DE10100380A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen Pleuellagerkopf und Kolbenbolzenbuchse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Anordnung zum Messen von Relativbewegungen zwischen Pleuelkopf (1) und Kolbenbolzenlagerbuchse (2) in einem, insbesondere als Antrieb eines Schiffes oder stationären Kraftwerks dienenden Dieselmotor, unter Einsatz einer aus induktiven Wegmeßsensoren (4) bestehenden Meßgebereinrichtung, wozu am Pleuelkopf (1) und an der Kolbenbolzenlagerbuchse (2) wenigstens eine bearbeitete Fläche hergestellt wird, an der an je einem der Teile (1 bzw. 2) eine die Wegmeßsensoren (4) aufnehmende Geberaufnahme (8) bzw. eine mit diesen in Wirkverbindung stehende Zunge (5) angeordnet wird. Die Geberaufnahme (8) wird zumindest im Bereich der Wegmeßsensoren (4) durch eine Abdeckung vor thermischen Verfälschungen durch heißes Spritzöl geschützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Meßanordnung zum Erfassen der Relativbewegung zwischen Pleuellagerkopf und Kolbenbolzenbuchse in einem Dieselmotor.

Bei den Dieselmotoren, die z. B. als Schiffsantriebe oder in stationären Kraftwerken arbeiten, geht es auch darum, eine möglichst große Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Das wird beispielsweise erreicht durch ein hohes Hub- /Bohrungsverhältnis, eine Stauaufladung, ein kraftstoffoptimiertes Einspritzsystem mit "Economy Plunger", Gleichdruckentlastungsventile, sowie ein hohes Verdichtungsverhältnis. Für einen umweltfreundlichen Betrieb sorgt beispielsweise ein Zweisteuerwellenkonzept, getrennt steuerbare Einspritzung und Gaswechsel, ferner eine Einspritz-Zeitpunktverstellung, variable Steuerzeiten durch separate Nockenwelle, sowie Abgasnutzung. Der Motor kann wirtschaftlich auch mit schlechten Kraftstoffen gefahren werden.

Große Aufmerksamkeit wird dabei auch den gebauten Kolben gewidmet. Es werden Stufenkolben verwendet, die geringe Verschleißraten aufweisen. Der zugeordnete Pleuel wird in sogenannter Marinekopfausführung gestaltet. Dabei ist kein Öffnen des Pleuellagers beim Kolbenziehen erforderlich und es wird auch eine geringe Kolbenausbauhöhe erreicht.

Bisher war es nun nicht möglich, die Relativbewegung des Pleuellagerkopfes und der Kolbenbolzenbuchse durch Messung zu erfassen. Angestellte Berechnungen haben einen maximalen Weg von 50 µm ermittelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Relativbewegung des Pleuellagerkopfes und der Kolbenbolzenbuchse zueinander meßtechnisch zu bestimmen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein erfindungsgemäßes Verfahren im Patentanspruch 1 und für eine erfindungsgemäße Anordnung im Vorrichtungsanspruch 4 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Für die Messung stehen vorzugsweise handelsübliche Wegmeßsensoren des Typs TR4 der Fa. Spectris Meßtechnik GmbH. zur Verfügung.

Um diese Wegmeßsensoren einsetzen zu können, ist es erforderlich, am Pleuelkopf und der Kolbenbolzenlagerbuchse eine bearbeitete Fläche zur Aufnahme der Meßeinrichtung herzustellen. Auf diese wird eine Geberaufnahme montiert sowie eine Zunge zum Übertragen des Relativweges.

Des weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Abdeckung für die Geberaufnahme vorzusehen, durch welche eine ungleichförmige Wärmeausdehnung mit einer damit verbundenen Meßwertverfälschung vermieden wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 linksseitig eine bearbeitete Fläche am Pleuelkopf sowie an der Kolbenbolzenlagerbuchse und rechtsseitig einen an den bearbeiteten Flächen angeschraubten Meßwertgeber mit seinen elektrischen Anschlußleitungen,.

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Meßwertgebers sowie der Zunge, und

Fig. 3 den Meßwertgeber mit einer aufgesetzten Abdeckung, nunmehr im meßbereiten Zustand.

Die Erfindung sieht vor, mittels marktgängiger Wegmeßsensoren 4 Messungen an der schwer zugänglichen Stelle am Pleuelkopf 1 eines Großdieselmotors vorzunehmen. Dazu ist zunächst die Herstellung einer bearbeiteten Fläche 3 für einen Wegmeßsensor 4 am Pleuelkopf 1 und an der in dessen Pleuelauge eingesetzten Kolbenbolzenlagerbuchse 2 erforderlich. In der beispielsweise durch Fräsen bearbeiteten Fläche 3 sind Bohrungen zur Befestigung einer Geberaufnahme 8 des Wegmeßsensors 4 am Pleuelkopf 1 und einer mit dem Wegmeßsensor 4 in Eingriff stehenden Zunge 5 an der Kolbenbolzenlagerbuchse 2 vorgesehen. Zunge 5 und Wegmeßsensor 4 dienen zur meßtechnischen Ermittlung des Relativwegs zwischen dem Pleuelkopf 1 und der Kolbenbolzenlagerbuchse 2. Die Erfassung der Relativbewegung erfolgt vorzugsweise berührungslos, indem der Wegmeßsensor als induktiver oder kapazitiver Geber ausgeführt ist, dessen Induktivität oder Kapazität durch eine Verlagerung der Zunge 5 verändert wird. Zur Vermeidung einer Verunreinigung des Wegmeßsensors 4 oder einer Verfälschung des Meßergebnisses durch thermische Einflüsse ist gemäß Fig. 3 eine Abdeckung 6 vorgesehen, die zumindestens den Sensorbereich der Wegmeßsensoren 4 abdeckt. Die Abdeckung kann ebenfalls durch Schrauben in Bohrungen an der bearbeiteten Fläche 3 oder an der Geberaufnahme 8 befestigt sein.

Die Abdeckung 6 ist in erster Linie zum Schutz vor heißem Öl aus dem Kolben bzw. Pleuelkopflager erforderlich. Heißes Spritzöl, das auf den (die) Schenkel der Geberaufnahme 8 trifft, würde zu einer dynamischen Änderung der Wärmeausdehnung führen und somit zu einer Überlagerung des dynamischen Wegsignals. Durch die Abdeckung 8 stellt sich ein stationärer und vor allem symmetrischer Zustand der beiden Schenkel der Geberaufnahme 8 relativ zur Zunge 5 ein.

Die Zunge 5 ist im Ausführungsbeispiel an der Kolbenbolzenlagerbuchse 2 befestigt und greift zwischen die beiden Wegmeßsensoren 4 ein, die an der Geberaufnahme 8 am Pleuelkopf 1 befestigt sind. Alternativ dazu könnte die Anordnung auch umgekehrt vorgenommen werden. Die Wegmeßsensoren 4 sind mittels elektrischer Anschlußdrähte 7 mit einer nicht dargestellten meßwertverarbeitenden Einrichtung verbunden.

Die erreichte Genauigkeit der Wegmessung beträgt ±3 µm bei einem Meßweg von ±150 µm und ist somit wesentlich exakter als eine Berechnung der Verformung.

Bezugszeichenliste

1

Pleuelkopf

2

Kolbenbolzenbuchse

3

(Bearbeitete) Fläche

4

Wegmeßsensor

5

Zunge

6

Abdeckung

7

Anschlußdrähte

8

Geberaufnahme

Claims (6)

1. Meßverfahren zum Messen von Relativbewegungen zwischen Pleuelkopf (1) und Kolbenbolzenlagerbuchse (2) in einem, insbesondere als Antrieb eines Schiffes oder stationären Kraftwerks dienenden, Dieselmotor, unter Einsatz einer Wegmeßsensoren (4) umfassende Meßgebereinrichtung, wozu am Pleuelkopf (1) und an der Kolbenbolzenlagerbuchse (2) wenigstens eine bearbeitete Fläche (3) hergestellt wird, an der an je einem der Teile (1 bzw. 2) eine die Wegmeßsensoren (4) aufnehmende Geberaufnahme (8) bzw. eine mit diesen in Wirkverbindung stehende Zunge (5) angeordnet wird, die bei einer Relativbewegung ein für eine Verformung der Teile (1 bzw. 2) repräsentatives Signal erzeugen.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Abdeckung (6) für die Geberaufnahme (8) angefertigt und aufgebracht wird.

3. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßsensoren (4) mittels elektrischer Anschlußdrähte (7) an eine meßwertverarbeitende Einrichtung angeschlossen wird.

4. Meßanordnung zum Messen von Relativbewegungen zwischen einem Pleuelkopf (1) und einer Kolbenbolzenlagerbuchse (2) an einem insbesondere als Antrieb eines Schiffes oder stationären Kraftwerks dienenden Dieselmotor, mit einer Wegmeßsensoren (4) umfassende Meßgebereinrichtung, die auf eine bearbeitete Fläche (3) am Pleuelkopf (1) aufgesetzt ist, und mit einer an der Kolbenbolzenlagerbuchse (2) angeordneten Zunge (5), die sich nach der Montage benachbart zu den Wegmeßsensoren (4) befindet.

5. Meßanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckung (6) für die Geberaufnahme (8) vorgesehen ist.

6. Meßanordnung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegmeßsensoren (4) induktive Geber verwendet werden.