Detonationsmeter für Verbrennungsmotoren. Zum Anzeigen der Detonation in Ver brennungsmotoren ist es bekannt, die im Zylinder auftretenden Schwingungen mittels eines im Zylinder angeordneten Druckfühlers in elektrische Schwingungen umzuwandeln und die Schwingungen von für die Detona tion charakteristischen Frequenzen (2000 bis 5000117,) einem Anzeigegerät zuzuführen.
Um so viel wie möglich zu vermeiden, dass nicht durch Detonation verursachte, parasitäre Schwingungen entsprechender Fre quenz, die z. B. durch das Schliessen der Ein- und Ausla.ssventils des Motors auf treten, ebenfalls eine Anzeige ergeben, ist es weiter bekannt, Mittel anzuwenden, die nur während eines beschränkten Teils des Motor zyklus den auf den Druckfühler einwirken den Schwingungen gestatten, eine Anzeige zu bewirken.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird dazu die Anzeigevorrichtung nur während der Verbrennungsperiode mit dem Druckfühler verbunden, z. B. mittels eines vom Motor bewegten Kontaktes oder aber mittels eines in Abhängigkeit von der Zünd- spannung eines andern Zylinders als der, in dem der Druckfühler angeordnet ist, ge- steuerter Relaiskontaktes.
In beiden Fällen geht aber die Steuerung des Kontaktes, mittels dessen der Druck fühler und die Anzeigevorrichtung intermit- tierend gekuppelt werden, mit Schwierigkei ten praktischer Art einher.
Im erstgenannten Fall erfordert der vom Motor bewegte Kontakt eine besondere mechanische Kupplung zwischen Motorwelle und Kontakt, die häufig nicht ohne weiteres vorgesehen werden kann.
Im zweiten Fall, in dem der Druckfühler und die Anzeigevorrichtung in Abhängigkeit von einer zur Entzündung des Gasgemisches dienenden Spannung in einem andern Zylin der als der, in .dem der Druckfühler unter gebracht ist, verbunden werden, besteht keine Gewähr dafür, dass das Anzeigegerät in dem zur Verhütung von auf den Druckfühler ein wirkenden parasitären Schwingungen gün stigsten Augenblick eingeschaltet wird; ausserdem ist die letztgenannte Kontakt steuerungsart ausschliesslich bei mit Zündung versehenen Motoren anwendbar.
Ferner ist es bekannt, die intermittierende Kupplung des Druckfühlers und der An zeigevorrichtung dadurch zu bewirken, dass zwischen den Druckfühler und die Anzeige vorrichtung ein Amplitudenfilter geschaltet wird, das z. B. aus einem Verstärker mit einer solchen nicht linearen Arbeitscharak- teristik besteht, dass ausschliesslich die bei mit Verbrennungsdrucken übereinstimmen- den hohen Drucken auftretenden Schwingun gen die Anzeigevorrichtung verstärkt er reichen.
Hierbei tritt aber, wie die Anmelderin festgestellt hat, der Nachteil auf, dass bei einer Einstellung des Amplitudenfilters so, dass bei einer normalen Zusammensetzung des Gasgemisches im Zylinder eine zuverlässige Anzeige der im Zylinder auftretenden Deto nation erzielt wird, keine zuverlässige An zeige bei geänderter Zusammensetzung des Gasgemisches erhalten wird, bei der die Ver brennungsdrucke beträchtlich niedriger als normal sind, was z. B. insbesondere bei .sich in grosser Höhe befindenden Flugzeug motoren auftritt.
Erfindungsgemäss werden die erwähnten Nachteile bei einem Detonationsmeter da durch vermieden, dass die Mittel, die nur während eines beschränkten Teils des Motor zyklus den auf den Druckfühler einwirken den Schwingungen gestatten eine Anzeige zu bewirken, derart entsprechend dem im Zy linder auftretenden Druck gesteuert werden, dass ausschliesslich die bei einem höheren als ein dem maximalen im Zylinder auftreten den Druck proportionaler Druck auftreten den Schwingungen eine Anzeige bewirken können.
Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, dass die dem Druckfühler entnommenen elek trischen Schwingungen einem Verstärker zu- geführt werden, dessen Verstärkungsgrad auf eine z. B. in der Radiotechnik unter dem Namen selbsttätige Lautstärkeregelung be kannte Weise derart entsprechend den zu geführten Schwingungen von der für den Motorzyklus charakteristischen Frequenz geregelt wird,
dass die Amplitude der am Verstärkerausgang auftretenden verstärkten Schwingungen nahezu konstant und also un abhängig von der Amplitude der dem Druck fühler entnommenen Schwingungen ist und die auf diese Weise verstärkten Schwingun gen über ein A.mplitudenfilter mit gleichblei bendem Schwellenwert dem Anzeigegerät zu geführt werden.
Der angestrebte Zweck kann auf be sonders einfache Weise auch dadurch erreicht werden, dass zwischen den Druckfühler und das Anzeigegerät ein Amplitudenfilter ge schaltet wird, dessen Schwellenwert der Höchstamplitude der dem Druckfühler ent nommenen elektrischen Schwingungen pro portional ist.
An Hand von Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung, in welcher der Verlauf der dem Druckfühler entnommenen elektrischen Schwingungen in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt ist, wird die Erfindung nach- stehend näher erläutert.
Fig. 2 zeigt schematisch seine besonders günstige, beispielsweise Ausführungsform eines Detonationsmeters nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt zwei, je einen Motorzyklus darstellende Diagramme von dem Druck fühler entnommenen Spannungen e in Ab hängigkeit von der Zeit t.
Das erste Dia gramm zeigt den Druckverlauf im Zylinder bei einem normalen Gasgemisch, bei dem die mit dem maximal im Zylinder auftretenden Druck übereinstimmende Spannung em.tx be- trägt, und das zweite veranschaulicht den bei geändertem Gasgemisch auftretenden Druck verlauf, bei dem die dem Druckfühler ent nommene Höchstspannung e'... beträgt.
Es sei bemerkt, dass in den Diagrammen deut lichkeitshalber die für Detonation charak teristischen Schwingungen, sowie parasitäre ,Schwingungen entsprechender Frequenz nicht dargestellt sind.
Wenn, wie bei der obengeschilderten als bekannt erwähnten Vorrichtung zwischen Druckfühler und Anzeigegerät ein Ampli- tudenfilter geschaltet ist, dessen in Fig. 1 mit e, bezeichneter Schwellenwert derart ge wählt ist,
dass Druckfühler und Anzeigegerät während einer Zeit t1 gegenseitig verbunden sind und dabei ein störender Einfluss parasi tärer Schwingungen möglichst vermieden wird, so dass eine zuverlässige Anzeige in bezug auf die Intensität,der im Zylinder auf tretenden Detonationserscheinungen erhalten wird, wird bei den im zweiten Diabgramm geschilderten Umständen keine zuverlässige Anzeige erhalten werden,
weil der Druck fühler und das Anzeigegerät in einem späte ren Zeitpunkt gekuppelt werden und nur während einer Zeit t2, die beträchtlich kleiner als t, ist, gegenseitig verbunden sind, so dass, wenn in beiden Fällen die Intensität der Detonationserscheinungen die gleiche ist, das Anzeigegerät, insbesondere wenn es die mittlere Intensität der Detonationserschei nungen anzeigt, im letztgenannten Fall eine geringere Detonation anzeigen wird.
Dies hat zur Folge, dass, wenn im letztgenannten Fall der Verbrennungsvorgang im Zylinder derart j geregelt wird, dass das Detonationsmeter eine die höchstzulässige Detonation gerade nicht übersteigende Intensität anzeigt, die in Wirklichkeit im Zylinder auftretende Deto nation eine beträchtlich grössere als die zu 5 lässige Intensität haben wird, was natürlich sehr unerwünscht ist.
Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, dass der Schwellenwert des Amplitudenfilters von der Höchstamplitude der dem Druck fühlen entnommenen elektrischen Schwin- ) gungen abhäagig gemacht wird.
Hierdurch wird erreicht, dass unabhängig von der Grösse des maximalen, im Zylinder auftretenden Druckes immer eine zuverlässige Anzeige in bezug auf die Detonation erhal ten und gleichzeitig eine Beeinflussung der Anzeige durch wilde Schwingungen mög- liehst vermieden werden kann. Es hat sich als günstig erwiesen, den Schwellenwert des Amplitüdenfilters etwa '.13 bis '/2 der Höchstamplitude der dem Druck- fühler entnommenen Schwingungen betragen zu lassen.
Bei den in Fig. 1 dargestellten Diagrammen beträgt dann z. B. bei einem im ersten Diagramm dargestellten stationären Zustand der Schwellenwert e,. und bei einem im zweiten Diagramm dargestellten stationä ren Zustand e'" wie in der Figur dargestellt ist, wobei annäherungsweise gilt:
EMI0003.0063
In Fig. 2,- in der eine günstige Ausfüh- rungsform des Detonationsmeters nach der Erfindung schematisch dargestellt ist, ist mit 1 eine Verstärkerröhre bezeichnet, an deren Steuergitter die an die Anschlussklemmen 2 angelegten, von -dem Druckfühler abgegrif fenen Spannungen zugeführt werden.
In. die Kathodenleitung der Röhre 1 ist ein von einem Kondensator 3 überbrückter Wider stand 4 aufgenommen:
Der Widerstand 4 bildet einen Teil eines zwischen den positiven Speiseleiter 5 und Erde ,geschalteten Span- nungsteilers 6, 4, wodurch dem Steuergitter der Röhre über einen Gitterwiderstand 7 ,eine derartige konstante negative Gittervorspan- nung zugeführt wird, dass der Anodenstrom der Röhre praktisch unterdrückt ist.
Gleich- zeitig verursacht aber der bei der Zuführung elektrischer Schwingungen am Steuergitter auftretende Anodenstrom eine von der Am plitude der zugeführten Schwingungen ab hängige Gittervorspannung. Die Grösse des Widerstandes 4 und des Kondensators 3 sind derart gewählt, dass die dem Steuergitter zu geführte veränderliche,
negative VoTspan- nüng der mittleren Grösse des Anodenstromes der Röhre proportional ist, wenn dem Steuer- gitter Schwingungen von der für den Motor zyklus charakteristischenFrequenz zugeführt werden.
Die erzeugte veränderliche negative Gittervorspannung, die mit der Grösse des Schwellenwertes (e, bezw. e',. in. Fig. 1) des durch die Röhre 1 gebildeten Amplituden- filters übereinstimmt, hat dann einen. Wert, der einen annäherungsweise konstanten Bruchteil der Höchstamplitude der dem Git ter zugeführten Schwingungen beträgt.
Es können also dem Anodenkreis der Röhre 1 ausschliesslich die während eines be schränkten Teils des Motorzyklus auftreten den Schwingungen verstärkt entnommen wer den. Diese Schwingungen werden einem für die für Detonation charakteristischen Fre quenzen durchläzsigen Bandfilter 8, 9 zu geführt, das vorzugsweise mit Rücksicht auf die Bestimmung der Detonation bei verschie denen Motoren einstellbar ist.
Die dem Kreis 9 entnommenen Schwingungen werden nach etwaiger weiterer Verstärkung, Gleichrich- tung (10) und Abflachung einem Anzeige gerät 11 zugeführt.
Es ist klar, dass die veränderliche Schwellenspannung des Amplitudenfilters, ausser mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten, an sich für Anodendetektion bekannten Schal tung, ebenfalls auf andere Weise erhalten werden kann, z. B. durch Verwendung von an sich für Gitter- oder Diodendetektion be kannten Schaltungen.
In den beschriebenen Ausführungsformen von Vorrichtungen nach der Erfindung wird die intermittierende Kupplung zwischen Druckfühler und Anzeigevorrichtung von einem Amplitudenfilter bewirkt. Es kann die intermittierende Kupplung aber auch auf andere Weise erhalten werden, z.
B. dadurch, dass zwischen ein für Schwingungen von für die Detonation charakteristischen Frequenzen selektives Netzwerk und die Anzeigevorrich tung ein Trocken- oder Diodengleichrichter geschaltet wird, zwischen dessen Anode und Kathode eine dem maximalen im Zylinder auftretenden Druck proportionale Gleichspan nung zusammen mit den dem Druckfühler entnommenen Spannungen von für den Motorzyklus charakteristischer Frequenz und entgegengesetzter Polarität herrscht, derart, dass nur während der Zeit, in der der im Zy linder herrschende Druck höher als ein dem Maximaldruck proportionaler Druck ist,
der Gleichrichter leitend ist und also ausschliess lich die innerhalb dieser Zeit auftretenden Schwingungen von für die Detonation charakteristischen, Frequenzen eine Anzeige zu bewirken vermögen.
Gegenüber sonstigen, im Rahmen der Er- findung möglichen Ausführungsformen zur Erreichung des beabsichtigten Zweckes hat aber die in Fig. 2 dargestellte Ausführungs form den Vorzug, dass sie besonders einfach und billig herstellbar ist.