DE846928C - Indicator for determining and displaying pressure changes in the cylinder of internal combustion engines - Google Patents

Description

Indikator zur Ermittlung und Anzeige von Druckänderungen im Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen Gegenstand der Erfindung ist ein Indikator zur Ermittlung und Anzeige der Druckänderungen in deii Zylindern und Ansaugleitungen von Verbrennungskraftmaschinen. Auch für die Erforschung der Klopfeigenschaften eines Brennstoffes in einem besonderen Prüfzylinder kann der Indikator mit Vorteil verwendet werden. Eine derartige Unter suchung ist für die Entwicklung weiterer und besserer Brennstoffe von großer Bedeutung. Für die Ermittlung und Anzeige der normalen Arbeitscharakteristik einer Kraftmaschine ist ein derartiger Indikator gleichfalls sehr wichtig.Indicator for determining and displaying pressure changes in the cylinder of internal combustion engines The invention relates to an indicator for determination and display of pressure changes in the cylinders and intake lines of internal combustion engines. Also for researching the knock properties of a fuel in a particular one The indicator can be used with advantage in the test cylinder. Such a sub Search is of great importance for the development of further and better fuels. For determining and displaying the normal working characteristics of a prime mover such an indicator is also very important.

Durch die Erfindung soll ein Indikator geschaffen werden, der die Anzeige sehr schnell verlaufender Druckänderungen gestattet und sich daher hesonders für die sichtbare Anzeige des Explosionsverlaufes iiitterhalb eines Zylinders eignet. erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß die Druckänderung eine Kapazitätsänderung eines in dem Indikatorgehäuse angeordneten und in einen Anzeigestromkreis geschalteten Kondensators hervorruft, der von einem sich unter dem Einfluß des Druckers elastisch deformierbaren Gehäuseteil und einer feststehenden, im Gehäuse isoliert angebrachten Elektrodenplatte gebildet ist. The invention is to provide an indicator that the Display of very rapid changes in pressure is permitted and is therefore particularly hesitant suitable for the visible display of the course of the explosion outside a cylinder. This is achieved according to the invention in that the change in pressure is a change in capacitance one arranged in the indicator housing and connected to a display circuit Caused by a capacitor that becomes elastic under the influence of the printer deformable housing part and a fixed, mounted insulated in the housing Electrode plate is formed.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. The following is an embodiment of the invention with reference to the Drawing described.

Fig. I zeigt einen Längsschnitt im vergrößerten Maßstab des in den zu untersuchenden Zylinder einzusetzenden Geräteteils der IndikaWranordnung; Fig. 2 zeigt ein Blockschema und Prinzipschaltschema der verschiedenen Teile der Indikatoranordnung. Fig. I shows a longitudinal section on an enlarged scale of the in the cylinder to be examined; part of the device to be used; Fig. 2 shows a block diagram and basic circuit diagram of the various parts of the indicator arrangement.

In Fig. I ist ein Teil eines Zylinderblocks dargestellt, der mit 2 bezeichnet ist und eine Genvindeöffnung 4 besitzt, in die das Meßgerät der Erfindung eingeschraubt wird. Das Meßgerät besteht aus dem Hauptteil 6, in dem sich ein zentrisch angeordneter Hohlraum 8 befindet. Dieser Teil 6 ist mit einem Innengewinde Io versehen, in das ein Elektrodenträger eingeschraubt ist. Dieser Elektrodenträger besteht aus einem oberen Gewindeteil I2, ill den das Innengewinde 10 eingreift und an den sich ein konischer Isolierkörper 14 anschließt, der fest mit einer Elektrode oder einem scheibenförmigen metallischen Fuß I6 verbunden ist. Der die Elektrode bildende zentrisch angeordnete Leiter I8 ist an den Metallfuß I6 angeschlossen und durch den Isolator 14 bis über den Teil 6 hinausgeführt. In Fig. I part of a cylinder block is shown with 2 and has a Genvinde opening 4 into which the measuring device of the invention is screwed in. The measuring device consists of the main part 6, in which there is a centric arranged cavity 8 is located. This part 6 is provided with an internal thread Io, into which an electrode holder is screwed. This electrode carrier consists of an upper threaded part I2, ill which the internal thread 10 engages and to which a conical insulating body 14 connects, which is fixed to an electrode or a disk-shaped metallic foot I6 is connected. The one forming the electrode is centered Arranged conductor I8 is connected to the metal leg I6 and through the insulator 14 led to beyond part 6.

Durch die Mutter 20 werden die Gewindeteile 10 und 12 in einer bestimmten Stellung festgelegt und gleichzeitig das untere Ende des zylindrischen Teiles 22 mit dem Hauptteil 6 verbunden. In den Teil 22 ist ein Blockteil 24 eingesetzt, der eine kleine Isolierbuchse 26 als Führung für das obere Ende der Elektrode I8 besitzt. Der Leiterteil I8 der Elektrode ist durch die die Spule tragende Scheibe 28 hindurchgeführt und an die Spule angeschlossen. Through the nut 20, the threaded parts 10 and 12 are in a certain Fixed position and at the same time the lower end of the cylindrical part 22 connected to the main part 6. In the part 22, a block part 24 is used, the has a small insulating sleeve 26 as a guide for the upper end of the electrode I8. The conductor part 18 of the electrode is passed through the disk 28 carrying the coil and connected to the coil.

Der Spulenkörper besteht aus zwei Endscheiben 30, die mit dem Magnetkern 32 aus gepreßtem Eisenpulver verbunden sind. Auf diesem Magnetkern sind die beiden Spulen 34 und 34" angeordnet. Die ganze Anordnung ist durch den Isolierbecher 36 gegenüber dem äußeren Gehäuse isoliert. Zur Festlegung der Spule dient die Sperrmutter 38 mit dem Schraubenbolzen 40, der die Verlängerung der die Spule tragenden Scheibe 28 bildet. Die beiden Spulen 34' und 34" befinden sich zwischen den Teilen 30, wie noch ausführlicher in der 13eschreibung der F ig. 2 erläutert wird. ln dem oberen Teil der zentrischen Offnung des Teiles 22 ist ein Isolierkörper 42 eingesetzt, der eine Steckerverbindung 44 für den elektrischen Anschluß des Gerätes besitzt.The bobbin consists of two end plates 30, which are attached to the magnetic core 32 are connected from pressed iron powder. The two are on this magnetic core Coils 34 and 34 ″ arranged. The whole arrangement is through the insulating cup 36 isolated from the outer housing. The locking nut is used to fix the coil 38 with the screw bolt 40, which is the extension of the washer carrying the coil 28 forms. The two coils 34 'and 34 "are between the parts 30, such as in more detail in the description of fig. 2 is explained. In the upper one Part of the central opening of part 22, an insulating body 42 is inserted, which has a plug connection 44 for the electrical connection of the device.

L)er Hauptteil 6 des Gerätes ist mit einer Reihe von Kühlöffnungen 46 und 48 versehen, durch die, wenn nötig, Wasser oder eine ähnliche Kühlflüssigkeit zur Kühlung dieses Geräteteiles hindurchfließen kann, da Verbrennungskraftmaschinen sehr oft verhältnismäßig hohe Temperaturen erreichen. Die Membranunterlage 56 unter der Platte 16 ist auch mit einer Reihe von Querkanälen 50 versehen, die mit den Kanälen 48 verbunden sind und so das Kühlwasser an die untere Fläche des Gerätes führen. L) he main part 6 of the device has a number of cooling holes 46 and 48, through which, if necessary, water or a similar cooling liquid to cool this part of the device can flow through, as internal combustion engines very often reach relatively high temperatures. The membrane pad 56 under the plate 16 is also provided with a series of transverse channels 50 which are connected to the Channels 48 are connected and so the cooling water to the lower surface of the device to lead.

Eine Platte 52 schließt das Gerät nach unten ab. A plate 52 closes the device from below.

Zwischen der oberen Fläche des Membrankörpers 56 und der unteren Fläche des metallischen Fußes I6 der Elektrode befindet sich eine Isolierscheibe 54.Between the upper surface of the diaphragm body 56 and the lower surface An insulating washer 54 is located on the metallic foot 16 of the electrode.

Sobald sich daher der Druck im Zylinder ändert, biegt sich die Membran 56 mit der Scheibe 52 abhängig vom inneren Druck durch und verändert damit den Abstand zwischen der SIembran 56 und dem am Isolierkörper 14 befestigtell scheibenförmigen Fuß I6 der Elektrode. Weil die Scheibe 16 isoliert befestigt ist, wirkt sie wie ein Kondensator mit der Gegenfläche 56. Die Abstandsänderung bewirkt eine Kapaz itätsiin deruiig, die proportional der Druckänderung ist und somit für die Anzeige ausgenutzt werden kann. In Fig. 2 ist das Gerät schematisch dargestellt und die isolierte Kondensatorplatte I6 in ihrer Lage gegenüber der nachgiebigen Membran 56 gezeigt. Platte 16 ist über den Leiter I8 mit der Induktionsspule 34' auf dem Spulenkörper 30/32 verbunden, die, wie bereits erwähnt, induktiv mit einer zweiten Spule 34" gekoppelt ist. Diese ist über die Leitung 58, welche beliebig lang sein kann, um nötigenfalls an einem von der zu untersuchenden Maschine entfernten Punkt die Anzeigegeräte aufstellen zu können, mit der Koppelspule 60 verlunden. Das andere Ende der Spule liegt wie die Membran oder das Gehäuse des Indikators an Erde. As soon as the pressure in the cylinder changes, the membrane bends 56 with the disk 52 depending on the internal pressure and thus changes the distance between the SI membrane 56 and the disk-shaped attached to the insulating body 14 I6 foot of the electrode. Because the disk 16 is secured in isolation, it acts like a capacitor with the opposite surface 56. The change in distance causes a capac itätsiin deruiig, which is proportional to the pressure change and thus for the display can be exploited. In Fig. 2 the device is shown schematically and the isolated capacitor plate I6 in its position opposite the flexible membrane 56 shown. Plate 16 is on conductor I8 with induction coil 34 ' Coil body 30/32 connected, which, as already mentioned, inductively with a second Coil 34 "is coupled. This is via the line 58, which can be of any length can, if necessary, at a point remote from the machine to be examined To be able to set up the display devices, with the coupling coil 60 wound. The other The end of the coil, like the membrane or the housing of the indicator, is connected to earth.

Der Stromkreis für das Geriit enthält einen Oszillator 62, der einen abgestimmten, aus lnduktivität 64 und einem veränderlichen Kondensator 66 bestehenden Kreis speist, der wiederum mit einem aus Spule 68 und einem veränderlichen Kondensator 70 gebildeten Kreis gekoppelt ist. Der letzte abgestimmte Kreis ist unmittell)ar mit einem Hf-Gleichrichter 72 verbuntlen, der über einenVerstärker 74 den Katbodenstrabl )szillograpllen 76 speist. Die Abstimmkondensatoren des Oszillators und die Kondensatoren 66 und 70, die die Schwingungskreise abstimmen, werden alle gleichmäßig durch denselben Drehknopf betätigt, so daß sie dieselbe Frequenz 'halten. Wenn der @ Oszillator Energie an den gekoppelten Kreis 66-64 liefert, wird die Energie auf dem zugeordneten Kreis 68-70 übertragen. Da die beiden Kreise auf dieselbe Frequenz, die Frequenz des Oszillators, abgestimmt sind, wird der größte Energiebetrag auf den Gleichrichter ulltl zur Verstärkung und sichtbaren Anzeige auf den Katbodenstrahloszillographen übertragen. The circuit for the device contains an oscillator 62, the one tuned consisting of inductance 64 and a variable capacitor 66 Circuit feeds, which in turn consists of a coil 68 and a variable capacitor 70 formed circle is coupled. The last coordinated circle is in the middle with an RF rectifier 72, which via an amplifier 74 the Katbodenstrabl ) szillograpllen 76 feeds. The tuning capacitors of the oscillator and the capacitors 66 and 70, which tune the oscillation circles, all become evenly through the same Rotary knob operated so that they keep the same frequency. When the @ oscillator Energy supplies to the coupled circuit 66-64, the energy is assigned to the Transferring circle 68-70. Since the two circles are on the same frequency, the frequency of the oscillator, the greatest amount of energy will go to the rectifier ulltl for amplification and visible display on the Katbodenstrahloszillographen transfer.

Betrachtet man nun die Wirkung der Spule 60, die induktiv mit der Spule 68 gekoppelt ist, für den Fall, daß der Kondensator I6-56 sich nicht ändert, so wird keine Wirkung in der EllergieiilJertragullg zwischen Oszillator und den oben beschriebenen Gleichrichter eintreten. Wenn jedoch die Kapazität durch die Membranbewegung geändert wird, so wirkt diese Änderung durch die zugeordneten Spulen 34' und 34" auf die Spule 6o zurück, welche dann die Belastung des Sekundärkreises 68-70 in einem der Kapazitätsänderung entsprechendem Maß ändert. Diese Änderung ruft eine bestimmte Änderung im Energiefluß in diesem Stromkreis hervor und damit eine Anzeige am Kathodenstrahloszillographen. Da es keine Kapazität in diesem galvanisch gekoppelten Kreis, der die durch die Leitung 58 verbundenen Spulen 6o und 34" enthält, gibt, kann diese Leitung verhältnismäßig lang sein und wird nicht durch irgendwelche Änderungen in der Kabelkapazität beeinflußt. Eine Anzeige tritt daher nur ein, wenn eine Kapazitätsänderung erfolgt, die durch die vom Druck im Zylinder hervorgerufene Verstellung der Membran bewirkt wird. Consider now the effect of the coil 60, which is inductive with the Coil 68 is coupled, in the event that capacitor I6-56 does not change, so there will be no effect in the electrical energy transmission between the oscillator and the occur rectifier described above. However, if the capacity is reduced by the Diaphragm movement is changed, this change acts through the associated coils 34 'and 34 "back to the coil 6o, which then takes the load on the secondary circuit 68-70 changes to an extent corresponding to the change in capacitance. This change causes a certain change in the flow of energy in this circuit and with it a display on the cathode ray oscillograph. Since there is no capacitance in this galvanic coupled circuit containing the coils 6o and 34 "connected by line 58, there, this line can be relatively long and will not go through any Changes in cable capacitance affected. An advertisement occurs therefore only on if there is a change in capacity caused by the pressure in the cylinder caused adjustment of the membrane is effected.

Sobald sich der Druck im Innern des Zylinders ändert, verändert sich der Abstand der Membran 56 von der Platte 16 und ruft damit eine Kapazitätsänderung des aus diesen beiden Teilen gebildeten Kondensators hervor. Der Scheinwiderstand des aus diesem Kondensator und der Induktionsspule 34' gebildeten Kreises ändert sich entsprechend. As soon as the pressure inside the cylinder changes, it changes the distance of the membrane 56 from the plate 16 and thus causes a change in capacitance of the capacitor formed from these two parts. The impedance of the circuit formed by this capacitor and the induction coil 34 'changes accordingly.

Diese Änderung wirkt auf den galvanisch angekoppelten, aus den Spulen 34" und 60 bestehenden Kreis zurück und wird übertragen, so daß sich die Belastung des abgestimmten Kreises 68-70 ändert und eine proportionale Ablenkung am Oszillographen hervorrauft. Der Bedienende kann auf diese Weise den Ablauf der Verbrennungsvorgänge an dem Oszillographen ablesen. Falls das Gerät zu heiß wird, kann es durch Wasser oder eine andere geeignete Kühlflüssigkeit gekühlt werden, wie bereits erwähnt.This change acts on the galvanically coupled one of the coils 34 "and 60 existing circle back and is transferred so that the load of the tuned circle 68-70 changes and a proportional deflection on the oscilloscope evokes. In this way, the operator can control the combustion process read on the oscilloscope. If the device gets too hot, water can cause it or another suitable cooling liquid can be cooled, as already mentioned.

Claims (3)

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Indikator zur Ermittlung und Anzeige von Druckänderungen im Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung eine Kapazitätsänderung eines in einen Anzeigestromkreis (60-76) geschalteten Kondensators (16, 56) hervorruft, der von einem sich unter dem Einfluß des Druckes elastisch deformierbaren Gehäuseteil des in den Zylinder (2) einsetzbaren Meßgerätes und einer feststehenden, im Gehäuse isoliert angebrachten Elektrodenplatte (16) gebildet ist. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Indicator for determination and display of pressure changes in the cylinder of internal combustion engines, characterized in that that the change in pressure is a change in capacitance in a display circuit (60-76) switched capacitor (16, 56) caused by one under the influence of the pressure elastically deformable housing part of the insertable into the cylinder (2) Measuring device and a fixed, insulated in the housing attached electrode plate (16) is formed. 2. Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Meßgerätes aus einem Hohlzylinder (6, 22) besteht, dessen in den Zylinder der zu untersuchenden Maschine ragendes Ende durch einen mebranartigen, durch eine Isolierscheibe (54) von der Elektrodenplatte (16) getrennten Körper (56) abgeschlossen ist und dessen Hohlraum zur Unterbringung zweier magnetisch gekoppelter Induktionsspulen (34', 34") dient, die mit dem Kondensator (16, 56) verbunden sind und über eine Leitung (58) und eine Koppelspule (60) auf den Anzeigestromkreis (62-70) einwirken, dessen Anzeigeinstrument (Kathodenstrahloszillograph 76) an einer von der zu untersuchenden Maschine beliebig entfernten Beobachtungsstelle Aufstellung finden kann. 2. Indicator according to claim 1, characterized in that the housing of the measuring device consists of a hollow cylinder (6, 22), which is in the cylinder of the Machine to be examined protruding end through a membrane-like, through an insulating washer (54) from the electrode plate (16) separate body (56) is closed and its cavity to accommodate two magnetically coupled induction coils (34 ', 34 "), which are connected to the capacitor (16, 56) and via a Line (58) and a coupling coil (60) act on the display circuit (62-70), its display instrument (cathode ray oscilloscope 76) on one of the to be examined Machine can be set up at any remote observation point. 3. Indikator nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigestromkreis von einem Oszillator (62), zwei Abstimmkreisen (66, 64 und 68, 70), einem Hf-Gleichrichter (72). einem Verstärker (74) und dem Kathodenstrahloszillographen (76) gebildet ist, dessen von dem Schwingungserzeuger (62) kommender und durch den Hf-Gleichrichter (72) gleichgerichteter Energiefluß durch die Verstimmung des mit dem Kondensator (16, 56) über die Spulen (60, 34", 34') gekoppelten Abstimmkreises (68, 70) verändert wird, so daß mit der Kapazitätsänderung ein der Druckänderung proportionaler Ausschlag am Oszillographen zustande kommt. 3. Indicator according to claim 1 and 2, characterized in that the Display circuit from an oscillator (62), two tuning circuits (66, 64 and 68, 70), an RF rectifier (72). an amplifier (74) and the cathode ray oscillograph (76) is formed, its coming from the vibrator (62) and through the RF rectifier (72) rectified flow of energy by detuning the with the capacitor (16, 56) via the coils (60, 34 ", 34 ') coupled tuning circuit (68, 70) is changed so that with the change in capacitance there is a change in pressure proportional deflection on the oscilloscope comes about.