DD235296A1 - ARRANGEMENT FOR MONITORING COMBUSTION IN HEAVY-DUTY ENGINES - Google Patents

ARRANGEMENT FOR MONITORING COMBUSTION IN HEAVY-DUTY ENGINES Download PDF

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DD235296A1 DD27418785A DD27418785A DD235296A1 DD 235296 A1 DD235296 A1 DD 235296A1 DD 27418785 A DD27418785 A DD 27418785A DD 27418785 A DD27418785 A DD 27418785A DD 235296 A1 DD235296 A1 DD 235296A1
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smoke density
internal combustion
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DD27418785A
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Guenter Schackert
Klaus Welger
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Schwermasch Liebknecht Veb K
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ueberwachung der Verbrennung in Hubkolbenkraftmaschinen, insbesondere zur Rauchdichtemessung. Eine Anwendung erfolgt beim Versuchs- und Pruefbetrieb im Herstellerwerk sowie beim Betreiber fuer die Zwecke der Diagnose, der Energieoekonomie und des Umweltschutzes. Die Erfindung soll eine einfache und in kurzer Zeit erfolgende Messung der Rauchdichte einzelner Zylindereinheiten ermoeglichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung unter Verwendung einer im Abgassystem angeordneten Sonde zur Aufnahme und Weiterleitung von Abgaspartikeln mit geringem bautechnischem Aufwand ohne Einschraenkung des Motorbetriebes und eine unmittelbare Messung der Rauchdichte an einer einzelnen Zylindereinheit bei allen Betriebszustaenden des Motors zu realisieren. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass die Sonde unmittelbar hinter dem Verbrennungsraum in den Auslasskanal des Zylinderkopfes eingesetzt und ueber einen Ausgleichbehaelter mit dem Erfassungs- und Anzeigegeraet verbunden ist. Fig. 1The invention relates to an arrangement for monitoring the combustion in reciprocating engines, in particular for smoke density measurement. An application is carried out during trial and test operation in the factory and the operator for the purposes of diagnosis, energy economy and environmental protection. The invention is intended to enable a simple and in a short time measurement of the smoke density of individual cylinder units. The invention has for its object to realize an arrangement using an arranged in the exhaust system probe for receiving and forwarding exhaust particles with little constructional effort without restriction of engine operation and a direct measurement of the smoke density of a single cylinder unit in all operating conditions of the engine. According to the invention, this object is achieved in that the probe is inserted immediately behind the combustion chamber in the exhaust passage of the cylinder head and connected via a Ausgleichbehaelter with the detection and Anzeigeegeraet. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere zur Rauchdichtemessung. Eine Anwendung erfolgt beim Versuchs- und Prüfbetrieb im Herstellerwerk sowie beim Betreiber für die Zwecke der Diagnose, der Energieökonomie und des Umweltschutzes.The invention relates to an arrangement for monitoring the combustion in reciprocating internal combustion engines, in particular for smoke density measurement. An application is carried out during trial and test operation in the factory and at the operator for the purposes of diagnosis, energy economy and environmental protection.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Messung der Rauchdichte von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist es in der Praxis bekannt, handelsübliche Erfassungs- und Anzeigegeräte einzusetzen, denen die Abgaspartikel direkt über eine Leitung zugeführt werden. Die Sonde zur Aufnahme der Abgaspartikel ist dabei in der Auspuffleitung der Kolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Bei dieser Anordnung ist die Diagnose jedes einzelnen Verbrennungsraumes der Kolbenbrennkraftmaschine nicht möglich, so daß eine erforderliche Einflußnahme auf die Verbrennung in bestimmten Zyiindereinheiten nicht erkennbar wird. Zur ordnungsgemäßen Meßwertverarbsitung müssen die Geräte jedoch mit einem nahezu konstanten Gasdruck beaufschlagt werden, der nur in der Auspuffleitung gewährleistet ist.For measuring the smoke density of reciprocating internal combustion engines, it is known in practice to use commercially available detection and display devices to which the exhaust particles are fed directly via a line. The probe for receiving the exhaust particles is arranged in the exhaust pipe of the reciprocating internal combustion engine. In this arrangement, the diagnosis of each combustion chamber of the reciprocating internal combustion engine is not possible, so that a required influence on the combustion in certain Zyiindereinheiten is not recognizable. However, for proper Meßwertverarbsitung the devices must be acted upon with a nearly constant gas pressure, which is guaranteed only in the exhaust pipe.

Aus der DE-OS 3 127 038 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Nichtgleichgewichtszuständen in Abgasen von Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem im Abgasrohr hinter dem Auslaßventil eine Grenzstromsonde angeordnet ist. Hierbei werden die durch die unverbrannten Abgasbestandteile verursachten Störungen zur Betriebsüberwachung genutzt, wozu eine kostenaufwendige Festelektrolytsonde und eine komplizierte Auswerteinrichtung erforderlich sind. Ein Nachteil besteht ferner darin, daß das Verfahren im Teillastbereich der Brennkraftmaschine nur bedingt anwendbar ist, da die Grenzstromsonde durch Rußablagerung in ihrer Funktion erheblich beeinträchtigt wird.From DE-OS 3,127,038 a method for avoiding non-equilibrium conditions in exhaust gases of internal combustion engines is known in which a limit current probe is arranged in the exhaust pipe behind the exhaust valve. Here, the disturbances caused by the unburned exhaust gas constituents are used to monitor operations, including an expensive solid electrolyte probe and a complicated evaluation device are required. A further disadvantage is that the method is only partially applicable in the partial load range of the internal combustion engine, since the limit current probe is significantly impaired by soot deposition in their function.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anordnung zur Überwachung des Verbrennungsverlaufes in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, die eine einfache und in kurzer Zeit erfolgende Messung der Rauchdichte einzelner Zylindereinheiten ermögiicht. Die Anordnung soll universell einsetzbar und störunanfällig sein.The object of the invention is to provide an arrangement for monitoring the combustion process in reciprocating internal combustion engines, which makes possible a simple and in a short time measurement of the smoke density of individual cylinder units. The arrangement should be universally applicable and störunanfällig.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung vorzusehen, bei der unter Verwendung einer im Abgassystem angeordneten Sonde zur Aufnahme und Weiterleitung von Abgaspartikeln zu einem Erfassungs- und Anzeigegerät mit geringem bautechnischen Aufwand ohne Einschränkung des Motorbetriebes eine unmittelbare Messung der Rauchdichte des Abgasstromes jeder einzelnen Zylindereinheit bei allen Betriebszuständen für Beharrung und Beschleunigung des Motors erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sonde unmittelbar hinter dem Verbrennungsraum in den Auslaßkanal des Zylinderkopfes eingesetzt und über einen Ausgleichbehälter mit dem Erfassungs- und Anzeigegerät verbunden ist. Die Sonde kann dabei mittels der Aufnahmebohrung für das Abgasthermometer in den Auslaßkanal eingesetzt werden.The invention has for its object to provide an arrangement in which using a arranged in the exhaust system probe for receiving and forwarding exhaust particles to a detection and display device with low construction costs without limiting the engine operation, an immediate measurement of the smoke density of the exhaust stream of each cylinder unit can be done in all operating conditions for persistence and acceleration of the engine. According to the invention the object is achieved in that the probe is inserted immediately behind the combustion chamber in the outlet of the cylinder head and connected via a surge tank with the detection and display device. The probe can be used by means of the mounting hole for the exhaust thermometer in the exhaust passage.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Anordnung zur Messung der Rauchdichte,1 shows a schematic representation of the arrangement for measuring the smoke density,

Fig. 2: die Sonde als Einzelheit.Fig. 2: the probe as a detail.

In den Zylinderkopf 1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist anstelle des Abgasthermometers eine Sonde 2 so eingesetzt, daß das untere Ende der Sonde 2 in den Auslaßkanal eintaucht und von dem Abgasstrom der Zylindereinheit umspült wird. Um einen direkteren Eintritt der Abgaspartikel in die Sonde 2 und damit eine Verfälschung des Meßergebnisses zu vermeiden, ist die Sonde 2 in diesem Bereich der Eintrittsbohrungen 3 von einem Schutzmantel 4 umgeben. Die Sonde 2 ist durch eine Leitung 5 mit dem Ausgleichbehälter 6 verbunden, der über eine weitere mit einem Regulierventil 7 und einer Druckanzeige 8 versehenen Leitung 9 mit einem handelsüblichen Erfassungs- und Anzeigegerät 10 in Verbindung steht. Der Ausgleichbehälter 6 besitzt ein relativ großes Volumen, so daß die in dem Auslaßkanal infolge des pulsierenden Abgasstromes auftretenden Druckschwankungen weitgehend ausgeglichen werden. Um das Erfassungs- und Anzeigegerät 10 vor unzulässigen Überdruck zu schützen, erfolgt eine Druckeinstellung mit Hilfe des Regulierventils 7 und der Druckanzeige 8.In the cylinder head 1 of a reciprocating internal combustion engine, a probe 2 is used instead of the exhaust thermometer so that the lower end of the probe 2 is immersed in the exhaust passage and is surrounded by the exhaust stream of the cylinder unit. In order to avoid a more direct entry of the exhaust gas particles into the probe 2 and thus a falsification of the measurement result, the probe 2 is surrounded by a protective jacket 4 in this region of the inlet holes 3. The probe 2 is connected by a line 5 to the surge tank 6, which is connected via a further provided with a regulating valve 7 and a pressure gauge 8 line 9 with a commercially available detection and display device 10 in connection. The expansion tank 6 has a relatively large volume, so that the pressure fluctuations occurring in the outlet channel due to the pulsating exhaust gas flow are largely compensated. In order to protect the detection and display device 10 against unacceptable overpressure, a pressure adjustment by means of the regulating valve 7 and the pressure display 8 takes place.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht den Einsatz der Sonde 2 bei laufendem Motor an jedem beliebigen Zylinderkopf 1. Es erfolgt eine Diagnose des Verbrennungsverlaufs an Hand der Rauchdichte der jeweiligen Zylindereinheit, aus der Rückschlüsse beispielsweise zur Einspritzoptimierung gezogen werden können. Durch die Anordnung des Ausgleichbehälters 6 kann eine Messung in allen Betriebszuständen für Beharrung und Beschleunigung des Motors erfolgen.The inventive arrangement allows the use of the probe 2 with the engine running on any cylinder head 1. There is a diagnosis of the combustion process on the basis of the smoke density of the respective cylinder unit, can be drawn from the conclusions, for example, for injection optimization. Due to the arrangement of the expansion tank 6, a measurement can be made in all operating conditions for inertia and acceleration of the engine.

Claims (2)

Patentanspruch:Claim: 1. Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere zur Rauchdichtemessung, mit einer im Abgassystem angeordneten Sonde zur Aufnahme und Weiterleitung von Abgaspartikeln zu einem Erfassungs- und Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (2) unmittelbar hinter dem Verbrennungsraum in den Auslaßkanal des Zylinderkopfes (1) eingesetzt und über einen Ausgleichbehälter (6) mit dem Erfassungs- und Anzeigegerät (10) verbunden ist.1. An arrangement for monitoring the combustion in reciprocating internal combustion engines, in particular for smoke density measurement, arranged in the exhaust system probe for receiving and forwarding exhaust particles to a detection and display device, characterized in that the probe (2) immediately behind the combustion chamber in the outlet of the Cylinder head (1) is inserted and connected via a surge tank (6) with the detection and display device (10). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (2) mittels der Aufnahmebohrung für das Abgasthermometer in den Auslaßkanal eingesetzt ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the probe (2) is inserted by means of the receiving bore for the exhaust thermometer in the outlet channel. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere zur Rauchdichtemessung. Eine Anwendung erfolgt beim Versuchs- und Prüfbetrieb im Herstellerwerk sowie beim Betreiber für die Zwecke der Diagnose, der Energieökonomie und des Umweltschutzes.The invention relates to an arrangement for monitoring the combustion in reciprocating internal combustion engines, in particular for smoke density measurement. An application is carried out during trial and test operation in the factory and at the operator for the purposes of diagnosis, energy economy and environmental protection. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Zur Messung der Rauchdichte von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist es in der Praxis bekannt, handelsübliche Erfassungs- und Anzeigegeräte einzusetzen, denen die Abgaspartikel direkt über eine Leitung zugeführt werden. Die Sonde zur Aufnahme der Abgaspartikel ist dabei in der Auspuffleitung der Kolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Bei dieser Anordnung ist die Diagnose jedes einzelnen Verbrennungsraumes der Kolbenbrennkraftmaschine nicht möglich, so daß eine erforderliche Einflußnahme auf die Verbrennung in bestimmten Zylindereinheiten nicht erkennbar wird. Zur ordnungsgemäßen Meßwertverarbsitung müssen die Geräte jedoch mit einem nahezu konstanten Gasdruck beaufschlagt werden, der nur in der Auspuffleitung gewährleistet ist. Aus der DE-OS 3 127 038 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Nichtgleichgewichtszuständen in Abgasen von Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem im Abgasrohr hinter dem Auslaßventil eine Grenzstromsonde angeordnet ist. Hierbei werden die durch die unverbrannten Abgasbestandteile verursachten Störungen zur Betriebsüberwachung genutzt, wozu eine kostenaufwendige Festelektrolytsonde und eine komplizierte Auswerteinrichtung erforderlich sind. Ein Nachteil besteht ferner darin, daß das Verfahren im Teillastbereich der Brennkraftmaschine nur bedingt anwendbar ist, da die Grenzstromsonde durch Rußablagerung in ihrer Funktion erheblich beeinträchtigt wird.For measuring the smoke density of reciprocating internal combustion engines, it is known in practice to use commercially available detection and display devices to which the exhaust particles are fed directly via a line. The probe for receiving the exhaust particles is arranged in the exhaust pipe of the reciprocating internal combustion engine. In this arrangement, the diagnosis of each combustion chamber of the reciprocating internal combustion engine is not possible, so that a required influence on the combustion in certain cylinder units is not recognizable. However, for proper Meßwertverarbsitung the devices must be acted upon with a nearly constant gas pressure, which is guaranteed only in the exhaust pipe. From DE-OS 3,127,038 a method for avoiding non-equilibrium conditions in exhaust gases of internal combustion engines is known in which a limit current probe is arranged in the exhaust pipe behind the exhaust valve. Here, the disturbances caused by the unburned exhaust gas constituents are used to monitor operations, including an expensive solid electrolyte probe and a complicated evaluation device are required. A further disadvantage is that the method is only partially applicable in the partial load range of the internal combustion engine, since the limit current probe is significantly impaired by soot deposition in their function. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anordnung zur Überwachung des Verbrennungsverlaufes in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, die eine einfache und in kurzer Zeit erfolgende Messung der Rauchdichte einzelner Zylindereinheiten ermöglicht. Die Anordnung soll universell einsetzbar und störunanfällig sein.The object of the invention is to provide an arrangement for monitoring the combustion process in reciprocating internal combustion engines, which enables a simple and in a short time measurement of the smoke density of individual cylinder units. The arrangement should be universally applicable and störunanfällig. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung vorzusehen, bei der unter Verwendung einer im Abgassystem angeordneten Sonde zur Aufnahme und Weiterleitung von Abgaspartikeln zu einem Erfassungs- und Anzeigegerät mit geringem bautechnischen Aufwand ohne Einschränkung des Motorbetriebes eine unmittelbare Messung der Rauchdichte des Abgasstromes jeder einzelnen Zylindereinheit bei allen Betriebszuständen für Beharrung und Beschleunigung des Motors erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sonde unmittelbar hinter dem Verbrennungsraum in den Auslaßkanal des Zylinderkopfes eingesetzt und über einen Ausgleichbehälter mit dem Erfassungs- und Anzeigegerät verbunden ist. Die Sonde kann dabei mittels der Aufnahmebohrung für das Abgasthermometer in den Auslaßkanal eingesetzt werden.The invention has for its object to provide an arrangement in which using a arranged in the exhaust system probe for receiving and forwarding exhaust particles to a detection and display device with low construction costs without limiting the engine operation, an immediate measurement of the smoke density of the exhaust stream of each cylinder unit can be done in all operating conditions for persistence and acceleration of the engine. According to the invention the object is achieved in that the probe is inserted immediately behind the combustion chamber in the outlet of the cylinder head and connected via a surge tank with the detection and display device. The probe can be used by means of the mounting hole for the exhaust thermometer in the exhaust passage. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show Fig. 1: eine schematische Darstellung der Anordnung zur Messung der Rauchdichte, Fig. 2: die Sonde als Einzelheit.Fig. 1: a schematic representation of the arrangement for measuring the smoke density, Fig. 2: the probe as a detail. In den Zylinderkopf 1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist anstelle des Abgasthermometers eine Sonde 2 so eingesetzt, daß das untere Ende der Sonde 2 in den Auslaßkanal eintaucht und von dem Abgasstrom der Zylindereinheit umspült wird. Um einen direkteren Eintritt der Abgaspartikel in die Sonde 2 und damit eine Verfälschung des Meßergebnisses zu vermeiden, ist die Sonde in diesem Bereich der Eintrittsbohrungen 3 von einem Schutzmantel 4 umgeben. Die Sonde 2 ist durch eine Leitung 5 mit dem Ausgleichbehälter 6 verbunden, der über eine weitere mit einem Regulierventil 7 und einer Druckanzeige 8 versehenen Leitung 9 mit einem handelsüblichen Erfassungs- und Anzeigegerät 10 in Verbindung steht. Der Ausgleichbehälter 6 besitzt ein relativ großes Volumen, so daß die in dem Auslaßkanal infolge des pulsierenden Abgasstromes auftretenden Druckschwankungen weitgehend ausgeglichen werden. Um das Erfassungs- und Anzeigegerät 10 vor unzulässigen Überdruck zu schützen, erfolgt eine Druckeinstellung mit Hilfe des Regulierventils 7 und der Druckanzeige 8.In the cylinder head 1 of a reciprocating internal combustion engine, a probe 2 is used instead of the exhaust thermometer so that the lower end of the probe 2 is immersed in the exhaust passage and is surrounded by the exhaust stream of the cylinder unit. In order to avoid a more direct entry of the exhaust particles into the probe 2 and thus a falsification of the measurement result, the probe is surrounded in this area of the inlet holes 3 by a protective jacket 4. The probe 2 is connected by a line 5 to the surge tank 6, which is connected via a further provided with a regulating valve 7 and a pressure gauge 8 line 9 with a commercially available detection and display device 10 in connection. The expansion tank 6 has a relatively large volume, so that the pressure fluctuations occurring in the outlet channel due to the pulsating exhaust gas flow are largely compensated. In order to protect the detection and display device 10 against unacceptable overpressure, a pressure adjustment by means of the regulating valve 7 and the pressure display 8 takes place. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht den Einsatz der Sonde 2 bei laufendem Motor an jedem beliebigen Zylinderkopf 1. Es erfolgt eine Diagnose des Verbrennungsverlaufs an Hand der Rauchdichte der jeweiligen Zylindereinheit, aus der Rückschlüsse beispielsweise zur Einspritzoptimierung gezogen werden können. Durch die Anordnung des Ausgleichbehälters 6 kann eine Messung in allen Betriebszuständen für Beharrung und Beschleunigung des Motors erfolgen.The inventive arrangement allows the use of the probe 2 with the engine running on any cylinder head 1. There is a diagnosis of the combustion process on the basis of the smoke density of the respective cylinder unit, can be drawn from the conclusions, for example, for injection optimization. Due to the arrangement of the expansion tank 6, a measurement can be made in all operating conditions for inertia and acceleration of the engine.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4142959A1 (en) * 1991-12-24 1993-07-01 Till Keesmann Probe for particle sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4142959A1 (en) * 1991-12-24 1993-07-01 Till Keesmann Probe for particle sensor

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