SE508964C2 - Anordning för användning vid provning av en motor jämte sätt att prova en förbränningsmotor. - Google Patents

Description

20 25 30 35 508 964 2 driftvarvtal, såvida inte felaktigheterna är av mera betydan- de storlek.

Drivning av en motor på annat sätt än medelst dess egen kraft är känd såsom elmotordrivning av motorn. Elmotordrift av en motor gör det inte möjligt att genomföra sådana prov såsom prov av uteffekt, bränsleförbrukning, avgasemissioner och liknande, men åtskilliga andra prov kan genomföras vid el- motordrift av motorn. Elmotordrift av motorn klarar sig också utan behov av bränsleförråds- och tillförselsystem och undan- röjer behovet av avgasventilationssystem.

En förbränningsmotor kan i enlighet med uppfinningen provas genom att motorn drivs medelst en elmotor eller någon annan typ av särskild drivmotor som är kopplad till motorns driv- axel under provningen. När motorn drivs med sådan extern drivning kan cylindrarna selektivt bibehållas i ett evakuerat (tömt) eller trycksatt tillstånd, varigenom det blir möjligt att genomföra åtskilliga prov som inte kan genomföras när motorn drivs av egen kraft. Sålunda kan exempelvis avgas- strömningen från varje cylinders avgasport strypas eller helt förhindras medelst en begränsare eller strypning nedströms avgasporten, vilket gör det möjligt för en eller flera tryck- givare att övervaka eller kontrollera den tryckvågformsignal som alstras av luft instängd mellan avgasporten och begränsa- ren. Detta möjliggör bland annat att ventilläckor kan upp- täckas vid låga elmotordriftvarvtal för motorn, med en käns- lighet av några få kubikcentimeter per minut. I motsats härtill gäller att en motor som drivs av egen kraft erfordrar obehindrat avgasflöde från avgasporten för att möjliggöra för avgasen att strömma ut. En motor som drivs av egen kraft kan följaktligen tolerera läckor av flera hundra kubikcentimeter per minut utan någon noterbar prestandaförsämring. Det är önskvärt att detektera sådana svaga motordefekter, fastän de kanske inte påtagligt påverkar prestanda när motorn är ny, eftersom de så småningom kommer att minska motorns livslängd.

Evakuering av en cylinder möjliggör inte bara att ventilprov kan genomföras, utan också många andra funktioner. Evakuering 10 15 20 25 30 35 sas 964 3 av en cylinder möjliggör till exempel att man kan kontrollera prestanda för kolvkompressionen och oljeringarna. Om vakuumet förorsakar att olja uppsuges från vevhuset, så är uppenbar- ligen oljeringen defekt.

Evakuering av cylindern gör det också obehövligt att demon- tera ett tändstift, varigenom man undviker att främmande föremål av misstag eller oavsiktligt kommer in i cylindern.

Evakuering av en cylinder möjliggör också genomförande av en mycket noggrannare mätning av motorns friktion, än som annars är möjlig. Genom evakuering av cylindern elimineras luft/- bränsle-kompressionsdelen av arbetsbelastningen under igång- dragning av motorn. Genom eliminering av denna tryckbelast- ning är det vridmoment som uppmäts under igångdragningen av motorn beroende enbart på de rörliga delarnas friktion.

Trycksättning av en cylinder gör att man klarar sig utan behov av en dynamometer och ändå kan information erhållas beträffande det oskadade tillståndet och hållbarheten hos cylinderblocket, cylinderhuvudet, lager, vevstakar, och alla andra roterande och fram- och återgående delar. Trycksättning möjliggör också utvärdering av prestanda för kolvringarna, ävensom detektering av saknade eller brustna kolvringar.

Anordningen enligt uppfinningen är speciellt avsedd för provning av en bilmotor eller annan typ av motor som har en fram- och återgående kolv upptagen i en cylinder i förbindel- se med vilken cylinder står en inloppsport, en utloppsport, och ventilorgan för öppnande respektive stängning av sådana portar. Anordningen omfattar organ för selektiv trycksättning och evakuering av cylindern och varierbara ventilorgan eller stryporgan för möjliggörande, hindrande, och reglering av luftflödet in till och ut från cylindern via utloppsporten.

Ett sätt att prova motorn enligt uppfinningen är att begränsa eller helt förhindra luftströmningen in i cylindern genom inloppsporten, och upprätthålla ett undertryck (d.V.s. ett 10 15 20 25 30 35 508 964 4 tryck lägre än omgivande atmosfärstryck) i cylindern under det att kolven rör sig fram och tillbaka.

Ett annat provningssätt är att begränsa eller förhindra luftutströmningen från cylindern genom utloppsporten, och bibehålla övertryck i cylindern under kolvens rörelse fram och tillbaka.

Vid vardera sättet gäller att öppnandet och stängandet av inlopps- och utloppsventilerna, när kolven rör sig fram och tillbaka, kommer att alstra tryckändringspulser eller -signa- ler som kan detekteras och analyseras för erhållande av data beträffande motorns prestanda.

En för närvarande föredragen utföringsform av uppfinningen visas på den bifogade ritningen, där: fig. l är en schematisk vy av en anordning med förmåga att selektivt evakuera och trycksätta cylindrarna hos en för- bränningsmotor; och fig. 2 är en schematisk snittvy av en typisk kolvmotorcylin- der av det slag tillsammans med vilket den enligt uppfin- ningen konstruerade anordningen är avsedd att användas.

En anordning som är konstruerad i enlighet med uppfinningens föredragna utföringsform och som har förmåga att genomföra uppfinningens förfaringssätt är avsedd att användas tillsam- mans med en konventionell fyrtakts förbränningsmotor 1 med ett flertal cylindrar, av vilka en cylinder som i fig. 2 betecknas med 2 har en placering i ett motorblock 3 med en oljesump 4, en kylmantel 5 och ett cylinderhuvud 6. I cylin- dern 2 är anordnad en fram och tillbaka rörlig kolv 7 som är åtskild från cylinderhuvudet 6 för att bilda ett förbrän- ningsrum 8 med variabel volym mellan cylinderhuvudet och kolven, på konventionellt sätt. Kolven uppbär ett flertal utvändiga ringar 9 och har en kolvtapp 10 som genom en vev- stake 11 är kopplad till en roterande vevaxel 12, på kon- ventionellt sätt. 10 15 20 25 30 35 508 964 5 En fluidinloppspassage 13 och en avgasutloppspassage 14 står i förbindelse med förbränningsrummet 8. Passagerna har in- lopps- och utloppsportar som öppnas och stängs av inlopps- och utloppsventiler 15 respektive 16, vilka är förspända till sina stängda lägen medelst fjädrar 17 och 18, men ventilerna är också förskjutbara till sina öppna lägen med hjälp av en roterande kamaxel 19 som verkar på ventilmanövreringsorgan 20 och 21. På konventionellt sätt står ett tändstift 22 i för- bindelse med förbränningsrummet 8 för att antända en brännbar luft/bränsle-blandningsladdning i cylindern. Motorblocket 2 har på konventionellt sätt sina ventiler inneslutna medelst kåpor (ej visade).

Vid ena änden av vevaxeln 12 är fäst ett svänghjul 25. När motorn befinner sig i ett fordon är axeln 12 kopplad till transmissionen. Vid den visade utföringsformen är axeln 12 emellertid genom en konventionell koppling 26 kopplad till en momentomvandlare 27 som i sin tur är kopplad till en företrä- desvis elektrisk drívmotor 28 med variabelt varvtal, genom en annan konventionell koppling 29. Den motsatta änden av driv- axeln 12 är fäst i en remskiva 30 och denna remskiva har ett märke 31 som möjliggör att drivaxelns vridvinkelläge kan bestämmas visuellt, på konventionellt sätt.

Drivmotorn 28 är kopplad till en drivkontroller 32 av konven- tionell konstruktion, vilken kan omfatta en känd anordning med variabel frekvens eller någon annan lämplig anordning för kontroll och övervakning av drivmotorns varvtal.

Varvtalskontrollern 32 är programmerad genom en konventionell dator 33. En konventionell axelkodomvandlare 34 är kopplad till kontrollern 32 och datorn 33 för att möjliggöra att drivaxelns 12 vridvinkelläge alltid kan bestämmas.

Motorn 1 är en konventionell, fyrtakts V8-motor med ett förgreningsrör 36 medelst vilket fluid, såsom luft, via konventionella passager 13 kan ledas till varje cylinders inloppsport. Vid den visade utföringsformen har förgrenings- röret ett inlopp 37 som på konventionellt sätt står i för- 10 15 20 25 30 35 508 964 6 bindelse med luftinloppspassagerna för den vänstra cylinder- raden och ett andra inlopp 38 som på konventionellt sätt står i förbindelse med luftinloppspassagerna för den högra cylin- derraden. Inloppen 37 och 38 är genom ledningar 39 respektive 40 anslutna till en tillförselledning 41 som genom en rever- sibel fluid- eller luftpump 42 och ett filter 43 sträcker sig till atmosfären.

Luftpumpen 42 drivs av en elmotor eller annan motor 44 med variabelt varvtal och är inställbar att låta luft strömma i en vald riktning av två olika riktningar, såsom angivits medelst pilarna A och B i fig. 1. Lufttrycket i förgrenings- röret 36 kan bestämmas medelst en tryckomvandlare 45 av känd konstruktion, vilken är kopplad till tillförselledningen 41.

Tryckomvandlaren 45 har på sedvanligt sätt förmåga att detek- tera och uppmäta pulser alstrade av tryckändringar i led- ningen 41 vilka är ett resultat av öppnandet och stängandet av inlopps- och utloppsventilerna och kolvens fram- och återgående rörelse.

Närvaron av och mängden smörjolja övervakas av en konventio- nell tryckomvandlare 46 som är kopplad till motorn medelst en ledning 47. Omvandlaren 46 fungerar på vanligt sätt så att den indikerar en tillräcklig eller otillräcklig smörjmedels- tillförsel.

Utloppspassagerna vid sidan av en V-motor är på konventio- nellt sätt förbundna med ett avgasgrenrör, och utloppspas- sagerna vid denna motors motsatta sida är förbundna med ett annat avgasgrenrör. Vid provning av en motor enligt uppfin- ningen, och eftersom det sker en viss överlappning vid öpp- nandet av avgasventiler i en flercylindrig fyrtaktsmotor, är emellertid varje avgasgrenrör demonterat och utloppspassagen (avgaspassagen) från varje cylinder är genom sin egen ledning förbunden med en variabel begränsare eller ventil som möjlig- gör att avgasströmmen från eller till förbränningsrummet i tillhörande cylinder kan inregleras mellan fullt flöde, inget flöde, och varje vald flödesgrad däremellan. Av illustrativa skäl är utloppspassagerna för den vänstra cylinderraden i 10 15 20 25 30 35 508 964 7 fig. 1 betecknade med hänvisningsbeteckningarna El-E4 och utloppspassagerna för den högra cylinderraden är betecknade med hänvisningsbeteckningarna E5-E8. Respektive utströmnings- passager är via ledningar C1-C8 kopplade till respektive inställbara begränsare eller strypningar R1-R8, och mellan varje utloppsport och tillhörande begränsare finns en tryck- omvandlare. Dessa tryckomvandlare är betecknade med hänvis- ningsbeteckningarna P1-P8. Var och en av dessa tryckomvand- lare är av samma slag och är drivbar att på välkänt och vanligt sätt avkänna pulser förorsakade av tryckändringar i respektive ledningar.

Om det är önskvärt att prova motorn 1 med förbränningsrummet i varje cylinder evakuerat, kan begränsarna eller stryp- ningarna R1-R8 stängas och pumpen 42 drivas av motorn 44 i sådan riktning att luft bringas att strömma genom pumpen 42 i pilens A riktning. Detta åstadkommer att varje förbrännings- rum evakueras och bibehålls vid ett tryck som är negativt i förhållande till atmosfärstrycket. Om drivmotorn 28 sedan inkopplas att driva vevaxeln 12, så kommer varje kolv att röra sig fram och tillbaka och de respektive inlopps- och utloppsventilerna 15 och 16 som tillhör respektive cylinder kommer omväxlande att öppnas och stängas, på konventionellt sätt.

Varje gång som en inloppsventil tillhörande en viss cylinder drivs, kommer en puls eller signal att alstras i ledningen 41, vilken puls kan detekteras och uppmätas av tryckomvand- laren 45. Signalerna som alstras av dessa tryckändringar överförs på konventionellt sätt till en dator 33 där de kan övervakas och utvärderas för att bestämma huruvida inlopps- och utloppsventilerna tätar riktigt mot sina säten, och huruvida kolvringarna, och då speciellt den nedersta olje- ringen, som uppbärs av kolven fungerar korrekt.

Eftersom förbränningrummet i varje cylinder bibehålls vid ett undertryck i förhållande till atmosfärstrycket, är luftmäng- den i detta förbränningsrum minimal. Härav följer att rörelse av den tillhörande kolven 7 i dess konventionella kompres- 10 15 20 25 30 35 508 964 8 sionsslag har föga eller ingen luft alls att komprimera och det arbete som varje kolv uträttar under sitt kompressions- slag är obetydligt. Härav följer att det motorvridmoment som uppmäts med hjälp av momentomvandlaren 27 nästan enbart beror på den friktion som är hänförbar till motorns rörliga delar.

Evakuering av varje cylinder möjliggör också detektering av brustna eller saknade kolvkompressionsringar eftersom trycket i varje cylinder kommer att öka om luft har möjlighet att komma in i förbränningsrummet till följd av brustna eller saknade kolvringar.

Om det är önskvärt att åstadkomma ett positivt tryck i motorns 1 cylinder för provningsändamål, inställes pumpen 42 att leda luft till inloppsgrenröret 36 i pilens B riktning och alla strypningarna R1-R8 stängs helt eller delvis. Rota- tion av vevaxeln 12 med hjälp av drivmotorn 28 kommer att bringa kolvarna att röra sig fram och åter, på normalt sätt, men det atmosfärstrycket överstigande luftövertrycket i förbränningsrummet i varje cylinder kommer att bli väsentligt större än det tryck som kan uppnås när motorn drivs av egen kraft.

När varje kolv rör sig fram och tillbaka kommer respektive inlopps- och utloppsventiler omväxlande att öppna och stänga, varigenom alstras pulser i respektive rörledningar Cl-C8 vilka kan avkännas och uppmätas medelst den tillhörande tryckomvandlaren P1-P8. Ãstadkommandet och upprätthållandet av sådant övertryck (över atmosfärstrycket) i varje cylinder när motorn drivs med extern motordrift möjliggör påläggning av högre belastningar på alla roterande och fram och tillbaka rörliga komponenter, såsom kolvarna, kolvstängerna, vevaxeln och lager, än som annars är möjliga. Såsom en konsekvens härav gäller att det oskadade tillståndet av och hållbar- heten/livslängden för ventilerna, kamaxeln, vevaxeln, motor- blocket, cylinderhuvudet och liknande enkelt kan provas i högre grad än som är möjligt när motorn drivs av egen kraft, och utan att man behöver använda en dynamometer. 10 15 20 25 508 964 9 Pulser som alstrats i varje cylinder såsom svar på kolvens fram- och återgående rörelse och öppnandet och stängandet av inlopps- och utloppsventilerna kan avkännas av de respektive tryckomvandlarna P1-P8 för att göra det möjligt att medelst datorn genmföra en analys av motorn och dess komponentdelar.

Sålunda kan exempelvis ett avklingande av det övertryck (över atmosfärstrycket) som detekteras av tryckomvandlaren till någon tillhörande cylinder utgöra en indikation på en fel- aktig utloppsventil, brustna eller saknade kolvringar, och/eller oriktig ventildrivning. Eftersom luften i cylind- rarna och ledningarna Cl-C8 har ett tryck som är väsentligt högre än det tryck som alstras under normala förhållanden när så kan de detekterade tryckänd- ringarna möjliggöra genomförandet av mycket känsligare prov motorn drivs av egen kraft, än som annars skulle vara fallet.

Oberoende av huruvida motorn drivs medelst extern motordrift när cylindrarna är evakuerade eller trycksatta, finns det inget behov att avlägsna tändstiften, och det finns heller inte något behov att tillhandahålla bränsle- och ventila- tionsorgan för bortledande av avgaser, eftersom extern motor- drift av motorn inte erfordrar förbränning av bränsle.

En annan fördel med anordningen och förfaringssätten enligt uppfinningen är att eliminerandet av behovet att driva en motor av dess egen kraft under provning i hög grad reducerar bullernivån som hänger samman med provning av en motor som drivs av egen kraft.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 508 964 10 Patentkrav p.ans. 9403249-7

1. l. Anordning för användning vid provning av en motor (1) med en eller flera cylindrar (2), inloppsorgan (13) i förbindelse med varje cylinder för att tillföra fluid till cylindern, utloppsorgan (14) i förbindelse med varje cylinder för att leda bort utströmningsfluid från cylindern, en kolv (7) anordnad att röra sig fram och tillbaka i varje cylinder, och en roterbar axel (12) kopplad till varje kolv för att sätta kolven i fram- och àtergàende rörelse som svar på rotation av axeln, kännetecknad av fluidpumporgan (42) för selektiv tömning eller trycksättning av varje cylinder i förhållande till omgivningstrycket; förbindelseorgan (36-41) för åstad- kommande av förbindelse mellan pumporganen (42) och varje cylinder via tillhörande inloppsorgan (13), och drivorgan för roterande av axeln (12) med ett valt varvtal och för att sätta varje kolv i fram- och àtergående rörelse när till- hörande cylinder står i förbindelse med pumporganen (42) och när cylindern töms eller trycksättes.

2. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att förbindelse- organen omfattar ett grenrör (36) i förbindelse med inlopps- organen till varje cylinder.

3. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att pumporganen är en positiv tryckpump.

4. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att pumporganen är en vakuumpump.

5. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att den omfattar inställbara ventilorgan (Rl-R8) i förbindelse med vart och ett av utloppsorganen för att selektivt förhindra, möjliggöra och variera avgasflöde från varje cylinder.

6. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att drivorganen omfattar en motor (28) med variabelt varvtal. 10 15 20 25 30 35 ll 08 964

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att den fram- och àtergàende rörelsen hos varje kolv påverkar alstringen av trycksignaler, och att i anordningen ingår organ (P1-P8) för avkännande av trycksignalerna.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av organ (33) för analysering av trycksignalerna.

9. Sätt att prova en förbränningsmotor (1) med en eller flera cylindrar (2) i var och en av vilka finns en fram- och åter- gående kolv (7), varje cylinder har ett huvud (6) som är åtskilt från tillhörande kolv och med densamma bildar ett rum (8) med variabel volym, varvid varje cylinder har en inlopps- port (13) och en utloppsport (14) i förbindelse med till- hörande rum, en roterbar axel (12) kopplad till varje kolv för att sätta kolven i fram- och àtergàende rörelse som svar på rotation av axeln, och drivorgan för roterande av axeln med ett valt varvtal, kännetecknat av att i varje rum (8) åstadkommes och upprätthålles ett utvalt tryck som är nega- tivt eller positivt i förhållande till omgivningstrycket; roterande av axeln (12) med det utvalda varvtalet och åstad- kommande av att varje kolv bringas röra sig fram och tillbaka under bibehållande av det negativa eller positiva trycket i varje rum (8): alstring av tryckändringssignaler som svar på den fram- och àtergàende rörelsen av varje kolv; avkänning av signalerna; och analysering av de avkända signalerna.

10. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av att takten av varje kolvs fram- och àtergàende rörelse varieras.

11. ll. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av att avgasflödet från varje förbränningsrum (8) regleras.

12. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av att signanlerna som hör ihop med varje enskild cylinder avkännes oberoende av signalerna som hör ihop med övriga cylindrar. 10 15 508 964 12

13. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av att trycket som upprätthàlles i varje cylinder är ett tryck lägre än atmos- färstrycket.

14. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av att trycket som upprätthålles i varje cylinder är ett tryck som överstiger atmosfärstrycket.

15. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av förhindrande av fluidflödet in i varje förbränningsrum (8) via den tillhöran- de utloppsporten (14).

16. Sätt enligt krav 9, kännetecknat av förhindrande av av- gasflöde ut fràn varje förbränningsrum genom den tillhörande utloppsporten.