DE2905506A1

DE2905506A1 - Zuendbeginnsensor, insbesondere bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2905506A1
Application number: DE19792905506
Authority: DE
Inventors: Katsuoki Itoh; Iwan Komaroff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1980-09-04
Also published as: US4397283A; DE2905506C2; GB2045919B; GB2045919A; JPS55107973A

Description

R. 5 2 D 2
23.1.1979 Mü/Kö

ROBERT BOSCH GMBH₉ 7000 Stuttgart 1

Zündbeginnsensor, insbesondere bei Brennkraftmaschinen

Stand der Technik·

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Erfassung der Spritzzeit an Einspritzdüsen und zur Ermittlung der Querschnittsform des Spritz-Strahles (DE-OS 27 01 777). Die dort vorgeschlagene Anordnung umfaßt eine Laser-Lichtquelle und einen lichtempfindlichen Sensor in einem Brennraum, wobei der Laser-Lichtstrahl vom eingespritzten Kraftstoff unterbrochen wird- Das elektrische Ausgangssignal des lichtempfindlichen Sensors dient dann zur Erfassung des Spritzbeginn-Zeitpunkts sowie der Spritzdauer.

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Die bekannte Anordnung dient Meßzwecken im Laborbetrieb und eignet sich nicht für die Serienfertigung. Dies erstens aufgrund des hohen Aufwandes wegen der Laser-Lichtquelle und zweitens besteht eine so große 'Verschmutzungsgefahr des lichtempfindlichen Sensor, daß ein zuverlässiger Betrieb über eine längere Betriebsdauer der Brennkraftmaschine hinweg nicht gewährleistet ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Zündbeginnsensor mit den Merkmalendes Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er einfach im Aufbau ist und ferner dem Problem der Verschmutzung keine bedeutende Rolle mehr zukommt. Dies deshalb, weil der Zündbeginnsensor nur auf relative Änderungen der Lichtintensität als Funktion der Zeit ansprechen muß'und das Erfassen der absoluten Lichtintensität ohne· Bedeutung ist. Aus diesem Grunde beeinflußt eine sich in Grenzen haltende Verschmutzung des Licht-Spannungs-Wandlers nicht das Ausgangssignal des Zündbeginnsensors.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Zündbeginnsensors möglich. Besonders vorteilhaft hat sich das Freibrennen der dem Brennraum zugewandten Wandlerseite mittels eines Lichtbogens erwiesen, bzw. das Freiglühen von Verschmutzungen mittels einer Glühwendel.

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Zeichnung . ' ' \

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zusammen mit einem Anwendungsfall in der Zeichnung dargestellt und. in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren la bis Ic die Seitenansicht und Schnittdarstellungen eines Zündbeginnsensors und Figur die schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung mit einem Spritzbeginnversteller, der abhängig vom Ausgangssignal des Zündbeginnsensors gesteuert wird.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt das Kopfteil eines Zündbeginnsensors, der z.B. zum Erfassen des Zündbeginns des Kraftstoffs im Zylinder einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Mit 10 ist die äußere Umhüllung eines Lichtleiters 11 gekennzeichnet. Die Umhüllung verjüngt sich brennraumseitig kegelstumpfartig und umfaßt zwei Elektroden 12 und 13, die dem Freibrennen eines mit 14 bezeichneten Fensters des Lichtleiters dienen. Mit 15 und 16 sind die elektrischen Anschlußleitungen der Elektroden 12 und 13 bezeichnet, und sie liegen ebenfalls'innerhalb der Umhüllung 10.

Die Figuren Ib und Ic zeigen Schnittdarstellungen des in Figur la skizzierten Gegenstandes. Erkennbar ist durch die öffnung der sich kegelstumpfartig verjüngenden Ummantelung 10 das Fenster 14 des in Figur 1 mit 11 be-

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zeichneten Lichtleiters sowie die parallel einander gegenüberstehenden Elektroden 12 und 13 und die mit kleinen Kreisen 18 angedeuteten Einzelfasern des Lichtleiters Mit Blitzdarstellungen ist der Wirkungsbereich des Abbrennvorganges dargestellt, um das Kopfteil des Zündbeginnsensors von Schmutzpartikeln freizubrennen.

Figur Ic zeigt den zweiten Schnitt durch den Gegenstand von Figur la. Auch dort sind die Einzelfasern 18 des Lichtleiters 11 eingezeichnet sowie die Anschlußleitungen 15 und 16 für die beiden Elektroden 12 und 13.

Wird anstelle des Freibrennens das Freiglühen zur Schmutzbeseitigung vom Lichtleiterfenster 14 gewählt, dann ist anstelle der beiden Elektroden 12 und 13 mindestens eine Glühwendel im Bereich des Fensters 14 vorzusehen. Diese Glühwendel bewirkt zwar eine Teilabschattung des Fensters 14 des Lichtleiters, da jedoch mit-dem Zündbeginnsensor kein Meßsignal bezüglich der absoluten, sondern nur der relativen Lichtintensitätsänderung erforderlich ist, ist diese Teilabschattung nicht problematisch.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung das Einspritzsystem bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und einer Einrichtung zur Spritzbeginnverstellung. Mit 20 ist grob schematisch der Zylinder der Brennkraftmaschine dargestellt, in dem sich axial ein Kolben 21. bewegt. In den Brennraum ragt eine Einspritzdüse 22 und das Kopfteil 23 eines Zündbeginnsensors mit einem Lichtleiter 25. Mit 27 ist grob schematisch eine Kurbelwellenscheibe bezeichnet, wobei die Stellung

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des oberen Totpunktes des Kolbens 21 mit einer Markie- : rung 28 auf dem Umfang der Scheibe 27 mittels eines Sensors 29 abtastbar ist. Gekuppelt ist diese Scheibe 27 auch mit einem Spritzversteller 30 bekannter Bauart, der ein Stellglied 31 für eben die Spritzverstellung aufweist und auf eine mit 32 bezeichnete Einspritzpumpe einwirkt. Stellvertretend für vier Kraftstoffversorgungsleitungen ausgehend von der Einspritzpumpe 32 ist nur eine Leitung 33 zur Kraftstoffeinspritzdüse 22 gezeichnet, Ein elektronischer Regler 35 verarbeitet Signale vom Zündbeginnsensor 24 und von einem OT-Geber 36 mit dem OT-Sensor 29.

Mit 40 ist eine Einrichtung zur Steuerung des Freibrennens des Lichtleiter-Fensters l4 des Gegenstandes von Figur la bezeichnet. Eingangsgrößen dieser Einrichtung sind je nach gewünschtem Auftreten des Ausbrennsignals Zeitsignale., ein Signal bezüglich des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine oder seiner Betriebskenngrößen. Als vorteilhaft hat sich das Freibrennen am Ende eines jeden Betriebszykluses erwiesen und dieser Ausbrennvorgang wird dann zweckmäßigerweise mit dem Ausschaltsignal des Fahrschalters der Brennkraftmaschine getriggert.

Eine Zeitsteuerung des Freibrennens empfiehlt sich z.B. bei stationären Brennkraftmaschinen oder jedoch bei der Überwachung beliebiger Brennräume,wie z.B. bei ölbrennern.

Beim Gegenstand von Figur 2 erzeugt der elektronische Regler 35 abhängig von einem Signal bezüglich des oberen Totpunktes des Kolbens 21 und dem Zündbeginn des in den

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Zylinder eingespritzten Kraftstoffs mittels der Düse 22 ein entsprechendes Ansteuersignal für das Stellglied 31 des Spritzverstellers 30. Dieser Spritzversteller 30 wird von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben und bewirkt die Zeitsteuerung der Einspritzpumpe 32. Mit Hilfe der Regelung des. Zündbeginns ist es nun möglich, den jeweils optimalen Förderbeginn der Ein- . spritzpumpe exakt festzulegen, um letztlich den Zündzeitpunkt des Kraftstoffs optimal einzustellen.

Eine Langzeitstabilität dieses Regelvorgangs wird aufgrund des periodischen und/oder betriebszustandsabhängigen Frfeibrenn- oder Freiglühvorgangs erreicht.

In den Figuren l und 2 umfaßt der Zündbeginnsensor einen Lichtleiter 11 bzw. 25. Je nach Ausführungsart kann der-Licht-Spannungs-Wandler innerhalb des Zündbeginnsensors auch unmittelbar am Fenster I¹J des Gegenstandes von Figur la angebracht sein; Die Wahl der Ausführungsform hat sich an den geometrischen Gegebenenheiten sowie an den Eigenschaften des Licht-Spannungs-Wandlers zu orientieren, da insbesondere hohe Temperaturen und auch hohe Drücke an der dem Brennraum zugewandten Seite des ZÜndbeginnsensors auftreten. . · " _;

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Die oben beschriebene Einrichtung läßt sieh auch als Störungsmelder z.B. für den Ausfall von Zündvorgängen einsetzen. Dies sowohl im Bereich der. Brennkraftmaschine stationären und instationären Typs, als auch bei sonstigen Brenrivörgangen, z.B. der ölfeuerung»

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Claims

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Ansprüche

^ Zündbeginnsensor, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit einem mit dem Brennraum mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehendem optoelektrischem Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum zugewandte Wandlerseite (14, 23) von Verschmutzungen freibrennbar oder freiglühbar ist.
2. Zündbeginnsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Freibrennen oder Freiglühen bei vorbestimmten Betriebszuständen, Betriebskenngrößen und/oder Zeiten erfolgt.
3. Zündbeginnsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Freibrennen oder Freiglühen am Ende eines jeden Betriebszykluses erfolgt.
4. Zündbeginnsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei der Zeitsteuerung möglichst un-

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mittelbar nach dem Zündbeginn freigebrannt oder freigeglüht wird.
5. Zündbeginnsensor nach wenigstens einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Freibrennen des Fensters (14) des Zündbeginnsensors ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden (12 und 13) dient.- '
6. Zündbeginnsensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Freiglühen mittels wenigstens einer Glühwendel im Bereich des Fensters (14) erfolgt.
7. Zündbeginnsensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Fenster (14) des Zündbeginnsensors und optoelektrisehern Signalwandler ein Lichtleiter (11, 25) angeordnet ist.
8. Zündbeginnsensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 73 gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Regelsystem für den Zünd-, Spritz- oder Kraftstoff-Förderbeginn.

9· Zündbeginnsensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Überwachungsorgan von Brennvorgängen.

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