DE4331844A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Gasabdichtgüte von Zylinderkopfdichtungen während des Motorlaufs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Gasabdichtgüte von Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen während des Motorlaufs mit einem in den Kühlmittelkreislauf des Motors eingebauten, bevorzugt konischen Gasabscheider und einem auf den Gasabscheider aufgesetzten Gassammelgefäß, in denen sich das vom Brennraum über die Zylinderkopfdichtung in den Kühlmittelkreislauf gelangte Verbrennungsgas abscheidet und sammelt, und einem nach dem Gassammelgefäß angeordneten Meßbehälter, in dem die abgeschiedene Gasmenge bevorzugt vollautomatisch gemessen wird.

Die vorstehend geschilderte Meßvorrichtung ist aus der DE-PS 36 23 078 bekannt und wird standardmäßig bei der Erprobung neu entwickelter und zur Kontrolle serienmäßig gefertigter Zylinderkopfdichtungen in Motortestläufen zur Bestimmung der Gasabdichtgüte der Zylinderkopfdichtungen eingesetzt. Nach dem aus der DE-PS 36 23 078 bekannten Verfahren kann nur der Teil der vom Brennraum radial nach außen strömenden und über die Zylinderkopfdichtung in den Kühlmittelkreislauf gelangenden Gasmenge als Teilmenge der insgesamt auftretenden Gasleckagemenge gemessen werden. Damit möglichst aussagekräftige Aussagen über das Leckageverhalten und damit über die Qualität der Zylinderkopfdichtungen gemacht werden können, sind möglichst genaue Messungen erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit der nach der DE-PS 36 23 078 bekannten Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruchs mit möglichst einfachen Mitteln zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, deren auf den konischen Gasabscheider aufgesetzter Gassammelbehälter durch eine zusätzliche Rohrverbindung direkt mit der Kühlmittelleitung verbunden ist, deren Gassammelbehälter an seinem Ausgang zum Gasmeßgefäß mit einem Ölabscheider ausgerüstet ist und deren Gasmeßgefäß aus einem in einem gefüllten Flüssigkeitstank eingehängten Meßbehälter besteht, dessen durch die aufgefangene Gasleckagemenge erzeugter Auftrieb durch eine Wägung gemessen und zur Bestimmung der Gasleckagemenge verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Umgestaltung der bekannten Vorrichtung bietet jetzt die folgenden Vorteile. Durch die zusätzliche und in der bekannten Vorrichtung fehlende direkte Rohrverbindung zwischen Gassammelbehälter und Kühlmittelleitung wird jetzt das schwere von Gasblasen befreite Kühlmittel direkt in den Kühlmittelkreislauf zurückgesogen, ohne daß es sich im Gasabscheider mit dem noch gasblasenhaltigen, leichteren und dadurch aufsteigenden Kühlmittel mischt. Das über Unterdruck abgesogene, von Gasblasen befreite Kühlmittel bewirkt gleichzeitig einen Saugeffekt im Gassammelbehälter, so daß das gasblasenhaltige Kühlmittel leichter aufsteigen kann. Zur Strömungsberuhigung und Umlenkung des absteigenden gasblasenfreien Kühlmittelstroms kann vor dem Auslaß am Boden des Gassammelbehälters ein Prallblech angeordnet sein, das ein Mitreißen von Gasblasen im absteigenden Kühlmittelstrom verhindert. Zur Verstärkung der Strömung des absteigenden Kühlmittelstroms kann in der zusätzlichen zum Kühlmittelkreislauf führenden Rohrverbindung eine Kühlmittelpumpe angeordnet sein.

Zur Bildung eines Ölabscheiders im Gassammelbehälter ist der Gassammelraum oberhalb des Flüssigkeitspiegels möglichst klein, und zwar bevorzugt sich nach oben zuspitzend verlaufend ausgebildet. Auf dem Flüssigkeitsspiegel des Kühlmittels scheidet sich das leichtere Öl und gegebenenfalls mitgerissene Schmutzteilchen ab und können durch eine seitliche Entleerungsleitung auch während des Meßvorgangs entfernt werden. Zum Erkennen der im Ölabscheidungsraum abgeschiedenen Ölmenge ist dieser Bereich des Gassammelbehälters bevorzugt durchsichtig aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff gefertigt.

Von der Spitze des Gassammelbehälters wird das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angesammelte Leckagegas zum Meßbehälter weitergeleitet. In die Leckagegasleitung ist ein mit dem Gassammelbehälter verbundenes Schwimmerventil eingebaut, dessen Flüssigkeitspegel dem Flüssigspiegel des Gassammelbehälters entspricht. Durch das Schwimmerventil wird so das Überströmen von Kühlmittel und abgeschiedenem Öl bis zum Meßbehälter verhindert.

Der Meßbehälter ist ein am Anfang des Meßvorganges in Flüssigkeit gefüllter, nach unten offener und in einem gefüllten Flüssigkeitstank gehängter Behälter. Während des Meßvorgangs füllt das abgeschiedene Leckagegas den Meßbehälter und verdrängt seine Flüssigkeitsfüllung. Der dadurch entstehende Auftrieb wird durch Wägung bestimmt und aus den Meßwerten ergibt sich unter Berücksichtigung der Flüssigkeitsdichte, des Gasdrucks und der Gastemperatur volumetrisch die während des Meßvorgangs abgeschiedene Gasleckagemenge. Bevorzugt werden dabei die von der Waage gemessenen Auftriebswerte durch elektronische Datenverarbeitung ausgewertet.

Durch die Erfindung ist somit die aus der DE-PS 36 23 078 vorbekannte Vorrichtung unter Verwendung relativ kleiner und einfacher Veränderungen so verbessert, daß Gasleckagemengen präziser und dadurch aussagekräftiger während des Motorlaufs bestimmt werden können. Die erfindungsgemäßen Änderungen des Strömungsverlaufs im Gassammelbehälter, die Einrichtung eines Ölabscheiders und die Bestimmung der Gasleckagemenge über Auftriebsmessungen verbessern die Gasleckageabscheidung und Messung wirkungsvoll.

Aus den nachfolgenden 2 Abbildungen ergeben sich weitere Einzelheiten der Erfindung. Es zeigen

Fig. 1 den Strömungskreislauf des Kühlmittels während des Motorversuchs

Fig. 2 die erfindungsgemäße Meßvorrichtung im Querschnitt.

Im Querschnittsbild der Fig. 1 wird das Kühlmittel im Motor (2) mit über den Brennraum in den Kühlmittelkreis einströmende Leckagegas angereichert und fließt in Pfeilrichtung (1) durch die Kühlmittelleitung (3) in den konischen Gasabscheider (4), in dem sich die Leckagegasblasen (7) und die mitgerissenen Ölbläschen (8) aus dem Kühlmittel abscheiden und nach oben in den Gassammelbehälter (6) wandern. Ein Teil des von den Gasbläschen (7) befreiten Kühlmittels fließt in Pfeilrichtung (1a) über den Kühler (5) direkt zum Motor (2) zurück, während der andere Teil des Kühlmittels von den aufsteigenden Gasbläschen (7) und Ölbläschen (8) mitgerissen in den Gassammelbehälter (6) gelangt und von dort über die zusätzliche Rohrverbindung (9) direkt in den Kühler (5) durch Saugwirkung zurück in den Motor (2) abfließt. Vor dem Ausgang (11) des Gassammelbehälters (6) ist ein Prallblech (12) angebracht, an dem der absteigende Kühlmittelstrom (1c) umgelenkt und beruhigt wird, so daß auf jeden Fall ein Mitreißen von Gas- (7) oder Ölbläschen (8) zurück in den Kühler (5) und den Motor (2) verhindert wird. Über die in die zusätzliche Rohrverbindung (9) angeschlossene Pumpe (13) kann die Strömungsgeschwindigkeit des absteigenden Kühlmittelstroms (1d) verstärkt werden, so daß sich die Saugwirkung und damit die Abscheidung der Gas- und Ölbläschen (7, 8) im Gassammelraum (6) vergrößert.

Die Ölbläschen (8) steigen zum oberen sich zuspitzenden Raum (14) des Gassammelbehälters (6) und bilden am Flüssigkeitsspiegel (15) einen Ölfilm, der bei Bedarf während des Motorlaufs über die Entleerungsleitung (16) nach außen abgeleitet werden kann. Die aufsteigenden Gasbläschen (7) bilden im oberen zugespitzten Raum (14) ein Gaspolster, und das gesammelte Gas wird in der Leckagegasleitung (17) zum angeschlossenen Meßgerät (22) der Fig. 2 geleitet. Im mit dem Gassammelbehälter (6) verbundenen Schwimmerventil (18) wird abhängig vom Flüssigkeitsspiegel (15) die Weiterleitung des Leckagegases in der Gasleckageleitung reguliert, so daß auf jeden Fall, zum Beispiel bei zu hohem Pegelstand (15), weder Öl noch Kühlmittel zum Meßbehälter (20) gelangen kann. Die Ausgleichsleitung (18a) zum Schwimmerprofil ist so angeordnet, daß von unten ein Eintreten von Öl oder Gas verhindert wird. Vorzugsweise wird die Leitung so erstellt, daß die Öffnung nach oben oder die Leitung im gas- oder ölfreien Raum liegt.

Im Meßgerät (22) der Fig. 2 gelangt das Leckagegas (21) über die Leckagegasleitung (17) in den Meßbehälter (20), der flüssigkeitsgefüllt in einem gefüllten Flüssigkeitstank (19) angeordnet ist. Im Meßbehälter (20) wird durch das aufgefangene Leckagegas (21) die Flüssigkeitsfüllung entsprechend verdrängt, es entsteht Auftrieb des an einer Waage oder einem Wägebalken (23) angeschlossenen Meßbehälters (20), dieser Auftrieb wird durch Wägung bestimmt und die Meßergebnisse werden von der Waage (23) zur elektronischen Auswertung (nicht gezeichnet) über die Verbindung (24) einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt. Die Menge der Gasleckage (21) kann dort unter Berücksichtigung der verschiedenen Parameter berechnet werden.

Die Leckagegaszuleitung (17) und die Leckagegasableitung (25 und 25a) sind mit Absperrschiebern (26a, 26b und 26c) und Rückschlagventilen (27) ausgerüstet, die eine Entlüftung des Meßbehälters (20) durch Öffnen des Absperrschiebers (26a) und gleichzeitigem Schließen des Absperrschiebers (26b) und die störungsfreie Zufuhr des Leckagegases (21) ermöglichen. Die Parallelgasleitung (25a) ist notwendig, um nach jedem Entlüftungsvorgang die aufgestiegene Flüssigkeitssäule durch das später aufsteigende Leckagegas wieder verdrängen zu können. In der Reserveleitung (29) und im Reservetank (30) kann Leckagegas auch während eines Entlüftungsvorgangs vorübergehend gespeichert werden, so daß Messungen und Entlüftungen des Meßbehälters (20) auch während des Motorlaufs möglich sind. Das Messen der Gasleckage geschieht, wenn der Absperrschieber (26a) geschlossen und der Absperrschieber (26b) gleichzeitig geöffnet ist. Der Absperrschieber (26c) dient zur Reinigung. Durch die Überlaufleitung (31) wird der maximale Flüssigkeitsstand im Meßgefäß begrenzt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Gasabdichtgüte von Zylinderkopfdichtungen während des Motorlaufs mit einem in den Kühlmittelkreislauf des Motors eingebauten, bevorzugt konischen Gasabscheider und einem auf den Gasabscheider aufgesetzten Gassammelgefäß, in denen sich das vom Brennraum über die Zylinderkopfdichtung in das Kühlmittel gelangte Verbrennungsgas abscheidet und sammelt, und einem hinter dem Gassammelgefäß angeordneten Meßbehälter, in dem die abgeschiedene Gasmenge bevorzugt vollautomatisch gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den konischen Gasabscheider (4) aufgesetzte Gassammelbehälter (6) durch eine zusätzliche Rohrverbindung (9) direkt mit der Kühlmittelleitung (3) verbunden ist, daß der Gassammelbehälter (6) an seinem Ausgang zum Meßgerät (22) mit einem Ölabscheider (14) ausgerüstet ist, und daß das Gasmeßgerät (22) aus einem in einem gefüllten Flüssigkeitstank (19) eingehängten Meßbehälter (20) besteht, dessen durch die aufgefangene Gasleckagemenge (21) erzeugter Auftrieb durch Wägung gemessen und zur Bestimmung der Gasleckagemenge verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gassammelgefäß (6) vor dem Ausgang (11) zur zusätzlichen Rohrverbindung (9) ein Prallblech (12) zur Umlenkung und Beruhigung des absteigenden leckagegasfreien Kühlmittelstroms (1c) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen zum Kühlmittelkreislauf (3) führenden Rohrverbindung (9) eine Kühlmittelpumpe (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (14) an der Spitze des Gassammelbehälters (6) mit einer Entleerungsleitung (16) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (14) an der Spitze des Gassammelbehälters (6) aus einem durchsichtigen Material besteht.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleckageleitung (17) zwischen Gassammelbehälter (6) und Meßgerät (22) durch ein Schwimmerventil (18) abhängig vom Flüssigkeitsspiegel (15) im Gassammelbehälter (6) reguliert wird.