DE2731069C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE2731069C2 DE2731069C2 DE19772731069 DE2731069A DE2731069C2 DE 2731069 C2 DE2731069 C2 DE 2731069C2 DE 19772731069 DE19772731069 DE 19772731069 DE 2731069 A DE2731069 A DE 2731069A DE 2731069 C2 DE2731069 C2 DE 2731069C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- flanges
- sensor according
- winding
- base body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
- G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
- G01L23/223—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines using magnetic or magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Sensor zur Erfassung der beim Klop
fen einer Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, daß bei Otto-Motoren unter bestimmten Lastzuständen
und Endgaszusammensetzungen ein sogenanntes Klopfen auftritt. Das
sind gedämpfte tonfrequente Schwingungen des komprimierten Dampf-
Luftgemisches, die durch eine Stoßwelle ausgelöst werden. Während
dieser Schwingungen ist der Wärmeübergang an Kolben und Zylinderwand
der Brennkraftmaschine stark erhöht. Dies bedingt eine schädliche
thermische Überlastung dieser Flächen, so daß Klopfen grundsätzlich
zu vermeiden ist. Da es jedoch erwünscht ist, den bestehenden Spiel
raum der Betriebsweise möglichst weitgehend auszunutzen, besteht In
teresse an einem Sensor, der das Klopfen frühzeitig und sicher an
zeigt. Bekannte Sensoren zu diesem Zweck sind piezoelektrische Druck
indikatoren, die in eine besondere Bohrung im Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine eingeschraubt werden. Eine derartige Befestigungs
art ist außerordentlich aufwendig und teuer. Außerdem sind piezoelek
trische Drucksensoren in unerwünschter Weise stark temperaturabhän
gig. Schließlich ist auch der Sensor selbst relativ teuer.
Ein Sensor gemäß dem Oberbegriff ist aus der DE-PS 7 46 666 bekannt.
Dort wird ein ringförmiger, nach Art einer Unterlegscheibe ausgebil
deter Körper als Sensor zur Bestimmung des Zylinderdrucks von Ver
brennungsmotoren verwendet. Im Innern eines hohlringförmigen magne
tischen Körpers ist eine Spule angeordnet, die aufgrund der Verände
rung des Luftspalts elektrische Ausgangssignale liefert. Dieser Sen
sor ist aber nur relativ schwer auf bestimmte Klopffrequenzen ein
stellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor zu schaffen,
der sich das Prinzip der bekannten Sensoren zunutze macht, und des
sen Empfindlichkeit besonders einfach auf ein Frequenzband abstimm
bar ist, in dem die Klopfschwingungen zu erwarten sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale
gelöst. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson
dere darin, daß der Sensor relativ preiswert ist, einfach an der
Brennkraftmaschine anzubringen ist und auch im rauhen Betrieb eines
Kraftfahrzeugs sicher und zuverlässig arbeitet. Die Temperaturabhän
gigkeit ist relativ gering und die Empfindlichkeit des Sensors kann
auf ein Frequenzband abgestimmt sein, in dem die Klopfschwingungen zu
erwarten sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestell
ten Ausführungsbeispiele erläutet. Es zeigt
Fig. 1 in geschnittener
Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drucksensors in
Schnittdarstellung und
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Auswer
tung des Ausgangssignals des Drucksensors.
Zur Ermittlung des Klopfens im Zylinder einer Brennkraft
maschine werden die tonfrequenten Wechselkräfte ausgenützt,
die beim Klopfen an einer dem klopfenden Zylinder
möglichst nahegelegenen Kopfschraube wirksam sind. Hierzu
wird unter den Kopf der Schraube eine Unterlegscheibe gelegt,
die den Wechsel-Kraftfluß frequenzselektiv in ein elektrisches
Signal verwandelt.
Diese Unterlegscheibe muß die von der Kopfschraube auszuübende
mittlere Kraft vom Schraubenkopf auf den Zylinderkopf über
tragen und einen mechanischen Resonator enthalten, der an den
Wechsel-Kraftfluß angekoppelt ist und nur auf das inter
essierende Frequenzband anspricht.
Die angeregte Schwingung des Resonators wird dann in ein
zur Weiterverarbeitung geeignetes elektrisches Signal ver
wandelt. Der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor weist einen
rohrförmigen Grundkörper 1 auf, der zwischen einem Schrauben
kopf einer Kopfschraube 2 und einem bei 14 angedeuteten
Zylinderkopf angeordnet ist und das kraftübertragende Element
darstellt. Dieser Grundkörper 1 ist mit zwei Flanschen 3
und 4 versehen, die von innen nach außen zunächst verhältnis
mäßig dünn gehalten sind und sich an den einander zugekehrten
Flächen nach außen verdicken. So schließen sie zunächst einen
Hohlraum 15, dann weiter außen einen engen Spalt 16 ein. Im
Hohlraum befindet sich - in Isolierstoff eingebettet - eine
den Grundkörper 1 umschließende Wicklung 5. Die Flansche 3, 4
gehen mit Rundungen in den Grundkörper 1 über. Wird nun
auf den rohrförmigen Grundkörper 1 eine axiale Kraft ausge
übt, so entsteht in ihm eine Spannungsverteilung, die zu
einer gegenläufigen Verwölbung der beiden Flansche 3, 4 führt.
Hierdurch ändert sich die Spaltweite. Infolge der Massenver
teilung auf den Flanschen 3, 4 und deren Elastizität wird
dabei eine hochsymmetrische periodische Verformung bestimm
ter Frequenz so stark bevorzugt, bei der sich die Spaltweite
auf dem ganzen Umfang gleichmäßig verengt und erweitert.
Die Wicklung 5 im mittleren Hohlraum 15 des Sensors ist an
eine Schaltung nach Fig. 3 angeschlossen. In dieser Schal
tung treibt eine Konstantstromquelle 6 einen konstanten
Gleichstrom durch die Wicklung 5 und erzeugt damit einen
magnetischen Fluß in dem magnetischen Kreis, der durch
den Grundkörper 1 die Flansche 3, 4 und den Luftspalt 16
gebildet wird. Bei Änderung der Luftspaltbreite durch die
bereits erwähnten Schwingungen wird auch der Fluß periodisch
geändert und hierdurch wird in der Wicklung 5 eine Wechsel
spannung induziert. Diese wird über einen Kondensator 7 dem
Eingang eines Verstärkers 8 zugeführt und erscheint an dem
mit niedriger Impedanz ausgestatteten Ausgang. Dieses Aus
gangssignal ist ein Signal für die in der Schraube auftreten
den Wechselkräfte, und damit für die Klopf-Schwingungen.
Zur Selektivität hinsichtlich der Frequenz kommt noch die
Selektivität hinsichtlich von Schwingungsmoden hinzu.
Schwingt z. B. das System als Ganzes, so schwingen die beiden
Flansche 3 und 4 im Gleichtakt und die Spaltweite und mithin
auch der magnetische Fluß bleiben konstant, so daß kein Signal
in der Wicklung 5 induziert wird.
Anstelle der Erregung durch einen Gleichstrom ist auch eine
Vormagnetisierung mittels eines Permanentmagneten möglich.
Einen Drucksensor mit einer derartigen Vormagnetisierung
zeigt Fig. 2. Ein ringförmiger Permanentmagnet 9 ist zwi
schen die Flansche 10 und 12 durch den Druck der Kopf
schraube 2 eingeklemmt. Infolge der im Magnet 9 auftretenden
Spannungsverteilungen werden die Flansche 10 und 12 zu
Schwingungen angeregt, wenn die Kopfschraube Wechselkräften
ausgesetzt ist. Hierdurch wird ein überlagerter magnetischer
Wechselfluß erzeugt, der in einer Wicklung 13 eine Signal
spannung induziert.
Der magnetische Fluß in dem magnetischen Kreis des Sensors
ist von der Luftspaltbreite abhängig. Der magnetische Fluß
erzeugt eine Anziehungskraft zwischen den beiden Polflächen,
die abstandsabhängig ist. Die Kraft nimmt zu, wenn sich der
Abstand verringert. Dies entspricht einem negativen Richt
vermögen, das vom Quadrat des Erregerstroms abhängig ist.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Eigenfrequenz
des Schwingers in gewissen Grenzen willkürlich zu verändern,
um den Sensor an die Klopffrequenz des Motors anzupassen.
Hierbei ändert sich allerdings auch die Empfindlichkeit des
Meßfühlers, indessen läßt sich dies durch den Verstärkungs
faktor der angeschlossenen elektronischen Schaltung aus
gleichen.
Der in Fig. 1 dargestellte Sensor kann besonders zweck
mäßig dadurch hergestellt werden, daß der Grundkörper 1 in
der zur Achse senkrechten Mittelebene geteilt wird. Die
sich ergebenden Flächen müssen sehr gut plangeschliffen
sein, wobei die Zentrierung durch einen die Wicklung 5
tragenden Spulenkörper aus Isoliermaterial erfolgen kann.
Für die ferromagnetischen Teile soll zweckmäßigerweise ein
Material hoher Permeabilität aber möglichst geringer elek
trischer Leitfähigkeit verwendet werden. Eine weitere
günstige Herstellungsmöglichkeit besteht darin, den Grund
körper 1 und beide Flansche 3, 4 aus einem Stück zu fertigen
und die Spaltbreite zwischen den Flanschen 3, 4 durch einge
legte und mit den Flanschen 3, 4 verklebte Halbringe zu be
stimmen.
Claims (7)
1. Sensor zur Erfassung der beim Klopfen einer Brennkraftmaschine auf
tretenden Schwingungen mit einer Unterlegscheibe für eine Kopfschraube
(2), bei dem diese Unterlegscheibe einen magnetisch wirksamen Grund
körper (1) mit einem darin ausgebildeten ringförmigen in Axialrichtung
durch zwei Flansche begrenzten Hohlraum (15), eine elektrische Aus
gangssignale liefernde Wicklung innerhalb des Hohlraums (15) und einen
Luftspalt zwischen den peripheren Bereichen der Flansche aufweist, da
durch gekennzeichnet, daß die Flansche (3, 4) zwecks Ausbildung als
Biegeschwinger jeweils in ihrem von der Kopfschraube (2) abgewandten
peripheren Bereich je eine als seismische Masse dienende Verdickung
derart aufweisen, daß sich der einzige Luftspalt (16) zwischen den
Verdickungen befindet.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkör
per (1) zwischen den Flanschen (3, 4; 10, 12) in einer zur Symmetrie
achse senkrechten Ebene in zwei Hälften geteilt ist.
3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften aus
einem Material hoher magnetischer Leitfähigkeit, vorzugsweise
Kobalt-Samarium, gebildet sind.
4. Sensor nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen den beiden Hälften des geteilten Grundkörpers (1) ein axial ge
polter Ringmagnet (9) angeordnet ist.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wicklung (5, 13) in Isolierstoff eingebettet ist.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor durch das Anzugsmoment der Kopfschraube (2) abgestimmt
ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor durch einen durch die Wicklung (5, 13) fließenden
Gleichstrom abgestimmt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772731069 DE2731069A1 (de) | 1977-07-09 | 1977-07-09 | Sensor fuer schwingungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772731069 DE2731069A1 (de) | 1977-07-09 | 1977-07-09 | Sensor fuer schwingungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2731069A1 DE2731069A1 (de) | 1979-01-25 |
DE2731069C2 true DE2731069C2 (de) | 1988-03-24 |
Family
ID=6013529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772731069 Granted DE2731069A1 (de) | 1977-07-09 | 1977-07-09 | Sensor fuer schwingungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2731069A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5614132A (en) * | 1979-07-16 | 1981-02-10 | Nippon Soken Inc | Knocking detector for internal combustion engine |
JPS5754819A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-01 | Nippon Soken Inc | Detector for knocking in internal combustion engine |
JPS5862374A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE746666C (de) * | 1940-05-27 | 1944-08-16 | Versuchsanstalt Fuer Luftfahrt | Indikator |
DE1673919C3 (de) * | 1968-03-08 | 1975-04-03 | Konsultbyran Iko Ab, Tumba (Schweden) | Vorrichtung zum Bestimmen des mechanischen Zustandes von Maschinen |
-
1977
- 1977-07-09 DE DE19772731069 patent/DE2731069A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2731069A1 (de) | 1979-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3129347A (en) | Magneto-electric motion detecting transducer | |
DE69405498T2 (de) | Druckwandler | |
DE69623027T2 (de) | Induktiver aufnehmer zur überwachung von flüssigkeitsstand und -verschiebung | |
DE3878473T2 (de) | Wandler fuer fluessigkeiten. | |
DE2221829C2 (de) | "Wandler zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids" | |
DE2801969C2 (de) | Sensor für Schwingungen | |
DE3133035C2 (de) | Vibrationsmeßfühler | |
DE3500121A1 (de) | Anordnung zur beruehrungslosen messung der ventilbewegung | |
DE1953791C3 (de) | Gerät zum Messen der Dichte für flüssige und gasförmige Medien | |
DE3228534A1 (de) | Piezoelektrischer klopffuehler | |
DE2731069C2 (de) | ||
DE3133062C2 (de) | Vibrationsmeßfühler | |
DE69805871T2 (de) | Längenmessapparat unter Verwendung einer magnetostriktiven Verzögerungsleitung | |
DE2425177A1 (de) | Druckmesswertgeber mit schwingendem zylinder | |
DE3017202C2 (de) | Einrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines drehbaren oder der Frequenz eines linear schwingenden Bauteils aus magnetisch permeablem Material | |
WO1987000951A1 (en) | Inductance systems | |
DE1957586A1 (de) | Kraftumformer | |
IE41700L (en) | Measuring probe for measuring wear | |
US2641719A (en) | Detonation meter pickup | |
DE19523373C2 (de) | Magnetischer Resonanzsensor | |
EP1296160A1 (de) | Induktiver Näherungsschalter | |
DE102021117612B4 (de) | Lineares magnetostriktives Positionserfassungssystem mit einer mechanischen Longitudinal- oder Torsionswelle sowie Verfahren zu seinem Betrieb | |
DE2445904A1 (de) | Vibrationsdensitometer | |
DE1166506B (de) | Vorrichtung zum Messen von Druecken und Differenzdruecken stroemungsfaehiger Medien | |
DE1773918C3 (de) | Vorrichtung zum Messen der Dichte eines strömenden Mediums |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |