DE1281173B - Device for monitoring the exhaust gas temperatures in multi-cylinder internal combustion engines - Google Patents

Device for monitoring the exhaust gas temperatures in multi-cylinder internal combustion engines

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DE1281173B
DE1281173B DE1966S0101423 DES0101423A DE1281173B DE 1281173 B DE1281173 B DE 1281173B DE 1966S0101423 DE1966S0101423 DE 1966S0101423 DE S0101423 A DES0101423 A DE S0101423A DE 1281173 B DE1281173 B DE 1281173B
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exhaust gas
cylinder
voltage
monitoring
thermocouples
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DE1966S0101423
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Dipl-Ing Josef Schelenz
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/021Particular circuit arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F2007/0097Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

Einrichtung zur Überwachung der Abgastemperaturen bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Abgastemperaturen bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen, insbesondere Großdieselmotoren. Der Gang der Abgastemperatur gibt wichtige Aufschlüsse über den Verbrennungsverlauf der einzelnen Zylinder; er kann deshalb, in eine elektrische Meßgröße umgewandelt, dazu herangezogen werden, Gefahrenzustände anzuzeigen. Es ist bekannt, die Abgastemperaturen der einzelnen Zylinder in zyklischer Folge zu messen und sie automatisch mit einem festen Sollwert zu vergleichen. Bei diesem Verfahren kann jedoch ein gefahrenanzeigendes aber oder Unterschreiten der Abgastemperatur bei einzelnen Zylindern nur für einen dem festen Sollwert entsprechenden Lastzustand festgestellt werden. Da aber die Höhe der Abgastemperatur zwischen Leerlauf und Vollast mit den Laständerungen gleitet, sollte auch, um die besonders kritischen Zustände beim An-und Abfahren großer Brennkraftmaschinen besser beherrschen zu können, der Temperatursollwert, mit dem die Istwerte der Abgastemperatur der einzelnen Zylinder verglichen werden, entsprechend der Maschinenlast einstellbar sein.Device for monitoring the exhaust gas temperatures in multi-cylinder Internal combustion engines The invention relates to a device for monitoring the Exhaust gas temperatures in multi-cylinder internal combustion engines, especially large diesel engines. The course of the exhaust gas temperature provides important information about the combustion process the individual cylinder; it can therefore, converted into an electrical measured variable, can be used to indicate dangerous situations. It is known the exhaust gas temperatures of the individual cylinders in cyclical order and automatically with a to compare fixed setpoint. With this method, however, a hazard-indicating but or falling below the exhaust gas temperature for individual cylinders only for one the load state corresponding to the fixed setpoint can be determined. But since the The level of the exhaust gas temperature between idling and full load slides with the load changes, should also be used to deal with the particularly critical states when starting and shutting down large internal combustion engines To be able to better control the temperature setpoint with which the actual values of the exhaust gas temperature of the individual cylinders can be compared, adjustable according to the machine load be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst weitgehend automatisierte tÇberwachungseinrichtung für die Abgastemperatur mehrzylindriger Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei der bei allen Lastzuständen das aber oder Unterschreiten der Ist-Temperatur der Abgase der einzelnen Zylinder, bezogen auf die Soll-Temperatur des Lastpunktes, festgestellt werden kann. Als eine Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, im Abgasstrom jedes Zylinders zwei Thermoelemente als Meßfühler anzuordnen, von denen jeweils eines in einer Reihenschaltung mit einem Spannungsteiler liegt, an dem ein der Zylinderzahl entsprechender Teil der Summenspannung aller in Reihe geschalteter Thermoelemente abgegriffen ist und die Teilspannung nacheinander zyklisch gegen die Spannung des zweiten Thermoelementes jedes Zylinders geschaltet und die entstehenden Differenzspannungen Vergleichs- und Anzeigeeinrichtungen zugeführt sind. Die aus der Reihenschaltung der Thermoelemente über den Spannungsteiler erbrachte Teilspannung ist also als gleitender Sollwert anzusehen, der sich mit dem Lastzustand der Brennkraftmaschine ändert und mit dem die Istwerte der Abgastemperaturen der einzelnen Zylinder verglichen werden. Tritt bei einzelnen Zylindern eine Störung auf, so macht sich dies beispielsweise bei Verkokung durch einen Abfall, bei Schmierfehlern durch einen Anstieg der Abgastemperatur bemerkbar. Überschreitet die beim Vergleich der Soll- und Istwerte entstehende Differenzspannung die im Vergleicher vorgegebenen Werte, wird ein Alarm ausgelöst. Im Störungsfall hat zwar die aus der Reihenschaltung der Thermoelemente abgeleitete Soll-Temperatur den anteiligen Fehler der Temperatur des gestörten Zylinders, der Fehler wird aber um so kleiner, je größer die Zylinderzahl der Maschinen ist und kann deshalb in den meisten Fällen in Kauf genommen oder vernachlässigt werden. The invention is based on the object as far as possible automated monitoring device for the exhaust gas temperature of multi-cylinder To create internal combustion engines, but in all load conditions or below this the actual temperature of the exhaust gases from the individual cylinders, based on the target temperature of the load point can be determined. As a solution to this problem it is proposed to arrange two thermocouples as sensors in the exhaust gas flow of each cylinder each of which is connected in series with a voltage divider that part of the total voltage of all series-connected parts corresponding to the number of cylinders Thermocouple is tapped and the partial voltage cyclically counteracted one after the other the voltage of the second thermocouple of each cylinder is switched and the resulting Differential voltages comparison and display devices are supplied. From The partial voltage produced by the series connection of the thermocouples via the voltage divider is therefore to be viewed as a sliding setpoint that is related to the load condition of the internal combustion engine changes and with which the actual values of the exhaust gas temperatures of the individual cylinders are compared will. If a malfunction occurs in individual cylinders, this can be done, for example in the case of coking due to a drop, in the case of lubrication errors due to an increase in the exhaust gas temperature noticeable. Exceeds the comparison the differential voltage arising from the setpoint and actual values the values specified in the comparator, an alarm is triggered. In the event of a malfunction has the target temperature derived from the series connection of the thermocouples the proportional error of the temperature of the disturbed cylinder, but the error will the smaller, the greater the number of cylinders in the machine and can therefore be used in in most cases are accepted or neglected.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben. An exemplary embodiment is shown in the figure to explain the invention shown schematically and described below.

In den Abgasströmen der Zylinder Zu . . . Zs einer achtzylindrigen Brennkraftmaschine sind jeweils zwei Thermoelemente al, bs... a b8 angeordnet. Um möglichst gleiches Temperaturpotential zu erreichen, sind die beiden Thermoelemente eng benachbart in einer (hier nicht gezeichneten) in den Abgasstrom reichenden Hülse untergebracht. Die Thermoelemente al... a8 sind untereinander in Reihe geschaltet. Ihre Summenspannung fällt über einen Spannungsteiler R ab, der einen Abgriff T aufweist, an dem l/s der Summenspannung als Mittelwert der Abgastemperaturen aller Zylinder abgenommen werden kann. Mittels einem nicht eingezeichneten, von einem Taktgeber gesteuerten Relaisschalter werden die Kontakte mol... m8 nacheinander betätigt und die Spannungen der Thermoelemente bs... b8 in zyklischer Folge einer Vergleicherschaltung zugeführt, wo sie mit der aus dem Spannungsteiler R gewonnenen Mittelwertspannung verglichen werden. In the exhaust gas streams of the cylinders to. . . Zs an eight-cylinder Internal combustion engine are two thermocouples al, bs ... a b8 arranged. Around The two thermocouples are to achieve the same temperature potential as possible closely adjacent in a sleeve (not shown here) reaching into the exhaust gas flow housed. The thermocouples al ... a8 are connected in series. Their total voltage drops over a voltage divider R, which has a tap T, on the l / s of the total voltage as the mean value of the exhaust gas temperatures of all cylinders can be removed. By means of a not shown, from a clock generator controlled relay switch, the contacts mol ... m8 are operated one after the other and the voltages of the thermocouples bs ... b8 in a cyclical sequence of a comparator circuit fed, where it is matched with the mean value voltage obtained from the voltage divider R. be compared.

Die Vergleicherschaltung besteht aus einem Null-Verstärker V und zwei Kippstufen ST und SH für einen oberen und unteren Grenzwert. Überschreitet bei Störung eines Zylinders die Differenzspannung die vorgegebenen Werte nach oben oder nach unten, so spricht die entsprechende Kippstufe an, und es wird ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst. Durch Tastendruck auf einen der Schalter dz... d5 kann das Thermoelement bn des gestörten Zylinders auf eine Anzeigeeinrichtung Az geschaltet werden, welcher Hinweise auf die Art der Störung entnommen werden können. Um sicherzustellen, daß die Überwachung der ordnungsgemäß arbeitenden Zylinder bei der Störung eines einzelnen nicht unterbrochen wird, kann der gestörte Zylinder während des Alarmzustandes aus dem Oberwachungszyklus herausgenommen werden.The comparator circuit consists of a zero amplifier V and two Flip-flops ST and SH for an upper and lower limit value. Exceeds in the event of a fault of a cylinder, the differential voltage increases or decreases the specified values below, so the corresponding flip-flop responds, and it becomes a optical and / or acoustic alarm triggered. By pressing one of the Switch dz ... d5 can switch the thermocouple bn of the disturbed cylinder to a display device Az can be switched, which information on the type of fault can be taken can. To ensure that the monitoring of the properly working cylinders if an individual fails, the malfunctioning cylinder can can be removed from the monitoring cycle during the alarm state.

Zu diesem Zweck liegen im Verstärkereingang acht parallelgeschaltete Kontakt-Reihenschaltungen. Jeder Parallelzweig besteht aus einer Reihenschaltung eines Kontaktes s, des jedem Zylinder zugeordneten Alarmsignalrelais und eines Kontaktes mn des entsprechenden Meßstellenrelais, wobei n von 1 bis 8 zählt. Der Kontakt Sn schließt sich im Alarmfall, der Kontakt m, bei der zyklischen Ansteuerung der Meßstelle des betreffenden Zylinders. Sind so beide Kontakte geschlossen, wird eine Aussteuerung des Verstärkers V und der Kippverstärker SH und ST verhindert. For this purpose there are eight parallel-connected in the amplifier input Contact series connections. Each parallel branch consists of a series connection a contact s, the alarm signal relay assigned to each cylinder and a contact mn of the corresponding measuring point relay, where n counts from 1 to 8. The contact Sn In the event of an alarm, contact m closes when the measuring point is controlled cyclically of the cylinder concerned. If both contacts are closed in this way, a modulation occurs of the amplifier V and the flip-flop amplifier SH and ST prevented.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Überwachung der Abgastemperaturen bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschi- nen, insbesondere Großdieselmotoren, d a du r:c h gekennzeichnet, daß im Abgasstrom jedes Zylinders (Z) zwei Thermoelemente (a, b) als Meßfühler angeordnet sind, von denen jeweils eines (a) in einer Reihenschaltung mit einem Spannungsteiler. (R) liegt, und daß an dem Spannungsteiler ein der Zylinderzahl entsprechender Teil der Summenspannung aller in Reihe geschalteter Thermoelemente abgegriffen ist und daß die Teilspannung nacheinander zyklisch gegen die Spannung des zweiten Thermoelementes (b) jedes Zylinders geschaltet ist und daß die entstehenden Differenzspannungen Vergleichs- und Anzeigeeinrichtungen zugeführt sind. Claims: 1. Device for monitoring the exhaust gas temperatures in the case of multi-cylinder internal combustion engines nen, especially large diesel engines, you r: c h characterized that in the exhaust gas flow of each cylinder (Z) two thermocouples (a, b) are arranged as sensors, of which one (a) is connected in series with a voltage divider. (R) is, and that on the voltage divider one of the number of cylinders Corresponding part of the total voltage of all thermocouples connected in series is tapped and that the partial voltage successively cyclically against the voltage of the second thermocouple (b) of each cylinder is switched and that the resulting Differential voltages comparison and display devices are supplied. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Thermoelemente (a, b) eng benachbart in einer in dem Abgasstrom ragenden Hülse angeordnet sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the two Thermocouples (a, b) arranged closely adjacent in a sleeve protruding into the exhaust gas flow are. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei aber oder Unterschreitung vorgebener Werte der Differenzspannung Mittel zur Auslösung eines Alarms vorgesehen sind und daß der gestörte Zylinder für die Dauer des Alarms mittels einer Relaisschaltung automatisch aus dem Überwachungszyklus herausnehmbar ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that when but or falling below specified values of the differential voltage means for triggering an alarm are provided and that the disturbed cylinder for the duration of the alarm can be automatically removed from the monitoring cycle by means of a relay circuit is. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 680 375. Documents considered: German Patent No. 680 375.
DE1966S0101423 1966-01-13 1966-01-13 Device for monitoring the exhaust gas temperatures in multi-cylinder internal combustion engines Pending DE1281173B (en)

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