DE3320793A1

DE3320793A1 - Verfahren zur bestimmung des kompressionsvolumens von hubkolbenverbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3320793A1
Application number: DE19833320793
Authority: DE
Inventors: Milorad 7012 Fellbach Mirjanic
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1984-12-13

Description

Verfahren zur Bestimmung des Kompressions-
volumens von - Hubkolbenverbrennungsmotoren Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung des Kompressionsvolumens von Hubkolbenverbrennungsmotoren.
Die Bestimmung des Kompressionsvolumens bei Kraftfahrzeugmotoren ist außerordentlich wichtig, da sie in Verbindung mit dem Hubvolumen die Berechnung des Verdichtnngs verhältnisses gestattet und damit Aussagen über die Wirtschaftlichkeit des Motors sowie über die benötigte Kraftstoffqualität ermöglicht.
Bisher konnte das Kompressionsvolumen lediglich bei abgenommenen Zylinderkopf bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird der Zylinder mit Kolbenstellung im oberen Totpunkt mit einer sogenannten Ausliterplatte verschlossen. Durch eine Öffnung in der Ausliterplatte wird der Verbrennungsraum mit Flüssigkeit ausgefüllt und das Volumen dieser Flüssigkeitsmenge gemessen. Das gleiche erfolgt bei der Ausliterung des Zylinderkopfes, der ebenfalls, bei ge- schlossenen Ventilen, mit einer Ausliterpatte abgedeckt und mit Flüssigkeit gefüllt wird. Die Summe der Volumina dieser beiden Teilräume - Kolben plus Zylinderkopf - ergibt das Kompressionsvolumen. Daraus kann dann das Verdichtungsverhältnis bestimmt werden. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch nicht nur außerordentlich aufwendig, sondern ist auch noch mit einem prinzipiellen Fehler behaftet, da die Messung nicht an dem tatsächlichen Kompressionsraum vorgenommen wird, sondern das Kompressionsvolumen aus zwei Teilvolumina errechnet wird. Die Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf erfolgt bekanntlich durch die Zylinderkopfdichtung. Die tatsächliche Stärke dieser Dichtung, die bei der Ermittlung des Kompressionsvolumens selbstverständlich berücksichtigt werden muß, hängt zum einen von dem Material der Dichtung ab und zum anderen von dem Druck, mit dem Zylinderkopf und Zylinder miteinander verschraubt sind.
Da bei dem bekannten Verfahren die Bestimmung der Teilvolumina ohne die Zylinderkopfdichtung erfolgt, wird bei dem bekannten Verfahren für die tatsächliche Stärke der Zylinderkopfdichtung ein Schätzwert angenommen, der selbstverständlich nicht absolut genau sein kann.
Es bestand daher die Aufgabe, ein neues Verfahren zur Bestimmung des Kompressionsvolumens zu finden, welches schnell und einfach durchführbar ist und dem keine prinzipiellen Mängel anhaften.
Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.
Für die Ermittlung des Kompressionsvolumens macht das Ver- fahren von der bekannten Gasgleichung Gebrauch. Da der Kolben gegenüber dem Kurbelgehäuse niemals völlig abgedichtet ist, ist es erforderlich, eine solche Abdichtung herbeizuführen. Dabei hat sich gezeigt,- daß man mittels eines viskosen Mediums den Kolben bis zu einer Druckdifferenz von etwa 300 mbar gegenüber. dem im Kurbelgehäuse herrschenden Druck sicher abdichten kann. Als viskose Medien eignen sich z.B. Schmierfett, Schmieröle auch Glykole und ähnliche Flüssigkeiten. Gut geeignet ist auch Wachs, z.B. Konservierungswachs, das in erhitzter, flüssiger Form zur Anwendung gelangt und nach dem Brstarren eine. sehr gute, hoch viskose Abdichtung ergibt.
Die Verwendung von Schmierfett empfiehlt sich immer dann, wenn das Kompressionsvolumen neuer oder neu zusammengebauter Motoren ermittelt werden soll, da es in diesem Fall besonders leicht ist, vor Aufsetzen des Zylinderkopfs den im oberen Totpunkt befindlichen Kolben mittels einer geringen Menge an Schmierfett gegenüber der Zylinderwand abzudichten. Nach dem Aufsetzen des Zylinderkopfs kann dann das Kompressionsvolumen ohne Schwierigkeiten bestimmt werden. Bei bereits zusammengebauten Motoren kann in Stellung des oberen Totpunkts des Kolbens die Abdichtung mittels durch die Kerzenbohrung eingebrachtexn Schmieröls durch Hitze verflüssigten Konservierungswachs oder dgl.
erfolgen. Dabei besteht einmal die Möglichkeit, daß man so wenig Schmieröl eingibt, daß dessen Volumen vernachlässigbar ist, zum anderen aber eine verhältnismäßig große Menge Schmieröl eingibt- und dessen Volumen bei der Berechnung des Kompressionsvolumens berücksichtigt, d.h., dem ermittelten Kompressionsvolumen zuschlägt. Als abdichtende Flüssigkeiten-werden im allgemeinen übliche Kraftfahr- zeugöle - die häufig Netzmittel enthalten, bevorzugt.
Ihre Viskosität soll bevorzugt etwa zwischen 50 cSt und 600 cSt liegen. Der so abgedichtete Kompressionsraum wird, selbstverständlich bei geschlossenen Ventilen, mittels einer Gasleitung über die Zündkerzen- oder Einspritzventilöffnung mit einem Behälter verbunden, der ein bekanntes Volumen V1 eines Gases unter bekanntem Oberdruck P1 enthält. Das in dieser Gasleitung befindliche Ventil wird geöffnet und der sich nach dem Druckausgleich in dem Gesamtsystem einstellende Überdruck p2 wird gemessen. Nach entsprechender Umformung der Gasgleichung tann das Kom pressionsvolumen Vk gemäß der Formel Vk = 1 P2 V1 1220 ausgerechnet werden. Dabei müssen selbstverständlich Totvolumina, wie z.B. das Volumen der Gasleitung von dem Ventil bis zu dem Kompressionsraum berücksichtigt, d.h.
abgezogen werden. Das bereitet jedoch keine großen Schwierigkeiten, da diese Volumina sehr einfach, z.B.
durch Aus leitern bestimmt werden können und, da sie konstant sind, nur einmal ermittelt werden müssen.
Der Überdruck p1 in dem Behälter soll so gewählt werden, daß der sich in dem Gesamtvolumen einstellende Oberdruck p2 etwa 1 bis 300 mbar über dem im Kurbelgehäuse herrschenden Druck liegt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Drücken oberhalb von etwa 300 mbar eine sichere Abdichtung des Kompressionsraumes gegenüber dem Krbelgehäuse nicht mehr in allen Fällen gegeben ist. Ein Oberdruck von 1 mbar sollte jedoch nicht unterschritten werden, da ansonsten Meßungenauigkeiten immer stärker ins Gewicht fallen. Bevorzugt wird ein Überdruck im Bereich von 5 bis etwa 150 mbar. Bei der Verwendung von bl als Abdichtmittel empfiehlt es sich, wegen der mitunterniedrigen Viskosität des Öls im unteren Oberdruckbereich zu arbeiten, zweckmäßig bei etwa 5 bis 20 mbar. Arbeitet man unter normalen Bedingungen, d.h..herrscht im Kurbelgehäuse der Umgebungsdruck, so wird der sich einstellende Überdruck P2 demnach etwa 1 bis 300 mbar betragen. Es kann jedoch auch mit wesentlich höheren Oberdrücken p2 gearbeitet werden, sofern man sicherstellt, daß die Druckdifrerenz zwischen Kurbelgehäuse und Kompressionsraum etwa 300 mbar nicht übersteigt. Eine solche Verfahrensweise ist allerdings mit einer verhältnismäßig aufwendigen-Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse verbunden. Bevorzugt wird daher das Arbeiten bei Umgebungsdruck.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile liegen vor allem darin, daß man sehr schnell und auf einfache Art und Weise zu außerordentlich genauen Meßergebnissen kommt.
Beispiel Es: wurde das Kompressionsvolumen eines neuen Motors bestimmt, bei dem die Zylinderbohrung einen Durchmesser von 128 mm besaß. Zur Abdichtung wurden die -Ventilsitzringe mit Motorschmieröl benetzt. Der zwischen Kolben und Zylinder befindliche Spalt wurde mit Schmierfett verschlossen; dazu wurde eine geringe Menge (ca. 0,5 cm3) Schmierfett von Hand mit der Fingerkuppe in den Spalt eingestrichen. Durch die Zündkerzenbohrung wurde das Vergleichs- volumen V1 von 50 cm3 angeschlossen. In dem Vergleichs-.
volumen wurde ein Überdruck p1 von 100 mbar erzeugt, anschließend wurde die Verbindung zwischen Vergleichsvolumen und Kompressionsvolumen geöffnet und der sich im Gesamtvolumen einstellende Überdruck p2 von 26,00 mbar gemessen. Das Kompressionsvolumen Vk errechnet sich nach der Formel Vk = (Pl - P2) V1 V1 : P2 zu 142,3 cmS. Unter Berücksichtigung des Leervolumens der Gasleitung zwischen Ventil und Kompressionsraum von 2,7 cm3 ergibt sich ein tatsächliches Kompressionsvolumen von 139,6 cm3.
Vorbereitung des Motors und Messung erfordern einen Zeitbedarf von etwa 10 Minuten. Gegenüber der bisherigen Verfahrensweise mit Verschließen sowohl des Zylinderkopfs als auch des Zylinderblocks mit Kunstglasplatten und Auslitern der beiden Volumina mit einer Flüssigkeit ergibt sich ein Zeitgewinn von ca. 25 Minuten. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Genauigkeit liegt bei etwa 0,6 bis 0,8% Abweichung vom tatsächlichen Wert, während sich nach dem bisherigen Verfahren Abweichungen von 3 bis 4°z kaum vermeiden lassen.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Bestimmung des Kompressionsvolumens von Hubkolbenverbrennungsmotoren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man den Kolben am oberen Totpunkt bei geschlossenen Ventilen mittels eines viskosen Mediums gegenüber dem Kurbelgehäuse abdichtet, aus einem Behälter, der ein bekanntes Volumen V1 eines Gäses unter bekanntem Oberdruck p1, -enthält, Gas bis zum Druckausgleich in den Kompressionsraum strömen läßt, wobei der Druck p1 so gewählt wird, daß der sich einstellende Druck P2 1 bis 300 mbar über dem im Kurbelgehäuse herrschenden Druck liegt und anschließend das Kompressionsvolumen Vk gemäß der Formel Vk = P2 ) V1 P2 ausrechnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als viskoses Medium Schmierfett, Schmieröl oder heiß aufgetragenes Wachs verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich einstellende Druck p2 bis 150 mbar über dem im Kurbelgehäuse liegenden Druck liegt.