NO160268B - Anordning for tetthetsmaaling av en motor. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for tetthetsmåling av en motor av den type som omfatter minst én sylinder med et innmontert, bevegelig stempel og et veivhus med veivdeler som drives av stempelet, og innbefattende en måleinnretning som kan koples til motoren, for å kunne måle gasslekkasjer forbi stempelet, hvor måleinnretningen bringes i forbindelse med veivhusets indre, for å muliggjøre måling av gasslekkasjer forbi stempelet og inn i veivhuset.

Ved den vanligste metode for måling av forbrenningskamrenes tetthet i en motor erstattes tennpluggene av en trykkmåler hvor-etter motoren bringes i rotasjon ved hjelp av startmotoren. Denne metode har flere ulemper. For det første blir måleverdiene ikke fullt ut representative for en motors driftsforhold under normal drift. For det andre vil måleverdiene variere i viss grad i av-hengighet av startmotorens driftshastighet som kan variere grunnet varierende oppladningsspenning i akkumulatoren. Videre er det i mange tilfeller en ulempe at de oppnådde måleverdier angir den totale tetthetstilstand i det angjeldende forbrenningskammer. Den totale lekkasje er uten unntakelse sammensatt av flere del-lekkasjer, nemlig ventillekkasje samt lekkasje forbi pakningene mellom stempel og sylindervegg. Det kan dessuten forekomme lekkasje i topplokkspakningen osv. Sett fra et rengjøringsmessig synspunkt er således en ventillekkasje som regel lettere og billigere å utbedre enn en stempeltetningslekkasje. Sistnevnte kan gjøre det nødvendig å utskifte stempler og sylinderforinger, eller foreta sylinderboring.

Det er også kjent å anvende trykkmålere som under drift måler trykket i forbrenningskamrene. Dette gir en sikrere måling av den totale tetthetstilstand, men forøvrig vil de ovennevnte ulemper fremdeles gjenstå, foruten at trykkmålerne utsettes for slike påkjenninger at prisen for målere med en rimelig levetid vil bli betydelig.

Oppfinnelsen har som formål å frembringe en anordning for å redusere de ovennevnte ulemper, og å gjøre det mulig å konstatere de utettheter som vedlikeholdsmessig sett som regel er de besvær-ligste, med stor sikkerhet og på forholdsvis enkel måte.

Ifølge oppfinnelsen er dette oppnådd ved hjelp av en anordning som kjennetegnes ved at den for tetthetsmåling av en flersylindret motor omfatter en innretning for avføling av rådende høytrykktilstand i de respektive sylindre, og en innretning som, på grunnlag av informasjoner fra følerinnretningen og måleinnretningen kan samordne måleverdier vedrørende lekkasjen ved den respektive sylinder som måleverdiene gjelder for.

Ifølge en foretrukket utførelse er følerinnretningen anordnet for å avføle når brenselblandingen i de respektive sylindre forbrenner.

Den foreliggende oppfinnelse er således basert på den over-raskende oppdagelse at den nedadrettede gasslekkasje til veivhuset som oppstår under vanlig motordrift, vil gi tilstrekkelig grunnlag for innhenting av måleverdier, ved hjelp av en måleinnretning som står i forbindelse med veivhusets indre, som gir et meget nøyaktig og tydelig bilde av tetthetsgraden for tetningsringene mellom stempler og sylindervegger, og dermed av slit-asjen. Etter at stempeltetningslekkasjen er fastslått i overens-stemmelse med oppfinnelsens prinsipp, kan den totale lekkasje be-stemmes ved anvendelse av konvensjonelle metoder, for konstatering også av ventillekkasjen ved jevnføring av måleverdiene.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk riss, delvis i snitt av en motor med en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et trykk/tiddiagram (P/t).

Fig. 3 viser et detaljeriss av et parti av et munnstykke. Fig. 4 viser et skjematisk riss av en utførelsesform av anordningen .

Det er i fig. 1 vist en konvensjonell, firetakts- bensinmotor som antas å ha fire sylindre 1 med innmontert, bevegelige stemple 2 og et veivhus 3 med veivdeler 4, 5 som drives av stemplene. Veivorganene består på vanlig måte av en veivaksel 5 som gjennom veivstenger 4 er forbundet med stemplene 2. Hver sylinder 1 og hvert stempel 2 avgrenser et forbrenningskammer 6 av varierende størrelse. Ved hjelp av stempelringer 7 er hvert stempel avtettet mot sylinderveggen.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen blir det under normal motordrift, dvs. under innbyrdes påfølgende forbrenninger i karmene 6, mulig å måle gasslekkasjer forbi stemplene og tetningsringene 7 og inn i veivhuset 3, ved tilkobling av en måleinnretning 8 som derved bringes i forbindelse med det indre av veivhuset 3.

Oppfinnelsen er basert på den kjennsgjerning av hver for-brenning av brennbare gasser i en sylinder vil forårsake en momentan innstrømning av gasser forbi tetningsringene 7 og inn i veivhuset. Måleinnretningen 8 består i det viste eksempel av et manometer som gjennom en ledning 9 og et tilslutningsmunnstykke 10 står i forbindelse med det indre av veivhuset 3. Gjennom et innsnevret utløp 11 kan gasser som trenger inn i ledningen 9, ut-strømme til atmosfæren. Fig. 2 viser et diagram av forholdet trykk/tid som kan avføles av manometeret 8. De antydede trykktopper 12 angir den gasslekkasje inn i veivhuset som oppstår i tilslutning til forbrenningen i de ulike sylindrene. Under toppene 12 er angitt rekkenumre for de angjeldende sylindre. Trykktoppene 12 vil i praksis følge så raskt etter hverandre at ved anvendelse av et enkelt manometer av visertype med relativt langsomt viserutslag ikke ville være mulig å identifisere de enkelte topper 12. På manometerets visertavle vil det derfor i praksis angis en middelverdi, motsvarende det strekede nivå Pmiddel. En slik middeltrykkangivelse er mange ganger helt tilstrekkelig for å gi det ønskede bilde av tetthetsgraden hos tetningsringene 7. Ved å foreta målinger på et representativt antall motorer av samme type kan det fastlegges referanseverdier som kan jevnføres med en aktuell måleverdi, for konstatering av tetningstilstanden i den nettopp målte motor av samme type.

Hvis det som trykkmåler 8 benyttes en transduktor av hurtigregistrerende type som omdanner rådende trykk til et elektrisk signal, er det mulig, ved behandling av utgangssig-nalene fra transduktoren på i og for seg kjent måte i en frem-viserenhet 14, eksempelvis et oscilloskop, i en form som antydet i fig. 2, hvorved de ulike trykktopper i tilknytning til de forskjellige sylindre kan identifiseres slik at det kan konstateres hvorvidt det foreligger avvikelse mellom disse. Slik anordningen hittil er beskrevet, er det imidlertid ikke mulig å fastslå hvilken trykktopp som tilhører en helt spesiell sylinder.

Det indre av veivhuset 3 står vanligvis i fri forbindelse med kammeret under motorens ventilkapper 15. For ventilering av dette kammer og dermed av veivhusets 3 indre er det tilkoblet en ledning 16 mellom ventilkappen 15 og motorens luftinntak 17. For å unngå oljelekkasje, er veivhuset 3 forøvrig relativt godt avtettet mot ytterluften.. Ventilkappen 15 ligger også relativt tettsluttende an mot motorblokken. I det viste eksempel er det for tydelighetens skyld illustrert hvordan munnstykket 10 på ledningen 9 er innført i en åpning 18 i veivhusveggen. Hensikten med dette er først og fremst å lette forståelsen av den foreliggende oppfinnelse. Selv om det i og for seg ville være mulig å anordne en slik åpning, 18, vil denne i praksis mangle, da munnstykket 10 for enkelthetsskyld istedet innføres i den åpning 19 som vanligvis finnes på moderne motorer og som frilegges ved fjerning av ledningen 16, og står i forbindelse med det indre av ventilkappen 15. Gjennom ledningen 16 vil det normalt opprettes en svak sugevirkning innvendig i veivhuset. Lokket 20 som vanligvis er anordnet på kappen 15 og som ved å fjernes frigjør en åpning for påfylling av olje i det oljebad som befinner seg i veivhusbunnen, er ofte stort sett helt tettsluttende. Når således lokket 20 sluttes tett og munnstykket er innført i åpningen 19 vil det, bortsett fra ledningen 9, ikke foreligge ytterligere muligheter for gassunnvikelse fra det indre av veivhuset 3. Det vil derved kunne oppnås stor målingsnøyaktighet. Alternativt vil ledningen 9 kunne stå i forbindelse med veivhuset gjennom en åpning i en dekselinnretning som skal erstatte lokket 20. Det vil i såfall måtte avstenges mot gassutstrømning gjennom åpningen 19. Hvis det vanlige lokk 20 er av luftgjennomslippelig type (eventuelt forsynt med filter), må det erstattes med et tettsluttende lokk dersom munnstykket 10 står i forbindelse med åpningen 19. Det er således viktig at den eneste mulighet for gassunnvikelse fra det forøvrig praktisk talt lukkede veivhus under målingen ut-gjøres av ledningen 9 til måleinnretningen 8.

Munnstykket 10 kan eksempelvis bestå av et antall seksjoner som har forskjellige diametre og som er slik anordnet at de øker gradvis i diameter fra munnstykkets ytterende. Det fremkommer derved en utførelsesform som relativt generelt vil kunne komme til anvendelse ved ulike motortyper og -fabrikater.

Et eksempel på oppkoblingen av instrumentene er visff •7^.lig.

4. Ledningen 9 er i dette tilfellet utstyrt med en ventil 23" foran utløpet 11. Ventilen er sammenkoblet med en reguleringsinn-retning 24, som kan betjenes for justering av ventilens 23 innsnevringsgrad og dermed størrelsen av gassutstrømningen gjennom utløpet 11. Den bakenforkoblede måleinnretning 8 kan på denne måte anvendes for måling av tetthetsgraden ved stempelringer i motorer av vilkårlig størrelse og type. For standard motorer er gasslekkasjen i første rekke avhengig av sylinderstørrelse, sylinderantall og motortype (bensin- eller dieselmotor). Hvis gasslekkasjen på grunn av disse faktorer er stor også hos en fullstendig intakt motor, åpnes ventilen 23 relativt mye slik at trykket i gassen som fremstrømmer til måleinnrentingen 8, befinner seg innenfor måleinnretningens måleområde. I det motsatte yttertilfelle, med lite gasslekkasje, innsnevres ventilen 23 meget sterkt. Måleinnretningen 8, ventilen 23 og reguleringsinnretningen 24 er fortrinnsvis anordnet i én og samme, eskeformede konstruksjonsdel 26. Denne eskedel 26 er av håndstørrelse og kan ved hjelp av munnstykket 10 forbindes fortrinnsvis med den enden av ledningen 16 som er tilsluttet motorens luftinntak 17. Før tetthetsmålingen innstilles reguleringsinnretningen 24 i overens-stemmelse med en tabell som fortrinnsvis er anbrakt på forsiden av eskedelen 26, hvorved ventilens 23 innsnevringsgrad (åpning) anpasses til motorens størrelse og/eller type, for å oppnå måleverdier hvis absolutt størrelse er et direkte mål på motorens tetthet og er direkte jevnførbar mellom motorer av ulike stør-relser og/eller typer. Eksempelvis vil en måleverdi av 40 enheter for en 1.500 cm<3> bensinmotor angi at denne motor er i bedre stand enn en 8.000 cm<3> dieselmotor med en måleverdi av 50 enheter. Det kan på denne måte opprettes almenngyldige grenser for hvilke

måleverdier som er akseptable, uansett motorstørrelse og -type og som angir når en motor må etterses eller utskiftes. Dette univer-salinstrument som gir en angivelse av gasslekkasjen forbi

stemplet 2 og inn i veivhuset 3, og dermed av motorslitasjen, er følgelig meget enkelt å behandle, og risikoen for eventuelle feil ved håndteringen blir derved minimal.

Om ønskelig kan signalene overføres ved hjelp av innretningen 13 gjennom ledningen 25 til fremviserenheten 14, for hen-siktsmessig registrering og avbilding av måleverdiene.

Med henblikk på øking av nøyaktighetsgraden ved reguleringsinnretningen 24 kan det tas hensyn til andre motorkarakter-istika, eksempelvis motorens kompresjonsforhold, stempeldiameter, stempelslaglende osv. Disse andre karakteristika har imidlertid vist seg å påvirke måleresultatene relativt lite, iallefall ved standardmotorer.

Ved en utførelsesform for bestemmelse av lekkasjen forbi stempelringene for en enkel sylinder i en flersylindrig motor innbefatter anordningen ifølge oppfinnelsen en innretning 21 for sporing av opptredende høytrykkstilstand i de respektive sylindre. Den førnevnte innretning 13 kan derved være anordnet for, på grunnlag av informasjoner fra følerinnretningen 21 og trykkmåleren 8, å samordne måleverdiene vedrørende lekkasjen med den respektive sylinder som måleverdiene gjelder for.

Som skjematisk antydet i fig. 1, kan følerinnretningen 21 derved være utstyrt med organer 22 som kan spore når sylindrenes tilhørende tennplugger bringes under tennspenning. Et følerorgan er derved som regel samordnet med hver enkelt tennplugg eller tennkabel. Innretningen 13 kan således ved hjelp av indikatoren 14 angi, som antydet med tallene 3, 4, 2 og 1, den angjeldende sylinder hvori trykktoppen 12 opptrer. Det ligger selvsagt innenfor den vanlige målingsteknikers kunnskapsområde, ved anvendelse av i og for seg kjent informasjonsbehandlingsutstyr, å presentere de oppnådde trykk- og følgelig lekkasjeinformasjoner på annen måte enn som vist i fig. 2, idet eksempelvis en rent numerisk presentasjon kan komme på tale. Det foretrekkes at også en skriver avgir en utskrift av måleinformasjonen.

Ved en brennstoffsinnsprøytingsmotor, f.eks. en dieselmotor, kan føleren 21 alternativt være samordnet med brenselinn-sprøytingssystemet, for å spore når brennstoff innsprøytes i de respektive sylindre. Også ved en slik motor kan på den måte opp-målt trykkverdi samordnes med tilhørende sylindre.

Som et ytterligere alternativ kan føleren være anordnet for å spore når brenselblandingen i den enkelte sylinder forbrenner. Føleren må i såfall omfatte et støttesporende organ for hver sylinder, som vil kunne plasseres utvendig på sylinderblokken ved de ulike sylindre. Slike følerorganer er i og for seg kjente.

Ved anvendelse av anordningen ifølge oppfinnelsen til-kobles, på samme måte som tidligere beskrevet, ledningen 9 og munnstykket 10 og eventuelt også følerinnretningen 21 dersom denne finnes. Motoren kan deretter startes, og under normal drift kan trykkmåleren 8 registrere trykkverdier som mål på gasslekkasjen inn i veivhuset. Normalt vil målingen fortrinnsvis utføres ved tomgang uten belastning. Det er konstatert at det ved tomgang ikke er kritisk om turtallet varierer relativt sterkt. Trykkan-givelsene fra måleren 8 kan kalibreres, eksempelvis ved at inn-snevringen 11 gjøres innstillbar, eller ved innstilling av innretningen 13.

Anordningen kan selvsagt modifiseres på flere måter. Trykkverdier er i det ovenstående beskrevet utnyttet som kriterium på gasslekkasjen til veivhuset. Måleinnretningen 8 kan alternativt være innrettet for måling av volumet av den gass som gjennom ledningen 9 utstrømmer fra veivhuset når motoren er i gang. Gass-volumet pr. tidsenhet er da et like gyldig mål på gasslekkasjen som de ovennevnte trykkverdier, selv om det av praktiske grunner kan foretrekkes å arbeide med en måleinnretning av trykksporende type.

Claims (2)

1. Anordning for tetthetsmåling av en motor av den type som omfatter minst én sylinder (1) med et innmontert, bevegelig stempel (2) og et veivhus (3) med veivdeler (4,5) som drives av stempelet, og innbefattende en måleinnretning (8) som kan koples til motoren, for å kunne måle gasslekkasjer forbi stempelet, hvor måleinnretningen (8) bringes i forbindelse med veivhusets indre, for å muliggjøre måling av gasslekkasjer forbi stempelet og inn i veivhuset, karakterisert ved at anordningen for tetthetsmåling av en flersylindret motor omfatter en innretning (21) for avføling av rådende høytrykktilstand i de respektive sylindre, og en innretning (13) som, på grunnlag av informasjoner fra følerinnretningen (21) og måleinnretningen (8) kan samordne måleverdier vedrørende lekkasjen ved den respektive sylinder som måleverdiene gjelder for.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at følerinnretningen (21) er anordnet for å avføle når brenselblandingen i de respektive sylindre forbrenner.