Klopfsensor

[EH9 Daddy]

Ein Klopfsensor dient der optimalen Verbrennung von Kraftstoffen in Motoren. Er ist ein Bestandteil der elektronischen Klopfregelung. Dieses System im Auto hilft, die so genannte klopfende Verbrennung zu unterbinden: Sie ist schädlich für das Aggregat, da es im Zylinder zu starken Druckspitzen und sehr hohen Temperaturen kommen kann. Hintergrund der Probleme können Schwankungen in der Kraftstoffqualität oder Kraftstoffe mit geringer Oktanzahl sein. Der Klopfsensor erfasst entsprechende Hinweise und leitet sie an das elektronische Motormanagement weiter. Dort werden sie mit den Vorgaben verglichen. Einspritzmenge und -zeitpunkt werden dann korrigiert und die Zündung so eingestellt, dass keine klopfende Verbrennung mehr auftritt.

[potzblitz]

Dem Klopfsensor arbeitet nach einem physikalischen Phänomen, dem der piezoelektrische Effekt zu Grunde liegt. Dieser Effekt dürfte vielen aus den "elektronischen Feuerzeugen" bekannt sein: In den Zünder ist ein Piezo-Kristall verbaut,auf den durch das Niederdrücken des Feuerknopfes mechanischer Druck ausgeübt wird. Durch den Druck kommt es im Kristall zu Mikroverformungen, die eine Ladungsverschiebung der elektrischen Teilchen im Kristall auslösen. Diese Ladungsverschiebung führt zur Bildung einer elektrischen Spannung, die als Funkenschlag an zwei gegenüberliegenden Kontakten abgeggriffen werden kann. Durch den Funken lässt sich schließlich das Feuer entzünden.

Diesen Effekt macht man sich auch bei Klopfsensoren zu Nutze. Beim Klopfen kommt es durch die hohen Temperaturen zu unkontrollierten Selbstzündungen, bevor der obere Totpunkt erreicht wird. Diese "Detonationen" regt den Zylinderkopf zu Schwingungen an. Diese Schwingungen werden durch den Klopfsensor an zentraler Lage durch den Piezokristall erfasst, und nach o.g. Phänomen in elektrische Spannungswerte umgewandelt. Diese Spannungen können vom Motorsteuergerät ausgewertet werden, das eine Verstellung des Zündzeitpunktes veranlasst.

Dieser Effekt lässt sich übrigens auch umkehren, d.h. durch anlegen einer Spannung an einen Piezo-Kristall ändert sich dessen Volumen. Angewandt wird dies in der Fahzeugtechnik bei Piezo-Injektoren bei Common-Rail Dieselmotoren der dritten Generation.

Bearbeitet 19. Januar 2010 von potzblitz