DE617980C

DE617980C - Electrical display device for determining the working status of the individual cylinders of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE617980C
Application number: DE1930617980D
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1930-11-25
Filing date: 1930-11-25
Publication date: 1935-08-30

Description

Elektrische Anzeigevorrichtung zur Feststellung des Arbeitszustandes der einzelnen Zylinder einer Brennkraftmaschine Mit den zunehmenden Anforderungen an Geschwindigkeit und Leistung der Brennkraftmaschinen, insbesondere auch der Automobilmotoren, nimmt das Bestreben zu, diese Maschinen mit einer verhältnismäßig großen Zylinderzahl zu versehen. Während es nun bei einer kleinen Zylinderzahl leicht war, den Betrieb zu überwachen und den Arbeitszustand der einzelnen Zylinder, sogar rein akustisch, festzustellen, ist dies bei Brennkraftmaschinen ' mit größerer Zylinderzahl theute verwendet man bereits 8- bis i s-Zylin;-dermotoren) in dieser einfachen Weise nicht mehr möglich. Daraus ergeben sieh aber sehr große Nachteile und Unzuträglichkeiten. Falls z. B. bei einem Zylinder .die Zündung versagt oder der Brennstoff ausbleibt, wird das in ihm fortdauernd hineingepreßte Schmieröl nicht verbraucht und staut sich im Zy linderraum an. Es bilden sich Zersetzungsprodukte des Öles, welche den Zylinder verschmieren und seine Arbeitsfähigkeit beeinträchtigen, so daß .diese auch nach Beseitigung der ursprünglichen Störung wesentlich herabgesetzt bleibt. Es sind aber auch noch andere Nachteile vorhanden. So ist bei Eintritt einer Störung gar nicht ohne weiteres zu erkennen, welcher Zylinder von der Störung betroffen ist und aussetzt. Man ist gezwungen, .den Motor stillzusetzen und sämtliche Zylinder der Reihe nach zu untersuchen, bis man den fehlerhaften findet. Sehr nachteilig kann der Ausfall eines oder mehrerer Zylinder werden, wenn der Motor konstant, z. B. mit einem auf eine bestimmte Leistung eingestellten Generator belastet ist. In diesem Falle werden die noch arbeitenden Zylinder stark überlastet, und dadurch wird der ganze Betrieb gefährdet. Bei Ausfall eines oder mehrerer Zylinder sollte demgemäß die Leistung des Generators auf einen der noch arbeitenden Zylinderzahl entsprechenden Wert herabgesetzt werden. Dies setzt aber voraus, daß die Zahl der arbeitenden Zylinder jederzeit erkennbar ist, bzw. daß diese Zahl mit der jeweiligen Leistung des Motors bzw. des angetriebenen Generators verglichen und diese Leistung mit ihr gegebenenfalls selbsttätig in Einklang gebracht wird.Electric display device for determining the working status of the individual cylinders of an internal combustion engine With the increasing demands the speed and power of the internal combustion engines, especially the automobile engines, there is increasing tendency to use these machines with a relatively large number of cylinders to provide. While it was now easy to operate with a small number of cylinders to monitor and the working condition of the individual cylinders, even purely acoustically, determine, this is theute in internal combustion engines with a larger number of cylinders one already uses 8 to 15 cylinder engines) in this simple way more is possible. However, this results in very great disadvantages and disadvantages. If z. B. in a cylinder. The ignition fails or the fuel fails, the lubricating oil continuously pressed into it is not used up and accumulates meet in the cylinder room. Decomposition products of the oil are formed which cause the Smear cylinder and impair its ability to work, so that .these remains significantly reduced even after the original fault has been eliminated. But there are other disadvantages as well. This is how it is when a fault occurs It is not easy to see which cylinder is affected by the malfunction is and suspends. You are forced to shut down the engine and all cylinders to examine in turn until one finds the faulty one. Very disadvantageous the failure of one or more cylinders can be when the engine is constant, e.g. B. is loaded with a generator set to a certain power. In In this case, the cylinders that are still working are heavily overloaded, and thereby the whole company is endangered. Should one or more cylinders fail accordingly the output of the generator on one of the still working number of cylinders corresponding value can be reduced. But this assumes that the number of working cylinder is always recognizable, or that this number with the respective Performance of the motor or the driven generator compared and this performance is automatically brought into line with it if necessary.

Man hat nun bereits zur Ermittlung des Arbeitszustandes von Brennkraftmaschinen die Temperatur des Zylinders oder .der Verbrennungsgase messende Thermoelemente benutzt, und es konnte aus dem Ausschlag der von .den Strömen der Thermoelemente gespeisten Instrumente auf den absoluten oder mittleren, im Innern des Zylinders herrschenden Drück geschlossen werden. Derartige Messungen mit Thermoelementen sind aber nur in Versuchsständen oder Laboratorien angebracht, wo hochempfin@dliche und teure Anzeigeinstrumente Verwendung finden können, nicht aber in praktischen Betrieben, welche robuster esund_billig@ere Einrichtungen erfordern, .die sich leicht ersetzen lassen und gegen äußere, besonders mechanische Einflüsse weniger empfindlich sind.You now have to determine the working state of internal combustion engines Thermocouples measuring the temperature of the cylinder or the combustion gases used, and it could be seen from the deflection of the currents of the thermocouples powered instruments on the absolute or medium, inside the cylinder prevailing pressure to be closed. Such measurements with thermocouples are but only installed in test stands or laboratories where highly sensitive and expensive display instruments can be used, but not in practical operations, Which require more robust and cheaper equipment that is easy to replace and are less sensitive to external, particularly mechanical, influences.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine elektrische Anzeigevorrichtung zur Feststellung des Arbeitszustandes der einzelnen Zylinder einer Brennkraftmaschine@ durch Messung -der Abgastemperaturen der Zylinder: Erfindungsgemäß befinden sich in einem von einer Stromquelle stets gleichmäßig gespeisten Anzeige- oder Steuerstromkreis den einzelnen Zylindern zugeordnete, hintereinander oder parallel geschaltete, in Stromzweigen angeordnete Widerstände, die in Abhängigkeit von der Abgastemperatur der zugehörigen Zylinder zu- oder abgeschaltet werden: In dem Stromkreis ist ferner ein die Spannung, Stromstärke ,und Leistung anzeigendes Meßinstrument vorgesehen, welches aus seiner Anzeige erkennen läßt, ob alle Zylinder arbeiten. Die Bestimmung einzelner ausgefallener Zylinder läßt sich genau durchführen, indem ferner gemäß der Erfindung in den Stromzweigen, welche die Widerstände enthalten, das Zu- oder Abschalten der Widerstände anzeigende Vorrichtungen, z. B. auf einer Tafel am Führerstand angeordnete mit Bezeichnungen versehene Glühlampen, eingeschaltet sind.The invention now relates to an electrical display device to determine the working condition of the individual cylinders of an internal combustion engine @ by measuring the exhaust gas temperatures of the cylinders: According to the invention are in a display or control circuit that is always uniformly fed by a power source in Resistors arranged in branches that depend on the exhaust gas temperature the associated cylinders are switched on or off: In the circuit is also a measuring instrument showing voltage, current and power is provided, which shows from its display whether all cylinders are working. The determination individual failed cylinders can be carried out precisely by also according to of the invention in the branches that contain the resistors, the supply or Switching off the resistances indicating devices, z. B. on a board in the driver's cab arranged and labeled incandescent lamps are switched on.

Diese Einrichtung gestattet, beim Aussetzen einzelner Zylinder sowohl deren Zahl wie auch jeden von einer Störung betroffenen Zylinder genau zuerkennen, und sie hat gegenüber bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß für alle Zylinder eine gemeinsame Stromquelle und ein gemeinsamer Meßkreis vorhanden ist, so daß Änderungen der Stromquelle den Vergleich der :einzelnen Zylinder miteinander nicht beeinflussen. Die zur Verfügung stehende Energie ist beliebig wählbar und-kann so bemessen werden, daß sie zur Betätigung von Meßinstrumenten ausreicht. Man wird zweckmäßig eine Stromquelle gleichbleibender Spannurig verwenden oder Einrichtungen zur Aufrechterhaltung oder zur Einregelung dieser Spannung vorsehen.This facility allows both when exposing individual cylinders precisely identify their number as well as each cylinder affected by a malfunction, and it has the advantage over known devices that for all cylinders a common power source and a common measuring circuit is available, so that changes the power source does not influence the comparison of the individual cylinders with one another. The available energy can be selected as desired and can be measured in such a way that that it is sufficient to operate measuring instruments. One becomes conveniently a power source Use constant tension or facilities to maintain or to regulate this voltage.

Die Einrichtung weist auch keine hochempfindlichen Teile auf, sondern nur Einrichtungen, die auch solchen mechanischen Beanspruchungen standhalten, mit denen normalerweise in jedem Kraft- und Fahrbetrieb zu rechnen ist. Die Einrichtung läßt sich auch so gestalten, (daß sie sich z. B. bei Verwendung von Glühlampen zur Messung der Spannung an dent Widerständen in Dunkelschaltung befindet, wenn alle Zylinder fehlerfrei arbeiten, ,daß also nur dann eine Glühlampe aufleuchtet, wenn der zugehörige Zylinder aussetzt. Dies hat den Vorteil, .daß die Glühlampen geschont werden und der Fehler .durch Licht, also sehr sinnfällig, angezeigt wird.The device also has no highly sensitive parts, but rather only facilities that can withstand such mechanical loads which is normally to be expected in every power and driving operation. The establishment can also be designed in such a way (that it can be used, for example, when using incandescent lamps Measure the voltage across the resistors in dark circuit if all Cylinder work correctly, so that a light bulb only lights up when the associated cylinder fails. This has the advantage that the light bulbs are spared and the error is indicated by light, i.e. very clearly.

In der Zeichnung zeigt Fig. r schematisch ein Ausführungsbeispiel .der Erfindung an einem 5-Zylindermotor. Fig. 2 zeigt .schaubildlich die Anordnung im Führerteil eines Automobils, und Fig. 3 eine besondere Ausbildung eines Vergleichsinstrumentes zwischen einem Mehrzylindermotor und einem mit diesem gekuppelten Generator. Fig.4 zeigt die Ausbildung des Schaltgeräts.In the drawing, Fig. R shows schematically an embodiment .the invention on a 5-cylinder engine. Fig. 2 shows .schiebildlich the arrangement in the driver's part of an automobile, and FIG. 3 shows a special embodiment of a comparison instrument between a multi-cylinder engine and a generator coupled to it. Fig. 4 shows the design of the switching device.

In Fig. r sind die verschiedenen Zylinder der Brennkraftmaschine mit a1 bis a5 bezeichnet; sie arbeiten auf die Welle b. Von den Zylindern werden .die Auspuffgase mittels der Rohrstutzen cl bis c5 zu dem Auspuffrohr d geführt. In diesen Rohrstutzen cl bis c5 sind die wärmeempfindlichen Meßglieder, z. B. Bim:etallschalter e1 bis e5, angeordnet, die die Widerstände f1. bis f5 im gemeinsamen Meßstrornkreis steuern. Diese Widerstände liegen in Reihe im Meßstromkreis mit der Stromquelle g. und idem Anzeigeinstrument la., -das auf Änderungen des Stromes im Meßstromkreis anspricht. Im Meßstromkreis liegt ferner ein Widerstand h. An den Klemmen der einzelnen Widerstände liegen Signal-oder Anzeigevorrichtungen, z. B. Glühlampen il bis i5. Im Normalbetrieb, d. h. wenn sämtliche Zylinder arbeiten, sind die Kontakte des Bimetallrelais geschlossen, sämtliche Widerstände f, ,bis f5 und die AnzeigevorricUtungen sind somit kurzgeschlossen, und,das Instrument h zeigt den größten Ausschlag. Sobald einer der Zylinder ausfällt, d. h. z. B. nicht richtig zündet, fällt die Temperatur seines Auspuffgases, das zugeordnete $imetallrelais tritt in Wirkung und schaltet den dem Zylinder zugehörigen Widerstand in den Meßstromkreis ein. Der am Instrument h anzuzeigende Stromwert wird kleiner, der Ausschlag des Instrumentes geht entsprechend zurück, und gleichzeitig leuchtet die an den Klemmen des Widerstandes liegende Glühlampe auf. Der Führer des Automobils kann also sofort an seinem Meßinstrument lt und am Tableau n im Führerstand erkennen, ob alle Zylinder arbeiten und welcher Zylinder ausgefallen ist, wie in Fig. 2 z. B. bei Lampe 4 durch Schraffieren dargestellt ist. Die Skala des Instrumentes h wird zweckmäßig so geeicht, daß -der jeweilige Ausschlag die Zahl der arbeitenden Zylinder angibt.The various cylinders of the internal combustion engine are shown in FIG denotes a1 to a5; they work on the wave b. Of the cylinders, .the Exhaust gases led to the exhaust pipe d by means of the pipe socket cl to c5. In these Pipe sockets cl to c5 are the heat-sensitive measuring elements, e.g. B. Bim: metal switch e1 to e5, arranged that the resistors f1. to f5 in the common measuring circuit steer. These resistors are in series in the measuring circuit with the power source G. and idem display instrument la., -das for changes in the current in the measuring circuit appeals to. There is also a resistance h in the measuring circuit. At the terminals of each Resistors are signal or display devices, e.g. B. Incandescent lamps il to i5. In normal operation, i.e. H. when all cylinders are working, the contacts of the Bimetal relay closed, all resistors f,, to f5 and the display devices are thus short-circuited and, the instrument h shows the greatest deflection. As soon one of the cylinders fails, d. H. z. B. does not ignite properly, the temperature drops of its exhaust gas, the assigned metallic relay comes into effect and switches the resistance associated with the cylinder in the measuring circuit. The one on the instrument The current value to be displayed becomes smaller, the deflection of the instrument goes accordingly back, and at the same time the incandescent lamp connected to the terminals of the resistor lights up on. The driver of the automobile can therefore immediately read and write on his measuring instrument Tableau n in the driver's cab recognize whether all cylinders are working and which cylinder has failed, as shown in FIG. B. for lamp 4 shown by hatching is. The scale of the instrument h is appropriately calibrated so that the respective Deflection indicates the number of working cylinders.

Eine zweckmäßige Ausbildung des Bimetallschaltgerätes wird durch Fig.4 veranschaulicht. Nach Fig.4 befindet sich am Zylinder a das Auspuffrohr c. An diesem ist das Gehäuse p des Schaltgerätes angebracht. Im Innern des Gehäuses p ist der Bimetallstreifen c an der unteren Gehäusewand befestigt. In kaltem Zustand besitzt der Bimetallstreifen e die ausgezogene gerade Form, die sich an das Auspuffrohr anlegt (Lagre x). Bei Erhitzung krümmt sich der Bimetallstreifen und kommt in die gestrichelte Lage (y), in der er die beiden Kontakte q kurzschließt. Da durch die Leitungen r die Kontakte q mit den Klemmen des dem Zylinder a zugeordneten Widerstandes verbunden sind, wird also dieser Widerstand bei normalem Arbeitsbetrieb des Zylinders: a durch das Bimetallschaltgerät kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluß wird aber geöffnet, wenn der Zylinder nicht arbeitet, weil dann seine Temperatur sinkt und der Bimetallstreifen e wieder seine gerade Form (Lage x) annimmt. Der im zugehörigen Widerstand entstehende Spannungsabfall erzeugt an seinen Klemmen eine Spannung, die groß genug ist, eine parallel zum Widerstand liegende Glühlampe zum Aufleuchten zu bringen.An appropriate design of the bimetal switching device is shown in Fig.4 illustrated. According to Figure 4, the exhaust pipe c is on the cylinder a. At this the housing p of the switching device is attached. Inside the housing p is the Bimetal strip c attached to the lower housing wall. In cold State, the bimetallic strip e has the extended straight shape, which is attached to the exhaust pipe is in place (Lagre x). When heated, the bimetal strip bends and comes to the dashed position (y), in which he short-circuits the two contacts q. Since through the lines r the contacts q with the terminals of the cylinder a assigned Resistance are connected, so this resistance is during normal operation of the cylinder: a short-circuited by the bimetal switchgear. This short circuit but is opened when the cylinder is not working because then its temperature sinks and the bimetallic strip e assumes its straight shape (position x) again. Of the The voltage drop arising in the associated resistor is generated at its terminals a voltage high enough, an incandescent lamp parallel to the resistor to light up.

Ist nün z. B. auf der Welle des Brennkraftmotors ein Generator m angebracht, so ist es ohne weiteres möglich, die Leistung desselben .auf .den der Zahl .der arbeitenden Zylinder entsprechenden Wert einzustellen. Zu dem Zweck braucht der Fahrer nur den Ausschlag des Mefnstrumentes 1a im Meßstromkreis mit einem V`Tattmeter o zu vergleichen, das die Leistung des Generators anzeigt. Die Generatorleistung kann durch an sich bekannte Mittel entsprechend der jeweilig arbeitenden Zylinderzahl eingestellt und auf diesem Wert konstant gehalten werden, wobei die Einstellung gegebenenfalls selbsttätig in Abhängigkeit-von der Stellung des Meßinstrumentes la geregelt werden kann. Die Zeigerachsen des Strommeßgerätes h und des Mattmeters o liegen zweckmäßig in der gleichen Raumachse, wobei die Achse dies einen im Innern der als Hohlachse ausgebildeten Achse des .andern liegt, so daß beide Instrumente zu einem Instrument vereinigt sind, das zwei Zeiger z1, z2 besitzt, die über verschiedenartig geteilte Skalen spielen, wie in Fi.g. 3 dargestellt. Dabei empfiehlt es sich, beide Zeiger durch sichtbare Markierungen voneinander zu unterscheiden, z. B. .durch verschiedenfarbigen Anstrich o. dgl. Das Wattmeter und das Amperemeter können auch so zueinander abgestimmt sein, daß der Ausschlag des Amperemeterzei,gers auf der Wattxneterskala gleichzeitig .die höchst zulässige Belastung des Generators darstellt. Dabei kann durch die übereinander bewegten Zeiger eine Alarmvorrichtung betätigt werden, die anspricht, sobald der Ausschlag .des Wattmeterzeigers den des Amperemeterzeigers übersteigt, die Leistung des Generators also einen über den zulässigen Wert hinausgehenden Wert besritzt. Die Beeinflussung der Widerstände durch die Temperatur der zu überwachenden Zylinder ist nicht an .die Verwendung von Bimetallrelais o. dgl. gebunden. Für die zu erzielende Wirkung .ist es an .sich belanglos, ob dieser Einfluß mittelbar oder z. B. dadurch erzielt wird, daß der Zylinder den zugehörigen Widerstand selbst erwärmt und damit seinen Wert im gewünschten Sinne beeinflußt.Is nün z. B. a generator m mounted on the shaft of the internal combustion engine, so it is easily possible to determine the performance of the same .on. that of the number .der working cylinder to set the corresponding value. For this purpose he needs Driver only the deflection of the measuring instrument 1a in the measuring circuit with a V`Tattmeter o to compare, which shows the performance of the generator. The generator power can by means known per se according to the number of cylinders in operation set and kept constant at this value, with the setting possibly automatically depending on the position of the measuring instrument la can be regulated. The pointer axes of the ammeter h and the matt meter o are expediently in the same spatial axis, the axis being one inside the axis of the other, which is designed as a hollow axis, so that both instruments are combined into one instrument, which has two pointers z1, z2, which over different play divided scales, as in Fig. 3 shown. It is best to do both To distinguish pointers from one another by visible markings, e.g. B.. By different colored Painting or the like. The wattmeter and the ammeter can also be matched to one another in this way that the reading of the ammeter pointer on the watt meter scale is simultaneous . represents the maximum permissible load on the generator. This can be done through the one on top of the other moving pointer an alarm device can be actuated, which responds as soon as the The deflection of the wattmeter pointer exceeds that of the ammeter pointer, the power of the generator has a value that exceeds the permissible value. The influence of the resistances by the temperature of the cylinders to be monitored is not tied to .the use of bimetal relays or the like. For the to be achieved Effect. It is irrelevant whether this influence is indirect or z. B. thereby it is achieved that the cylinder heats the associated resistor itself and thus affects its value in the desired sense.

Die den einzelnen Zylindern zugeordneten Widerstände können in dem die gemeinsame Stromquelle enthaltenden Anzeigestromkreis sowohl in Reihen- wie auch in Parallelschaltung angeordnet sein. In letzterem Fall werden die aus beliebigem Material (IVIetall, Leuchtfäden, Flüssigkeit usw.) bestehenden Widerstände 'bei Absinken der Temperatur eingeschaltet, so daß bei normalem Arbeiten des Zylinders der Parallelkreis dieses Widerstandes offen, also stromlos ist.The resistors assigned to the individual cylinders can be in the the display circuit containing the common power source in both series and can also be arranged in parallel. In the latter case, the arbitrary Material (metal, filaments, liquid, etc.) Lowering the temperature turned on, so that during normal operation of the cylinder the parallel circuit of this resistor is open, i.e. de-energized.

Claims

PATENT CLAIM:. Electric indicator for detection the working state of the individual cylinders of an internal combustion engine by measurement the exhaust gas temperatures of the cylinders, characterized in that in one of a power source (g), the display or control circuit is always evenly fed in Resistors (f1 to f ;,) arranged in current branches are located, -which are dependent on the exhaust gas temperature of the associated cylinders are switched on and off, and that in the circuit a measuring instrument indicating voltage, current or power (h) is provided, with the current branches containing the resistors (f1 to f5) Devices indicating the switching on or off of the resistors (e.g. incandescent lamps il. until i5) are switched on.