DE3135447A1 - "verfahren zur ueberwachung der dichtheit eines einen ventilteller und einen ventilsitz aufweisenden ventils einer brennkraftmaschine sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens" - Google Patents

"verfahren zur ueberwachung der dichtheit eines einen ventilteller und einen ventilsitz aufweisenden ventils einer brennkraftmaschine sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens"

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DE3135447A1 DE19813135447 DE3135447A DE3135447A1 DE 3135447 A1 DE3135447 A1 DE 3135447A1 DE 19813135447 DE19813135447 DE 19813135447 DE 3135447 A DE3135447 A DE 3135447A DE 3135447 A1 DE3135447 A1 DE 3135447A1
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Meinrad Dipl.-Masch.-Ing. Dr. 8311 Brütten Eberle
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Sulzer AG
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Sulzer AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description

. 3<=> P.5648/N1/BS
Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft
Verfahren zur Ueberwachung der Dichtheit eines einen Ven~ tilteller und einen Ventilsitz aufweisenden Ventils einer Brennkraftmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ο
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ueberwachung der Dichtheit eines einen Ventilteller und einen Ventilsitz aufweisenden Ventils einer Brennkraftmaschine sowie eine Vorrichtung sur Durchführung des Verfahrenso
Beim Betrieb eines Ventils einer Brennkraftmaschine, z.B. eines Auslass= oder Einlassventils einer Dieselbrennkrsftraaschine9 können verschiedene Schäden auftreten.. Zu den häufigsten Schäden zählt dabei der sogenannte "Durchbläser"= Solche Durchbläser werden häufig dadurch verursacht, dass es durch schädliche Komponenten im Brennstoff zu einer Ablagerung auf dem Ventilsitz kommt, welche eine punktuel-Ie Undichtigkeit bewirkt. Dies führt zu lokalen Ueberhitzungen, wobei durch Ausbrennen von Material des Ventiltellers die Undichtigkeit noch vergrössert wird» Schliesslich kann es zum Durchblasen beachtlichter Gasmengen mit wesentlichem Anstieg der Abgastemperatür kommen0 Dabei sinkt der Motorwirkungsgrad und der Vorgang kann die Zerstörung des Ventils zur Folge haben,-,
Zwar ist es z.B. im Artikel "Monitoring and Diagnosing Process Deviations in Marine Diesel Enginees" von Ho Fagerland?
K. Rothaug und P. Tokle, The Institute of Marine Engineers, Technical Reports (Transactions) Vol. 90, Series A, Part 7 of 7, 1978, Seiten 321 bis 323, 335, offenbart, ein Ventil einer Brennkraftmaschine zu überwachen, indem die Sitztemperatur des Ventils mit einem Thermoelement gemessen wird, wobei eine Korrelation zur Ventiltellertemperatur erreicht werden soll. Die gemessene Temperatur soll einen gewissen Höchstwert, über welchen eine Hochtemperaturkorrosion stattfinden kann, nicht übersteigen.
Dieser Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass ein geringfügiger Temperaturanstieg vor Entstehung eines "Durchbläsers" nur dann erfasst wird, wenn sich die betroffene Stelle in unmittelbarer Umgebung des Temperaturfühlers befindet. Weiter entfernt liegende Stellen werden bezüglich eines geringfügigen Temperaturanstiegs nicht erfasst. Eine wirksame Ueberwachung des gesamten Ventilumfangs zwecks rechtzeitiger Verhinderung von Durchbläsern ist somit nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren und die Vorrichtung der Eingangs genannten Art so zu gestalten, dass auch geringfügige Temperaturveränderungen an beliebigen Stellen des Ventilumfangs erfasst und grössere Beschädigungen des Ventils somit rechtzeitig verhindert werden können und zwar sowohl bei nichtrotierenden wie auch bei rotierenden Ventiltellern.
Das Verfahren, durch welches diese Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgradient am Umfang des Ventiltellers und/oder Ventilsitzes ermittelt wird.
Hierdurch lässt sich erreichen, dass das Auftreten eines Temperaturgradienten als Indiz dafür dienen kanns dass besüglich des Betriebszustandes des Ventils eine Abweichung vom Sollzustand vorliegt», Da mit entsprechenden Temperatur» fühlern auch verhältnismässig geringe Temperaturgradiente festgestellt werden können^ ist es somit möglich} etwaige Schaden im Frühstadium zu erkennen und zu lokalisieren, und zweckmässige Korrekturmassnahmen, wie z»B„ Leistungsdrosseiung der Brennkraftmaschine oder Stillegung derselben^ rechtzeitig zu ergreifen«
Dabei können die Temperaturen an wenigstens zwei auseinanderliegenden Stellen am Umfang des Ventiltellers und/oder Ventilsitzes miteinander verglichen werden. Hierdurch wird eine besonders einfache Ermittlung des Temperaturgradient ten ermöglichte
Es kann auch die Temperatur am Umfang des Ventiltellers und/oder Ventilsitzes abgetastet und mit einer vorn Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängigen Temperatur verglichen werdenQ Hierdurch wird der Vorteil erreicht9 dass für einen einzelnen Zylinder^eine Zylindergruppe oder alle Zylinder der Brennkraftmaschine eine jeweils optimale Vergleichstemperatur festgelegt werden kann, wodurch die Ueberwachung einer Mehrzahl von Zylindern wesentlich vereinfacht wird«
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei rotierendem Ventilteiler ist gekennzeichnet durch wenigstens einen am Umfang des Ventilsitzes angeordneten Temperaturfühler» Hierdurch lässt sich auf einfache Art eine kontinuierliche Abtastung des Ventiltellers bewerkstelligen»
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei nichtrotierendem Ventilteller ist gekennzeichnet durch wenigstens zwei am Umfang des Ventilsitzes angeordnete Temperaturfühler. Hierbei lässt sich bereits mit einer verhältnismässig geringfügigen Anzahl Temperaturfühler eine brauchbare Ueberwachung praktisch des gesamten Ventilumfanges erreichen.
Dabei können die Temperaturfühler etwa diametral entgegengesetzt angeordnet sein. Dies ergibt den Vorteil einer grösstmöglichen Entfernung der jeweiligen Messstellen und somit eine optimale Genauigkeit durch Wegfall gegenseitiger Beeinflussung.
Weiter können die Temperaturfühler mit einem gemeinsamen Steuer- und/oder Anzeigegerät verbunden sein. Hierdurch wird eine einfache Ueberwachung der Ventile mehrerer Zylinder ermöglicht.
Schliesslich kann im Auslasskanal des Ventils wenigstens ein Temperaturfühler angeordnet sein. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass der Temperaturmessvorgang mit geringerem Fertigungsaufwand in Bezug auf Bohrungen durchgeführt werden kann.
Die nähere Erläuterung der Erfindung folgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bei rotierendem oder nichtrotierendem Ventilteller, teilweise im Längsschnitt, und
Figo 2 den Schnitt gemäss der Linie II-II nach Figo 1,
Im Zylinderdeckel 10 (Fige 1), der den nicht weiter dargestellten Zylinder 12 nach oben abschliesst, befindet sich eine vertikale Bohrung, in die am zylinderraumseitigen Ende 14 ein Ansatz 16 hineinragt, auf welchem sich ein Ventilsitz 18 abstützt, der in einem Ventilkorb 20 gehalten isto Der konzentrisch mit dem Ventilsitz 18 und dem Ventilkorb 20 verlaufende Auslasskanal 22 ist durch den Ventilteller 23 eines Tellerventils 24 verschlossen» Die. Ventilsita 18 und Ventilkorb 20 aufnehmende Bohrung im Zylinderdeckel 10 ist über einen gewissen Bereich ihrer axialen Höhe zu einem im Querschnitt dreieckigen ringförmigen Kühltnittelverteilraum 26 erweitert, in den, wie aus Fig» 2 ersichtlich ist, über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Zuführleitungen 28 für das Kühlmittel von unten einmünden, v/obei die Zuführleitung 28 gleichzeitig die Kühlbohrungen für den Zylinderdeckel 10 bilden» Gegen den Zylinderraum ist der Kühlmittelverteilraum 26 durch eine Dichtung 30 im Ventilsitz 18 abgedichtet.
Ebenfalls über den Umfang verteilt führen vertikale Bohrungen 32 in einen ringförmigen Raum 34, der teilweise im Ventilkorb 20 und teilweise im Ventilsitz 18 verläuft.
Im unteren Teil des ringförmigen Raums 34 befinden sich (Fig„ 2) zwölf Temperaturmessfühler 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, welche über Signalleitungen 59 mit einem Steuergerät 60 verbunden sind«* Ein weiterer Temperaturmessfühler 62 befindet sich im Auslasskanal 22, Die Achse des Tellerventils 24 ist mit 64 bezeichnet»
Für ein erstes Betriebsbeispiel der beschriebenen Vorrich-
g -
tung wird angenommen, dass das Tellerventil 24 um seine Achse 64 drehbar angeordnet ist und lediglich die Signale der beiden Temperaturmessfühler 36 und 48 dem Steuergerät 60 aufgeschaltet werden, wobei die anderen Temperaturfühler also ausser Betrieb sind. Bei der Rotation des Tellerventils 24 werden die Signale der beiden Temperaturmessfühler im Steuergerät in an sich bekannter Art laufend verglichen, wobei sich ein etwa auftretender Temperaturgradient als Differenz zwischen den beiden Signalen ergibt.
Der Temperaturgradient kann in ebenfalls bekannter Art und Weise mit einem im Steuergerät 60 gespeicherten Sollwert verglichen werden. Bei Ueberschreiten eines zulässigen Schwellenwertes kann ein Alarm ausgelöst werden oder eine Leistungsdrosselung der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.
Bei einem zweiten Betriebsbeispiel sind die Betriebsverhältnisse identisch, mit dem Unterschied, dass statt des sich ausser Betrieb befindenden Temperaturmessfühlers 48 nun der Temperaturmessfühler 62 eingeschaltet ist. Ein allfälliger Temperaturgradient wird also indirekt mit Hilfe der Abgastemperatur ermittelt; diese ist ein Mass für die mittlere Ventiltemperatur.
Für ein drittes Betriebsbeispiel wird angenommen, dass das Tellerventil 24 nicht rotierend angeordnet ist und dass alle zwölf Temperaturmessfühler 36 bis 58 in Betrieb sind und dem Steuergerät 60 aufgeschaltet sind. In diesem Falle werden in einer Sequenzschaltung gegen die Uhrzeigerrichtung jeweils zwei diametral gegenüberliegende Temperaturmessfühler eingeschaltet und deren Signale über das Steuergerät 60 miteinander verglichen. Die jeweilige Verbindungslinie zwischen den Temperaturmessfühlern bewegt sich somit zeigerartig schrittweise über den Umfang des nichtrotierenden
Ventils»
Für ein viertes Betriebsbeispiel sind die Verhältnisse identisch mit dem vorbeschriebenen9 mit dem Unterschied, dass auch der Temperaturmessfühler 62 in Betrieb ist. In diesem Falle ist die Sequenzschaltung so getroffen, dass jeder Temperaturmessfühler 36 bis 58 einzeln gegen die Uhrseigerrichtung eingeschaltet wird und sein Signal mit dem Signal des Temperaturmessfühlers 62 verglichen wird.
Selbstverständlich sind auch andere Schaltungen möglich, ZoB0 sogenannte "Random Number-Schaltungen", wobei die Temperaturmessfühler in einer nichtfestgelegten Reihenfolge geschaltet werden und die Signale miteinander verglichen werden», Selbstverständlich kann die Ermittlung des Temperaturgradienten in Umfangsrichtung vorgesehen 15

Claims (1)

  1. -,erPatentansprüche.
    IJ Verfahren zur Ueberwachung der Dichtheit eines einen Ventilteller und einen Ventilsitz aufweisenden Ventils einer Brennkraftmaschine9 dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgradient am Umfang des Ventiltellers (23) und/oder Ventilsitzes (18) ermittelt; wird»
    2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die Temperaturen an wenigstens zwei auseinanderliegenden Stellen am Umfang des Ventiltellers (23) und/oder Ventilsitzes (18) miteinander verglichen werden.
    3o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Umfang des Ventiltellers (23) und/oder Ventilsitzes (18) abgetastet und mit einer vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängigen Temperatur verglichen wird»
    4«, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei rotierendem Ventilteller (23), gekennzeichnet durch wenigstens einen am Umfang des Ventilsitzes (18) angeordneten Temperaturfühler (36, 48) „
    5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfsnrens nach Anspruch 1 bei nichtrotierendem Ventilteller (23), gekennzeichnet durch wenigstens zwei am Umfang des Ventilsitzes (18) angeordnete Temperaturfühler (36, 38, 40, 42? 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58).
    6. Vorrichtung nach Anspruch 59 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühler (36 bis 58) etwa diametral entgegengesetzt angeordnet sind»
    7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühler (36 bis 58) mit einem gemeinsamen Steuer- und/oder Anzeigegerät verbunden sind.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch wenigstens einen im Auslasskanal (22) des Ventils (24) angeordneten Temperaturfühler (62).
    9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Temperaturgradienten in Umfangsrichtung vorgesehen ist«,
DE19813135447 1981-08-31 1981-09-08 "verfahren zur ueberwachung der dichtheit eines einen ventilteller und einen ventilsitz aufweisenden ventils einer brennkraftmaschine sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens" Withdrawn DE3135447A1 (de)

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