DD152388A1

DD152388A1 - Verfahren zum nachweis von schusskanaelen an motorventilen

Info

Publication number: DD152388A1
Application number: DD22289780A
Authority: DD
Inventors: Heyo Mennenga
Original assignee: Heyo Mennenga
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1981-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Schusskanaelen an Motorventilen. Ziel der Erfindung ist ein einfach anwendbares Verfahren, das klare Aussagen darueber liefert, ob Schusskanaele in den Ventilen vorhanden sind oder nicht, so dass Reparaturen fruehzeitig eingeleitet und Folgeschaeden vermieden werden koennen. Die Aufgabe besteht darin, ein bei den hohen Temperaturen am laufenden Motor anwendbares Verfahren zu finden. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass mittels eines sondenartigen Ionisationsmessfuehlers der Ionisationsgrad des Gases hinter dem Ventil im Abgaskanal gemessen wird. Mit Brennbeginn im Zylinder ergibt sich bei Vorhandensein eines Schusskanals ein Anstieg des Ionisationsgrades des Gases im Abgaskanal. Die Hoehe des Anstieges ist ein Mass fuer die Groesse des Schusskanals.

Description

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Titel;

Verfahren zum nachweis von Schußkanälen an Motorventilen 'Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Schußkanälen oder auch anderen Undichtheiten an Ventilen von Motoren, vorzugsweise zur Anwendung an Auslaßventilen von Dieselmotoren. . · Die aus Gründen der Verfügbarkeit und der Kosten schlechter werdenden Kraftstoffqualitäten (bis hin zur Verwendung schwerer Rückstandsöle) führen beim Betrieb von Motoren mit derartigen Kraftstoffen zu einer erhöhten thermischen und chemischen Belastung der brennraumbegrenzenden Bauteile, insbesondere aber der Auslaßventile. Ventilschäden, deren Folge Undichtheiten sind, können verstärkt auftreten. Die Undichtheiten bilden sich in der Regel in Form sogenannter Schußkanäle aus. Das sind radial verlaufende, kanalartige Einkerbungen am Ventilrand, die durch das Herausbrennen dee Ventilwerkstoffes entstehen. Derartige Schußkanäle vergrößern sich, wenn sie erstmal in Hikroform vorhanden sind, im Laufe von

ρ Wochen oder Tagen zu Lecks von Querschnitten bis zu 1 cm und mehr. Der durch das Leck austretende Strahl sehr heißer Verbrennungsgase fördert die Zerstörung des Ventils und . schädigt auch den Zylinderkopf, der sich z. B. verziehen kann, wodurch Wasser in'den Zylinder tritt. Die Folgeschäden können erhebliche Kosten für Reparaturen und Ausfall der Maschine verursachen. . " · ' .

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Bs besteht das Bedürfnis nach Verfahren, mit denen der Zustand der "Ventile, insbesondere der Auslaßventile, mit geringem Aufwand erkannt werden kann und die für den Einsatzin der betrieblichen Praxis am laufenden Motor geeignet sind,

Charakteristik bekannter technischer Lösungen;

Vom gleichen Erfinder wurde bereits zur Überwindung der Nachteile bekannter.Lösungen vorgeschlagen, zum Nachweis derartiger Schußkanäle oder von Undichtheiten in der Schließphase des Ventils den beim Durchströmen der unter Druck stehenden heißen Zylindergase durch die Leckage auftretenden Strömungsechall zum Nachweis der .Schußkanäle bzw. Undichtheiten zu verwenden. Dieses Verfahren läßt gute Ergebnisse erwarten, jedoch werden die Schallaufnehmer thermisch stark belastet, bo daß nur kurze Meßzeiten möglich oder aufwendige Konstruktionen notwendig sind.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachweis von Schußkanälen an Motorventilen, das am laufenden Motor anwendbar ist, das zur Durchführung einfachere .· Mittel als bekannte Lösungen erfordert und das eine Erfassung der Schußkanäle in einem frühen Stadium ihres Entstehens ermöglicht, so daß Reparaturen rechtzeitig eingeleitet und Folgefehler sowie unvorhergesehene Motorausfälle vermieden werden können.

YZe₁Sen _i der Erf indung·,:

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Nachweis von Schußkanälen zu finden, das zur Durchführung einfachere Mittel als bekannte Lösungen erfordert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fdhe des Ionisationsgrades des im Abgaskanal in der Mähe dea Ventils sich befindenden Gases zum Nachweis öes Vorhandenseins von Schußkanälen'oder Undichtheiten verwendet ist.

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Geräte zur Messung des Ionisationsgrades von Gasen sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. "" _ti ^ Bringt man den Meßkopf eines solchen Gerätes in den Abgaskanal und in die Nähe des Schußkanäls, so wird die gemessene Ionisation bei Vorhandensein eines Schußkanals eine größere sein als bei dichtem, fehlerfreiem Ventil. Bei Vorhandensein eines Schußkanals wird, wenn man die ermittelte Ionisation als '.· Punktion des Kurbelwinkels aufträgt, jene ein Maximum in der Umgebung des oberen Totpunktes des Kolbens im Verbrennungstakt aufweisen, da dann die größte Gasmenge mit der größten Temperatur durch den Schußkanal austritt. Ss empfiehlt sich daher eine -kurbelwinkelabhängig gesteuerte Torung des Ausgangssignals eines Ionisationsmeßfühlers mittels eines Analogschalters derart, daß nur das in der Umgebung des oberen Totpunktes des Kolbens auftretende Signal ausgewertet wird.

Ausführungsbei spie1:

Fig. 1. zeigt ein Ventil 1, das den Zylinderraum 2 gegen den Abgaskanal 3 abdichtet. Das Ventil 1 weist einen Schußkanal 4 auf, durch den im Verbrennungstakt ein stark ionisierter Gasstrahl 5 tritt. Durch Verwirbelungen wird der Gasstrahl 5 aufgefächert.

Eine Sonde 6, die einen lonisationsmeßfühler 7 trägt, ist durch eine nicht dargestellte Öffnung durch den Abgaskanal 3 bis vor das Ventil geschoben worden. Bei Vorhandensein eines Schußkanals vergrößert sich das von der Auswerte schaltung des ' Ionisationsmeßfühlers abgegebene Signal. Ermittelt man gleichzeitig, z. B. über eine Zylinderdruckmessung den Zeitpunkt des Brennbeginns, so wird der Anstieg des Ionisationsgrades fast unmittelbar auf den Brennbeginn folgen, da hierdurch der Ionisationsgrad der im Zylinder vorhandenen Gase sprunghaft ansteigt. Es empfiehlt sich daher, eine Messung des lonisationsgrades von ca. 30° vor OT bis ca. 30° nach OT mit einer Markierung des Brennbeginns.' Tritt mit Brennbeginn eine Erhöhung des Ionisationegrades auf, kann ein Schußkanal als sicher angenommen werden.

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Pig. 2 stellt eine mögliche Ausführung eines anwendbaren lonisationsineßfühlers 7 dar. Eine stark geschlitzte Hülle umschließt einen gegen die übrige Konstruktion durch ein Keramikstück 12 isolierten Stift 13» zu dem ein Kabel 14 führt. Zwischen Stift 13 und Hülle 14 wird über einen hochohmigen Widerstand 15 eine hohe elektrische Spannung gelegt. Die Hülle 11 ist abschraubbar, um bei abgeschalteter Spannung das Keraraikstück 12 säubern zu können. Bei Vorhandensein ionisierter Partikel fließt ein Strom, der zu einem Spannungsabfall über dem Widerstand 15 führt, welcher über einen Trennkondensator 18 zur Abtrennung des Gleichanteils einem Verstärker 16 zugeführt wird. Am Ausgang des Verstärkers tritt eine der Ionisation proportionale Spannung auf', die ausgewertet wird»

Dem Verstärker ist ein kurbelwinkelabhängig steuerbarer Analogschalter 17 vorgeschaltet.

Fig. 3· stellt das Ausgangssignal dieses Verstärkers 16 dar. Ss ist 21 das kurbelwinke!abhängig erzeugte Torungssignal. Ist dieses H, läßt der Analogschalter das Signal passieren, iet es Tf sperrt der Analogschalter. Der Impuls 24 kennzeichnet den Brennbeginn, wie er z. B, aus der Zylinderdruckauswertung gewonnen werden kann.

Die Signalfolge 22 ist an einem Ventil ohne Schußkanal ermittelt worden. Der angezeigte Y/ert bleibt innerhalb des Kurbelwinkelfenste^rs, das durqh den Impuls 21 festgelegt ist, konstant. Dagegen zeigt die an einem Ventil mit Schußkanal ermittelte Signalfolge einen Anstieg des lonisationsgrades nach dem durch !impuls 24' gekennzeichneten Brennbeginn,was auf einen vorhandenen Schußkanal hinweist. Die Fdhe des "Ionisationssprunges" 25 kann zur Bestimmung der Größe des Schußkanals herangezogen werden. Die Signalauswertung kann oszillographisch oder mit bekannten elektronischen Mitteln erfolgen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß·die beschriebene Ausführung des Ionisationsmeßfühlers nur·als Beispiel dienen soll. Viele andere Ausführungen sind bekannt.

Claims

ι -5- 222897 Erfind ungsans pruch;

1. Verfahren zum Nachweis von Schußkanälen an Motorventilen, gekennzeichnet dadurch, daß der Ionisationsgrad des hinter dem Ventil (1) im Abgaskanal (3) sich befindenden Gases

bei laufendem Motor zum Nachweis der Schußkänäle (4) herangezogen ist.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Durchführung des Verfahrens ein Ionisationsmeßfühler (7) mittels einer Sonde (6) durch den Abgaskanal (3) bis vor das Ventil (1) geschoben wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Ionisationsmeßfühler (7) verwendet ist, der besteht aus einer die eine Elektrode bildenden stark geschlitzten Kille (11) und einer stiftf'drmigen, gegen die übrige Konstruktion isolierten und von der Hülle (11) umgebenen ßtiftförmigen Gegenelektrode, wobei beide Elektroden über einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden sind und der kurzzeitige Spannungsabfall über diesem Widerstand (15) zur Messung des lonisationsgrades ausgewertet wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Messung des lonisationsgrades nur in der Umgebung des oberen Totpunktes des Kolbens im Verbrennungstrakt erfolgt.

5. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß neben der Ermittlung des lonisationsgrades der Brennbeginn im Zylinderraum (2) ermittelt und der Ionisationsgrad daraufhin untersucht wird, ob er unmittelbar nach Brennbeginn . einen Anstieg aufweist, wodurch das Vorhandensein eines Schußkanals· (4) als bewiesen gilt, oder nicht, wie bei einem dichten Ventil (1).

"_ ₆ _ 2 2 2 8 9

6, Verfahren nach den Punkten 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Höhe des bei Vorhandensein eines Schußkanals (4) unmittelbar nach Brennbeginn auftretenden Sprunges des Ionisationsgrades zur Bestimmung der Größe des Schußkanals (4) ausgewertet wird.

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