DE19752194B4 - Verfahren und System zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und System zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben, mit folgenden Schritten:
Messen eines Standard-Drehmomentwertes bezüglich der Verformung der Nockenwelle (1; 201), die in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors bewirkt wird, durch Spannungserfassungsmittel;
Messen der Abweichung der Torsionsverformung einer Kurbelwelle (132; 230) und einer Einspritzpumpenwelle (124; 211) durch Festlegen der Nockenwelle (1; 201) und zwangsläufiges Drehen der Kurbelwelle (132; 230) unter dem Standard-Drehmomentwert;
Messen einer Schwingung, die erzeugt wird, wenn die Nockenwelle (1; 201), die Kurbelwelle (132; 230) und die Einspritzpumpenwelle (124; 211) gedreht werden, und Messen eines Kurbelwellen-Drehwinkels, um eine Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt (TDC) zu erfassen, wobei beide Messungen bei einer vorbestimmten Motordrehzahl durchgeführt werden;
Anzeigen der Bewegung des Kolbens und des Einlaß-/Auslaßventils als Graph bei der Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt (TDC) nach Analysieren der Abweichung der Torsionsverformung und der Schwingung jeder Welle; und
Bestimmen, ob...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Meßsystem für einen Motor eines Fahrzeugs, und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Messen der Interferenz zwischen einem Einlaß-/Auslaßventil und einem Kolben.
  • Insgesamt weist ein Motor zum Erzeugen der Antriebskraft eines Fahrzeugs einen Kolben, der eine geradlinige Bewegung innerhalb eines Zylinders durchführt, und ein Einlaßventil und ein Auslaßventil auf, die in einem Zylinderkopf vorgesehen sind. Eine Pleuelstange ist mit ihrem einen Ende an dem Kolben und mit ihrem anderen Ende an einem versetzten Abschnitt einer Kurbelwelle derart angebracht, daß die Kraft des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragen wird, um dieselbe zu drehen, wodurch die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird.
  • Die Kurbelwelle gibt die Rotationskraft nach einem Kupplungsvorgang an ein Getriebe ab und dreht eine Nockenwelle über einen Zeitsteuerriemen. Das Einlaßventil und das Auslaßventil werden durch die rotierende Nockenwelle geöffnet und geschlossen, um Kraftstoff zuzuführen bzw. Verbrennungsabgas auszustoßen.
  • Die Nockenwelle wird mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben, wobei die Nockenwelle und die Kurbelwelle über den Zeitsteuerriemen miteinander verbunden sind.
  • Jedes der oben genannten Bauteile des Motors weist seine eigene Festigkeit auf und kann eine Verformung durch eine Vielzahl von Faktoren, wie Trägheit, einer Belastung und einem Drehmoment aus der Kraftübertragung erfahren. Bezüglich der Nockenwelle ist, wenn das eine Ende drehbar abgestützt ist und das andere Ende Rotationskräfte aufnimmt, die Lastverteilung in Axialrichtung längs der Nockenwelle nicht gleichmäßig, so daß die Nockenwelle verformt werden kann.
  • Eine derartige Verformung des Nockenwelle verändert die Dauer des Öffnens und die Dauer des Hubs des Einlaßventils und des Auslaßventils, so daß sich eine Interferenz zwischen den Ventilen und dem Kolben ergibt, die eine Hauptursache für Motorstörungen ist.
  • Da es keinen Stand der Technik gibt, nach welchem eine derartige Verformung der Bauteile des Motors einschließlich der Nockenwelle gemessen wird, ist es schwierig, Daten zu erlangen, um das Problem der Interferenz zwischen dem Einlaß-/Auslaßventil und dem Kolben durch Vornehmen von Einstellungen zu korrigieren.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System zum Messen der Interferenz zwischen einem Einlaß-/Auslaßventil und einem Kolben zu schaffen, wobei ein Drehmomentwert, der eine Verformung der rotierenden Wellen bewirkt, eine Torsionsabweichung, die erzeugt wird, wenn das Drehmoment auf jede rotierende Welle übertragen wird, und eine Drehschwingung, die durch Verformen jeder Welle und Spannung und Elastizität eines Zeitsteuerriemens erzeugt wird, gemessen werden, um die Interferenz zwischen dem Einlaß-/Auslaßventil und dem Kolben zu berechnen und bei der Konstruktion zu berücksichtigen, so dass Motorstörungen ausgeschlossen werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben, mit folgenden Schritten: Messen eines Standard-Drehmomentwertes bezüglich der Verformung der Nockenwelle, die in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors bewirkt wird, durch Spannungserfassungsmittel; Messen der Abweichung der Torsionsverformung einer Kurbelwelle und einer Einspritzpumpenwelle durch Festlegen der Nockenwelle und zwangsläufiges Drehen der Kurbelwelle unter dem Standard-Drehmomentwert; Messen einer Schwingung, die erzeugt wird, wenn die Nockenwelle, die Kurbelwelle und die Einspritzpumpenwelle gedreht werden, und Messen eines Kurbelwellen-Drehwinkels, um eine Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt (TDC) zu erfassen, wobei beide Messungen bei einer vorbestimmten Motordrehzahl durchgeführt werden; Anzeigen der Bewegung des Kolbens und des Einlaß-/Auslaßventils als Graph bei der Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt (TDC) nach Analysieren der Abweichung der Torsionsverformung und der Schwingung jeder Welle; und Bestimmen, ob es eine Interferenz zwischen dem Einlaß- /Auslaßventil und dem Kolben gibt, durch Vergleich des berechneten Wertes mit dem als Graph angezeigten Wert.
  • Vorzugsweise wird als Spannungserfassungsmittel ein Dehnmeßstreifen verwendet.
  • Die Dehnmeßstreifen werden bevorzugt an der Nockenwelle an Stellen vorgesehen, an denen die Verformung durch die Kraftübertragung am größten ist.
  • In bevorzugter Weise wird die Abweichung der Torsionsverformung aus der Messung eines Verformungswinkels unter Verwendung von Winkelmessern abgeleitet, die an den Riemenscheiben der Kurbelwelle und der Einspritzpumpenwelle vorgesehen werden.
  • Die Abweichung der Torsionsverformung kann aus der Messung der Abweichung der Torsionsverformung der Kurbelwelle durch Festlegen der Einspritzpumpenwelle und zwangsläufiges Drehen der Kurbelwelle abgeleitet werden.
  • Bevorzugt wird die Messung der Schwingung unter Verwendung eines Torsionsschwingungsmeßgerätes durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß ist ein System zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben versehen mit ersten Winkelerfassungsmitteln zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle; und zweiten Winkelerfassungsmitteln zum Erfassen eines Drehwinkels einer Einspritzpumpenwelle, wobei die ersten und die zweiten Winkelerfassungsmittel die Abweichung der Torsionsschwingung der Kurbelwelle und der Einspritzpumpenwelle messen, wenn das Drehmoment, das gleich dem Nockenwellenverformungsdrehmoment ist, das an der Nockenwelle in einem feststehenden Zustand gemessen wird, entweder an die Kurbelwelle oder an die Einspritzpumpenwelle abgegeben wird, wobei das System bei einem Motor angewendet wird, bei dem die Kurbelwelle, die Einspritzpumpenwelle und die Nockenwelle über Kraftübertragungsmittel miteinander verbunden sind.
  • Vorzugsweise wird die Messung des Nockenwellenverformungsdrehmoments mittels Dehnmeßstreifen gemessen, die an der Stelle der Nockenwelle vorgesehen sind, an der die Verformung, die von dem Drehmoment aus der Kraftübertragung verursacht wird, am größten ist.
  • Die Dehnmeßstreifenanordnung weist vorzugsweise vier Widerstände auf, die über eine Wheatstone-Brücke miteinander verbunden sind, die einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß aufweist, mit einem ersten Signalprozessor zum Verarbeiten der Signale, die von dem ersten Ausgangsanschluß der Wheatstone-Brücke abgegeben werden; einem zweiten Signalprozessor zum Verarbeiten der Signale, die von dem zweiten Ausgangsanschluß der Wheatstone-Brücke abgegeben werden; und einer Steuereinrichtung zum Analysieren der Signale von dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluß, um die Verformung der Nockenwelle zu bestimmen, und zum Berechnen des Standard-Drehmoments aus dem bestimmten Wert der Verformung der Nockenwelle und Abgeben desselben.
  • Erfindungsgemäß ist ein System zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben vorgesehen, mit Reflexionsstreifen, die am Außenumfang der Riemenscheibe der jeweiligen Welle angeklebt sind und aus lichtreflektierendem Material sind; Torsionsschwingungserfassungsmitteln zum Emittieren von Licht zu der Riemenscheibe der jeweiligen rotierenden Welle hin, zum Aufnehmen der Reflexion dieses Lichtes, das von den Reflexionsstreifen reflektiert wird, und zum Abgeben der Schwingung jeder Welle als Signal einer AC (Wechselstrom)-Komponente; Verstärkungsmitteln zum Verstärken des abgegebenen Signals der AC-Komponente;
    Kurbelwellenwinkelerfassungsmitteln zum Erfassen des Kurbelwellendrehwinkels von der Riemenscheibe der Kurbelwelle;
    Aufzeichnungsmitteln zum Speichern der Kolbenstellungsinformation und des Signals der AC-Komponente bezüglich der Schwingung jeder Welle in einem vorbestimmten Format; und Kurvenformanzeigemitteln zum graphischen Anzeigen der Information über die Kolbenstellung und des Signals der AC-Komponente bezüglich der Schwingung jeder Welle.
  • Vorzugsweise führt das Kurbelwellenwinkelerfassungsmittel einen Lichtsignal-Unterbrechungsvorgang an Zähnen der Riemenscheibe der Kurbelwelle durch.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Nockenwelle eines Testmotors nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Schaltungsschema einer Dehnmeßstreifenanordnung aus 1;
  • 3 ein Schaltungsschema einer Vorrichtung zum Erfassen eines Standard-Drehmoments entsprechend den Signalen, die von den Dehnmeßstreifen aus 1 übertragen werden;
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenantriebs eines Testmotors nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 ein Blockschema eines Systems zum Messen der Interferenz zwischen den Ventilen, die von einer Nockenwelle betätigt werden, und einem Kolben über die Torsionsschwingung jeder rotierenden Welle eines Motors;
  • 6a eine graphische Darstellung eines Kolbenhubs in Kurvenform;
  • 6b eine graphische Darstellung der Torsionsschwingung einer Kurbelwelle in Kurvenform;
  • 6c eine graphische Darstellung der Torsionsschwingung einer Nockenwelle in Kurvenform;
  • 7 eine graphische Darstellung der Ventilzeitsteuerung relativ zur Kolbenbewegung; und
  • 8 eine graphische Darstellung der Ventilzeitsteuerung, wie berechnet und nach der Verformung, relativ zu der Kolbenbewegung.
  • Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
  • Wie aus 1 ersichtlich, sind Dehnmeßstreifen S an einer Nockenwelle 1 zum Messen der Torsionsverformung derselben vorgesehen.
  • Die Dehnmeßstreifen weisen einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2, einen dritten Widerstand R3 und einen vierten Widerstand R4 auf, die am Umfang der Nockenwelle 1 vorgesehen sind. Die Widerstände R1, R2, R3 und R4 sind in zwei Zweiergruppen eingeteilt, die um den Umfang der Nockenwelle 1 herum um 180° zueinander versetzt sind. Jeder Dehnmeßstreifen S ist in Axialrichtung der Nockenwelle 1 im Winkel von 45° angeordnet.
  • Wie aus 2 ersichtlich, sind der erste Widerstand R1 und der zweite Widerstand R2 mit der einen Seite eines Eingangsanschlusses Vi verbunden. Der dritte Widerstand R3 und der vierte Widerstand R4 sind mit der einen Seite eines anderen Eingangsanschlusses Vi verbunden. Ferner sind der zweite Widerstand R2 und der dritte Widerstand R3 mit einem ersten Ausgangsanschluß Vo1 derart verbunden, daß die Ausgabe des zweiten Widerstands R2 und des dritten Widerstand R3 dahin übertragen wird. Der ersten widerstand R1 und der vierte Widerstand R4 sind mit einem zweiten Ausgangsanschluß Vo2 derart verbunden, daß die Ausgabe des ersten Widerstands R1 und des vierten Widerstands R4 dahin übertragen wird. Eine derartige Verbindung wird über eine Wheatstone-Brücke 10 realisiert, wie in 3 gezeigt ist.
  • Wie aus 3 ersichtlich, ist der Ausgangsanschluß Vo der Wheatstone-Brücke 10 mit einem Signalprozessor 20 verbunden. Eine Steuereinrichtung 40 berechnet den Verformungsgrad der Nockenwelle 1 durch eine Maßabweichung, die von einem Rechenprogramm berechnet wird, welches Signale verwendet, die von dem Signalprozessor 20 abgegeben werden, so daß ein Standard-Drehmoment, welches eine Nockenwellenverformung bewirkt, errreicht werden kann.
  • Wie aus 4 ersichtlich, ist eine Vorrichtung zum Messen der Verformung einer Kurbelwelle und einer Einspritzpumpenwelle durch Analysieren der Beziehung zwischen der Spannung des Zeitsteuerriemens und dem Drehmoment, das an der Nockenwelle 1 erfaßt wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist ein erster Winkelmesser 131 an einer Riemenscheibe 130 einer Kurbelwelle 132 vorgesehen. Da als Testmotor ein Dieselmotor ausgewählt ist, ist ferner eine Einspritzpumpenwelle 124 vorgesehen, die ein erste Riemenscheibe 120 und eine zweite Riemenscheibe 123 aufweist, wobei die Einspritzpumpenwelle 124 das Druckniveau des eingespritzten Kraftstoffs derart erhöht, daß die Verformung jeder rotierenden Welle entsprechend des Standard-Drehmoments der Nockenwelle erfaßt wird. Die zweite Riemenscheibe 123 der Einspritzpumpenwelle 124 ist mit einem zweiten Winkelmesser 121 versehen.
  • Bei der oben genannten Vorrichtung ist die Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle 132 mit der zweiten Riemenscheibe 123 über einen ersten Zeitsteuerriemen 140 verbunden, wobei die Riemenscheibe 100 der Nockenwelle 1 mit der ersten Riemenscheibe 120 der Einspritzpumpenwelle über einen zweiten Zeitsteuerriemen 141 verbunden. Im Falle eines Gasmotors kann jedoch die Riemenscheibe 100 direkt mit der Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle 132 verbunden sein.
  • Aus 5 ist ein Blockschema einer Vorrichtung zum Messen der Verformung jeder rotierenden Welle durch Erfassen der Torsionsschwingung jeder rotierenden Welle ersichtlich.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind eine Nockenwelle 201, die in einem Zylinderkopf 200 vorgesehen ist, eine Einspritzpumpenwelle 211, die in einem Zylinderblock 210 montiert ist, und eine Kurbelwelle 230 vorgesehen.
  • Ein Phosphorstreifen 232, der durch Licht erregt wird, ist an einer Riemenscheibe 231 der Kurbelwelle 230 festgeklebt. Torsionsschwingungsmeßgeräte (TVM) 300, 400 und 500 sind jeweils entsprechend den Positionen der Wellen 201, 211 und 230 vorgesehen. Ferner ist ein Kurbelwellenwinkelsensor 240 zum Erfassen eines Kurbelwellen-Drehwinkels vorgesehen, wodurch die Stellung eines Kolbens erfaßt wird.
  • Ein erster Verstärker 310, ein zweiter Verstärker 410 und ein dritter Verstärker 510, welche die gemessenen Schwingungssignale auf einen vorbestimmten Pegel verstärken, sind mit den jeweiligen Torsionsschwingungsmeßgeräten 300, 400 bzw. 500 verbunden. Die verstärkten Schwingungssignale werden in einem Bandaufzeichnungsgerät 600 gespeichert und an ein Oszilloskop 700 abgegeben, welches die Torsionsschwingungssignale, die von jeder Welle erfaßt werden, und Daten bezüglich der Stellung der Kurbelwelle in Kurvenform anzeigt.
  • Der Kurbelwellenwinkelsensor 240 erfaßt die Stellung des Kolbens mittels Lichtsignal-Unterbrechung über die Spitzen von Zähnen, die an der Riemenscheibe 231 der Kurbelwelle ausgebildet sind. Ferner messen die TVM 300, 400 und 500 nur die AC (Wechselstrom)-Komponenten der Torsionsschwingungen der rotierenden Wellen, welche die DC (Gleichstrom)-Komponenten ausschließen, die durch konstante Drehzahl erzeugt werden.
  • Wie oben erläutert, erhält man durch die beiden Typen von Meßvorrichtungen Daten bezüglich der durch das Einwirken des Drehmoments infolge der Trägheit und Kraftübertragung erzeugten Verformung jeder Welle, und dann wird die Interferenz zwischen dem Kolben und einem Einlaß-/Auslaßventil gemessen, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • Zuerst ergibt sich in einem Zustand, in dem die Widerstände R1, R2, R3 und R4 an der Nockenwelle 1 montiert sind und der Motor mit einer vorbestimmten Drehzahl läuft, so daß Kraft in nur einer Richtung auf die Nockenwelle 1 ausgeübt wird, durch die Spannung des Zeitsteuerriemens, der mit der Kurbelwelle und der Einspritzpumpenwelle verbunden ist, und die Trägheit und das Drehmoment der rotierenden Wellen ein vorbestimmter Wert der Verformung.
  • Wenn eine vorbestimmte Spannung Vin an die Dehnmeßstreifen R1, R2, R3 und R4 angelegt wird, die im gleichen Abstand voneinander um den Umfang der Nockenwelle 1 herum vorgesehen sind, wird die Spannung mit der Verformung der Nockenwelle 1 verändert.
  • Änderungen der Spannung, die von dem Ausgangsanschluß Vo der Dehnmeßstreifen R1, R2, R3 und R4 abgegeben wird, werden in Signale umgewandelt, die durch die Steuereinrichtung 40 über den ersten Signalprozessor 20 und den zweiten Signalprozessor 30 erkannt werden können. Die Steuereinrichtung 40 berechnet die Differenz zwischen den Spannungen, die von dem Ausgangsanschluß Vo1 und Ausgangsanschluß Vo2 abgegeben werden, unter Verwendung eines Programms, das darin eingebaut ist, so daß die Verformung der Nockenwelle 1 berechnet wird. Ferner wird ein Standard-Drehmoment, das sich auf die Kurbelwellenverformung bezieht, aus der berechneten Abweichung berechnet.
  • Wie aus 4 ersichtlich, wird, nachdem der Motor läuft und das auf die Nockenwellenverformung bezogene Standard-Drehmoment gemessen ist, bei dem Testmotor, der mit den Winkelmessern 131 und 121 an der Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle bzw. an der Riemenscheibe 120 der Einspritzpumpenwelle ausgestattet ist, die Nockenwelle 100 unter Verwendung eines Werkzeugs, wie einer Spannvorrichtung, festgelegt, um die Drehung zu verhindern, und die Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle wird unter Verwendung eines Werkzeugs, wie einer Drehkurbel, gedreht, bis ein Drehmoment erreicht ist, das gleich dem Standard-Drehmoment ist, das an der Nockenwelle 100 wirkt.
  • Wenn die Zeitsteuerriemen 140 und 141, welche eine Verbindung von der Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle zu der Riemenscheibe 100 der Nockenwelle hin schaffen, aus dehnbarem Material sind, wie Gummi oder einer Kette, dehnen sie sich dementsprechend während des Drehmomentübertragungsvorgangs aus oder ziehen sich zusammen.
  • Wenn das Drehmoment zwangsläufig an der Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle wirkt, werden diese und die Riemenscheibe 120 der Einspritzpumpenwelle gedreht. Hierbei wird die Drehzahlabweichung von den Winkelmessern 131 und 121 gemessen, die an den Riemenscheiben 130 und 120 vorgesehen sind. Wenn die Drehzahlabweichung anzeigt, daß eine Lücke zwischen einem TDC (oberen Totpunkt) des Kolbens und dem Einlaß-/Auslaßventil von einem berechneten Wert abweicht, kann die Interferenz zwischen dem Ventil und dem Kolben durch Analysieren eines Hubs des Einlaß-/Auslaßventils gemessen werden.
  • Ein Vorgang, bei dem die Riemenscheibe 120 der Einspritzpumpenwelle festgelegt ist und das Drehmoment an der Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle wirkt, wird auch zusätzlich zu dem oben genannten Vorgang des Festlegens der Nockenwelle und des Wirkens des Drehmoments gleich dem Vorgang bei einem handelsüblichen Motor durch die Riemenscheibe 130 der Kurbelwelle durchgeführt, um die Winkelabweichung entsprechend eines Übersetzungsverhältnisses zu messen, so daß auch die Verformung der Zeitsteuerriemen und der Wellen gemessen werden kann.
  • Der Vorgang zum Messen der Torsionsschwingung für jede Welle wird nachfolgend mit Bezug auf 5 beschrieben.
  • Wenn der Testmotor mit einer vorbestimmten Drehzahl läuft, werden die Einspritzpumpenwelle und die Nockenwelle in einem festgelegten Übersetzungsverhältnis durch die Kraft gedreht, die von der Kurbelwelle 230 übertragen wird.
  • Hierbei wird infolge der konstanten Trägheit und Reibung, die durch den mechanischen Eingriff verursacht werden, die Kraft an der jeweiligen Welle in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung erzeugt. Dementsprechend wird eine Schwingung durch Kräfte erzeugt, d.h. durch Ausdehnen und Zusammenziehen der Mittel, die die Antriebsleistung und die Belastung von den angetriebenen Enden der Welle übertragen, um diesen entgegengesetzten Rotationskräften entgegenzuwirken.
  • Die Schwingung, die an jeder Welle auftritt, wird auf die Riemenscheiben der Wellen 201, 211 und 230 übertragen. Hierbei wird ein vorbestimmtes Lichtsignal von den jeweiligen Torsionsschwingungsmeßgeräten 300, 400 bzw. 500 emittiert. Dieses Licht wird jedoch durch die Reflexionsstreifen, die durch die gestrichelten Linien gezeigt sind und am Außenumfang der Riemenscheiben der jeweiligen Wellen 201, 211 und 230 vorgesehen sind, zu den TVM 300, 400 und 500 zurück reflektiert.
  • Hierbei gibt die jeweilige TVM 300, 400 und 500 Kennzeichen der Schwingung von dem reflektierten Licht in einer AC-Kurvenform ab, wie in 6 gezeigt, welche auf die vorbestimmten Pegel durch die Verstärker 310, 410 und 510 verstärkt werden. Die verstärkten AC-Werte werden in dem Bandaufzeichnungsgerät 600 gespeichert und gleichzeitig in das Oszilloskop 700 eingegeben, damit sie in Kurvenformen als AC-Komponente angezeigt werden können, wie in 6 gezeigt.
  • Wenn zum Beispiel ein Gegenstand mit konstanter Drehzahl von 6000 U/min gedreht wird, wird dies als DC-Komponente dargestellt. Daher variieren die oben genannten abgegebenen AC-Komponenten zwischen 5995 und 6005 U/min. Diese Variation der Drehzahl wird infolge der Belastung und der konstanten Trägheit durch die Eigengewichtskraft und den mechanischen Eingriff, den Energieverlust und derartige Faktoren erzeugt. Hierbei sind, wenn die ± 5 U/min durch die Schwingung verursacht wird, die ± 5 U/min AC-Komponenten.
  • In dem oben genannten Zustand des Messens der Torsionsschwingung der Riemenscheibe der jeweiligen Wellen 201, 211 und 230 führt der Kurbelwellen-Winkelsensor 240 einen Lichtsignal-Unterbrechungsvorgang an den Zähnen der Riemenscheibe 231 der Kurbelwelle durch, so daß der Kurbelwellenwinkel gemessen wird. Dementsprechend wird eine Information über die Kolbenstellung erfaßt und dieses Signal wird in dem Bandaufzeichnungsgerät 600 gespeichert und gleichzeitig auf das Oszilloskop 700 übertragen, um es als Graph darzustellen, wie in 6 gezeigt, der Informationen über den TDC (oberen Totpunkt), den Hub und die Stellung des Kolbens gibt.
  • Die jeweilige Phasenverschiebung der Kurvenform wird durch die Graphen berücksichtigt, die an dem Oszilloskop angezeigt sind, und beim TDC-Hub der Kurbelwelle wird die Schwingung der Kurbelwelle visuell oder unter Verwendung eines Programms mit der Schwingung der Nockenwelle verglichen, um die Verformung der Nockenwelle und den Wert des Ventilhubs zu messen.
  • Wie oben beschrieben, wird die Messung des Ventilhubs aus einem Vergleich zwischen der Schwingung der Kurbelwelle und der Nockenwelle unter Verwendung eines Wertes berechnet, der durch Subtrahieren des Schwingungsniveaus der Kurbelwelle (B) von dem Schwingungsniveau der Nockenwelle (A) ermittelt wird.
  • Nachdem der oben genannte Vorgang durchgeführt ist, wird die Interferenz zwischen dem Einlaß-/Auslaßventil und dem Kolben gemessen. Dies wird nachfolgend beschrieben.
  • Wie aus 7 ersichtlich, werden beim Vorgang der Hin- und Herbewegung des jeweiligen Kolbens in seinem oberen Totpunkt TDC der Hub des Ventils, das durch die Drehung der Nockenwelle öffnet und schließt, und der Hub des Kolbens begrenzt, so daß keine Interferenz zwischen diesen auftritt. Hierbei wird der Abstand L1 zwischen den oberen Totpunkten TDC des Ventils und des Kolbens gemessen, um einen Standardwert festzulegen.
  • Als nächstes wird, wenn der tatsächliche Abstand zwischen dem Einlaß-/Auslaßventil und dem Kolben (gemessen durch das Standard-Drehmoment im Vergleich zu der Winkelabweichung jeder Welle und dem Drehmoment, das durch die Torsionsschwingung jeder Welle gemessen wird, und die Riemenspannung und Elastizität), und der Abstand des Einlaß-/Auslaßventils und des Kolbens ohne Interferenz zwischen ihnen durch einen Graph angezeigt werden, das Ergebnis angezeigt, wie aus 8 ersichtlich ist.
  • Wie in 8 gezeigt, gibt es eine Differenz zwischen dem Ventilhub, der berechnet wurde, und dem Ventilhub, der tatsächlich vorhanden ist, wie mit der Linie ΔL gezeigt ist, als Ergebnis der Verformung der Nockenwelle durch unterschiedliche Belastungen, die durch Spannung und Elastizität der Kraftübertragungsmittel und den Rotationsvorgangs hervorgerufen werden.
  • Wenn der Abstand des Ventils und des Kolbens im oberen Totpunkt TDC des Kolbens verglichen wird, ist ferner der tatsächliche Abstand L2 zwischen dem Ventil und dem Kolben größer als der berechnete Wert des Abstandes L1.
  • Dementsprechend können Probleme der Verformung der Nockenwelle oder der Spannung und Elastizität der Kraftübertragungsmittel erfaßt werden.
  • Dementsprechend können Schritte beim Gestaltungsvorgang unternommen werden, wie beispielsweise Änderungen der Zylinderstruktur und des Wellenmaterials, Einstellen der Ventilzeitsteuerung usw., so daß keine Interferenz zwischen den Ventilen und den Kolben auftritt.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben, mit folgenden Schritten: Messen eines Standard-Drehmomentwertes bezüglich der Verformung der Nockenwelle (1; 201), die in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors bewirkt wird, durch Spannungserfassungsmittel; Messen der Abweichung der Torsionsverformung einer Kurbelwelle (132; 230) und einer Einspritzpumpenwelle (124; 211) durch Festlegen der Nockenwelle (1; 201) und zwangsläufiges Drehen der Kurbelwelle (132; 230) unter dem Standard-Drehmomentwert; Messen einer Schwingung, die erzeugt wird, wenn die Nockenwelle (1; 201), die Kurbelwelle (132; 230) und die Einspritzpumpenwelle (124; 211) gedreht werden, und Messen eines Kurbelwellen-Drehwinkels, um eine Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt (TDC) zu erfassen, wobei beide Messungen bei einer vorbestimmten Motordrehzahl durchgeführt werden; Anzeigen der Bewegung des Kolbens und des Einlaß-/Auslaßventils als Graph bei der Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt (TDC) nach Analysieren der Abweichung der Torsionsverformung und der Schwingung jeder Welle; und Bestimmen, ob es eine Interferenz zwischen dem Einlaß-/Auslaßventil und dem Kolben gibt, durch Vergleich des berechneten Wertes mit dem als Graph angezeigten Wert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Spannungserfassungsmittel ein Dehnmeßstreifen (S) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Dehnmeßstreifen (S) an der Nockenwelle (1; 201) an Stellen vorgesehen werden, an denen die Verformung durch die Kraftübertragung am größten ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abweichung der Torsionsverformung aus der Messung eines Verformungswinkels unter Verwendung von Winkelmessern (131; 121) abgeleitet wird, die an den Riemenscheiben (130, 120; 231) der Kurbelwelle (132; 230) und der Einspritzpumpenwelle (124; 211) vorgesehen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abweichung der Torsionsverformung aus der Messung der Abweichung der Torsionsverformung der Kurbelwelle (132; 230) durch Festlegen der Einspritzpumpenwelle (124; 211) und zwangsläufiges Drehen der Kurbelwelle (132; 230) abgeleitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messung der Schwingung unter Verwendung eines Torsionsschwingungsmeßgerätes (300, 400, 500) durchgeführt wird.
  7. System zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben, mit: ersten Winkelerfassungsmitteln zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle (132; 230); und zweiten Winkelerfassungsmitteln zum Erfassen eines Drehwinkels einer Einspritzpumpenwelle (124; 211), wobei die ersten und die zweiten Winkelerfassungsmittel die Abweichung der Torsionsschwingung der Kurbelwelle (132; 230) und der Einspritzpumpenwelle (124; 211) messen, wenn das Drehmoment, das gleich dem Nockenwellenverformungsdrehmoment ist, das an der Nockenwelle (1; 201) in einem feststehenden Zustand gemessen wird, entweder an die Kurbelwelle (132; 230) oder an die Einspritzpumpenwelle (124; 211) abgegeben wird, wobei das System bei einem Motor angewendet wird, bei dem die Kurbelwelle (132; 230), die Einspritzpumpenwelle (124; 211) und die Nockenwelle (1; 201) über Kraftübertragungsmittel miteinander verbunden sind.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Messung des Nockenwellenverformungsdrehmoments mittels Dehnmeßstreifen (S) gemessen wird, die an der Stelle der Nockenwelle (1; 201) vorgesehen sind, an der die Verformung, die von dem Drehmoment aus der Kraftübertragung verursacht wird, am größten ist.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die Dehnmeßstreifenanordnung vier Widerstände (R1, R2, R3, R4) aufweist, die über eine Wheatstone-Brücke (10) miteinander verbunden sind, die einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß (Vo1, Vo2) aufweist, mit: einem ersten Signalprozessor (20) zum Verarbeiten der Signale, die von dem ersten Ausgangsanschluß (Vo1) der Wheatstone-Brücke (10) abgegeben werden; einem zweiten Signalprozessor (30) zum Verarbeiten der Signale, die von dem zweiten Ausgangsanschluß (Vo2) der Wheatstone-Brücke (10) abgegeben werden; und einer Steuereinrichtung (40) zum Analysieren der Signale von dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluß (Vo1, Vo2), um die Verformung der Nockenwelle (1; 201) zu bestimmen, und zum Berechnen des Standard-Drehmoments aus dem bestimmten Wert der Verformung der Nockenwelle (1; 201) und Abgeben desselben.
  10. System zum Messen der Interferenz zwischen einem Ventil und einem Kolben, mit: Reflexionsstreifen, die am Außenumfang der Riemenscheibe der jeweiligen Welle (201, 211, 230) angeklebt sind und aus lichtreflektierendem Material sind; Torsionsschwingungserfassungsmittel (300, 400, 500) zum Emittieren von Licht zu der Riemenscheibe der jeweiligen rotierenden Welle (201, 211, 230) hin, zum Aufnehmen der Reflexion dieses Lichtes, das von den Reflexionsstreifen reflektiert wird, und zum Abgeben der Schwingung jeder welle (201, 211, 230) als Signal einer AC (Wechselstrom)-Komponente; Verstärkungsmittel (310, 410, 510) zum Verstärken des abgegebenen Signals der AC-Komponente; Kurbelwellenwinkelerfassungsmittel (240) zum Erfassen des Kurbelwellendrehwinkels von der Riemenscheibe (231) der Kurbelwelle (230); Aufzeichnungsmittel (600) zum Speichern der Kolbenstellungsinformation und des Signals der AC-Komponente bezüglich der Schwingung jeder Welle (201, 211, 230) in einem vorbestimmten Format; und Kurvenformanzeigemittel (700) zum graphischen Anzeigen der Information über die Kolbenstellung und des Signals der AC-Komponente bezüglich der Schwingung jeder Welle (201, 211, 230).
  11. System nach Anspruch 10, wobei das Kurbelwellenwinkelerfassungsmittel (240) einen Lichtsignal-Unterbrechungsvorgang an Zähnen der Riemenscheibe (231) der Kurbelwelle (230) durchführt.
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