DD152388A1

DD152388A1 - METHOD FOR DETECTING WELDING CHANNELS TO MOTOR VALVES

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.The invention relates to a method for detecting Schusskanaelen to engine valves. The aim of the invention is an easily applicable method that provides clear statements about whether or not shot channels are present in the valves, so that repairs can be initiated early and consequential damage can be avoided. The task is to find a applicable at the high temperatures on the running engine process. According to the invention, this object is achieved by measuring the degree of ionization of the gas behind the valve in the exhaust gas duct by means of a probe-type ionization measuring sensor. With the start of combustion in the cylinder results in the presence of a firing channel an increase in the degree of ionization of the gas in the exhaust passage. The height of the rise is a measure of the size of the firing channel.

Description

H- 2 22 89 7H-2 22 89 7

Titel;Title;

Verfahren zum nachweis von Schußkanälen an Motorventilen 'Anwendungsgebiet der Erfindung; Method for detecting weft passages on engine valves' Areas of application of the invention;

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 vonThe invention relates to a method for detecting weft channels or other leaks on valves of engines, preferably for use on exhaust valves of diesel engines. , · The deterioration of fuel qualities due to availability and cost (up to the use of heavy residual oils) lead to an increased thermal and chemical load on the combustion chamber delimiting components, especially the exhaust valves, when operating engines with such fuels. Valve damage, the result of which is leaks, can be increased. The leaks usually form in the form of so-called shot channels. These are radial, channel-like indentations on the valve edge, which are caused by burning out dee valve material. Such shot channels enlarge, if they are first in Hikroform, in the course of

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. . " · ' .ρ weeks or days to leaks of cross sections up to 1 cm and more. The jet of very hot combustion gases leaving the leak promotes the destruction of the valve and. also damages the cylinder head, which is B. can distort, causing water in'den cylinder occurs. The consequential damages can cause substantial costs for repairs and failure of the machine. , "· '.

- 2- ~ 222887- 2-222887

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,Bs there is a need for methods by which the condition of the "valves, in particular the exhaust valves, can be detected with little effort and are suitable for use in the operational practice of running engine,

Charakteristik bekannter technischer Lösungen;Characteristic of known technical solutions;

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.The same inventor has already proposed to overcome the disadvantages of bekannt.Lösungen to detect such weft channels or leaks in the closing phase of the valve to use the flowing through the leakage of the pressurized hot cylinder gas through the leakage flow to detect the .Schußkanäle or leaks , This method can be expected good results, but the sound pickup are thermally heavily loaded, bo that only short measurement times possible or expensive structures are necessary.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

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.The object of the invention is a method of detecting weft passages on engine valves which is applicable to the running engine, which requires simpler means of implementation than known solutions and which allows detection of the weft channels at an early stage of their emergence so that repairs are initiated in a timely manner and subsequent errors and unforeseen engine failures can be avoided.

YZe₁Sen _i der Erf indung·,:YZe ₁ Sen _i the invention · ,:

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.The object of the invention is to find a method for the detection of weft channels, which requires to carry out simpler means than known solutions. According to the invention, this object is achieved in that the Fdhe the degree of ionization of the deaerated in the exhaust duct in the direction of the valve gas is used to detect öes presence of Schusskanälen'oder leaks.

-• 3- 2 22 89 7- • 3- 2 22 89 7

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.Devices for measuring the degree of ionization of gases are known in various designs. "" _Ti ^ bringing the measuring head of such a device in the exhaust duct and in the vicinity of the Schußkanäls, the measured ionization will be greater in the presence of an excess channel as in dense, defect-free valve. In the presence of a firing channel, if one plots the determined ionization as a. Punction of the crank angle, those have a maximum in the vicinity of the top dead center of the piston in the combustion cycle, since then exits the largest amount of gas with the highest temperature through the firing channel. It is therefore advisable to control the output signal of an ionization sensor by means of an analog switch in such a way that only the signal occurring in the vicinity of the top dead center of the piston is evaluated.

Embodiment 1:

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.Fig. 1. shows a valve 1, which seals the cylinder chamber 2 against the exhaust passage 3. The valve 1 has a shot channel 4, through which a strongly ionized gas jet 5 occurs in the combustion cycle. By turbulence of the gas jet 5 is fanned out.

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.A probe 6, which carries a lonisationsmeßfühler 7 has been pushed through an opening, not shown, through the exhaust passage 3 to the valve. In the presence of a firing channel increases the output of the evaluation circuit of the 'Ionisationsmeßfühlers signal. If you determine at the same time, z. B. via a cylinder pressure measurement of the time of the start of combustion, the increase in the degree of ionization will follow almost immediately to the start of combustion, as a result, the degree of ionization of the gases present in the cylinder increases sharply. It is therefore recommended to measure the degree of ionization from approx. 30 ° before TDC to approx. 30 ° after TDC with a start of combustion mark. ' If an increase in the degree of ionization occurs with the start of firing, a firing channel can be assumed to be safe.

' - 4- 2 22 8 37'- 4- 2 22 8 37

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»Pig. FIG. 2 illustrates one possible embodiment of an applicable ionization sensor 7. A heavily slotted sleeve encloses a pin 13 insulated from the rest of the construction by a piece of ceramic 12 to which a cable 14 leads. Between pin 13 and sleeve 14, a high electrical voltage is applied via a high-resistance resistor 15. The shell 11 can be unscrewed in order to clean the Keraraikstück 12 when the voltage is switched off. In the presence of ionized particles flows a current that leads to a voltage drop across the resistor 15, which is supplied via an isolating capacitor 18 for the separation of the DC component to an amplifier 16. At the output of the amplifier occurs a voltage proportional to the ionization ', which is evaluated »

Dem Verstärker ist ein kurbelwinkelabhängig steuerbarer Analogschalter 17 vorgeschaltet.The amplifier is preceded by a crank angle-dependent controllable analog switch 17.

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.Fig. 3 illustrates the output signal of this amplifier 16. Ss is 21 the cranking angle generated gate signal. If this is H, the analogue switch passes the signal, if it is Tf, the analogue switch is disabled. The pulse 24 indicates the start of burning, as he z. B, can be obtained from the cylinder pressure evaluation.

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.The signal sequence 22 has been determined on a valve without a shot channel. The displayed value remains constant within the crank angle θ r set by the pulse 21. In contrast, the signal sequence determined on a valve with a firing channel shows an increase in the degree of ionization after the start of firing indicated by pulse 24 ', which indicates an existing firing channel. The length of the "ionization jump" 25 can be used to determine the size of the weft channel. The signal evaluation can be done oscillographically or by known electronic means. It should be pointed out that the described embodiment of the ionisation probe should only serve as an example. Many other designs are known.

Claims

ι -5- 222897 inventions pruch;

1. A method for detecting weft ducts on engine valves, characterized in that the degree of ionization of the behind the valve (1) in the exhaust duct (3) located gas

is used with the engine running to detect the weft channels (4).

2. The method according to item 1, characterized in that for carrying out the method, a Ionisationsmeßfühler (7) by means of a probe (6) through the exhaust passage (3) to the valve (1) is pushed.

3. The method according to item 1, characterized in that an Ionisationsmeßfühler (7) is used, which consists of a one electrode forming strongly slotted Kille (11) and a pin-shaped, isolated from the rest of the construction and the shell (11 ) are surrounded by a counter-electrode, wherein both electrodes are connected via a resistor to a voltage source and the short-term voltage drop across this resistor (15) is evaluated for measuring the degree of ionization.

4. The method according to item 1, characterized in that the measurement of the degree of ionization takes place only in the vicinity of the top dead center of the piston in the combustion tract.

5. The method according to item 1, characterized in that in addition to the determination of the degree of ionization, the start of combustion in the cylinder chamber (2) determined and the degree of ionization is then examined, whether it is immediately after the start of combustion. has a rise, whereby the presence of a shot channel · (4) is considered proven or not, as in a sealed valve (1).

"_ ₆ _ 2 2 2 8 9

6, method according to the points 1 and 5, characterized in that the height of the occurring in the presence of a firing channel (4) immediately after the start of combustion jump of the degree of ionization to determine the size of the firing channel (4) is evaluated.

For this ^ page drawings