DE19654137C2 - Verfahren zum Prüfen eines end-/ oder teilmontierten Verbrennungsmotores - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines end- oder teilmontierten Verbren­ nungsmotores auf Montagefehler und/oder Fertigungsfehler, wobei der Verbrennungs­ motor schleppend angetrieben wird, zum Erzeugen von bestimmten Druck- und Strö­ mungszuständen wenigstens einem Zu- oder Abgang des Verbrennungsmotores eine Blende vorgeschaltet wird und wobei insbesondere Druck- und Drehmomentmeßwerte zur Auswertung herangezogen werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 0 456 244 B1 bekannt. Dort werden zur Ermitt­ lung des Ansaugunterdruckes und des Abgasgegendruckes dem Ansaug- und Abgas­ sammelkrümmer Lochblenden zugeordnet. Diese Maßnahmen dienen dem Ausgleich der niedrigen Schleppdrehzahl und der damit verbundenen geringen Gaswechselfre­ quenz. Der Querschnitt derartiger Blenden kann zunächst analytisch vorausgelegt wer­ den, wobei mit Hilfe von Meßreihen der letztlich eingesetzte Querschnitt empirisch er­ mittelt wird. Der festgelegte Querschnitt bleibt dort konstant und muß für alle Meßzyklen ein nutzbarer Kompromiß sein. Der im Verbrennungsraum sich aufbauende Druck läßt sich wechselnden Meßzyklen nicht anpassen.

Aus der EP 0 536 561 A1 ist ein Verfahren zum Prüfen von Einzelkomponenten einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotores bekannt. Dabei werden die Meßwerte der Einzelkomponente mit den Meßwerten des Verbrennungsmotores verglichen. Die ein­ gesetzten Blenden sind in ihrem Strömungsquerschnitt nicht verstellbar.

Ferner ist aus der DE 25 36 047 A! eine Vorrichtung zur Simulation unterschiedlicher Luftdrücke bekannt. Sie wird zur Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Luft­ drücke auf die Abgasemission, die Leistung und den Kraftstoffverbrauch von Brenn­ kraftmaschinen eingesetzt. Dazu ist einer sich im Normalbetrieb befindlichen Brenn­ kraftmaschine ein Prüfbehälter nachgeschaltet, der abgas- und ansaugseitig mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Damit auch bei instationärem Betrieb der Brenn­ kraftmaschine der einmal eingestellte Luftdruck in dem Behälter gleichbleibt, ist eine selbstregelnde Drosselvorrichtung in der Luftzufuhrleitung des Prüfbehälters vorgese­ hen.

Es stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangsgenannten Art anzugeben, das dem Prüfling den für den jeweiligen Meßschritt optimalen Luftmassenstrom zur Verfü­ gung stellt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Strömungsquerschnitt der Blenden in Abhängigkeit von Prüfanforderungen verstellt wird.

Mit der Verstellbarkeit des Strömungsquerschnitts wird der optimale Luftmassenstrom und damit eine größtmögliche Dynamik der Meßsignale erreicht. Ferner lassen sich durch Wechsel in der Prüfanforderung ausgewählte Fehlerdiagnosen erstellen.

Eine andere Lösung der Aufgabe sieht vor, daß wenigstens der Verbrennungsraum des zu prüfenden Motores mit einem Druck beaufschlagt wird, der höher liegt als der Um­ gebungsdruck des Verbrennungsmotores.

Mit einer größeren Luftmasse im Verbrennungsraum wird beispielsweise beim schlep­ penden Antrieb die zu leistende Kompressionsarbeit gesteigert, so daß Fehler, die zu Kompressionsverlusten führen können, eindeutiger erfaßbar sind.

Außer dem Verbrennungsraum können auch andere Bereiche des Motorinnenraumes mit einem erhöhten Druck beaufschlagt werden, um für den jeweils gewählten Meß­ schritt die Druckverläufe zur Indikation von Fehlern heranzuziehen. So wird z. B. der im Bereich der Ansaug- bzw. Abgasseite wirkende Innendruck sowie dessen Druckverlauf zur Detektierung von Fehlern verwendet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Verfahren werden die Prüfanforderungen in ein Prüfprogramm eingebunden.

Damit ist ein individuell abstimmbarer Meßaufbau für Produktionslinien mit mehreren Modellen bis zur Losgröße "1" möglich. Auch ist der Einsatz im Zusammenhang mit einem Expertensystem möglich.

Anhand von Ausführungsbeispielen und der schematischen Fig. 1 bis 3 wird das erfin­ dungsgemäße Verfahren beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Verbrennungsmotors,

Fig. 2 ein Drehmomentdiagramm und

Fig. 3 ein Oeldruckdiagramm.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung. An einem ersten Beispiel, bei dem Fehler an den Kompressionsringen 1 und 2 als Prüfanforderung angenommen werden, wird das Prüfverfahren erläutert. Bei einem zu prüfenden Verbrennungsmotor 3 ist die Montage soweit fortgeschritten, daß sich beim Schleppbetrieb im Motorraum des Ver­ brennungsmotores ein Gasdruck aufbauen kann. Es kann sich also um einen teilmon­ tierten oder um einen komplett montierten Motor handeln.

Je eine dem Ansaugkanal 4 und dem Abgaskanal 5 vorgeschaltete Blende 6, 7 wird über eine nicht dargestellte Verstellvorrichtung auf einen vorgebbaren Strömungsquer­ schnitt eingestellt. Der zu prüfende Verbrennungsmotor 3 (Prüfling) wird mit einer vor­ gebbaren Drehzahl geschleppt. Zur zuverlässigen Bestimmung eines möglichen Feh­ lers an den Kompressionsringen oder auf deren teilweises oder vollständiges Fehlen wird ein an einem Kanal 8 der Saugseite angebrachtes Verbindungsstück 9 von einer nicht dargestellten Druckluftquelle beaufschlagt. Der Verbrennungsraum 10 und somit auch der dem Verbrennungsraum nebengeordnete weitere Innenraum des Verbren­ nungsmotors wird über dieses Verbindungsstück 9 mit einem Druck beaufschlagt, der höher ist als der Umgebungsdruck. Durch die Erhöhung der zu komprimierenden Luft­ masse im Verbrennungsraum 10 wird die zu leistende Kompressionsarbeit gesteigert, so daß die Kompressionsverluste und die daraus abzuleitende Änderung der Schlepp­ moment-Meßwerte deutlicher hervortreten. Während dem Aufbringen dieses Stützdruc­ kes kann die Blende 6 in Schließstellung gebracht werden. Durch Verstellung der auf der Abgasseite angeordneten Blende 7 läßt sich der abströmende Luftmassenstrom kontinuierlich beeinflussen. Der jeweils optimale Luftmassenstrom zur Detektierung ei­ nes Fehlers bei dem jeweiligen Meßschritt wird von einem nicht dargestellten Meßrech­ ner ermittelt. Auf diesem Wege werden auch die Strömungsquerschnitte der Blenden ermittelt und ihre nicht dargestellten Einstellvorrichtungen angesteuert. Das jeweilige Prüfprogramm des Meßrechners veranlaßt auch das Aufbringen eines bestimmten Stützdruckes. Eine Druckmeßstelle 11 an der Saugseite leitet den dort herrschenden Druckwert an den Meßrechner weiter. Auch die auf der Abgasseite vor und hinter der Blende 7 angeordneten Druckmeßstellen 12, 13 leiten ihre Meßwerte zur Auswertung weiter. Die Druckverläufe der Ansaugseite bzw. der Abgasseite, ebenso die zu lei­ stende Verdichtungsarbeit, sowei die Druckverläufe im Verbrennungsraum sind ab­ hängig von der Luftmasse, welche dem Motor zur Verfügung gestellt wird.

Ein in der Fig. 2 dargestelltes Diagramm zeigt verschiedene Drehmomentmeßwerte, die in Abhängigkeit des Kurbelwellenwinkels aufgezeichnet sind. Wird über den Kanal 8 der Saugseite in den Innenraum des Verbrennungsmotors 3 eine Luftmasse mit einem größeren Druck als der Umgebungsdruck eingebracht, so wird sich bei fehlerfreier Mon­ tage der Kompressionsringe 1, 2 wegen der zu leistenden Kompressionsarbeit des im Verbrennungsraum 10 befindlichen Luftvolumens ein relativ hohes durch die Kurven­ spitze 16 symbolisiertes Schleppmoment einstellen, da ja der schleppende Elektro- Motor eine vorgebbare Drehzahl einzuhalten hat. Das an den Elektro-Motor vom ge­ schleppten Verbrennungsmotor zurücklaufende Drehmoment ist dabei gemäß der Kur­ venspitze 16a entsprechend gering.

Der dem Verbrennungsraum 10 zugewandte Kompressionsring 1 übernimmt den Hauptteil der Abdichtung zu einem Kurbelgehäuse 17. Sein Fehlen führt daher auf Grund der geringeren Kompressionsarbeit im Verbrennungsraum 10 zu einem geringe­ rem, durch das Bezugszeichen 18 symbolisierten Schleppmoment, des schleppenden Elektro-Motors. Der vom Verbrennungsmotor 3 an den Elektromotor zurückgegebene Drehmomentwert 18a zeigt sich in einer aussagekräftigen Differenz zur Kurvenspitze 16a. Die das Fehlen des dem Kurbelgehäuse 17 zugewandten Kompressionsringes 2 darstellenden Kurvenpunkte 19 bzw. 19a lassen auf Grund ihrer Abstände zu 16, 16a bzw. 18, 18a eine eindeutige Aussage zu. Insbesondere beim Fehlen des Kompressi­ onsringes 1 kann die Aussage durch eine Druckmessung an einer nicht dargestellten Stelle des Kurbelgehäuses 17 gefestigt werden, da ein Teil des durch Stützdruck ein­ gebrachten Luftmasse bei der Kompression in das Kurbelgehäuse 17 entweicht.

Anhand eines anderen Ausführungsbeispieles wird ein Fehler im Bereich des Pleuella­ gers detektiert. Zur Überprüfung dieser Fehlerquelle wird der Luftmassenstrom durch Verstellen des Strömungsquerschnittes der im Saugbereich angeordneten Blende 6 soweit reguliert, bis er die optimale Masse erreicht hat. Der für die jeweilige Prüfauf­ gabe erforderliche Luftmassenstrom und damit der Öffnungsquerschnitt der Blenden 6 und 7 wird von dem Meßrechner ermittelt und durch entsprechende Steuerbefehle an die Verstellvorrichtungen der Blenden umgesetzt. Für die vorgenannte Prüfaufgabe "Pleuellager" gibt der Meßrechner einen reduzierten Luftmassenstrom vor, der eine entsprechende Blendeneinstellung erfordert. Aufgrund dieser Reduzierung des Luft­ massenstromes und wegen der Vergrößerung des Verbrennungsraumes beim Ansau­ gen durch die Abwärtsbewegung des Kolbens wird hier ein Unterdruck erzeugt. Des­ halb wirkt während des Ansaugtaktes eine Kraft von unten auf den Kolben. Diese Kraft bewirkt, daß sich der Kurbelzapfen in der Lagerschale anlegt. Dabei werden die nicht dargestellten Kurbelwellenhauptlager durch eine Druckleitung direkt mit Öl versorgt. Auf Grund der Nuten in den Hauptlagerschalen baut sich gegen die Kurbelwelle 20 ein Druck auf, so daß durch Bohrungen 21 in der Kurbelwelle Öl zu einem Kurbelwellen­ zapfen gelangt. Über diese Ölbohrungen wird ein Pleuellager 23 mit Öl versorgt. Aus einer Verlagerungsberechnung geht hervor, daß sich die Kurbelwellenzapfen bei ozsil­ lierendem Kolben kurzzeitig aus den Lagerschalen heben und die Ölbohrungen frei werden. Das Schaubild der Fig. 3 zeigt in der oberen Kurve 24 den Öldruckverlauf analog der oszillierenden Bewegung. Der Kurvenverlauf 24 dient als Referenzkurve für ein fehlerfrei montiertes Pleuellager, dessen Fertigungstoleranzen im zuläsigen Rah­ men liegen. Die untere Kurve 25 symbolisiert mit dem deutlichen Öldruckabfall unter einem Kurbelwellenwinkel von ca. 220° gemäß dem Bezugszeichen 26 ein unzulässi­ ges Lagerspiel von 0,5 mm. Wird der Druckabfall noch größer, ist eine fehlende Lager­ schalenhälfte 27 ausgewiesen. Bei dem vorgenannten Beispiel wird die Blendenver­ stellung zusammen mit einer Öldruckkontrolle des Schmieröls als Indikator für eine fehlerhafte Montage oder einen Fertigungsfehler verwendet. Zur Bestimmung anderer Fehler können Druckwerte, wie z. B. im Bereich der abgasseitigen Blende 7, herange­ zogen werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Prüfen eines end- oder teilmontierten Verbrennungsmotors auf Montage- und/oder Fertigungsfehler, wobei der Verbrennungsmotor schleppend ange­ trieben wird, wobei zum Erzeugen von bestimmten Druck- und Strömungszuständen wenig­ stens einem Zu- oder Abgang des Verbrennungsmotors eine Blende (6, 7) vorgeschal­ tet wird und wobei insbesondere Druck- und Drehmomentmeßwerte zur Auswertung herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der Blende (6, 7) in Abhängigkeit von Prüfanforderungen versteift wird.

2. Verfahren zum Prüfen eines end- oder teilmontierten Verbrennungsmotors auf Montage- und/oder Fertigungsfehler, wobei der Verbrennungsmotor schleppend ange­ trieben wird, wobei zum Erzeugen von bestimmten Druck- und Strömungszuständen wenig­ stens einem Zu- oder Abgang des Verbrennungsmotors eine Blende (6, 7) vorgeschal­ tet wird und wobei insbesondere Druck- und Drehmomentmeßwerte zur Auswertung herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Verbrennungs­ raum (10) des Verbrennungsmotors (3) mit einem Druck beaufschlagt wird, der höher liegt als der Umgebungsdruck des Verbrennungsmotores.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfan­ forderungen in ein Prüfprogramm eingebunden werden.