DE69607294T2

DE69607294T2 - V-Kolbenmotor mit Messaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE69607294T2
Application number: DE69607294T
Authority: DE
Inventors: Christian Marie Michel Roger
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: ES2144713T3; EP0775816A1; FR2741387B1; EP0775816B1; JPH09177561A; US5710375A; FR2741387A1; JP3327793B2; DE69607294D1

Description

Die Erfindung betrifft einen V-Kolbenmotor, der mit einer Meßaufnahmevorrichtung ausgestattet ist. Sie findet insbesondere Anwendung in der Entwicklungsphase eines V-Kolbenmotors und dient dazu, das thermische und dynamische Verhalten der Kolben und/oder der Pleuelstangen zu bewerten, wenn der Motor in Betrieb ist.
Die Meßwertaufnahme an einer Pleuelstange oder an einem Kolben ist bei einem V-Kolbenmotor im Betrieb schwierig, wenn nicht unmöglich. Der geringe verfügbare Platz um die kinematische Kette Kolben/Pleuelstange, aber auch die Temperatur, die Geschwindigkeit und die Schmierung stellen nämlich erhebliche Einschränkungen dar für die Herstellung der Verbindungen durch Leiterdrähte oder das Einsetzen einer Fernmeßeinrichtung zwischen dem Aggregat Kolben/Pleuelstange und dem Zylinderkopf oder dem Gehäuse.
Um dieses Problem zu lösen geht die Erfindung so vor, daß man nur eine einzige V-Reihe des Motors normal arbeiten läßt, diese also die Viertakt-Wiederholungszyklen Ansaugen, Komprimieren, Zünden und Auswerfen ausführen läßt, und daß man an dieser Reihe die Messungen durchführt. Die Messungen werden mit Hilfe von Meßfühlern durchgeführt, die an dem Kolben und/oder an der Pleuelstange der Reihe angeordnet sind, die in Betrieb ist.
Die zweite V-Reihe wird inaktiv gemacht, indem man die Brennkammer dieser Reihe mit der freien Luft in Verbindung setzt und ihre Gasansaugöffnung verschließt. Diese zweite V-Reihe wird als mechanischer Träger benutzt, an dem Leitungsdrähte für die Verbindung der Meßfühler befestigt sind. An der Außenseite des inaktiven Kolbens ist eine Vorrichtung zur Übertragung der von den Meßfühlern durchgeführten Messungen befestigt, die mit der Brennkammer in Verbindung steht, wobei diese Außenseite an der freien Luft und auf Umgebungstemperatur liegt. Die Übertragungsvorrichtung kann z. B. eine Fernmeßeinrichtung sein mit Funkverbindung zu einem Meßregistriergerät, das außerhalb des Motors angeordnet ist. Die Übertragungsvorrichtung kann auch eine flexible oder gelenkige Verbindung sein, die es ermöglicht, die Verbindungsdrähte der Meßfühler mit dem Zylinderkopf der inaktiven Reihe zu verbinden, wobei diese Drähte von dort mit dem außerhalb des Motors angeordneten Gerät zur Registrierung der Meßwerte verbunden sind.
Der V-Kolbenmotor ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch
eine erste V-Reihe, die normale Ansaug-, Kompressions-, Zündungs- und Auspuff-Funktionen ermöglicht und an der Meßfühler angeordnet sind,
eine inaktive zweite V-Reihe, die weder Kompressions- noch Zündungs-Funktionen ermöglicht und die im Innern eines Zylinders eine mit der freien Luft in Verbindung stehende Brennkammer aufweist, deren Ansaugöffnung verschlossen ist, wobei diese inaktive Reihe als mechanischer Träger benutzt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die auf die anliegenden Zeichnungen Bezug nimmt:
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Komplexes von zwei Reihen eines V- Motors mit einer Meßaufnahmevorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Kopfes des inaktiven Kolbens eines V- Motors mit einer Meßaufnahmevorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Komplexes von zwei Reihen eines mit einer Meßaufnahmevorrichtung ausgestatteten V-Motors nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
V-Einspritzmotoren besitzen zwei Zylinderkomplexe, die in zwei Reihen angeordnet sind, die ein V bilden. Die Zahl der Zylinder kann von Motor zu Motor variieren. In Fig. 1 sind zwei Zylinder 10, 20 dargestellt, die zwei voneinander unabhängige Reihen bilden. Im Innern der Zylinder 10, 20 jeder Reihe befindet sich ein Kolben 11, 21, der mit einer Pleuelstange 12, 22 verbunden ist.
Die beiden Pleuelstangen sind an der gleichen Kurbelwelle 13 montiert.
Da die beiden Reihen eines V-Motors unabhängig sind, ist es möglich, daß man nur eine der beiden Reihen laufen läßt, ohne daß sich das thermische oder dynamische Verhalten der Kurbelstange und des Kolbens, die in Betrieb sind, ändert. Es wird lediglich die Motorleistung halbiert.
So besitzt in der Anordnung von Fig. 1 die erste Reihe außerdem zwei Ventile 14, 15, nämlich ein Gaseinlaßventil und ein Gasauslaßventil. Diese Reihe arbeitet normal, wobei nacheinander die Ansaug-, Kompressions-, Zündungs- und Auspuffphase ablaufen.
Die zweite Reihe besitzt weder ein Einlaßventil noch ein Auslaßventil, die Brennkammer 23 ist mit der freien Luft verbunden und die Ansaugöffnung ist verschlossen. Diese Reihe hat keine Kompressions- und keine Zündungsfunktion, und der Kolben 21 ist inaktiv. Unter diesen Bedingungen arbeitet nur der halbe Motor.
Die Messungen werden dann an der Reihe durchgeführt, die in Betrieb ist, wobei an dem Kolben 11 und/oder der Pleuelstange 12 dieser Reihe nicht dargestellte Meßfühler angeordnet sind. Die zweite Reihe dient als Träger für die Verbindungsdrähte 17 der Meßfühler und als Träger für eine Vorrichtung zur Übertragung der Messungen zu einem Meßregistriergerät, das außerhalb des Motors angeordnet und in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Übertragung der Messungen eine Fernmeßeinrichtung, die an der Außenseite 24 des inaktiven Kolbens 21 befestigt ist. Diese Außenseite 24 ist der Brennkammer zugewandt und steht somit mit der freien Luft in Verbindung und liegt auf Umgebungstemperatur. Die zusätzliche Masse, die von der Übertragungsvorrichtung beigetragen wird, sollte so gering wie möglich sein, damit sie die Motorleistung nicht verringert oder einen Bruch der verschiedenen Elemente des Motors (Kolben, Pleuelstange, Kurbelwelle) hervorruft.
Um das Problem der durch die Fernmeßeinrichtung zugefügten Masse zu lösen, werden der Kolben 21 und die Pleuelstange 22, die keinerlei Kompressionsfunktion haben, leichter ausgebildet, um die zusätzliche Masse zu kompensieren.
Um jeden Ölverlust zu vermeiden, ist der Zylinder 20 mit einem Zylinderkopf 25 verschlossen, der z. B. aus einer Platte besteht. Die Meßfühler sind an dem Kolben 11 und/oder der Pleuelstange 12 angeordnet. Die Meßfühler können Thermoelemente, Dehnungsmeßstreifen, Beschleunigungsmesser oder Wirbelstromsonden sein.
Verbindungsdrähte verbinden die verschiedenen Meßfühler mit der Fernmeßeinrichtung, die auf der Außenseite des inaktiven Kolbens 21 angeordnet ist. Die Drähte sind entlang der Pleuelstangen 12, 22 verlegt und mit diesen verklebt.
Das Verlegen der Drähte an den Gelenken zwischen einem Kolben und der zugehörigen Pleuelstange oder zwischen den zwei Pleuelstangen erfolgt z. B. durch flexible Elemente 1, 2, 3, 4, die als Träger für die Drähte dienen. Im Bereich des Gelenks zwischen den beiden Pleuelstangen werden die Drähte um das Gelenk herumgeführt, wobei der Übergang von einer Pleuelstange zur anderen durch das flexible Element 3 ermöglicht wird.
Die Drähte sind mit der Fernmeßeinrichtung über einen nicht dargestellten dichten Durchlaß verbunden, der in dem Kopf des Kolbens 21 ausgebildet ist.
Die Fernmeßeinrichtung umfaßt einen Sender 30 mit einer Sendeantenne, wobei der Sender an der Außenseite 24 des Kolbens 21 befestigt ist und durch Induktion oder mit einer Batterie gespeist wird.
Die Induktionsspeisung wird z. B. mit Hilfe einer aus einem bewickelten Stator 32 und einem bewickelten Rotor 31 bestehende Einheit ermöglicht, wobei der Stator 32 fest ist und der Rotor 31 dem Stator 32 gegenüberliegt und mit einer geradlinigen Translationsbewegung beaufschlagt wird. Der Stator 32 ist z. B. an dem Zylinderkopf 25 des Zylinders 20 befestigt, während der Rotor 31 mit dem Sender 30 fest verbunden ist und den Bewegungen des Kolbens 21 folgt.
Die von den Meßfühlern durchgeführten Messungen werden von dem Sender 30 verarbeitet und z. B. durch Funkwellen über die Sendeantenne zu dem außerhalb des Motors angeordneten Registriergerät gesendet.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des mit einer Vorrichtung zur Übertragung der Messungen ausgestatteten inaktiven Kolbens nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Vorrichtung zur Übertragung der Messungen besteht hier aus einer mechanischen Verbindung 40, die flexibel oder gelenkig ist, z. B. einem flexiblen Riemen, der zwischen dem Kopf des Kolbens 21 und dem Zylinderkopf 25 des Zylinders 20 angeordnet ist. Die mechanische Verbindung 40 besitzt zwei Enden, die an der Außenseite 24 des Kolbens 21 bzw. an der Platte 25 befestigt sind.
Die Messungen werden dann zu einem außen liegenden Registriergerät 26 ausschließlich über die Verbindungsdrähte 17 der Meßfühler übertragen. Die mechanische Verbindung 40 dient als Träger für die Verbindungsdrähte 17 zwischen dem Kopf des Kolbens 21 und dem Zylinderkopf 25, und ihre Länge ist wenigstens so groß wie der Hub des Kolbens 21.
Ein dichter Durchlaß, der in dem Kopf des Kolbens 21 ausgebildet ist, ermöglicht den Durchtritt der Verbindungsdrähte durch den Kopf des Kolbens 21. Die Verbindungsdrähte sind auf die mechanische Verbindung 40 aufgeklebt und werden durch einen zweiten dichten Durchlaß, der in dem Zylinderkopf 25 des Zylinders 20 ausgebildet ist, zu dem externen Registriergerät 26 geführt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere kann das Verlegen der Drähte auch anders erfolgen, insbesondere entlang der Gehäuse der beiden Zylinder des V-Motors.
Die mechanische Verbindung 40 und die flexiblen Elemente 16, 17, 18, 19 können durch Federn oder ein anderes äquivalentes Mittel ersetzt werden, das sowohl genügend steif ist, damit die Drähte sich nicht ungeordnet verschieben, als auch genügend flexibel, um den Bewegungen der Kolben und Pleuelstangen folgen zu können.

Claims

1. V-Kolbenmotor, gekennzeichnet durch

eine erste V-Reihe, die normale Ansaug-, Kompressions-, Zündungs- und Auspuff-Funktionen ermöglicht und an der Meßfühler angeordnet sind,

eine inaktive zweite V-Reihe, die weder Kompressions- noch eine Zündungs-Funktionen ermöglicht und die im Innern eines Zylinders (20) eine mit der freien Luft in Verbindung stehende Brennkammer (23) aufweist, deren Ansaugöffnung verschlossen ist, wobei diese inaktive Reihe als mechanischer Träger benutzt wird.

2. V-Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite V-Reihe außerdem einen inaktiven Kolben (21) aufweist mit einer Außenseite (24), die der mit der freien Luft in Verbindung stehenden Brennkammer (23) zugewandt ist, und daß auf der Außenseite (24) des Kolbens (21) eine Vorrichtung zur Übertragung der von den Meßfühlern durchgeführten Messungen befestigt ist, wobei diese Vorrichtung zur Übertragung der Messungen mit den Meßfühlern über Verbindungsdrähte (17) verbunden ist.

3. V-Kolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) mit einer inaktiven Kolbenstange (22) verbunden ist, wobei die aus dem Kolben (21) und der Kolbenstange (22) bestehende Einheit gewichtsreduziert ist, um eine Massenerhöhung durch die Vorrichtung zur Übertragung der Messungen auszugleichen.

4. V-Kolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Gelenk zwischen einem Kolben (11, 21) und der zugehörigen Kolbenstange (12, 22) und/oder zwischen zwei Kolbenstangen (12, 22) die Verbindungsdrähte (17) an flexiblen Elementen (1, 2, 3, 4) befestigt sind.

5. V-Kolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung der Messungen eine Fernmeßeinrichtung ist und einen Sender (30) aufweist, der mit einer Sendeantenne und mit einer Vorrichtung (31, 32) zur Speisung des Senders ausgestattet ist.

6. V-Kolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Speisung des Senders (30) eine induktive Speisevorrichtung ist und einen bewickelten festen Stator (32) und einen dem Stator (32) gegenüberliegenden bewickelten Rotor (31) aufweist, wobei der Rotor (31) mit einer geradlinigen Translationsbewegung beaufschlagt wird.

7. V-Kolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (32) an einem Zylinderkopf (25) zum Verschließen des Zylinders (20) befestigt ist und daß der Rotor (31) mit dem Sender (30) fest verbunden ist.

8. V-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung der Messungen eine mechanische Verbindung (40) umfaßt, die zwei Enden aufweist, die an der Außenseite (24) des Kolbens (21) bzw. an einem Zylinderkopf (25) zum Verschließen des Zylinders (20) befestigt sind, wobei diese mechanische Verbindung (40) als Träger für die Verbindungsdrähte (17) zwischen dem Kopf des Kolbens (21) und dem Zylinderkopf (25) dient.

9. V-Kolbenmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der mechanischen Verbindung (40) wenigstens so groß ist wie der Hub des Kolbens (21).