Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine

Abstract

 Bei einer eine Glühkerze (10) aufweisenden Verbrennungs­kraftmaschine ist eine Widerstandsmeßeinrichtung (13) zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes und damit der Temperatur der Glühkerze (10) vorgesehen. Aufgrund der periodischen Temperaturschwankungen kann beispiels­weise mittels einer Auswertelektronik (14) die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzündende Ver­brennungskraftmaschine mit einer Glühkerze. Solche Ver­brennungskraftmaschinen sind allgemein unter der Bezeich­nung "Dieselmotoren" bekannt und werden vielfältig ein­gesetzt.

[0002] Die Optimierung der Arbeitsweise einer Verbrennungskraft­maschine gewinnt in letzter Zeit zunehmend an Bedeutung. Durch effektive Steuerung einer Verbrennungskraftmaschi­ne kann man beispielsweise für optimalen Wirkungsgrad, einen möglichst geringen Verbrauch, eine möglichst un­schädliche Abgaszusammensetzung, eine niedrige Geräuschs­bildung und eine möglichst lange Lebensdauer sorgen. Um solche Optimierungen unter den jeweils wechselnden Be­triebsbedingungen vornehmen zu können, werden in der Verbrennungskraftmaschine zahlreiche Sensoren ange­bracht, die eine Auswertelektronik mit Informationen über das Betriebsverhalten der Verbrennungskraftmaschine versorgen. Ungünstige Betriebswerte werden dann entweder angezeigt oder selbsttätig durch Betätigung von Stell­gliedern zu günstigen Betriebswerten hin verändert. Man spricht bei solchen Einrichtungen von einem Motormanage­ment.

[0003] Nachteilig bei den bekannten Verbrennungskraftmaschinen ist es, daß die Anordnung von Sensoren relativ hohe Kosten verursacht. Besonders aufschlußreich für die Arbeitsweise einer Verbrennungskraftmaschine ist die Temperatur in ihrem Inneren. Gerade dort sind jedoch mit den bisher bekannten Mitteln Temperaturen nur mit großem Aufwand zu messen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbren­nungskraftmaschine mit einer Glühkerze derart auszubil­den, daß eine optimale Steuerung und Regelung mit mög­lichst geringem Aufwand durchzuführen ist

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Widerstands...eßeinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes der Glühkerze.

[0006] Mittels einer solchen Widerstandsmeßeinrichtung läßt sich mit äußerst geringem Aufwand die Temperatur der Glühkerze bestimmen. Die Glühkerze, welche bei selbst­zündenden Brennkraftmaschinen üblicherweise zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich ist, wird dank der Erfindung als Temperaturfühler verwendet, da sie in Ab­hängigkeit von der Temperatur im Brennraum ihren elek­trischen Widerstand verändert. Dadurch kann man die Temperatur im Brennraum ermitteln, ohne daß hierzu ein zusätzlicher Temperatursensor erforderlich wird. Dank der Erfindung können praktisch alle temperaturabhängigen Effekte innerhalb der Verbrennungskraftmaschine beobach­tet und gemessen werden. Bei mehrzylindrischen Verbren­nungskraftmaschinen läßt sich die mittlere Temperatur jedes Zylinders über den Widerstand der jeweiligen Glüh­kerze bestimmen. Dadurch kann man Unregelmäßigkeiten der Verbrennung in einzelnen Zylindern auf einfache Weise feststellen. Auch die Zündzeitpunkte sind leicht fest­stellbar, weil mit der Zündung jeweils ein Anstieg der Temperatur der Glühkerze durch das verbrennende Gemisch erfolgt. Auch ein zu fettes oder zu mageres Gemisch ist über die Temperatur feststellbar, weil dieses beim Ein­strömen in den Brennraum je nach Zusammensetzung mehr oder weniger die Glühkerze abkühlt.

[0007] Die erfindungsgemäße Widerstandsmeßeinrichtung gibt bei­spielsweise Aufschluß darüber, ob das Temperaturniveau im Brennraum zu hoch oder zu niedrig ist. Einen wesent­lich weitergehenden Aufschluß über die Arbeitsweise der Verbrennungskraftmaschine erhält man allerdings, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Widerstandsmeßeinrichtung mit einer Auswertelektro­nik zur Ermittlung von Betriebsdaten der Verbrennungs­kraftmaschine aufgrund der mit der Zündfrequenz perio­disch schwankenden Temperatur und damit des entsprechend schwankenden Widerstandes der Glühkerze verbunden ist.

[0008] Die Widerstandsmeßeinrichtung kann einen Drehzahlsensor ersetzen, wenn die Auswertelektronik zur Emittlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgrund der perio­dischen Temperaturschwankungen des Glühstiftes ausgelegt ist.

[0009] Die Widerstandsmeßeinrichtung könnte Meßwertgeber für verschiedene Anzeigeinstrumente, beispielsweise ein Thermometer oder eine Drehzahlanzeige, sein. Möglich ist es jedoch auch, die Widerstandsmeßeinrichtung als Meß­wertgeber für einen selbsttätigen Regelkreis einzuset­zen, indem die Auswertelektronik zumindest ein Stell­glied zur Steuerung oder Regelung der Verbrennungskraft­maschine aufweist.

[0010] Das Stellglied kann sehr unterschiedliche Einflußgrößen steuern, beispielsweise die Kühlmittelzufuhr. Für Ver­brennungskraftmaschinen von Modellen (Flugzeug/Schiff/ Auto/Hubschrauber) ist es vorteilhaft, wenn das Stell­glied einen Drehzahlregler steuert. Ein besonders vor­teilhaftes Motormanagement ergibt sich, wenn das Stell­glied zur Gemischeinstellung der Verbrennungskraftmaschi­ne ausgebildet ist.

[0011] Der Zündzeitpunkt einer ansich selbstzündenden Verbren­nungskraftmaschine kann vorverlegt werden, wenn das Stellglied zur drehzahlabhängigen Zuführung von Heiz­strom zur Glühkerze ausgebildet ist. Bei einer solchen Verbrennungskraftmaschine wird das Zünden durch perio­disches Aufheizen der Glühkerze eingeleitet. Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung des Arbeitens der Verbrennungskraftmaschine.

[0012] Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon stark schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

[0013] Die Zeichnung zeigt im Schnitt den oberen Bereich einer nach dem Viertaktverfahren arbeitenden, selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine, wie sie beispielsweise für Modellflugzeuge eingesetzt wird. Die Verbrennungskraftma­schine hat in einem Zylinder 1 oberhalb eines Kolbens 2 einen Brennraum 3, in den ein Einlaßkanal 4 führt, wel­cher mittels eines Einlaßventils 5 gesteuert ist. Vom Brennraum 3 weg führt ein von einem Auslaßventil 6 ge­steuerter Auslaßkanal 7.

[0014] Anders als bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschi­nen für beispielsweise Kraftfahrzeuge wird bei der ge­zeigten, für ein Modell bestimmten Verbrennungskraft­maschine der Kraftstoff nicht eingespritzt, sondern mit­tels eines Vergasers 8 in den Einlaßkanal 4 eingegeben. Dem Vergaser 8 vorgeschaltet ist eine übliche Drossel­klappe 9.

[0015] Wichtig für die Erfindung ist, daß eine zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ohnehin erforderliche, in den Brennraum 3 führende Glühkerze 10 gleichzeitig als Sen­sor zur Überwachung der Verbrennungskraftmaschine dient. Hierzu ist in einer von einer Spannungsquelle 11 zur Glühkerze 10 führenden Leitung 12 eine elektrische Widerstandsmeßeinrichtung 13 geschaltet. Diese mißt den Stromfluß durch die Leitung 12. Da dieser unmittelbar vom sich mit der Temperatur der Glühkerze 10 ändernden elektrischen Widerstand der Glühkerze 10 abhängig ist, gibt die Widerstandsmeßeinrichtung Aufschluß über die Temperatur der Glühkerze.

[0016] Der Widerstandsmeßeinrichtung nachgeschaltet ist eine Auswertelektronik 14, die insbesondere die Schwankungen des elektrischen Widerstandes berücksichtigt. Sie kann beispielsweise ein Anzeigeinstrument 15 ansteuern, bei dem es sich beispielsweise um einen Drehzahlmesser han­delt. Möglich ist es auch, daß die Auswertelektronik 14 den von der Widerstandsmeßeinrichtung 13 gemessenen Wert mit einem Sollwert vom Sollwertgeber 16 vergleicht und unmittelbar danach ein Stellglied betätigt, beispiels­weise die Drosselklappe 9. Der Sollwertgeber 16 ist im Modellsport die Empfangsanlage, welche ihre Steuerbe­fehle vom Fernsteuersender erhält.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

[0017] 

1 Zylinder

2 Kolben

3 Brennraum

4 Einlaßkanal

5 Einlaßventil

6 Auslaßventil

7 Auslaßkanal

8 Vergaser

9 Drosselklappe

10 Glühkerze

11 Spannungsquelle

12 Leitung

13 Widerstandsmeßeinrichtung

14 Auswertelektronik

15 Anzeigeinstrument

16 Sollwertgeber

Ansprüche

1. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit einer Glühkerze, gekennzeichnet durch eine elektrische Wider­standsmeßeinrichtung (13) zur Bestimmung des elektri­schen Widerstandes der Glühkerze (10).

2. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmeß­einrichtung (13) mit einer Auswertelektronik (14) zur Er­mittlung von Betriebsdaten der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der mit der Zündfrequenz periodisch schwanken­den Temperatur und damit des entsprechend schwankenden Widerstandes der Glühkerze (10) verbunden ist.

3. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertelektro­nik (14) zur Ermittlung der Drehzahl der Brennkraftma­schine aufgrund der periodischen Temperaturschwankungen der Glühkerze (10) ausgelegt ist.

4. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Auswertelektronik (14) zumindest ein Stellglied zur Steuerung oder Regelung der Verbren­nungskraftmaschine aufweist.

5. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß ein Drehzahlregler zum Steuern eines Stellgliedes ausgebildet ist.

6. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Stellglied zum Steuern der Ge­mischeinstellung der Verbrennungskraftmaschine ausge­bildet ist.

7. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Stellglied zur drehzahlabhängigen Zuführung von Heizstrom zur Glühkerze (10) ausgebildet ist.

8. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied zur Steuerung der Kühhlmittelzufuhr ausgebildet ist.

Zeichnung