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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Der Abstract der
JP S62 294 934 A offenbart eine Prüfvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor wird fremd angetrieben, und weist eine Einlassseite und eine Auslassseite auf. Beide Seiten sind über Leitungen mit einem Akkumulator verbunden. In den Akkumulator wird Stickstoff eingeleitet.
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Bevor Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeuge eingebaut werden, erfolgt üblicherweise eine Prüfung der zumindest weitgehend montierten, mit Zünd- oder Glühkerzen versehenen Verbrennungsmotoren in kaltem, unbefeuertem Zustand. Diese Prüfung wird allgemein als „Kalttest“ bezeichnet.
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Bei dem Kalttest wird der Verbrennungsmotor, der ein Ottomotor oder ein Dieselmotor sein kann, von einem Elektromotor über die Kurbelwelle drehbar angetrieben, was hierin auch als Fremdantrieb oder Schleppantrieb des Verbrennungsmotors bezeichnet wird. Hierbei werden gewöhnlich Größen wie beispielsweise der Motoröldruck, der Druck im Einlass- und/oder Auslasstrakt und das von dem Elektromotor aufgebrachte Drehmoment gemessen.
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Die Prüfung des fremd angetriebenen Verbrennungsmotors wird häufig zu Untersuchungen der Motorreibung und/oder der Haltbarkeit des Verbrennungsmotors bzw. seiner Komponenten angewendet, da sie eine einfache und günstige Prüfmethode darstellt, bei der gewöhnlich eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Reibungsdrehmoments an der Verbindungswelle zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor angebracht ist. Jedoch bildet dieses Prüfverfahren aufgrund des fehlenden Verbrennungsprozesses in den Kolben des Verbrennungsmotors die Realität im Vergleich zum Eigenantrieb des Verbrennungsmotors bzw. seinem Betrieb beispielsweise in einem Kraftfahrzeug nur bedingt genau ab. Insbesondere aufgrund des bei dem Fremdantrieb des Verbrennungsmotors fehlenden hohen Zylinderinnendrucks, der das dynamische Verhalten der Kraftübertragungskomponenten maßgeblich beeinflusst, ergibt sich ein deutlich verändertes Reibungs- und Abnutzungsverhalten beispielsweise der Kolbenringe, des Kolbens und des Kolbenbolzens sowie der Lager von Pleuelstangen und Kurbelwelle.
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Somit ist die Prüfung mit fremd angetriebenem Verbrennungsmotor derzeit zwar im Stande, Referenzwerte hinsichtlich der Motorreibung und der Abnutzung der Komponenten zu liefern, quantitativ relevante Ergebnisse lassen sich mit dieser Art der Prüfung jedoch bisher nicht ermitteln. Andererseits verbessern die bei der Prüfung des fremd angetriebenen Verbrennungsmotors gültigen einfachen Randbedingungen die Genauigkeit der zu messenden Ausgangssignale verglichen mit Messungen, die während des befeuerten Motorbetriebs durchgeführt werden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein verbessertes und realitätsgetreueres Verfahren zum Prüfen von Verbrennungsmotoren anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Prüfen von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen von Verbrennungsmotoren, die eine in einem Kurbelgehäuse angeordnete Kurbelwelle aufweisen, die von in Zylinderbohrungen verschiebbaren Kolben drehbar antreibbar ist, wird ein Elektromotor an die Kurbelwelle angekoppelt und durch Betrieb des Elektromotors die Kurbelwelle in Drehbewegung versetzt. Einlassseitig, zum Beispiel über den Einlasskrümmer, wird dem Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung Gas zugeführt. Das auslassseitig, beispielsweise über den Auslasskrümmer, ausgestoßene Gas des Verbrennungsmotors wird diesem über jeweils mit der Einlassseite und der Auslassseite des Verbrennungsmotors verbindbare, fluidleitende Verbindungsmittel, zum Beispiel Schläuche und/oder Rohre, erneut zugeführt. Mit anderen Worten bilden der durch den Elektromotor fremd angetriebene Verbrennungsmotor und die fluidleitenden Verbindungsmittel einen im Wesentlichen geschlossenen Gaskreislauf.
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Über den geschlossenen Gaskreislauf ist es nun in vorteilhafter Weise möglich, die Zylinderbohrungen mit einem Innendruck, hierin nachfolgend auch als Zylinderinnendruck bezeichnet, zu beaufschlagen, so dass sich das Prüfverfahren realitätsgetreuer durchführen lässt. Hierdurch werden die während des Prüfverfahrens gewonnenen Messergebnisse bezüglich insbesondere des Reibungs- und Abnutzungsverhaltens des Verbrennungsmotors wesentlich verbessert. Um den Zylinderinnendruck erfassen zu können, sind in den Zylinderbohrungen jeweils entsprechende Drucksensoren vorgesehen. Die Drucksensoren können während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise zum Beispiel in die Bohrungen der Zündkerzen oder Glühkerzen eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit eine realitätsgetreue Simulation des während eines befeuerten Betriebs des Verbrennungsmotors vorherrschenden Zylinderinnendrucks im unteren bis mittleren Lastbereich, wobei die in diesem Bereich simulierte Last des Verbrennungsmotors zusätzlich durch eine an der Einlassseite des Verbrennungsmotors angeordnete herkömmliche Drosselklappe gesteuert, das heißt verringert oder erhöht werden kann.
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Zur Vermeidung von unerwünschten Resonanzen in dem Gaskreislauf ist erfindungsgemäß auslassseitig des Verbrennungsmotors die Anordnung eines Ausgleichs- bzw. Dämpfungsbehälters vorgesehen, um die Strömung des in dem Gaskreislauf zirkulierenden, insbesondere durch die Kolbenbewegungen pulsierenden Gases zu dämpfen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bildet der Dämpfungsbehälter einen Teil der fluidleitenden Verbindungsmittel, da er das Gas in dem geschlossenen Gaskreislauf weiterleitet.
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Erfindungsgemäß wird das in dem Gaskreislauf zirkulierende Gas einlassseitig des Verbrennungsmotors mittels einer Kühlvorrichtung gekühlt, und eben nicht erwärmt. Auch die Kühleinrichtung bildet im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Teil der fluidleitenden Verbindungsmittel. Mit Hilfe der Kühlvorrichtung kann die Temperatur des einlassseitig in den Verbrennungsmotor einströmenden Gases (Einlasstemperatur) und folglich auch die Volumenausdehnung des Gases im Gaskreislauf in gewünschter Weise kontrolliert und gesteuert werden, also bevorzugt stets auf dem gleichem Niveau gehalten werden. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich das Gas im Verbrennungsmotor, auch wenn dieser im Schleppbetrieb getestet wird, erwärmt, und differenziert. Dem wird mit der Erfindung entgegen getreten, indem das Gas auf einem definierten kühlen Temperaturbetrag gehalten wird, so dass sich stets gleich bleibende Testbedingungen ergeben, was sich wiederum vorteilhaft auf Testergebnisse auswirkt.
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Erfindungsgemäß wird das in dem Gaskreislauf zirkulierende Gas einlassseitig des Verbrennungsmotors mittels eines Filters gereinigt, um eine unerwünscht hohe Menge an Motoröldampf bzw. Motorölteilchen in dem im Gaskreislauf zirkulierenden Gas zu vermeiden. Ein solcher Filter könnte auch als Luftfilter bezeichnet werden. Da bei der Erfindung zielführender Weise aber eben keine Luft, sondern ein Inertgas zirkuliert, worauf weiter unten noch näher eingegangen wird, definiert sich das Filterelement als Filter, welcher das Inertgas ggfls. reinigt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem Gaskreislauf zusätzlich Gas von außen zugeführt wird, um einen in der Regel unvermeidbaren Verlust des Gases, zum Beispiel infolge des Entweichens an den Kolbenringen und/oder infolge des Wärmeverlusts aufgrund der Kompression des Gases in den Zylindern des Verbrennungsmotors, auszugleichen. Im einfachsten Fall kann dies beispielsweise bereits durch ein entsprechendes kleines Loch in einem der fluidleitenden Verbindungsmittel erfolgen, bevorzugt zum Beispiel in dem Filtergehäuse, das den Filter aufnimmt.
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Zur Simulation von Lastanforderungen des Verbrennungsmotors, die über den unteren bis mittleren Lastbereich hinausgehen und sogar Volllast erreichen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Gaskreislauf mittels einer externen Druckgasquelle mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt wird. Durch ein erhöhtes Druckniveau in dem Gaskreislauf erhöht sich ebenfalls der Zylinderinnendruck im oberen Totpunkt der Kolben des Verbrennungsmotors. Der Druck des Gases wird in dem Gaskreislauf vorteilhafter Weise mittels einer Drucksteuervorrichtung, insbesondere einer Druckregel- und Drucksteuereinrichtung, gesteuert. Somit kann der Druck im Gaskreislauf innerhalb des gewünschten Druckbereichs gehalten werden, der für den zu simulierenden Lastzustand des Verbrennungsmotors erforderlich ist. Für eine derartige Druckregelung werden zweckmäßigerweise die Messsignale der bereits erwähnten, in den Zylindern angeordneten Drucksensoren herangezogen. Die Messsignale der Drucksensoren können ebenfalls dazu verwendet werden, die von dem Verbrennungsmotor zu leistende Kompressionsarbeit des Gases von der reinen Reibarbeit des Verbrennungsmotors zu unterscheiden. Ein wie bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorhandenes kleines Loch in einem fluidleitenden Verbindungsmittel zum Einleiten von zusätzlichem Gas ist in diesem Fall jedoch zu schließen. Der Ausgleich des Gasverlusts in dem Gaskreislauf kann dann von der Druckgasquelle und der zugehörigen Drucksteuervorrichtung übernommen werden.
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Um z.B. den Gasverlust infolge des Entweichens an den Kolbenringen so gering wie möglich zu halten, sieht die Erfindung vor, dass in das Kurbelgehäuse gelangtes Gas mittels eines Kompressors aus dem Kurbelgehäuse in den Gaskreislauf zurückgeführt wird. Als Kompressor kann ein herkömmlicher Kompressor verwendet werden. Die Förderleistung des Kompressors wird zweckmäßigerweise abhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle gesteuert, so dass der Druck im Kurbelgehäuse konstant gehalten werden kann. Um eine unerwünschte Verschmutzung des Gases durch Öl aus dem Kurbelgehäuse zu vermeiden, ist bevorzugt eine Ölabscheidevorrichtung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Kompressor vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist das Gas ein Inertgas, zum Beispiel Stickstoff. Als Inertgas ist allgemein ein Gas zu verstehen, dass sehr reaktionsträge ist, sich folglich nur an wenigen chemischen Reaktionen beteiligt. Die Verwendung von Luft als Zirkulationsgas ist zwar ebenfalls denkbar, jedoch ist dann zu berücksichtigen, dass eine Sättigung der Luft mit Öldämpfen oder Ölteilchen zu einer Selbstzündung des Gases in den Zylindern des Verbrennungsmotors führen kann, insbesondere wenn eine hohe Lastanforderung des Verbrennungsmotors simuliert wird, indem der Gaskreislauf mittels der externen Druckgasquelle mit einem hohen Druck beaufschlagt wird. Die Selbstzündung des Gases kann jedoch durch die Verwendung eines Inertgases, wie zum Beispiel Stickstoff, vollständig vermieden werden. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von Stickstoff als Inertgas beschränkt und es können auch andere Inertgase, wie zum Beispiel Edelgase, und Mischungen unterschiedlicher Inertgase mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
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Um eine Selbstzündung des Gases in jedem Fall ausschließen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor dem Beginn einer Prüfung des Verbrennungsmotors zu evakuieren. Auf diese Weise kann eine ausreichende Reinheit des Inertgases sichergestellt werden. Zur Überwachung der Reinheit des Inertgases ist es ferner vorteilhaft, das in dem Gaskreislauf zirkulierende Gas mittels eines Lambdasensors – auch während der Durchführung der Prüfung – zu überwachen. Somit lässt sich die Sicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöhen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 stellt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Prüfverfahrens für Verbrennungsmotoren dar. Ein gewöhnlicher Verbrennungsmotor 2 weist eine in einem in 1 nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse angeordnete Kurbelwelle auf, die von in Zylinderbohrungen 3 verschiebbaren Kolben 4 drehbar antreibbar ist. Einlassseitig weist der Verbrennungsmotor 2 einen Einlasskrümmer 5 mit einer stromaufwärts angeordneten Drosselklappe 6 auf. Auslassseitig weist der Verbrennungsmotor 2 einen Auslasskrümmer 7 auf. Da die Funktionsweise des Verbrennungsmotors 2 allgemein bekannt ist, kann auf eine ausführliche Beschreibung des Verbrennungsmotors 2 an dieser Stelle verzichtet werden.
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Die Prüfvorrichtung 1 umfasst einen in 1 nicht dargestellten, an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 ankoppelbaren Elektromotor zum temporären Schleppantrieb des Verbrennungsmotors 2. Um Größen wie beispielsweise den Motoröldruck, den Druck im Einlass- und/oder Auslasskrümmer 5, 7 oder den Druck in den Zylinderbohrungen 3 des Verbrennungsmotors 2 zu messen, sind entsprechende Druck- und/oder Drehmomentsensoren, die in 1 nicht dargestellt sind, an dem Verbrennungsmotor 2 angebracht. So ist zum Beispiel jeder Zylinderbohrung 3 des Verbrennungsmotors 2 bei der in 1 dargestellten Prüfvorrichtung 1 bevorzugt jeweils wenigstens ein Drucksensor zugeordnet, um den Zylinderinnendruck und somit die zu simulierende Lastanforderung des Verbrennungsmotors 2 bestimmen bzw. während der Prüfung überwachen zu können. Die Drucksensoren können in vorteilhafter Weise zum Beispiel in den Bohrungen für die Zünd- oder Glühkerze aufgenommen sein. Des Weiteren wird bevorzugt auch der Druck im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors 2 mittels wenigstens eines Drucksensors überwacht. Hierauf wird weiter unten noch einmal Bezug genommen.
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Die Einlassseite 8 und die Auslassseite 9 des Verbrennungsmotors 2 sind jeweils über fluidleitende Verbindungsmittel, insbesondere Verbindungsschläuche und/oder Verbindungsrohre 10, derart miteinander verbunden, dass der Verbrennungsmotor 2 mit den fluidleitenden Verbindungsmitteln einen geschlossenen Kreislauf bildet, in dem ein Gas, zielführend ein Inertgas zirkulierbar ist, wie im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird.
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Ferner weist das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 einen auslassseitig des Verbrennungsmotors 2 in dem Gaskreislauf angeordneten Dämpfungsbehälter 11 zum Dämpfen der Strömung des in dem Gaskreislauf zirkulierenden Gases auf, eine einlassseitig des Verbrennungsmotors 2 in dem Gaskreislauf angeordnete Kühlvorrichtung 12 zum Kühlen des in dem Gaskreislauf zirkulierenden Gases, einen einlassseitig des Verbrennungsmotors 2 in dem Gaskreislauf angeordneten Filter 13 zum Reinigen des in dem Gaskreislauf zirkulierenden Gases, eine an den Gaskreislauf ankoppelbare, externe Druckgasquelle 14 zum Beaufschlagen des Gaskreislaufs mit einem vorbestimmten Druck und einen an das Kurbelgehäuse ankoppelbaren Kompressor 15 zum Zurückführen des in das Kurbelgehäuse gelangten Gases aus dem Kurbelgehäuse in den Gaskreislauf.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 wird im Folgenden beschrieben. Zum Prüfen des Verbrennungsmotors 2 wird ein in 1 nicht dargestellter Elektromotor an die ebenfalls nicht dargestellte Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 angekoppelt und durch Betrieb des Elektromotors die Kurbelwelle in Drehbewegung versetzt, was hierin auch als Schleppbetrieb des Verbrennungsmotors bezeichnet wird. Mit anderen Worten wird der Verbrennungsmotor 2 durch den Elektromotor angetrieben. Eine Befeuerung des Verbrennungsmotors 2, das heißt ein Eigenantrieb des Verbrennungsmotors 2, findet bei der erfindungsgemäßen Prüfung des Verbrennungsmotors 2 nicht statt.
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Über die Einlassseite 8 wird dem Verbrennungsmotor 2 ein Gas zugeführt. Das Gas gelangt über die Drosselklappe 6 und den Einlasskrümmer 5 in die entsprechenden Zylinder bzw. Zylinderbohrungen 3 des Verbrennungsmotors 2. Dort wird es in an sich bekannter Weise durch die in den Zylinderbohrungen 3 verschiebbaren und über die Kurbelwelle und den Elektromotor angetriebenen Kolben 4 des Verbrennungsmotors 2 komprimiert. Anschließend wird das Gas über den Auslasskrümmer 7 an der Auslassseite 9 des Verbrennungsmotors 2 ausgestoßen. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt das Gas von der Auslassseite 9 über entsprechende fluidleitende Verbindungsmittel, zum Beispiel Verbindungsschläuche und/oder Verbindungsrohre 10, zunächst in den Ausgleichs- bzw. Dämpfungsbehälter 11. Dieser dient der Strömungsdämpfung des in dem Gaskreislauf zirkulierenden und insbesondere durch die Kolbenbewegungen pulsierenden Gases. Auf diese Weise werden unerwünschte Resonanzen in dem Gaskreislauf wirksam vermieden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bildet der Dämpfungsbehälter 11 einen Teil der fluidleitenden Verbindungsmittel, da er das Gas in dem Gaskreislauf weiterleitet.
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Von dem Dämpfungsbehälter 11 gelangt das Gas einlassseitig des Verbrennungsmotors 2 zu der in dem Gaskreislauf angeordneten Kühlvorrichtung 12, von der es gekühlt wird. Auch die Kühleinrichtung 12 bildet im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Teil der fluidleitenden Verbindungsmittel. Mit Hilfe der Kühlvorrichtung 12 werden die Temperatur des einlassseitig in den Verbrennungsmotor 2 einströmenden Gases und folglich auch die Volumenausdehnung des Gases in dem Gaskreislauf in gewünschter Weise kontrolliert und gesteuert.
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Wie in 1 zu erkennen ist, wird das in dem Gaskreislauf zirkulierende Gas bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einlassseitig des Verbrennungsmotors 2 ferner noch durch den Filter 13 geleitet und gereinigt, um eine unerwünscht hohe Menge an Motoröldampf bzw. Motorölteilchen in dem Gas zu vermeiden. Auch der Filter 13 bildet im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Teil der fluidleitenden Verbindungsmittel. Stromabwärts des Filters 13 gelangt das Gas zur Einlassseite 8 des Verbrennungsmotors 2, so dass der durch den Elektromotor fremd angetriebene Verbrennungsmotor 2 und die fluidleitenden Verbindungsmittel 10, 11, 12 und 13 einen geschlossenen Gaskreislauf bilden.
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Über den geschlossenen Gaskreislauf ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Zylinderbohrungen 3 mit einem Innendruck (Zylinderinnendruck) zu beaufschlagen, so dass sich das Prüfverfahren für den Verbrennungsmotor 2 realitätsgetreuer durchführen lässt. Auf diese Weise werden die während des Prüfverfahrens gewonnenen Messergebnisse bezüglich insbesondere des Reibungs- und Abnutzungsverhaltens des Verbrennungsmotors 2 wesentlich verbessert. Zur Erfassung des Zylinderinnendrucks sind, wie bereits erwähnt, während des Prüfverfahrens entsprechende, in 1 nicht dargestellte Drucksensoren vorgesehen, bevorzugt in den Bohrungen der Zündkerzen oder Glühkerzen der Zylinderbohrungen 3.
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Mit dem vorstehend beschriebenen Gaskreislauf erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine realitätsgetreue Simulation des während eines befeuerten Betriebs des Verbrennungsmotors 2 vorherrschenden Zylinderinnendrucks im unteren bis mittleren Lastbereich. In diesem Lastbereich kann die simulierte Last des Verbrennungsmotors 2 zusätzlich durch die an der Einlassseite 8 des Verbrennungsmotors 2 angeordnete Drosselklappe 6 gesteuert, das heißt verringert oder erhöht werden.
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Zur Simulation von Lastanforderungen des Verbrennungsmotors 2, die über den unteren bis mittleren Lastbereich hinausgehen und sogar Volllast erreichen, steht die an den Gaskreislauf ankoppelbare, externe Druckgasquelle 14 zur Verfügung, wie 1 zu entnehmen ist. Die Druckgasquelle 14 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Drucksteuervorrichtung, insbesondere einer Druckregeleinrichtung 16 und einer Drucksteuereinrichtung 17, an den Gaskreislauf angekoppelt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Druckgasquelle 14 über die Drucksteuervorrichtung 16, 17 an den Filter 13 der Prüfvorrichtung 1 angekoppelt. Mittels der externen Druckgasquelle 14 lässt sich der Gaskreislauf über die Druckregeleinrichtung 16 und die Drucksteuereinrichtung 17 mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagen. Durch ein erhöhtes Druckniveau in dem Gaskreislauf erhöht sich ebenfalls der Zylinderinnendruck im oberen Totpunkt der Kolben 4 des Verbrennungsmotors 2. Durch die Druckregeleinrichtung 16 und die Drucksteuereinrichtung 17 kann der Druck im Gaskreislauf während der Prüfung des Verbrennungsmotors 2 wirksam innerhalb eines gewünschten Druckbereichs gehalten werden, der für den zu simulierenden Lastzustand des Verbrennungsmotors 2 erforderlich ist. Für eine derartige Druckregelung ist es zweckmäßig, die Messsignale der bereits erwähnten, in den Zylindern bzw. den Zylinderbohrungen 3 angeordneten Drucksensoren heranzuziehen. Die Messsignale der Drucksensoren können ferner ebenfalls dazu verwendet werden, die von dem Verbrennungsmotor 2 zu leistende Kompressionsarbeit des Gases von der reinen Reibarbeit des Verbrennungsmotors 2 zu unterscheiden.
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Ein Ausgleich eines in der Regel unvermeidbaren Gasverlusts, zum Beispiel infolge des Entweichens an den Kolbenringen und/oder infolge des Wärmeverlusts aufgrund der Kompression des Gases in den Zylindern bzw. Zylinderbohrungen 3 des Verbrennungsmotors 2, wird bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vorteilhafter Weise ebenfalls durch die externe Druckgasquelle 14 und die zugehörige Drucksteuervorrichtung 16, 17 übernommen.
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Um den Gasverlust infolge des Entweichens an den Kolbenringen so gering wie möglich zu halten, sieht das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel vor, dass in das Kurbelgehäuse gelangtes Gas mittels des Kompressors 15 aus dem Kurbelgehäuse in den Gaskreislauf zurückgeführt wird. Als Kompressor 15 kann ein herkömmlicher Kompressor verwendet werden. Wie 1 zu entnehmen ist, leitet der Kompressor 15 das aus dem Kurbelgehäuse entnommene Gas über den Dämpfungsbehälter 11 in den Gaskreislauf ein. Somit kann ebenfalls die Strömung des durch den Kompressor 15 zurückgeführten Gases mittels des Dämpfungsbehälters 11 gedämpft werden, um unerwünschte Resonanzen in dem Gaskreislauf zu vermeiden. Die Förderleistung des Kompressors 15 wird zweckmäßigerweise abhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle derart gesteuert, dass der Druck im Kurbelgehäuse konstant gehalten wird. Hierzu dient die in 1 erkennbare Kurbelgehäusedrucksteuerung 18. Um eine unerwünschte Verschmutzung des Gases durch Öl aus dem Kurbelgehäuse zu vermeiden, sieht das gezeigte Ausführungsbeispiel bevorzugt eine Ölabscheidevorrichtung 19 zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Kompressor 15 vor.
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Das in dem Gaskreislauf des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels zirkulierende Gas ist, wie bereits erwähnt, bevorzugt ein Inertgas, wie zum Beispiel Stickstoff. Andere Inertgase als Stickstoff, zum Beispiel Edelgase, sowie Mischungen unterschiedlicher Inertgase können selbstverständlich ebenfalls verwendet werden. Die Verwendung von Luft als Zirkulationsgas ist ebenfalls denkbar, jedoch ist dann zu berücksichtigen, dass eine Sättigung der Luft mit Öldämpfen oder Ölteilchen zu einer Selbstzündung des Gases in den Zylindern bzw. Zylinderbohrungen 3 führen kann, insbesondere wenn eine hohe Lastanforderung des Verbrennungsmotors 2 simuliert wird, indem der Gaskreislauf mittels der externen Druckgasquelle 14 mit einem hohen Druck beaufschlagt wird. Die Selbstzündung des Gases kann jedoch durch die Verwendung des Inertgases vollständig vermieden werden.
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Bei der Verwendung von Inertgasen als Zirkulationsgas ist es zweckmäßig, die Prüfvorrichtung 1 vor dem Beginn einer Prüfung des Verbrennungsmotors 2 zu evakuieren. Auf diese Weise wird eine ausreichende Reinheit des Inertgases gewährleistet und eine Selbstzündung während der Prüfung ausgeschlossen. Zur Überwachung der Reinheit des Inertgases sieht die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 einen Lambdasensor 20 einlassseitig des Verbrennungsmotors 2 vor. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lambdasensor 20 nach der Kühlvorrichtung 12 und vor dem Filter 13 angeordnet.
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Das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird das hierin offenbarte erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Zylinderbohrung
- 4
- Kolben
- 5
- Einlasskrümmer
- 6
- Drosselklappe
- 7
- Auslasskrümmer
- 8
- Einlassseite
- 9
- Auslassseite
- 10
- Verbindungsschlauch, Verbindungsrohr
- 11
- Dämpfungsbehälter
- 12
- Kühlvorrichtung
- 13
- Filter
- 14
- Externe Druckgasquelle
- 15
- Kompressor
- 16
- Druckregeleinrichtung
- 17
- Drucksteuereinrichtung
- 18
- Kurbelgehäusedrucksteuerung
- 19
- Ölabscheidevorrichtung
- 20
- Lambdasensor
