FI76430C - Anordning foer taethetsmaetning av en motor. - Google Patents

Description

I! 76430

Laite moottorin tiiviyden mittausta varten - Anord-ning för täthetsmätning av en motor Tämä keksintö kohdistuu laitteeseen moottorin tiiviyden mittausta varten jäljempänä seuraavan patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisesti.

Tavallisin moottorin palotilan tiiviydenmittaustek-5 niikka perustuu siihen, että sytytystulppa korvataan painemittarilla ja sen jälkeen moottoria käytetään käynnistysmoottorin avulla. Tällä tekniikalla on useita epäkohtia. Ensiksikin mitta-arvot eivät täysin vastaa moottorin käyntiolosuhteita sen normaalin 10 käynnin aikana. Toiseksi mittausarvot vaihtelevat hieman riippuen käynnistysmoottorin työnopeudesta, joka esim. vaihtelee akun vaihtelevan varauksen mukaan. Lisäksi monessa tapauksessa haittana on se, että saadut mittausarvot antavat tietoa kyseessä olevan 15 palotilan tiiviydestä kokonaisuudessaan. Kokonaisvuo-to koostuu poikkeuksetta useista osavuodoista, nimittäin venttiilivuodoista sekä männän ja sylinterin seinämän välisten tiivisteiden ohi tapahtuvasta vuodosta. Tämän lisäksi voi esiintyä vuotoa sylinterin 20 kannen tiivisteessä jne. Esimerkiksi venttiilivuodon korjaus on yleensä olennaisesti helpompi ja huokeampi kuin vuoto männän tiivisteessä. Jälkimmäisen seurauksena voi olla mäntien ja sylinteriputken vaihto tai vaihtoehtoisesti sylinterin poraus.

25 Tunnettua on myös asentaa painemittari, joka käynnin aikana mittaa palotilan paineen. Tämän seurauksena on kokonaistiiviyden varmempi mittaus, mutta muuten jäävät jäljelle ne haitat, joista edellä on kerrottu, minkä ohella myös painemittarien täytyy kestää niin 20 vaikeita työolosuhteita, että niiden kustannukset 2 76430 lienevät huomattavat, mikäli halutaan päästä kohtuulliseen käyttöikään.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää keinot edellä kuvailtujen epäkohtien poistamiseksi, jolloin pää-5 määränä on erityisesti menetelmä tai laite, jonka avulla korjauksen kannalta yleensä hankalimmat tiiviyden puutteet voidaan todeta varmasti ja suhteellisen yksinkertaisesti.

Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, 10 että laitteella on jäljempänä seuraavissa patenttivaatimuksissa selostetut tunnusmerkit.

Esillä oleva keksintö perustuu siten siihen yllättävään havaintoon, että kun käytetään apuna kampikam-mion sisäosan kanssa yhteydessä olevaa mittauslaitet-15 ta, ne kaasuvuodot kampikammiossa, jotka esiintyvät moottorin normaalin käynnin aikana, riittävät luomaan perusteet sellaisten mittausarvojen aikaansaamiseksi, jotka antavat hyvin tarkan ja hyvän kuvan mäntien ja sylinterin seinämien välisten tiivisteiden tiiviydes-20 tä ja siten kulumisasteesta. Kun keksinnön periaatteen mukaisesti on todettu männän tiivisteen vuoto, voidaan perinteistä tekniikkaa hyväksikäyttämällä todeta sylinterivuoto kokonaisuudessaan ja vertaamalla mittausarvoja voidaan saada kuva myös venttiilivuo-25 dosta.

Seuraavassa on keksintöä selostettu lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaavamaista, osittain halkileikattua kuvantoa moottorista, jossa on keksinnön mu-30 kainen laite, 11 3 76430 kuva 2 esittää paine/aikadiagrammia (P/t), kuva 3 esittää suukappaleen osan yksityiskohdan ku-vantoa, ja kuva 4 esittää keksinnön mukaisen laitteen edullista 5 suoritusmuotoa kaavamaisesti.

Kuvassa 1 esitetään perinteinen nelitahtibensiini-moottori, jossa ajatellaan olevan neljä sylinteriä 1, jossa on liikkuvat männät 2 sekä kampikammio 3, jossa on kampielimet 4, 5, joita männät liikuttavat. Kampi-10 elimet muodostuvat perinteiseen tapaan kampiakselista 5, joka kiertokankien 4 kautta on liittyneenä mäntiin 2. Jokainen sylinteri 1 ja mäntä 2 muodostavat vaih-televansuuruisen palotilan 6. Jokainen mäntä on tiivistetty männänrenkaiden 7 avulla sylinteriseinämää 15 vasten.

Keksinnön mukaisesti mitataan moottorin normaalin käynnin aikana, s.o. palotilassa 6 tapahtuvien perättäisten räjähdysten aikana, männän ja tiivisteiden 7 ohi kampikammioon 3 tapahtuva kaasujen vuoto liittä-20 mällä mittauslaite 8 niin, että se on yhteydessä kam-pikammion 3 sisäosaan.

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että jokainen palavien kaasujen räjähdys sylinterissä aiheuttaa kaasujen hetkellisen virtauksen tiivisteiden 7 ohi 25 kampikammioon. Mittauslaite 8 muodostuu esimerkissä painemittarista, joka johdon 9 ja liitoskappaleen 10 kautta on yhteydessä kampikammion 3 sisäosaan. Kuristetun poiston 11 kautta johtoon 9 tulevat kaasut päästetään virtaamaan pois ilmakehään. Kuvassa 2 on 4 76430 kuvattuna diagrammi paineen ja ajan välisestä suhteesta, jonka painemittari 8 voi rekisteröidä. Osoitetut painehuiput 12 edustavat sitä kaasuvuotoa kam-pikammioon, joka esiintyy eri sylintereissä tapahtu-5 vien räjähdysten yhteydessä. Huippujen 12 alla on annettu vastaavien sylintereiden järjestysluku. Käytännössä painehuiput 12 seuraavat toisiaan niin nopeasti, että yksittäisiä huippuja 12 ei voitaisi tunnistaa yksinkertaisella viisarityyppisellä painemitta-10 rilla, jonka viisariheilahdus on suhteellisen hidas. Painemittarin viisaritaulu antaisi siksi käytännössä katkoviivoitettua tasoa P vastaavan keskiarvon. Tällainen keskimääräisen paineen arvo on usein aivan riittävä antamaan toivotun kuvan tiivisteiden 7 tii-15 viydestä. Suorittamalla mittauksia edustavalla määrällä samantyyppisiä moottoreita voidaan todeta refe-renssiarvot, joihin varsinaista mittausarvoa voidaan verrata juuri mitatun samantyyppisen moottorin tiiviyden toteamiseksi.

20 Jos painemittarin 8 tavoin käytetään hyväksi nopeasti rekisteröivää tyyppiä olevaa transduktoria, joka muuttaa vallitsevan paineen sähköiseksi signaaliksi, voidaan transduktorin tulosignaaleja laitteen 13 avulla käsittelemällä esittää sinänsä tunnetulla ta-25 valla transduktorin antamaa tietoa näyttöyksikössä 14, esim. oskilloskoopissa, siinä muodossa, joka esitetään kuvassa 2, niin että näin voidaan tunnistaa eri painehuiput, jotka kuuluvat eri sylintereille, ja näin todeta jos niiden välillä on joitakin poikkea-30 mia. Tähän mennessä kuvatun laitteen avulla ei kuitenkaan ole mahdollista todeta mikä painehuippu vastaa tietyn sylinterin painearvoja.

Il 5 76430

Kampikammion 3 sisäosa on yleensä vapaasti yhteydessä moottorin venttiilihatun 15 alapuolisen tilan kanssa. Tämän tilan ja sen kautta kampikammion 3 sisäosan tuuletusta varten on johto 16 liitetty venttiilihatun 5 15 ja moottorin ilmanottolaitteen 17 väliin. Öljyvuo- tojen välttämiseksi on kampikammio 3 muutoin tiivistetty suhteellisen hyvin erilleen ympäröivästä ilmakehästä. Myös venttiilihattu 15 liittyy suhteellisen tiiviisti sylinteriryhmää vasten. Esimerkissä on sello vyyden vuoksi kuvattu, kuinka johdon 9 suukappale 10 on asetettu kampikammion seinämässä olevaan aukkoon 18. Tämä esitys on laadittu ensisijaisesti esillä olevan keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi. Vaikka sinänsä olisikin mahdollista järjestää tällainen auk-15 ko 18, sitä ei käytännössä ole olemassa. Tarkoituksena on yksinkertaisesti sijoittaa suukappale 10 siihen aukkoon 19, joka yleensä jo on nykyaikaisissa moottoreissa ja joka vapautuu, kun johto 16 poistetaan, ja joka on yhteydessä venttiilihatun 15 sisäpuoliseen 20 tilaan. Johdon 16 kautta on käynnissä normaalisti heikko kampikammion sisäosaan kohdistuva imu. Kansi 20, joka tavallisesti on liitetty hattuun 15 ja joka sulkee aukon, jonka kautta kampikammion pohjalla oleva öljytila täytetään öljyllä, on kiinni usein hyvin 25 tiiviisti. Kun kansi 20 näin ollen on kiinni tiiviisti ja suukappale on asetettu aukkoon 19, ei johdon 9 lisäksi ole muuta kaasunpoistomahdollisuutta kampi-kammion 3 sisäosasta. Tämä mahdollistaa hyvän mittaustarkkuuden. Vaihtoehtoisesti mainitun lisäksi 30 voisi johto 9 olla yhteydessä kampikammion kanssa kannen 20 korvaavan kansielimen aukon kautta. Tällöin täytyisi sulkea kaasuvirtaus aukosta 19. Kun tavallinen kansi 20 on ilman läpipäästävää tyyppiä (mahdollisesti suodattimena varustettuna) , täytyy se korva-35 ta tiiviisti sulkeutuvalla kannella jos suukappale 10

6 f 6 4 3 O

on yhteydessä aukon 19 kanssa. Oleellista on näin ollen, että johto 9 mittauslaitteeseen 8 muodostaa mittauksen aikana pääasiassa ainoan kaasunpoistomahdol-lisuuden muutoin olennaisesti suljetusta kampikam-5 miosta.

Suukappale 10 voidaan kokeellisesti muodostaa useista eriläpimittaisista osista, joissa osat ovat järjestetyt niin, että niiden halkaisija kasvaa suukappaleen äärimmäisestä päästä lähtien. Täten saadaan järjes-10 telmä, jolla voi olla suhteellisen yleinen soveltuvuus eri moottorityypeille ja -valmisteille.

Keksinnön edullinen suoritusmuoto esitetään kuvassa 4. Tässä on venttiili 23 järjestetty johdon 9 yhteyteen ennen poistoa 11. Tähän venttiiliin on liitetty 15 säätölaite 24, jota käyttämällä venttiilin 23 kuris-tusastetta ja siten myös kaasun poistumisen määrää poiston 11 kautta voidaan säätää. Tällä tavoin voidaan asennettua mittauslaitetta 8 käyttää mielivaltaisen kokoisten ja tyyppisten moottorien männäntii-20 visteiden tiiviyden mittaamiseen. Tällöin on standar-dimoottorien kaasuvuoto etupäässä riippuvainen sylinterien koosta, sylinterien lukumäärästä ja moottorin tyypistä (bensiini- tai dieselmoottori). Jos myös melko tiiviin moottorin kaasuvuoto on edellä maini-25 tuista tekijöistä johtuen suuri, venttiiliä 23 avataan niin paljon, että mittauslaitteeseen 8 tulevan kaasun paine on mittauslaitteen mittausalueella. Päinvastaisessa tapauksessa pienen kaasuvuodon ollessa kyseessä venttiiliä 23 kuristetaan hyvin voimak-30 kaasti.

Il 7 76430

Mittauslaite 8, venttiili 23 ja säätölaite 24 on edullisesti järjestetty yhden ja saman kotelonmuotoi-sen elimen 26 sisään. Tämä koteloelin 26 on kämmenen kokoinen ja liitettävissä suukappaleen 10 kautta 5 edullisesti siihen johdon 16 päähän, joka on liittyneenä moottorin ilmanottolaitteeseen 17. Ennen tiiviyden mittausta säätölaite 24 asetetaan edullisesti koteloelimen 26 etupuolella olevan taulukon mukaisesti, niin että venttiilin 23 kuristusaste (aukko) so-10 pii moottorin kokoon ja/tai tyyppiin, jotta päästäisiin mittausarvoihin, joiden absoluuttisella suuruudella ja moottorin tiiviydellä on suora yhteys ja ne ovat suoraan verrannollisia erikokoisten ja/tai -tyyppisten moottorien välillä. Esimerkiksi 40 :n yk-15 sikön suuruinen mittausarvo 1500 cm3:n bensiinimoottorilla ilmoittaisi, että tämä moottori on paremmassa kunnossa kuin 8000 cm3:n dieselmoottori, jolla on 50:n yksikön suuruinen mittausarvo. Tällä tavoin voidaan asettaa yleisesti pätevät rajat hyväksyttäville 20 mittausarvoille riippumatta moottorin koosta ja tyypistä, ja sille, milloin moottori täytyy tarkastaa tai vaihtaa. Tämä yleisinstrumentti, joka antaa kuvan männän 2 ohi kampikammioon 3 tapahtuvasta kaasujen vuodosta ja siten myös moottorin kulumisesta, on näin 25 ollen hyvin yksinkertainen käsitellä ja mahdollisten käsittelyvirheiden vaara on täten minimaalinen.

Haluttaessa voidaan signaalit johtaa johdon 25 välityksellä laitteen 13 kautta näyttöyksikköön 14 mittausarvojen rekisteröimiseksi ja esittämiseksi sopi-30 valla tavalla.

Jotta säätölaitteen 24 asetus voitaisiin tehdä vielä tarkemmin, tulisi voida ottaa huomioon muut moottorin ominaisuudet, esim. moottorin kompressio-olosuhteet, 8 76430 männän läpimitta, männän iskupituus jne. Kuitenkin näiden muiden ominaisuuksien on havaittu vaikuttavan mittaustuloksiin suhteellisen vähän, niin kauan kun standardimoottorit ovat kysymyksessä.

5 Suoritettaessa yksittäisen sylinterin männän tiivisteiden ohi tapahtuvan vuodon havainnointia monisylin-terisen moottorin kyseessä ollessa käsittää keksinnön mukainen laite tunnistinlaitteen 21 sen toteamiseksi, milloin korkeapaine vallitsee vastaavissa sylinte-10 reissä. Aikaisemmin mainittu laite 13 voi olla silloin järjestetty yhdistämään tunnistinlaitteen 21 ja painemittarin 8 tietojen pohjalta vuotoa tarkoittavat mittausarvot siihen sylinteriin, jota mittausarvot koskevat.

15 Tunnistinlaite 21 voi tällöin olla kuvan 1 kaavamaisen esityksen mukaisesti varustettu elimellä 22 sen toteamiseksi, milloin sylinterien yhteydessä oleva sytytystulppa joutuu sytytysjännitteen alaiseksi. Tunnistinlaite on tällöin yleensä yhdistetty jokai-20 seen sytytystulppaan tai sytytyskaapeliin. Laite 13 voi tällöin osoittaa ilmaisinlaitteen 14 kautta, kuten numeroilla 3, 4, 2 ja 1 on osoitettu, mitä sylinteriä kyseessä oleva painehuippu 12 koskee. Luonnollisesti tavallisen mittausteknikon tietoalaan kuuluu 25 kyky esittää saadut paine- ja siten vuototiedot sinänsä tunnetuilla tietojenkäsittelylaitteilla toisella tavalla kuin kuvassa 2 on esitetty, esim. kysymykseen voi tulla puhtaasti numeerinen esitys. Edullisesti voidaan mittaustiedot toimittaa myös kirjoitti-30 mella.

Polttoaineen ruiskutuksella toimivan moottorin, esim. dieselmoottorin ollessa kyseessä tunnistinlaite 21

II

9 764 30 voi vaihtoehtoisesti olla yhdistetty polttoaineen ruiskutuslaitteeseen sen toteamiseksi, milloin polttoaine ruiskutetaan vastaaviin sylintereihin. Täten voidaan myös tällaisen moottorin yhteydessä yhdistää 5 mitattu painearvo ja vastaava sylinteri.

Lisävaihtoehtona tunnistinlaite voisi olla järjestetty tunnistamaan, milloin polttoaineseos räjähtää vastaavassa sylinterissä. Tunnistinlaitteeseen tulisi tällöin sisältyä sysäyksen tunnistava elin jokaista 10 sylinteriä varten, jolloin mainitut sysäyksen tunnistavat elimet voitaisiin sijoittaa sylinteriryhmän ulkopuolelle eri sylintereiden viereen. Tällaiset tun-nistinelimet ovat sinänsä tunnettuja.

Keksinnön mukaista laitetta käytettäessä liitetään 15 johto 9 ja suukappale 10 ja mahdollisesti myös olemassa oleva laite 21 edellä esitetyllä tavalla. Moottori voidaan nyt käynnistää ja normaalin käynnin aikana voi painemittari 8 rekisteröidä painearvot ilmaisten kampikammioon tapahtuvan kaasuvuodon määrän. 20 Mittaus suoritetaan tavallisesti edullisesti tyhjä-käyntikierroksilla ilman kuormitusta. On havaittu, että tyhjäkäynnin yhteydessä kierrosluvun suhteellisen voimakaskin vaihtelu ei ole kriittinen tekijä. Mittarin 8 painetiedot voidaan kalibroida, esim. te-25 kemällä kuristus 11 säädettäväksi tai käyttämällä laitetta 13.

Laitetta voidaan luonnollisesti muuttaa monella tavoin keksintöajatuksen puitteissa. Edellä on selitetty, kuinka painearvoja käytetään kampikammioon tapah-30 tuvan kaasuvuodon kriteerinä. Vaihtoehtoinen mahdollisuus olisi mittauslaitteen 8 muuttaminen niin, että se mittaisi sen kaasun tilavuuden, joka virtaa johdon

Claims (4)

1. Laite moottorin tiiviyden mittausta varten, jossa moottorissa on ainakin yksi sylinteri (1), siinä liikkuva mäntä (2) sekä kampikammio (3), jossa kampi-elimet (4, 5), joita mäntä liikuttaa, sisältäen moot- 5 toriin liitettävissä olevan mittauslaitteen (8), joka on liitettävissä männän ohi tapahtuvan kaasujen vuodon mittaamisen mahdollistamiseksi, tunnettu siitä, että mittauslaite on liitettävissä kampikam-mion sisäosan yhteyteen ja männän ohi ja kampikam-10 mioon tapahtuvan kaasujen vuodon mittaamisen mahdollistamiseksi, ja että laite monisylinterisen moottorin tiiviyden mittausta varten sisältää laitteen (21) sen toteamiseksi, milloin korkeapaine vallitsee kussakin sylinterissä, sekä laitteen (13) vuotoa tar-15 koittavien mittausarvojen yhdistämiseksi siihen sylinteriin, jota mittausarvot koskevat, tunnistinlait-teen ja mittauslaitteen (8) tietojen pohjalta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että tunnistinlaite (21) on jär- 20 jestetty sen toteamiseksi, milloin sylintereiden yhteydessä oleva sytytystulppa joutuu jännitteen alaiseksi .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että tunnistinlaite (21) on jär- 25 jestetty sen toteamiseksi, milloin polttoaine ruiskutetaan vastaaviin sylintereihin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että tunnistinlaite (21) on järjestetty sen toteamiseksi, milloin polttoaineseos rä- 30 jähtää vastaavissa sylintereissä.