der Ausführungsform nach Figur 6, Figur 6B eine einem Teil der Figur 6A entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform,
Figur 7 eine Ausführungsform einer Auswerteeinheit für eine Vorrichtung nach einer der Figuren 1 bis 6.
Die in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung weist ein beispielsweise zylindrisches Gehäuse oder einen Halter 1 auf, in dem eine Anzahl von Bohrungen, beispielsweise neun Bohrungen 3 ausgebildet sind, in denen jeweils ein Lichtleiter 2 angeordnet ist, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 verläuft.
Anstelle eines zentralen Lichtleiters 2, der von den übrigen Lichtleitern kranzförmig umgeben ist, kann auch ein Drucksensor eingebaut werden (nicht dargestellt), um eine gleichzeitige Messung der sektoraufgelösten Lichtemission, als auch des Brennraumdruckes zu ermöglichen. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, kann der Kranz von Lichtleitern auch die Mittelelektrode einer Zündkerze oder eine Einspritzdüsenanordnung umgeben.
Das zylindrische Gehäuse 1 hat typischerweise einen Durchmesser von 10-12 mm und kann mittels Gewinde in eine hierfür vorgesehene Bohrung in einem Zylinderkopf eingebaut werden, wobei das in Figur 2 obere Ende einen Meßabschnitt bildet, der sich in den Brennraum erstreckt. Bei Pkw-Dieselmotoren kann sich als Bohrung z.B. die Glühkerzenbohrung eignen.
Die Bohrungen 3 in dem Gehäuse 1 weisen jeweils einen brennraumseitigen Endabschnitt 3A auf, der sich unter einem Winkel zur Längsachse des Gehäuses 1 und damit des Lichtleiters durch eine Außenfläche des Meßabschnittes hindurch in den (nicht dargestellten) Brennraum erstreckt.
Das Verbrennungslicht kann in die Lichtleiter 2 durch die Endabschnitte 3A der Bohrungen hindurch eingekoppelt werden, wie dies in Figur 3A gezeigt ist. Wie dies in den Figuren 3B und 3C gezeigt ist, können in diese Endabschnitte 3A der Bohrungen 3 weitere Lichtleiter, vorteilhafterweise in Form von Quarzglasstäbchen 4 eingesetzt werden, die ein Verschmutzen der Endabschnitte 3A der Bohrungen 3 verhindern und deren brennraumseitige Oberfläche leicht gereinigt werden kann. Die brennraumseitige Oberfläche dieser Quarzglasstäbchen 4 kann als Linse konkav oder konvex geschliffen werden, um den Einsichtwinkel 9 (Figuren 5 und 6) den Erfordernissen entsprechend einzustellen.
In Figur 3B schließen diese Quarzglasstäbchen 4 im wesentlichen mit der Außenoberfläche des Meßabschnittes ab. Sie können gemäß Figur 3C jedoch auch mit einem Überstand so ausgeführt werden, der so dimensioniert ist, daß die Linse in allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors diejenige Temperatur erreicht, bei der eine Verschmutzung durch "Freibrennen" zuverlässig verhindert wird. Unterstützt werden kann dies dadurch, daß die Linse mit einer nur wenige nm (Nanometer) dicken - und damit optisch durchlässigen - katalytisch wirksamen Schicht (z.B. Platin) beschichtet wird, die für eine Verringerung der notwendigen "Freibrenntemperatur" an der Linsenoberfläche sorgt. Werden die Quarzglasstäbchen 4 mit Überstand eingebaut, so ist eine lichtundurchlässige Beschichtung des zylindrischen Teils der Stäbchen vorzusehen, um einen seitlichen Lichteinfall zu verhindern.
Das über die Endabschnitte 3A der Bohrungen 3 bzw. die darin angeordneten Quarzglasstäbchen 4 einfallende Verbrennungslicht wird in die in den Bohrungen 3 montierten Lichtleiter 2 eingekoppelt, die ebenfall Quarzglasstäbe mit einem Durchmesser eingekoppelt, der vorzugsweise größer als der Duchmesser der Endabschnitte 3A bzw. der Quarzglasstäbe 4 ist.
Diese Quarzglasstäbe 2 sind gemäß den Figuren 4B und 4C in ihrem zylindrischen Teil wiederum mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung 7 versehen. Zur Einkopplung des Lichts ist ein zur Längsachse des Quarzglasstabes 2 paralleles Fenster 6 eingeschliffen, und zur Umlenkung des Lichts eine rückseitig verspiegelte, schräge Fläche 5 angeschliffen (B). Der Winkel der verspiegelten Fläche ist entsprechend des Winkels α (Figur 3A) des Endabschnittes 3A dimensioniert. Der Winkel der schrägen Fläche 5 und der Linsenschliff der Quarzglasstäbchen 4 sind so ausgelegt, daß mit allen im Gehäuse 1 eingebauten Lichtleitern 2, 4 der gesamte Verbrennungsraum möglichst gleichmäßig eingesehen werden kann.
Das aus den Quarzglasstäben 2 austretende Licht wird im Gehäuse 1 in flexible Lichtleiter 20 eingekoppelt (siehe Figur 2) und damit aus dem Brennraum zur Weiterverarbeitung in einer in Figur 7 gezeigten Auswerteeinheit herausgeführt.
Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform der Auswerteeinheit wird zur Messung des Gesamtlichtes das Verbrennungslicht entsprechenden Licht-/Spannungswandlern 21 (Photomultiplier oder Photodioden) zugeführt und dort in eine lichtintensitätsproportionale, elektrische Spannung gewandelt. Diese elektrische Spannung wird in Verstärkern 22 (Gleichspannungsverstärker mit einer Bandbreite von mindestens 100 kHz) verstärkt und kanalweise einer (nicht dargestellten) EDV-gestützten Meßdatenverarbeitungsanlage zugeführt.
Vorzugsweise wird das Lichtsignal von den Lichtleitern 20 in einem optischen Lichtteiler 25 in mehrere Zweige aufgeteilt werden, so daß mittels optischer Filter 26 für die Verbrennungsvorgänge charakteristische Wellenlängen (z.B. Strahlung des OH : 310 nm) gemessen werden können.
Beim Ottomotor ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anwendung, wenn das Gehäuse
1 durch den Mantel einer Zündkerze gebildet ist, wie dies in den Figuren 5, 5A und 5B gezeigt ist.
Bei entsprechender Miniaturisierung ist es möglich, auch die von der Lichtleiterkerze bekannten Lichtleiter unterzubringen, so daß auch eine Beobachtung der Entflammungsphase möglich ist.
Der Winkel α der durch die Endabschnitte 3A gebildeten Lichteintrittsbohrungen und der Linsenschliff der Quarzglasstäbchen werden so gestaltet, daß mit den Lichtleitern
2 und ggfs. 4 auch bei einer im Brennraumdach befindlichen Zündkerze der gesamte Brennraum eingesehen wird, und sich die Sichtkegel der einzelnen Lichtleiter am Brennraumrand gerade berühren.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, allfällige Ungleichmäßigkeiten der Flammenausbreitung durch Bewertung von sektorspezifischen Intensitätsunterschieden der Lichtemission (Gesamtlicht) oder von einer oder mehreren diskreten Wellenlängen) zu analysieren. Weiterhin wird die Detektion des örtlichen Auftretens von Selbstentzündungen des Frischgemisches (sogenanntes "Klopfen") ermöglicht.
Beim Dieselmotor mit Direkteinspritzung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anwendung, wenn das Gehäuse 1 einen Teil einer Einspritzdüse bildet, wie dies in den Figuren 6, 6A und 6B gezeigt ist.
Die Endabschnitte 3A der Bohrungen 3 bzw. die darin angeordneten Quarzglasstäbe 4 werden so positioniert, daß sie genau in Richtung der von den Düsenbohrungen 13 ausgehenden Einspritzstrahlen 14 liegen und sind hinsichtlich ihres Winkels α so ausgebildet, daß sie in die bei direkteinspritzenden Dieselmotoren immer vorhandene Kolbenmulde "sehen".
Damit werden sektoraufgelöste Analysen der Gleichmäßigkeit der Einspritzstrahlen und deren Entflammung bei real laufendem Motorbetrieb möglich.
Wie dies aus einem Vergleich der in den Figuren 5A und 6A bzw. 5B und 6B dargestellten Ausführungsformen zu erkennen ist, kann der Winkel α der Endabschnitte 3A bzw. dessen Länge oder die Länge der weiteren Lichtleiter 4 so gewählt werden, daß sich ein gewünschter Beobachtungbereich ergibt.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen münden die Endabschnitte 3A im Umfangsbereich des Gehäuses 1. Es ist jedoch in Abhängigkeit von dem gewünschten Beobachtungsbereich auch möglich, daß diese Endabschnitte in die brennraumseitigen Stirnfläche des Gehäuses münden.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Überwachung der im Brennraum eines Verbrennungsmotors ablaufenden Verbrennungsvorgänge, mit einem in eine Wand des Brennraums einbaubaren Gehäuse (1), das im eingebauten Zustand einen sich zum Brennraum erstreckenden Meßabschnitt aufweist, wobei das Gehäuse (1) eine Anzahl von sich entlang der Längsachse des Gehäuses erstreckenden Bohrungen (3) aufweist, in denen jeweilige Lichtleiter (2) angeordnet sind, wobei ein erstes, in einem ersten Ende der Bohrung (3) liegendes Ende eines jeweiligen Lichtleiters (2) Licht von dem Inneren des Brennraumes empfängt und ein zweites Ende des jeweiligen Lichtleiters mit optisch/elektronischen Auswerteeinrichtungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet daß die Bohrungen (3) benachbart zum Brennraum einen Endabschnitt (3A) aufweisen, der sich unter einem Winkel (α) zur Längsachse des Gehäuses (1) und durch eine Außenfläche des Meßabschnittes hindurch aus dem Gehäuse (1) heraus erstreckt, und daß das erste Ende des Lichtleiters (2) eine auf das innenliegende Ende des Endabschnittes (3A) gerichtete Lichteintrittsöffnung (6) und eine dieser gegenüberliegende Spiegelfläche (5) aufweist, die das einfallende Licht in Richtung der Längsachse des Lichtleiters (2) umlenkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in den Endabschnitten (3A) weitere Lichtleiter (4) angeordnet sind, die ein in den Brennraum gerichtetes linsenförmiges Ende und ein an der Lichteintrittsöffnung (6) des ersten Lichtleiters (2) liegendes weiteres Ende aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Lichtleiter (4) über die Außenfläche des Meßabschnittes hinaus in den Brennraum vorspringen und an ihrer zylindrischen Umfangsfläche mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung versehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den Brennraum oder in diesen gerichtete Abschnitt der weiteren Lichtleiter (4) mit einer optisch durchlässigen, katalytisch wirksamen Schicht beschichtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) der Mantel einer Zündkerze ist, und daß die sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrungen (3) am Außenumfang des Gehäuses in einer konzentrischen Anordnung angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Enden der Lichtleiter (2) eine Abflachung ihrer Mantelfläche aufweisen, die der Spiegelfläche (5) gegenüberliegt und die Lichteintrittsöffnung (6) bildet.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (3A) in einer Umfangsfläche des Gehäuses (1) enden.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (3A) in einer Stirnfläche des Gehäuses (1) enden.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lichtleiter (2) und/oder der weitere Lichtleiter (4) durch einen Quarzglasstab gebildet sind, dessen Außenumfang mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung (7) versehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Enden des ersten Lichtleiters (2) mit einem Ende von flexiblen Lichtleitern (20) optisch gekoppelt sind, die sich aus dem Gehäuse (1) heraus erstrecken und mit den Auswerteeinrichtungen verbunden sind.
PCT/EP2000/009003 1999-12-02 2000-09-14 Vorrichtung zur überwachung der im brennraum eines verbrennungsmotors ablaufenden verbrennungsvorgänge WO2001040753A1 (de)

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