FI59874C - Foerfarande foer att konstatera foerslitningsgraden foer ett element saosom en kolvring i en foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

ΓΒ1 f11i KUULUTUSJULKAISU - Q Q „ .

flgft LBJ UTLÄGGNINGSSKRIFT 5 98 74 C ^ Patcn l ti ::, y On.-.,: t 1C 10 1731 (51) H..Ä.S5 7/14 SUOMI — FINLAND (21) — Patcntanrtkning 7^1750 (22) Hakemlipilvi — Arudknlngsdag l6.06.j6 ' (23) Alkupilvi —Glltlgheudag l6.O6.76 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offtntllg 02.OL. 77

Patentti· ja rekisterihallitus .... ..... ... .......

_ , . (44) N Huiviksi panon ja kuul.lulkalsun pvm. — . „

Patent· och registerstyreisen Anaökan utlagd och utl.skriften publicerad 30.06.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 01.10.75

Ranska-Frankrike(FR) 7530108 (71) Societe d'Etudes de Machines Thermiques S.E.M.T., 2, Quai de Seine, 93202 Saint-Denis, Ranska-Frankrike(FR) (72) Jean Simon Rene Rouam, Marly-la-Ville, Ranska-Frankrike(FR) . (7*0 Oy Borenius & Co Ab (5*0 Menetelmä elementin, kuten polttomoottorin männänrenkaan kulumisasteen toteamiseksi - Förfarande för att konstatera förslitningsgraden för ett element sasom en kolvring i en förbränningsmotor

Keksinnön kohteena on menetelmä elementin, esim. polttomoottorin männänrenkaan kulumistilan kehittymistilan määräämiseksi, mikä elementti on tehty materiaalista, jolla on määrätyt magneettiset ominaisuudet ja joka on liukukosketuksessa toisen elementin, esim. männän vaipan kanssa.

Keksinnön tarkoituksena on ratkaista niitä yleisiä ongelmia, joita sellaisten osien valvonta ja huolto aiheuttavat, jotka ovat alttiit esim. paineen, lämpötilan jne. aiheuttamalle muuttumisasteelle, esim. kulumiselle ja turmeltumiselle, mitkä seikat pakottavat määrätyssä vaiheessa korvaamaan vialliset osat uusilla.

Tämä valvontaan ja huoltoon liittyvä ongelma tulee erittäin tärkeäksi siinä tapauksessa, että osat kuuluvat komponentteina yhdistelmään, jossa ei päästä käsiksi näihin osiin ilman, että suhteellisen suuri yhdistelmä joudutaan pysäyttämään melko pitkäksi aikaa halutun korjauksen tai vaihdon suorittamiseksi. Lisäksi on eduksi suorittaa toimenpide vasta siinä vaiheessa, jolloin vika on varma. Tämä ongelma esiintyy erikoisesti edestakaisin liikkuvin männin varustettujen poltto-rr.oottoreiden männän renkaiden yhteydessä.

2 59874

Erään tunnetun menetelmän mukaan tilastollisesti ratkaistaan männän-renkaiden kulumisen aiheuttama ongelma määräämällä moottorin niiden toimintatuntien määrä, joiden kuluttua näiden männän renkaiden tila on tutkittava. Tämän määritysmenetelmän päähaittana on siihen liittyvä tietty epävarmuus, joka voi johtaa toisaalta tarpeettomaan toimenpiteeseen tai toisaalta liian myöhäiseen toimenpiteeseen.

Erään toisen menetelmän mukaan on tätä epävarmuutta yritetty vähentää suorittamalla moottorin toimiessa eräiden parametrien mittauksia, joiden tulokset tulkitaan esim. oskilloskoopissa näkyvien pulssien muotoisina, ja jotka edustavat valvottavan osan tilaa. Polttomoottorin männän renkaita valvottaessa käytetään vähintään yhden kiinteän tuntoelimen induktion vaihteluja, jotka aiheutuvat männän renkaista, kun männät liikkuvat näiden tuntoelimien ohitse siten, että voidaan todeta näiden renkaiden kunto suhteessa vertailukuntoon, joka vastaa normaalitoimintaa. Tämä menetelmä on itse asiassa kvalitatiivinen, koska ei mitata männän renkaiden kulumisastetta, vaan mitataan niiden kunto tutkimalla pulssien muotoa ja niiden sijaintia vertailutasoon nähden, jolloin nämä pulssit tulkitsevat tuntoelinten induktion vaihtelut. Tämän menetelmän haittana on se, että ei saada osoitusta männän renkaiden kulumisasteen kehittymisestä ja että vain saadaan osoitetuksi männän renkaiden toimintakunto.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut haitat ja ehdottaa menetelmä polttomoottorin männän renkaiden kulumisasteen kvantitatiiviseksi mittaamiseksi siten, että voidaan varmasti määrätä huoltotoimenpiteiden suoritushetket, nimittäin ne ajankohdat, jolloin on saavutettu maksimaalinen luvallinen kulumisraja.

Keksinnön kohteena on menetelmä elementin, esim. polttomoottorin männänrenkaan kulumistilan kehittymistilan määräämiseksi, mikä elementti on tehty materiaalista, jolla on määrätyt magneettiset ominaisuudet ja joka on liukukosketuksessa toisen elementin, esim. männän vaipan kanssa. Keksinnölle on tunnusomaista että tämän menetelmän mukaan: pinnoitetaan ensimmäinen elementti pinnoitteella sellaista materiaalia, jonka magneettinen permeabiliteetti on pieni verrattuna materiaaliin, josta tämä elementti on valmistettu 3 59874 - määritetään ennalta vertailutaso, joka vastaa ensimmäiselle elementille sallittua suurinta kulumisastetta mitataan ainakin yhden induktion tuntolaitteen avulla ensimmäisen elementin liikkuessa toiseen elementtiin nähden tämän ensimmäisen elementin ja induktion tuntolaitteen käsittävän magneettisen piirin reluktanssin vaihtelut ja verrataan tähän valittuun vertaustasoon, esim. näkölaitteessa, induktion tuntolaitteen lähtösignaalit, jotka ovat verrannolliset magneettisen piirin reluktanssin vaihteluihin.

Keksinnön muut tunnusmerkit, edut ja yksityiskohdat selitetään seuraavassa lähemmin oheisten keksintöä havainnollistavien piirustusten perusteella.

Kuvio 1 esittää osaleikkauksena keksinnön mukaista menetelmää siinä tapauksessa, että mitataan polttomoottorin männänrenkaiden kulumis-aste.

Kuvio 2 esittää suurennetussa mittakaavassa tehtynä osaleikkauksena palamistilaan liittyvän männänrenkaan rakenteen erästä yksityiskohtaa.

Kuvio 3 esittää käyrää, joka havainnollistaa männänrenkaiden kulumis-asteen toteamista pulssien avulla.

Keksinnön mukaisen menetelmän havainnollistamiseksi keksintöä on sovellettu polttomoottorin männänrenkaiden, erikoisesti palamistilaan liittyvän renkaan,kulumisasteen kehittymisen mittaukseen.

Kuviossa 1 on kaaviollisesti näytetty polttomoottori 1 ja sen yksi mäntä 2, joka on sellaista tyyppiä, jossa on terästä oleva pää 3, alumiinia oleva runko 4, viisi männänrengasta 5, jolloin mäntä on asennettu sylinterilohkon 7 vaippaan 6. Sylinterilohkoon 7 ja vaippaan 6 on toisiaan vastapäätä työstetty avarrus 8 ja avarrus 9 siten, että näihin avarruksiin voidaan sijoittaa induktioon perustuva tunto-elin 10, jonka toinen pää eli sisäänmenopää sopeutuu vaipan 6 sisäpintaan. Tuntoelimen 10 asento mäntään 2 nähden on sellainen, että männän liikkuessa edestakaisin joutuvat sen kaikki renkaat 5 vuoronperään tuntoelimen 10 sisäänmenopään kohdalle.

59874 n

Tuntoelimen lähtö on yhdistetty signaalien kasittelypiiriin 11, jossa on esim. virranvahvstinaste ja suodatin. Tämä käsittelypiiri 11 on puolestaan yhdistetty näkölaitteeseen 12 tuntoelimen 10 lähettämien signaalien tarkastamiseksi.

Kuviossa 2 on esitetty palamistilaan liittyvän männän 2 yleisesti teräksestä tehdyn männän renkaan 5a eräs yksityiskohta, joka erikoisesti on.sinänsä tunnetulla tavalla varustettu kromatulla päällysteellä 13 tämän renkaan kovuuden lisäämiseksi, minkä erikoisratkaisun ansiosta voidaan paremmin havainnollistaa keksinnön mukainen menetelmä.

Kuvion 3 mukaan tuntoelimen 10 lähdössä on vakiotasoinen signaali S1, kun jokin männänrenkaista 5 sijaitsee tuntoelimen 10 kohdalla; oletetaan männän 2 sijaitsevan yläasennossaan. Kun ensimmäinen männän-rengas 5e eli pyyhkäisevä rengas siirtyy tuntoelimen edessä, nähdään oskilloskoopissa pulssi , joka aiheutuu siitä, että tuntoelimen 10 induktio muuttuu. Männänrengas 5e on sellaista materiaalia, että sillä, kuten kaikilla, muillakin renkailla, on magneettisia ominaisuuksia, ja joka muodostaa magneettipiirin, jonka vaikutuksesta tunto-elimen 10 induktio ja näin ollen myös sen lähtövirta vaihtelevat, mikä oskilloskoopissa nähdään pulssina 1^. Männänrenkaiden 5e ja 5d välillä tuntoelin 10 kehittää uudelleen vakiosignaalin , ja näin jatkuu männän 2 laskuliikkeen aikana renkaiden 5d, 5c, 5b, 5a kohdalla, jotka kehittävät vastaavat pulssit Ij, I3, 1^, I5. . Kuvion 3 käyrässä huomataan esiintyvän vakiotason S2, joka eroaa vakiotasosta S1 , mikä yksinkertaisesti johtuu siitä, että kolmet renkaat 5a, 5b, 5c sijaitsevat männän 2 päässä, joka on terästä, kun taas renkaat 5d, 5e sijaitsevat männän rungossa, joka on alumiinia, mikä aiheuttaa tuntoelimen 10 ilmaiseman induktion pienen vaihtelun.

Männänrenkaan 5a eli palamistilaan liittyvän renkaan yhteydessä, jonka renkaan ulkopinta on kromattu, voidaan sangen tarkasti seurata tämän renkaan kulumisasteen vaihteluja. Kromin permeabiliteettikerroin on pieni, minkä seurauksena sitä mukaa kun kromipäällyste kuluu, tämän renkaan reluktanssi suurenee suhteellisesti enemmän, verrattuna ei-kromattuun renkaaseen, joka pääasiallisesti on terästä, ja jolla on suurempi permeabiliteetti. Koska tuntoelimen 10 lähtövirtasignaali on verrannollinen reluktanssin vaihteluihin, tulee tämä lähtövirta suurenemaan sitä enemmän mitä enemmän kromikerros 13 kuluu, ja tämän seurauksena tulee pulssin 1^ amplitudi suurenemaan kromattuun renkaa- 5 59874 seen verrattuna. Tämä on kuviossa 3 näytetty pulsseilla I’5 ja I"5· Käyttämällä sopivalla asteikolla varustettua oskilloskooppia voidaan määrittää tietty kynnys, joka määrää pulssin 1^ suurimman sallitun amplitudin, joka vastaa suurinta sallittavissa olevaa kulumisastet-ta.

Käyttämällä näin ollen kromipäällysteellä varustettua teräsmännän-rengasta voidaan keksinnön mukaan tarkasti mitata renkaan kulumisaste sen ansiosta, että kromin permeabiliteetti on selvästi pienempi kuin teräksen permeabiliteetti, mikä aiheuttaa tuntoelimen 10 lähtösignaalin suurempia vaihteluja, joten voidaan mitata renkaan kulumisasteen määrä.

Käyttämällä vähintään kahta tuntoelintä, jotka asennetaan sylinteriin samalle korkeudelle toisiaan diametraalisesti vastapäätä, voidaan ilmaista männänrenkaan muodonmuutos sen perusteella, että näiden molempien tuntoelimien kehittämät molemmat pulssit eivät lankea yhteen.

Palamistilan männänrenkaan kulumismäärän lukemisen helpottamiseksi on eduksi poistaa käsittelypiirin 11 alueella suodattimien avulla muita renkaita koskevat pulssit ja säilyttää ainoastaan palamistilan rengasta koskevat pulssit. Tulkinnan helpottamiseksi voidaan signaali myös vahvistaa ja esittää sallittuja raja-arvoja osoittavan asteitetun käyrän yhteydessä.

Liukukosketuksessa toisen elementin kanssa olevan elementin kulumisasteen mittaamiseksi on eduksi muodostaa tämä elementti kahdesta materiaalista, joilla on sangen erilaiset magneettiset permeabiliteetit, jolloin kuluvan materiaalin on oltava pienemmän permeabiliteetin omaavaa materiaalia.

Keksintö ei tietenkään rajoitu pelkästään tässä esimerkkinä selitettyyn suoritusmuotoon, vaan keksinnön piiriin kuuluvat selitettyjen välineiden kaikki tekniset ekvivalentit, mikäli ne on toteutettu oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (4)

1. 6 59874
2. 1. Menetelmä elementin (5), esim. polttomoottrin männänrenkaan kulumis- -tilan kehittymistilan määräämiseksi, mikä elementti on tehty materiaalista, jolla on määrätyt magneettiset ominaisuudet ja joka on liuku-kosketuksessa toisen elementin (6), esim. männän vaipan kanssa, tunnettu siitä, että tämän menetelmän mukaan: pinnoitetaan ensimmäinen elementti (5) pinnoitteella (13) sellaista materiaalia, jonka magneettinen permeabiliteetti on pieni verrattuna materiaaliin, josta tämä elementti (5) on valmistettu, - määritetään ennalta vertailutaso, joka vastaa ensimmäiselle elementille (5) sallittua suurinta kulumisastetta mitataan ainakin yhden induktion tuntolaitteen avulla ensimmäisen elementin (5) liikkuessa toiseen elementtiin (6) nähden tämän ensimmäisen elementin (5) ja induktion tuntolaitteen käsittävän magneettisen piirin reluktanssin vaihtelut, ja verrataan tähän valittuun vertaustasoon, esim. näkölaitteessa, induktion tuntolaitteen lähtösignaalit, jotka ovat verrannolliset magneettisen piirin reluktanssin vaihteluihin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen elementti (5) pinnoitetaan kromipinnoitteella.
4. 1. Förfarande för att bestämma utvecklingen av förslitningsgraden hos ett element (5), sasom en kolvring i en förbränningsmotor, vilket element utgörs av ett material med bestämda magnetiska egenskaper, ooh elementet är i glidkontakt med ett andra element (6), sasom kolvens mantel, kännetecknat därav, att det bestär i att man överdrar det första elementet (5) med ett överdrag (13) av ett material, vars magnetiska permeabilitet är liten i förhällande tili materialet som nämnda element (5) bestär av bestämmer pä förhand en referensnivä som utgör den maximala tolererade förslitningsgraden hos det första elementet (5) mäter med tillhjälp av minst ett kännorgan för induktion under det att det första elementet (5) rör sig i förhällande tili det andra elementet (6), variationerna för reluktansen hos den magnetiska krets som omfattar det första elementet (5) ooh kännorganet för induktion, ooh