DE10041666C2 - Optoelektronische Messeinrichtung - Google Patents
Optoelektronische MesseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Messeinrichtung zur Erfassung von
Verbrennungsvorgängen im Brennraum einer im Betrieb befindlichen Brenn
kraftmaschine, mit dem Brennraum zugeordneten optischen Sensoren, die je
weils einen Lichtleiter mit mindestens einer Lichtfaser aufweisen, welche mit ei
ner Auswerteeinheit in Verbindung stehen, wobei die brennraumseitigen Sensor
enden annähernd in einer Ebene angeordnet sind und die Sensoren so ausgerich
tet sind, dass die Akzeptanzwinkelbereiche der einzelnen Sensoren zumindest
einen vordefinierten Messsektor des Brennraumes möglichst gleichmäßig erfas
sen.
Für die Motorenentwicklung ist die Kenntnis über den zeitlichen und örtlichen Ab
lauf von Verbrennungsvorgängen von großer Bedeutung. Aus der
EP 0 593 413 B1 ist eine optoelektronische Messeinrichtung bekannt, bei der die
Sensoren in der Zylinderkopfdichtung einer Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Die Sensoren sind dabei zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bildes der
Verbrennungsvorgänge derart ausgerichtet, dass die Akzeptanzwinkelbereiche
der einzelnen Sensoren den in der Zylinderkopfdichtungsebene liegenden Bereich
des Brennraumes möglichst gleichmäßig erfassen. Die Auswerteeinheit weist eine
Recheneinheit auf, welche aus den Signalen der einzelnen Sensoren Helligkeits
werte für definierte Flächenbereiche der Zylinderkopfdichtungsebene errechnet
und diese in ein zweidimensionales Bild umsetzt. Auf diese Weise können ohne
Eingriffe in den Motor bzw. die Brennraumgeometrie Messungen durchgeführt
werden. Da die Sensoren in die Zylinderkopfdichtung integriert sind, ist für jeden
Motor eine eigene Sensor-Zylinderkopfdichtung erforderlich. Ein weiterer Nachteil
ist, dass für den Wechsel der Zylinderkopfdichtung durch eine Sensor-
Zylinderkopfdichtung der Zylinderkopf demontiert werden muss. Die optische
Messung mittels einer Sensor-Zylinderkopfdichtung ist daher relativ aufwendig
und kostenintensiv.
Aus der US 4 393 687 A ist eine Sensoranordnung zur Erfassung der beim Klop
fen einer Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen bekannt, bei der we
nigstens ein optischer Aufnehmer im Brennraum verwendet wird, vorzugsweise
ein Glasstab oder ein Lichtleiterkabel aus Glasfasern. Die optischen Aufnehmer
werden dabei entweder in die Zündkerze integriert, an eine Vorkammer ange
schlossen oder in die Zylinderkopfdichtung eingesetzt.
Aus der US 4 446 723 A und der US 4 506 186 A sind Zündkerzen für Brenn
kraftmaschinen mit einem einzigen mittig angeordneten Lichtleiter bekannt. Dies
ermöglicht allerdings nur einfache Messungen, wie beispielsweise die Feststel
lung, ob Klopfen auftritt oder nicht. Für komplexere Messungen, wie beispiels
weise die Beobachtung der Flammenkernbildung und der Flammenkernbewe
gung, sind Zündkerzen mit einem einzigen Lichtleiter nicht ausreichend.
Aus der AT 002 228 U1 ist eine Zündkerze bekannt, welche mehrere in den
Brennraum mündende Lichtleiter aufweist, über welche neben der Klopfdetektion
auch komplexere Messungen, wie die Beobachtung der Flammenausbreitung,
durchgeführt werden können. Die Sensorenden sind dabei an der brennraumsei
tigen Stirnfläche der Zündkerze ringförmig angeordnet. Dadurch können aller
dings nur Verbrennungserscheinungen innerhalb eines zylindrischen bzw. kegel
förmigen Messbereiches beobachtet werden. Verbrennungserscheinungen im Be
reich der Brennraumdecke und des Brennraumumfanges können kaum erfasst
werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine
optoelektronische Messeinrichtung der genannten Art dahingehend weiterzuent
wickeln, dass der Herstellungs- und Messaufwand vermindert wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die optischen Sensoren in ei
nem annähernd zylindrischen, in den Brennraum mündenden Bauteil angeordnet
sind, wobei die Lichtleiter der Sensoren parallel zur Längsachse des Bauteils ver
laufen, die Sensorenden radial am Mantel des Bauteiles angeordnet sind, und
eine Umlenkeinrichtung das Umlenken der radial eintreffenden Lichtstrahlen auf
die Lichtleiter der Sensoren ermöglicht. Der Bauteil mit den optischen Sensoren
wird dabei über eine in den Brennraum mündende funktionsbedingte Bohrung
oder eine eigene Sensorbohrung in den Zylinderkopf eingeschraubt. Der Bauteil
kann dabei durch eine Zündkerze oder ein Einspritzventil gebildet sein. Dies hat
den Vorteil, dass weitere Messbohrungen in den Brennraum nicht erforderlich
sind. Der Mantel kann aber auch als eigener Sensorbauteil ausgeführt sein. Die in
der Mantelfläche des Bauteiles angeordneten Sensorenden münden dabei mehr
oder weniger radial in den Brennraum, sodass der Messsektor im wesentlichen
eben oder schirmartig ausgebildet ist.
Durch die Anordnung der optischen Sensoren im funktionsbedingten Bauteil der
Brennkraftmaschine entfallen Modifikationen am Motor, sodass der Betriebsbe
reich des Motors (Drehzahl und Last) nicht eingeschränkt wird. Die Signale der
einzelnen Sensoren können mit an sich bekannten Algorithmen für die Emissions
tomographie in zweidimensionale Bilder umgesetzt werden, wobei die Auflösung
der Bilder im wesentlichen nur durch die Anzahl der verwendeten Sensoren be
schränkt ist. In einer bewährten Ausführungsform der Erfindung sind pro Bauteil
acht optische Sensoren angeordnet. Die erfindungsgemäße Messeinrichtung er
möglicht genügend lange, zeitlich und örtlich auflösende Untersuchungen von
Verbrennungsvorgängen, wobei auf der Elektronikseite Standardkomponenten
zum Einsatz kommen können.
Wie bereits erwähnt, weist jeder optische Sensor im Bereich des Sensorendes
eine Umlenkeinrichtung auf. Die Lichtfasern der Sensoren werden dabei im we
sentlichen parallel zur Längsachse des Bauteiles zur Umlenkeinrichtung geführt.
Durch die Umlenkeinrichtung wird der Sichtbereich der Lichtfasern um etwa 90°
in radialer Richtung umgelenkt, sodass ein den Mantel des Bauteiles umgebender
Brennraumbereich beobachtbar ist. Die Umlenkeinrichtung kann dabei als Spiegel
oder als Prisma, vorzugsweise als Saphirprisma ausgebildet und am unteren En
de der Lichtfasern angebracht sein. In einer fertigungsmäßig einfachen Ausfüh
rungsform ist vorgesehen, dass die Umlenkeinrichtung als Ring ausgebildet ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder optische Sensor ein Bündel
von Lichtfasern aufweist. Dadurch ist es möglich, einen den Mantel des Bauteiles
umgebenden Messsektor möglichst vollständig zu erfassen. Um die räumliche Auflösung zu
erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn der Sichtwinkelbereich der Lichtfasern eingeschränkt wird.
Dies kann dadurch erfolgen, dass im Bereich des Endes zumindest einer Lichtfaser eine
Lochblende angeordnet ist. Die räumliche Auflösung kann aber auch durch
selbstfokusierende Endflächen der Glasfasern erreicht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Ende zumindest einer Lichtfaser in der Brennebene einer Linse angeordnet ist, um mehr Licht
in die Glasfaser einzukoppeln. Dabei können auch die Enden von mehreren Lichtleitern in der
Brennebene der Linse, vorzugsweise zeilenförmig, beispielsweise mit fünf Lichtfasern,
angeordnet sein. Die räumliche Auflösung, insbesondere in Umfangsrichtung des Bauteiles
kann deutlich erhöht werden, wenn zumindest eine Zeile der Enden der Lichtfasern im
Wesentlichen kreisbogenförmig oder tangential bezüglich des Bauteiles angeordnet ist.
Eine separate Linse kann entfallen, wenn die Umlenkeinrichtung als Linse ausgebildet ist. Es
kann aber auch vorgesehen sein, dass die Umlenkreinrichtung eine als Linse, vorzugsweise
als erste Zylinderlinse ausgebildete gekrümmte optische Grenzfläche zum Brennraum
aufweist. Auf diese Weise lässt sich jeder Lichtfaser ein bestimmter Akzeptanzwinkelbereich
zuordnen.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Umlenkeinrichtung eine als Linse, vorzugsweise als zweite Zylinderlinse ausgebildete
gekrümmte Umlenkfläche aufweist. Dadurch lassen sich in Richtung der Längsachse des
Bauteiles mehrere Messsektoren übereinander anordnen und somit die Messqualität
wesentlich verbessern. Mehrere Messsektoren in Richtung der Längsachse des Bauteiles
lassen sich auch realisieren, wenn die Umlenkeinrichtung eine als Torusabschnitt ausgebildete
Umlenkfläche aufweist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Umlenkeinrichtung
durch einen Saphirstift gebildet ist. Qualitativ hochwertige Messergebnisse lassen sich
erzielen, wenn die gekrümmte Umlenkfläche einen größeren Krümmungsradius aufweist als
die gekrümmte optische Grenzfläche.
Um mehrere Messsektoren auf einfache Weise auszubilden ist es vorteilhaft, wenn pro Sensor
die Enden von zumindest zwei Lichtfasern in einem unterschiedlichen Abstand zu einer
mittleren Längsachse des Bauteiles angeordnet sind. Die Enden der Lichtleiter können dabei
im Wesentlichen zeilenartig, vorzugsweise zumindest in zwei, im Wesentlichen parallele
Zeilen angeordnet sein. Zumindest zwei Zeilen können auch orthogonal zueinander
ausgerichtet sein. Eine wesentliche Vergrößerung der räumlichen Auflösung in Richtung der
Längsachse des Bauteiles lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass zumindest eine
Zeile der Enden der Lichtfasern im Wesentlichen radial bezüglich des Bauteiles angeordnet
ist.
Die Lichtstrahlen treffen über die gekrümmte optische Grenzfläche in die Umlenkeinrichtung
ein, werden durch die erste Zylinderlinse etwa gleichgerichtet und an der gekrümmten
Umlenkfläche reflektiert. Durch die als zweite Zylinderlinse ausgebildete Umlenkfläche
werden auch Strahlen aus mehreren Messsektoren erfasst und mit unterschiedlichen
Reflexionswinkeln den tangential und radial unterschiedlich zeilenartig angeordneten Enden
der Lichtfasern zugeführt.
Um eine Umsetzung in zweidimensionale Bilder zu ermöglichen, ist im Rahmen der
Erfindung weiters vorgesehen, dass pro Brennraum mehrere, vorzugsweise in Bauteilen
angeordnete Messeinrichtungen vorgesehen sind. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, das
jede Messeinrichtung mindestens vierzig gleichmäßig am Umfang verteilte Sehstrahlen
aufweist. Die Messsektoren der einzelnen Bauteile können sich dabei teilweise überschneiden
oder aber verschiedene Bereiche des Brennraumes, beispielsweise verschiedene Messebenen,
abdecken.
Die erfindungsgemäße Messeinrichtung erlaubt auch eine einfache Bestimmung des
Ausgangsortes einer klopfenden Verbrennung durch Auswertung der registrierten
Lichtsignale der Verbrennung. Zur Lokalisierung des Klopfens genügt eine einzige
Messeinrichtung pro Zylinder. Da Klopferscheinungen, also unkontrollierte Selbstzündung
von fremdgezündeten Kraftstoffen, als Stoßwellen interpretiert werden können, welche
mathematisch als Funktion für Kugelwellen in Abhängigkeit der Intensitätsverteilung und der
Ausbreitungsgeschwindigkeit beschreibbar sind, wird eine einfache Auswertung und
Rückrechnung auf den Entstehungsort der klopfenden Verbrennung möglich. Die Stoßwelle
einer Klopferscheinung wird von den Sensoren erst erfasst, sobald die Wellenfront in den
Messsektor des Brennraumes eindringt. Aus den durch die optischen Sensoren bereitgestellten
Messwerten über die Wellenfront kann somit mittels eines mathematischen Modells für die
Stoßwelle bis zum Entstehungsort der Wellenfront rückgerechnet werden.
Eine weitere Möglichkeit ist es, die optische Messeinrichtung in Kombination mit einem
Drucksensor einzusetzen und aus dem Laufzeitunterschied zwischen der Schallwelle und der
Lichtwelle den Abstand des Klopfortes vom Drucksensor und somit in Kombination mit der
optischen Messung den Entstehungsort der Klopferscheinung genau zu lokalisieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einer
erfindungsgemäßen Messeinrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinder gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schrägansicht der erfindungsgemäßen Messeinrichtung,
Fig. 4 eine Schrägansicht einer die optischen Sensoren aufweisenden Zündkerze,
Fig. 5 einen Schnitt durch die Zündkerze gemäß der Linie IV-IV in Fig. 4,
Fig. 6 und Fig. 7 Längsschnitte durch die Messeinrichtung,
Fig. 8 eine Umlenkeinrichtung der Messeinrichtung in vergrößerter Seitenansicht,
Fig. 9 die Umlenkeinrichtung in einer Ansicht gemäß dem Pfeil IX-IX in Fig. 8,
Fig. 10 die Umlenkeinrichtung in einer Ansicht gemäß dem Pfeil X-X in Fig. 8 und
Fig. 11 eine Umlenkeinrichtung einer Messeinrichtung im Längsschnitt in einer
weiteren Ausführungsvariante.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine, in welchem ein
hin und her gehender Kolben 2 angeordnet ist. Der Zylinder 1 wird von einem Zylinderkopf 3
abgedeckt, in welchem eine optoelektronische Messeinrichtung 4 zur Erfassung von
Verbrennungsvorgängen im Brennraum 5 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 4 weist
mehrere in einem zylindrischen Bauteil 6 angeordnete optische Sensoren 7 auf, deren
Sensorenden 8 optisch mit dem Brennraum 5 verbunden sind. Jeder optische Sensor 7 weist
einen Lichtleiter 9 mit mindestens einer Lichtfaser 10 auf. Der Lichtleiter 9 kann auch aus
einem ganzen Bündel 18 von Lichtfasern 10 bestehen, wie aus der Fig. 5 hervorgeht. Jeder
Lichtleiter 9 führt zu einer Kupplung 11 zum Anschluss eines Lichtleiterkabels 12.
Der im Ausführungsbeispiel durch eine Zündkerze gebildete, im wesentlichen zylindrische
Bauteil 6 ist in eine in den Brennraum 5 mündende Bohrung 13 des Zylinderkopfes 3
eingeschraubt. Die Sensorenden 8 jedes Sensors 7 sind im Bereich einer Mantelfläche 14 des
Bauteiles 6 angeordnet, sodass die Akzeptanzwinkelbereiche A der einzelnen Sensoren 7
bzw. die Akzeptanzwinkelbereiche a der einzelnen Lichtfasern 10 einen Messsektor M des
Brennraumes 5 möglichst gleichmäßig erfassen. Der Messsektor M ist dabei im wesentlichen
in einer Ebene 15 normal auf die Längsachse 16 des Bauteiles 6 angeordnet. Im
Ausführungsbeispiel weist die Messeinrichtung 4 insgesamt vierzig Sehstrahlen auf. Mit einer
Messeinrichtung 4 pro Zylinder 1 kann das Klopfen lokalisiert werden. Um zweidimensionale
Bilder der Verbrennungserscheinung herstellen zu können sind mehrere, beispielsweise drei
Messeinrichtungen 4 pro Zylinder 1 mit beispielsweise jeweils vierzig Sehstrahlen
erforderlich.
Im Bereich des Sensorendes 8 ist im Bauteil 6 pro Sensor 7 eine Umlenkeinrichtung 17
angeordnet, welche den Sichtbereich der Lichtfasern 10 um einen Winkel α von etwa 90°
umlenkt. Die Umlenkeinrichtung 17 kann jeweils durch einen Spiegel oder ein Prisma,
vorzugsweise ein Saphirprisma gebildet sein. Eine sehr einfache Herstellung ergibt sich, wenn'
die Umlenkeinrichtung 17 als Ring ausgebildet ist, welcher am Mantel 14 des Bauteiles 6
befestigt ist. Die Umlenkeinrichtung 17 erlaubt eine Umlenkung von radial eintreffenden
Lichtstrahlen in die parallel zur Längsachse 16 des Bauteiles 6 angeordneten Lichtleiter 9 des
Sensors 7.
Um die räumliche Auflösung der Lichtfasern 10 zu erhöhen, muss der Sichtwinkelbereich der
Lichtfasern 10 eingeschränkt werden. Dies kann durch eine zwischen Lichtfaserende und
Umlenkeinrichtung angeordnete Lochblende erfolgen. Eine Erhöhung der räumlichen
Auflösung kann aber auch durch selbstfokusierende Endflächen der Lichtfasern erreicht
werden.
Eine besonders hohe Auflösung wird ermöglicht, wenn die Lichtfasern 10 in der Brennebene
20 einer Linse enden. Dabei können auch die Enden 10a mehrerer Lichtfasern 10 im Bereich
der Brennebene 20 einer Linse angeordnet sein. Werden beispielsweise die Lichtfasern 10
eines Lichtfaserbündels 18 eines Lichtleiters 9 in einer Zeile mit beispielsweise fünf Fasern
angeordnet, so kann die räumliche Auflösung deutlich erhöht werden.
Anstelle einer zusätzlichen Linse zwischen den Lichtfasern 10 und der
Umlenkungseinrichtung 17 kann auch die Umlenkungseinrichtung 17 selbst als Linse
ausgeführt sein.
Im anhand der Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt der Messsektor M in einer
Ebene 15. Wird der Umlenkwinkel α größer oder kleiner als 90° gewählt, so wird der
Messsektor M durch eine strichliert angedeutete schirmartige Kegelmantelfläche gebildet, mit
welcher ebenfalls eine räumliche Erfassung der Verbrennungserscheinungen möglich ist.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine im Wesentlichen durch einen zylindrischen Saphirstift gebildete
Umlenkeinrichtung 17, welche als Linse ausgeführt ist. Die optische Grenzfläche 21 zum
Brennraum 5 ist dabei als erste Zylinderlinse 22 mit einem Radius r1 ausgebildet.
Weiters weist die Umlenkeinrichtung 17 eine gekrümmte Umlenkfläche 23 auf, welche durch
eine zweite Zylinderlinse 24 gebildet ist. Die Enden 10a der Lichtfasern 10 sind zeilenartig
orientiert, wobei zumindest zwei Zeilen 25, 26, 27 parallel zueinander und im Wesentlichen
tangential bezüglich des Bauteiles 6 angeordnet sind. Die Enden 10a der Lichtfasern 10 der
Zeilen 25, 26, 27 weisen somit unterschiedlichen Abstand zur mittleren Längsachse 16 des
Bauteiles 6 auf. Durch die als zweite Zylinderlinse 24 ausgebildete gekrümmte Umlenkfläche
23 wird somit eine wesentliche Vergrößerung des Messbereiches in Richtung der Längsachse
16 des Bauteiles 6 erreicht, wobei mehrere schirmartig ausgebildete und übereinander
angeordnete Messsektoren M entstehen. Dadurch, dass die Enden 10a auch in tangentialer
Richtung in mehreren Zeilen 28, 29, 30, 31, 32 nebeneinander angeordnet sind, wird eine
feine räumliche Auflösung erreicht. Der Radius r1 der ersten Zylinderlinse 22 sollte dabei
kleiner sein als der Radius r2 der zweiten Zylinderlinse 24.
Die als Saphirstifte ausgebildeten Umlenkeinrichtungen 17 gemäß den Fig. 8 bis 10 sind im
Bauteil 6 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt.
Anstelle einer Vielzahl von entlang des Umfanges des Bauteiles 6 verteilten
Umlenkeinrichtungen 17 kann auch eine einzige, durch einen Saphirstift gebildete
Umlenkeinrichtung 17 zentral im Bauteil 6 angeordnet sein, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Die
Umlenkfläche 23 der Umlenkeinrichtung 17 ist dabei als Torusabschnitt ausgebildet, so dass
mit einer ringförmigen Anordnung von Lichtfasern 10 ebenfalls in Ereignisse in mehreren
übereinander angeordneten schirmartigen Messsektoren M beobachtet werden können. Die
optische Grenzfläche 21 mit dem Krümmungsradius r1 wird dabei durch die äußere
Mantelfläche 33 der zylindrischen Umlenkeinrichtung 17 gebildet. Der Radius r1 der
Grenzfläche 21 ist dabei kleiner als der Radius r2 der Umlenkfläche 23.
Die Lichtstrahlen 34 innerhalb der Messsektoren M treten über die gekrümmte optische
Grenzfläche 21 in die Umlenkeinrichtung 17 ein, werden durch die als Linse wirkende
optische Grenzfläche 21 annähernd gleichgerichtet und an der gekrümmten Umlenkfläche 23
reflektiert. Durch die Umlenkfläche 23 werden auch Lichtstrahlen 34 aus mehreren
Messsektoren M erfasst und mit unterschiedlichen Reflexionswinkeln den kreisbogenförmig
bzw. tangential und radial unterschiedlich zeilenartig angeordneten Enden 10a der Lichtfasern
10 zugeführt.
Sobald eine durch Klopfen verursachte Druckwelle und die damit verbundene
Lichtintensitätsänderung in den Messsektor M gelangt, nehmen mehrere Sensoren 7 zeitlich
versetzt die Intensitätsänderung im Brennraum 5 wahr und übermitteln entsprechende
Messwerte an eine nicht weiter dargestellte Auswerteeinheit. Aufgrund der Zeitverschiebung
der einzelnen Messwerte wird durch die Auswerteeinheit unter Verwendung eines die
Stoßwelle beschreibenden mathematischen Modells der Ausgangspunkt der Wellenfront
berechnet, wobei die Messwerte in Kreuzkorrelation mit fiktiven Wellenfronten gesetzt
werden, welche in einer Datenbank gespeichert sind. Die Anzahl der Sensoren 7 und der
notwendigen Messkanäle kann somit auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel sind im Bauteil 6 acht Sensoren 7 mit je einem Lichtfaserbündel 18 mit
fünf Lichtfasern 10 vorgesehen.
Claims (30)
1. Optoelektronische Messeinrichtung (4) zur Erfassung von Verbrennungsvor
gängen im Brennraum (5) einer im Betrieb befindlichen Brennkraftmaschine,
mit dem Brennraum (5) zugeordneten optischen Sensoren (7), die jeweils
einen Lichtleiter (9) mit mindestens einer Lichtfaser (10) aufweisen, welche
mit einer Auswerteeinheit in Verbindung stehen, wobei die brennraumseiti
gen Sensorenden (8) annähernd in einer Ebene (15) angeordnet sind und
die Sensoren (7) so ausgerichtet sind, dass die Akzeptanzwinkelbereiche (A)
der einzelnen Sensoren (7) zumindest einen vordefinierten Messsektor (M)
des Brennraumes (5) möglichst gleichmäßig erfassen, dadurch gekenn
zeichnet, dass die optischen Sensoren (7) in einem annähernd zylindri
schen, in den Brennraum (5) mündenden Bauteil (6) angeordnet sind, wobei
die Lichtleiter (9) der Sensoren (7) parallel zur Längsachse (16) des Bauteils
(6) verlaufen, die Sensorenden (8) radial am Mantel (14) des Bauteiles (6)
angeordnet sind, und eine Umlenkeinrichtung (17) das Umlenken der radial
eintreffenden Lichtstrahlen auf die Lichtleiter (9) der Sensoren (7) ermög
licht.
2. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Messsektor (M) annähernd eben oder schirmartig ausgebildet ist.
3. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umlenkeinrichtung (17) durch einen Spiegel gebildet ist.
4. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umlenkeinrichtung (17) durch ein Prisma gebildet ist.
5. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Prisma ein Saphirprisma ist.
6. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (17) als Ring ausgebildet ist.
7. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (17) eine ebene Umlenkfläche auf
weist.
8. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass jeder optische Sensor (7) ein Bündel (18) von Lichtfasern
(10) aufweist.
9. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass pro Sensor (7) die Enden (10a) von zumindest zwei Lichtfa
sern (10) in einem unterschiedlichen Abstand zu einer mittleren Längsachse
(16) des Bauteiles (6) angeordnet sind.
10. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Enden (10a) der Lichtfasern (10) zeilenartig orientiert sind.
11. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Enden (10a) der Lichtfasern (10) in zumindest zwei orthogonal zueinander
ausgerichteten Zeilen (25 bis 32) angeordnet sind.
12. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Enden (10a) der Lichtfasern (10) zumindest in zwei parallelen Zeilen (25 bis
32) angeordnet sind.
13. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine Zeile (25, 26, 27) der Enden (10a)
der Lichtfasern (10) kreisbogenförmig oder tangential bezüglich des Bautei
les (6) angeordnet ist.
14. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine Zeile (28 bis 32) der Enden (10a)
der Lichtfasern (10) radial bezüglich des Bauteiles (6) angeordnet ist.
15. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, dass im Bereich des Endes zumindest einer Lichtfaser (10) eine
Lochblende angeordnet ist.
16. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, dass zumindest eine Lichtfaser (10) eine selbstfokusierende End
fläche aufweist.
17. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Ende zumindest einer Lichtfaser (10) in der Brennebene
einer Linse angeordnet ist.
18. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Enden mehrerer oder aller Lichtfasern (10) eines Lichtleiters (9) in der
Brennebene (20) der Linse angeordnet sind.
19. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (17) als Linse ausgebildet ist.
20. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Umlenkreinrichtung (17) eine als optische Linse ausgebildete gekrümmte
optische Grenzfläche (21) zum Brennraum (5) aufweist.
21. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umlenkeinrichtung (17) eine als optische Linse ausgebildete ge
krümmte Umlenkfläche (23) aufweist.
22. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Linse eine Zylinderlinse (22, 24) ist.
23. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (17) eine als Torusabschnitt ausge
bildete Umlenkfläche (23) aufweist.
24. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass die gekrümmte Umlenkfläche (23) einen größeren
Krümmungsradius (r2) aufweist als die gekrümmte optische Grenzfläche
(21).
25. Messeinrichtung (4) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet,
dass in Richtung der Längsachse (16) des Bauteiles (6) mehrere Messsek
toren (M) übereinander angeordnet sind.
26. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (17) durch einen Saphirstift
gebildet ist.
27. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Bauteil (6) als Zündkerze ausgebildet ist.
28. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Bauteil (6) als Einspritzventil ausgebildet ist.
29. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekenn
zeichnet, dass pro Brennraum (5) mehrere in Bauteilen (6) angeordnete
Messeinrichtungen (4) vorgesehen sind.
30. Messeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Messeinrichtung (4) mindestens vierzig gleichmäßig am
Umfang verteilte Sehstrahlen (5) aufweist.
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