Zylinderkopfdichtung
Auch noch interessant!
Piezoelektrisches Prinzip
Im Bereich Druckerfassung basiert IDS auf der Kombination einer Metalllagendichtung mit Piezoelementen, wobei letzfere 1,0 bis 1,2 Millimeter hoch bauen. Unter Laborbedingungen ist dies bereits gebräuchlich. Zur Auswahl des piezoelektrischen Erfassungsprinzips -auch Klopfsensoren beruhen darauf - führten geringer Platzbedarf, ebensolche Fertigungskosten, einfache Signalverarbeitung sowie Temperaturbeständigkeit und Schwingungsunempfindlichkeit. Die Funktionsweise einer solchen Drucksensorik ist leicht erklärt: Der Verbrennungsdruck jedes einzelnen Zylinders verursacht ein minimales Abheben des Kopfs vom Block und somit eine partielle Entlastung der Zylinderkopfdichtung. Diese wird vom jeweiligen Piezogeber erkannt und der Motorelektronik gemeldet. Somit sind sowohl Zündaussetzer als auch die Neigung zum hochfrequenten Klopfen kontinuierlich und zylinderselektiv erkennbar. Ein weiterer Vorteil ist die Nähe der Sensoren zu den Brennräumen, was Störeinflüsse minimiert - alles in allem ein Schritt hin zu noch effizienterem Motormanagement.
Aber IDS kann noch mehr:
Die exakte Überwachung der Spitzendrücke in den Brennräumen von Dieselmotoren ermöglicht deren Steigerung, was Verbesserungen des Wirkungsgrads, des Verbrauchs und der Leistung mit sich bringt. Besonders interessant ist diese Möglichkeit bei Motoren mit CommonRail-Einspritzung, weil dort jedem Zylinder eine separate Einspritzmenge zugemessen wird.
Mit IDS sind die Sensoren dort platziert, wo eine maximale Signalausbeute zu erwarten ist.
Die partielle Entlastung der Zylinderkopfdichtung wird vom jeweiligen Piezogeber erkannt und der Motorelektronik gemeldet.
Heiss und kalt
Als dichtungsintegrierte Temperatursensoren sind so genannte NTC-Widerstände - Heißleiter, deren Widerstand bei Wärmezufuhr nichtlinear abnimmt - denkbar. In der Entwicklungsphase einer Temperaturmess-Zylinderkopfdichtung kommen jedoch Thermoelemente zum Einsatz. Mit dieser sehr genauen Methode zur Überwachung der Kühlmittel- und Bauteiltemperaturen ließe sich der Kühlkreislauf auch bedarfsgerecht regeln, indem man das Kühlmittel in der richtigen Menge dorthin leitet, wo es augenblicklich gebraucht wird.
Sensoren in Leiterbahntechnik
ElringKlinger erprobt derzeit ein Sensordesign, bei dem die Druck- und Temperatursensoren in Leiterbahntechnik ausgeführt und die Zuleitungen in einem verbreiterten Dichtungsbereich bis zu einem Steckkontakt zusammengeführt sind. Im Bedarfsfall könnte man sogar die Signalanpassung auf der Dichtung unterbringen. Diese Verbindung von Dichtung und Sensorik stellt laut Hersteller ein äußerst effektives und gleichermaßen kostengünstiges Gesamtkonzept dar.
OBD-fähige Brennräume
Im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) werden alle abgasrelevanten Fahrzeugsysteme kontinuierlich und fahrzeugintern überwacht. Abgasrelevant ist natürlich auch der Verbrennungsprozess, der sich dank IDS bald vor Ort und zylinderselektiv überwachen lässt. Der mittels Wandler mögliche Abgriff digitaler Signale bietet hierzu alle Möglichkeiten.