專利名稱：測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)副狀態(tài)的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的方法與裝置。
在內(nèi)燃機(jī)中，尤其在諸如用于船舶驅(qū)動(dòng)機(jī)組或固定電站中的大型柴油機(jī)中，氣缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)付經(jīng)受自然磨損。運(yùn)動(dòng)付是指在活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間氣缸內(nèi)彼此滑過(guò)的那些部件，即尤其是氣缸套的運(yùn)行表面，活塞在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下沿該運(yùn)行表面運(yùn)動(dòng)，活塞環(huán)在正常狀態(tài)下在該運(yùn)行表面上滑動(dòng)，而在該運(yùn)行表面上通常形成潤(rùn)滑油膜。氣缸套和活塞環(huán)的磨損受不同參數(shù)的影響，諸如所用燃料(在大型柴油機(jī)中通常為重油)，所用潤(rùn)滑油及發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷分布。因此，不管用什么方式，僅用理論上或通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)是有困難的。
此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間能引起異常高的磨損值，從而導(dǎo)致隨后嚴(yán)重和代價(jià)高的損壞。因此，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間希望監(jiān)測(cè)活塞運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，特別是運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)，即可說(shuō)是不停產(chǎn)監(jiān)測(cè)，以便例如當(dāng)出現(xiàn)異常高的磨損時(shí)能及時(shí)采取對(duì)策，以避免更大的隨后損壞。
對(duì)于大型柴油機(jī)，已知各種利用感應(yīng)測(cè)量原理在運(yùn)轉(zhuǎn)期間測(cè)定活塞環(huán)磨損狀態(tài)的裝置。例如在EP-A-706039中公開了一種設(shè)置在氣缸套內(nèi)的監(jiān)測(cè)磨損用的采樣裝置。該裝置包括一條磁路和一條電路，兩者偶合在一起。要被監(jiān)測(cè)的活塞環(huán)由磁性材料制成，有一非磁性材料的插入物，當(dāng)沿徑向看時(shí)它縮短。在活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間，該活塞通過(guò)該采樣裝置，在采樣裝置內(nèi)感應(yīng)一電壓，該電壓作為測(cè)量信號(hào)被測(cè)量。該測(cè)量信號(hào)經(jīng)非磁性插入物被變換。由于該插入物沿徑向縮短，由它產(chǎn)生的信號(hào)變換是活塞環(huán)磨損的度量。
即使在實(shí)踐中已證明了這類裝置的價(jià)值，然而它們還有一些限制。由于非磁性插入物的存在，該活塞環(huán)須特別地裝備。此外，目前所知幾種頗抗磨的活塞環(huán)材料均不適合與這類感應(yīng)采樣裝置配合。而且，至少用這類已知的裝置根本不可能得到關(guān)于運(yùn)行表面狀態(tài)的直接結(jié)果。
關(guān)于這點(diǎn)，本發(fā)明希望提供一種補(bǔ)救。因此，本發(fā)明的目的是要提出這樣一種方法與裝置，借助于它們，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間能測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)，即尤其是該運(yùn)行表面和活塞環(huán)的狀態(tài)。尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明能測(cè)定該運(yùn)行表面和活塞環(huán)的磨損。
從該裝置和方法的觀點(diǎn)看滿足這些目的的本發(fā)明主題是以相應(yīng)類別的獨(dú)立權(quán)利要求的特點(diǎn)為其特征的。
因此，按照本發(fā)明，提出了一種測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸中運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的方法與裝置，所述內(nèi)燃機(jī)有一活塞被配制成能沿氣缸內(nèi)氣缸套的運(yùn)行表面往返移動(dòng)，該活塞裝有至少一個(gè)活塞環(huán)。按照該方法，借助于設(shè)置在氣缸內(nèi)的超聲波傳感器用超聲波信號(hào)沖擊該運(yùn)動(dòng)付，而利用由該運(yùn)動(dòng)付反射的回聲信號(hào)來(lái)測(cè)定該運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)。該裝置包括一個(gè)超聲波傳感器，以這樣方式將其設(shè)置在氣缸內(nèi)，使其能用超聲波信號(hào)撞沖該運(yùn)動(dòng)付，并接收由該運(yùn)動(dòng)付反射的回聲信號(hào)。
因此，本發(fā)明基于利用超聲波測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的思想。
為此，這些運(yùn)動(dòng)付，尤其是該運(yùn)行表面和/或活塞環(huán)經(jīng)受超聲波信號(hào)的沖擊。這些超聲波信號(hào)在具有不同聲波阻力的介質(zhì)之間的過(guò)渡區(qū)的界面處，例如在氣缸的運(yùn)行面處和在活塞環(huán)面處，被部分地反射和部分地傳輸。這些被反射的信號(hào)作為回聲信號(hào)返回到超聲波傳感器，該傳感器將這些回聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。根據(jù)聲波的傳播時(shí)間，或相應(yīng)地根據(jù)各別回聲信號(hào)之間的傳播時(shí)差，能測(cè)定諸如氣缸套當(dāng)前厚度或活塞環(huán)當(dāng)前厚度的參數(shù)。利用這一方法，能以簡(jiǎn)單的方式測(cè)定在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間該運(yùn)行表面和活塞環(huán)的狀態(tài)，尤其是它們的磨損。其優(yōu)點(diǎn)尤其在于分別用本發(fā)明的方法和裝置來(lái)測(cè)定這些運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)無(wú)需它們特殊的結(jié)構(gòu)。該方法和裝置對(duì)于各種內(nèi)燃機(jī)，尤其是對(duì)于按二沖程或四沖程原理工作并例如以重油、柴油或天然氣作為燃料的各種大型柴油機(jī)是普遍適用的。本發(fā)明適于測(cè)定所有本身已知的活塞環(huán)的狀態(tài)，尤其還適于等離子噴涂或電鍍的活塞環(huán)，本發(fā)明對(duì)涂層活塞環(huán)產(chǎn)生另外的優(yōu)點(diǎn)，即也能測(cè)定涂層的厚度。
在本發(fā)明的方法中，最好將回聲信號(hào)輸送到一測(cè)算單元，后者在回聲信號(hào)基礎(chǔ)上測(cè)定至少下到參數(shù)中一個(gè)的代表值氣缸套的絕對(duì)和/或相對(duì)磨損；一個(gè)或幾個(gè)活塞環(huán)沿相對(duì)于氣缸軸線徑向的厚度；活塞環(huán)涂層的徑向厚度；在活塞環(huán)和運(yùn)行表面之間空氣間隙的徑向厚度；
在活塞環(huán)和運(yùn)行表面之間油膜的徑向厚度。
在一個(gè)優(yōu)先的實(shí)施例中，產(chǎn)生一個(gè)用以補(bǔ)償由熱造成的變化的參照信號(hào)，并用以測(cè)定該運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)。通過(guò)上述措施，考慮了內(nèi)燃機(jī)通常在不同的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的，因而氣缸內(nèi)的溫度是波動(dòng)的。借助于該參照信號(hào)，能補(bǔ)償該測(cè)量信號(hào)中由熱引起的變化，這意味著在參照信號(hào)的基礎(chǔ)上能標(biāo)訂測(cè)量信號(hào)。因此，該裝置最好包括產(chǎn)生這種參照信號(hào)的裝置。按照該實(shí)施例，用以產(chǎn)生一參照信號(hào)的這些裝置包括另一個(gè)超聲傳感器，它以這樣方式被配置，使它在一個(gè)區(qū)域內(nèi)用超聲波信號(hào)沖擊氣缸套的徑向內(nèi)部邊界面，該區(qū)域處在該活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間由這些活塞環(huán)刷過(guò)的區(qū)域之外。由于該區(qū)域并不經(jīng)受活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)的磨損，因此在該區(qū)域內(nèi)用超聲波測(cè)定的壁厚能用作補(bǔ)償溫度波動(dòng)的參照信號(hào)。
該超聲波傳感器最好配置在氣缸套的一切口內(nèi)，它以這樣方式被安置，使所有的活塞環(huán)在該活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間通過(guò)該超聲波傳感器。在該結(jié)構(gòu)中，各超聲波信號(hào)首先通過(guò)氣缸套壁的一部分，在該運(yùn)行表面上被部分反射，而穿透部分被輸入，取決于該活塞位置，活塞環(huán)或該運(yùn)行表面和活塞之間的氣隙。這樣，在活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間所有的活塞環(huán)都能被超聲波連續(xù)地取樣。
裝有超聲波傳感器的切口最好被配置在氣缸套的凸緣內(nèi)，這就是說(shuō)，在活塞運(yùn)動(dòng)的下止點(diǎn)附近。在這里，活塞速度較低，因此有充分的時(shí)間對(duì)各活塞環(huán)采樣。
當(dāng)該切口沿徑向延伸時(shí)且在超聲波傳感器和切口的徑向內(nèi)部邊界面之間設(shè)置一連接件，以便使超聲波信號(hào)自該超聲波傳感器傳到該運(yùn)行表面上是有利的。借助于這一措施，將超聲波傳感器配置在遠(yuǎn)離氣缸套的最熱區(qū)域，從而避免熱損的危險(xiǎn)或轉(zhuǎn)換器的故障。
本發(fā)明的方法和裝置尤其適于大型柴油機(jī)，例如船舶主機(jī)。
本發(fā)明的其它有利措施和優(yōu)選實(shí)施例由從屬權(quán)利要求產(chǎn)生。
下面參照示例性實(shí)施例和附圖，就該裝置和方法兩個(gè)方面更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1以部分簡(jiǎn)圖部分剖視圖表示在內(nèi)燃機(jī)氣缸套中本發(fā)明裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例。
圖1以縱剖視圖表示大型柴油機(jī)的氣缸1的剖面，裝有用以測(cè)定運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的本發(fā)明的裝置。氣缸1的氣缸軸線以標(biāo)記A代表。垂直于氣缸軸線A的方向在下文中被指定為徑向。
氣缸1包括一氣缸套2，其徑向內(nèi)部界面構(gòu)成活塞3的運(yùn)行面，活塞3被配置成能在氣缸1內(nèi)來(lái)回移動(dòng)?；钊?的運(yùn)動(dòng)方向由雙箭頭B表示。以實(shí)線畫出的運(yùn)動(dòng)面23代表氣缸2的初始狀態(tài)，即還沒(méi)有出現(xiàn)磨損的狀態(tài)。虛線23a表示由于活塞3和運(yùn)動(dòng)表面23a之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)行表面已產(chǎn)生磨損的狀態(tài)，它已導(dǎo)致氣缸套2缸壁厚度的減薄。氣缸套2以本身已知的方式包括一個(gè)被設(shè)計(jì)成厚壁的突緣21和一個(gè)被設(shè)計(jì)成薄壁的裙部22。
圖1表示活塞3處于上止點(diǎn)。按照?qǐng)D示，氣缸1的燃燒室4處在活塞3的上方。在活塞3上沒(méi)有4個(gè)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下沿運(yùn)行表面23滑動(dòng)的活塞環(huán)31。這些活塞環(huán)31對(duì)運(yùn)行表面23施以偏壓，即使由于磨損的結(jié)果在氣缸套2的壁厚2減薄后，如虛線23a所示，也使它們與后者成密封接觸。這些活塞環(huán)以本身已知的方式在其徑向外部界面上可有一涂層31a，如圖1中最上部活塞環(huán)31所示。該涂層31在初始狀態(tài)下例如為0.1至0.3毫米厚度。一潤(rùn)滑油膜處在運(yùn)行表面23和活塞環(huán)31之間的運(yùn)行表面23上。
由于術(shù)語(yǔ)運(yùn)動(dòng)付是指在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中彼此相互移動(dòng)和彼此滑過(guò)的部件，因此，在本示例性實(shí)施例中，運(yùn)行表面23和活塞環(huán)31包含處在它們之間的油膜。
在氣缸套2的突緣21內(nèi)設(shè)有切口7，它開始于氣缸套2的外側(cè)，并自那里沿徑向，即垂直于氣缸軸線A，向內(nèi)延伸，直到界面71。徑向內(nèi)部界面71處在離運(yùn)行表面23一距離R處(相對(duì)于氣缸套2的初始狀態(tài)而言)。出于實(shí)用的理由，該距離R最好達(dá)到至少1厘米。一桿形連接件6裝入切口7內(nèi)，其一端面與界面71接觸。連接件6的另一端面與一同樣安裝在該切口7內(nèi)的超聲波傳感器相接觸。借助一緊固件，在這里被用作螺紋連接件8，將連接件6和超聲波傳感器5裝入切口7內(nèi)。螺紋連接件8與設(shè)置在切口7內(nèi)的能從氣缸套外側(cè)擰緊的螺紋相配合。在螺紋連接件8和超聲波傳感器5之間設(shè)有一彈簧件9，它使超聲波傳感器5對(duì)連接件6施偏壓，兩者對(duì)界面71施偏壓。通過(guò)該彈簧件9，電熱引起的切口7的變化尤其能得到補(bǔ)償，不使超聲波傳感器5和連接件6之間以及連接件6和界面71之間失去接觸。
螺紋連接件8有一沿徑向延伸的通道，連接超聲波被傳感器5的電線10穿過(guò)該通道通至測(cè)算單元11。用來(lái)操作超聲波傳感器5的在圖1中未單獨(dú)圖示的電源裝置，例如可與測(cè)算單元11形成整體。
連接件6包括這樣一種材料，這種材料能很好地產(chǎn)生超聲波，并分別將由超聲波傳感器5發(fā)出的超聲波信號(hào)傳送到運(yùn)行表面上，而將回聲信號(hào)傳送到超聲波傳感器5上。通過(guò)該連接件6，超聲波傳感器5進(jìn)一步遠(yuǎn)離氣缸套2的最熱區(qū)域，從而暴露于不高的溫度下，因此，超聲波傳感器5不再有任何熱故障或因熱引起的功能失常。
切口7以這樣方式設(shè)置在氣缸套2的突緣21內(nèi)，使所有的活塞環(huán)31在活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間都分別通過(guò)超聲波傳感器5或其測(cè)量區(qū)，這意味著當(dāng)活塞3如圖1所示處在其上止點(diǎn)時(shí)，切口7是在圖示中相對(duì)于軸向(氣缸軸線A方向)最低活塞環(huán)31的下方。
呈另一超聲波傳感器5a的形式的參照信號(hào)發(fā)生器5a在該示例性實(shí)施例中被構(gòu)成產(chǎn)生一參照信號(hào)的裝置。后者以類似于超聲波5的方式用一螺紋連接8a和一彈簧件9a安裝于突緣21內(nèi)的切口7a中，并以聲導(dǎo)方式經(jīng)一桿形連接件6a連于切口7a的徑向內(nèi)部界面71a。參照信號(hào)發(fā)生器5a經(jīng)一電線10a連于測(cè)算單元11。
參照信號(hào)發(fā)生器5a的切口7a相對(duì)于軸向被這樣設(shè)置于突緣21內(nèi)，當(dāng)活塞3處在其上止點(diǎn)時(shí)，使它仍然處在最上活塞環(huán)31的上方。這樣，被設(shè)計(jì)成一超聲傳感器的參照信號(hào)發(fā)生器5a沖擊氣缸套2的徑向內(nèi)部界面區(qū)域，該區(qū)域在活塞沖程運(yùn)動(dòng)期間沒(méi)有被活塞環(huán)31刷過(guò)，因此，在活塞環(huán)沿運(yùn)行表面23的整個(gè)滑動(dòng)期間沒(méi)有經(jīng)受磨損。由于這一原因，在切口7a的界面71a和缸套2的徑向內(nèi)部界面之間的徑向壁厚，在本實(shí)施例中它恰好與距離R一樣厚并能用超聲波傳感器5a測(cè)定，可被用作補(bǔ)償由熱引起的變化的參照信號(hào)。
下面將說(shuō)明圖1所示示例性實(shí)施例的操作方法。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，超聲波傳感器5以超聲波脈沖形式放出超聲波信號(hào)，該超聲波脈沖頻率被這樣選定，使得在活塞3的沖程運(yùn)動(dòng)期間每一活塞環(huán)31受至少一個(gè)單獨(dú)的超聲波脈沖的沖擊。用目前已知的超聲波測(cè)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)例如每秒2000次測(cè)量的頻率。此外，由于在上止點(diǎn)區(qū)域內(nèi)活塞3的速度相當(dāng)?shù)?，因此，這種頻率頗足以用超聲波脈沖來(lái)對(duì)每一單獨(dú)的活塞環(huán)31進(jìn)行采樣。
由超聲波傳感器5發(fā)出的超聲波脈沖經(jīng)連接件6并沿徑向、即沿朝向氣缸軸線A的方向行進(jìn)。這樣，按照活塞的瞬時(shí)位置，它通過(guò)具有不同聲波阻力的介質(zhì)之間的數(shù)層界面，例如運(yùn)行表面23和油膜之間的界面；油膜和活塞環(huán)31之間的界面(若活塞環(huán)31碰巧處在超聲波傳感器5的測(cè)量范圍內(nèi)，即處在與切口7相同的軸向高度)，或油膜和空氣之間的界面(若該測(cè)量值，例如碰巧處在兩活塞環(huán)31之間)；活塞環(huán)31的涂層31a(若有的話)和活塞環(huán)31之間的界面；活塞環(huán)的徑向內(nèi)部界面316和在它后面的空間的界面。
在這些界面處，超聲波脈沖部分被反射，產(chǎn)生回聲信號(hào)，而部分穿透這些界面。這樣，由一個(gè)超聲波信號(hào)能產(chǎn)生若干回聲信號(hào)，它們產(chǎn)生于不同界面，從而具有不同的行進(jìn)時(shí)間。這些回聲經(jīng)連接件6達(dá)到超聲波傳感器5，并由后者轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它們作為測(cè)量信號(hào)經(jīng)電線10被傳輸?shù)綔y(cè)算單元11，供處理和評(píng)估。根據(jù)這些回聲信號(hào)的行進(jìn)時(shí)間和/或由同一超聲波脈沖產(chǎn)生的一些回聲信號(hào)間的行進(jìn)時(shí)間差，可測(cè)定相應(yīng)于氣缸1中當(dāng)前尺寸的不同距離，從而能用于測(cè)定運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)。利用目前已知的超聲波傳感器，能測(cè)定小于0.01毫米的層厚。這樣，測(cè)算單元11能一一測(cè)定下列尺寸切口7的界面71和運(yùn)行表面23或23a各自之間的氣缸套2的壁厚D1；活塞環(huán)31和運(yùn)行表面23或23a各自之間的相對(duì)或絕對(duì)油膜厚度；活塞環(huán)31的涂層31a的徑向厚度D3；各活塞環(huán)31的徑向厚度D2。
相應(yīng)于切口7a的界面71a和氣缸2的徑向內(nèi)部界面之間的氣缸套2的壁厚的距離R，以類似的方式，借助于作為參照信號(hào)發(fā)生器的超聲波傳感器5被測(cè)定為參照信號(hào)。由于已知距離R是相對(duì)于正常溫度的，因此該參照信號(hào)能用于標(biāo)訂這些測(cè)量信號(hào)，尤其是補(bǔ)償由熱引起的波動(dòng)。
借助于本文所述的裝置，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，例如通過(guò)當(dāng)前的距離值R和當(dāng)前的壁厚值D1的比較，能測(cè)定和監(jiān)測(cè)該運(yùn)行表面的相對(duì)或相對(duì)磨損。此外，各別活塞環(huán)31的磨損，或各活塞環(huán)31的涂層31a的磨損能分別根據(jù)當(dāng)前的厚度值D2或D3來(lái)測(cè)定。
除了磨損測(cè)定外，還能根據(jù)測(cè)量信號(hào)分別檢驗(yàn)或監(jiān)測(cè)活塞環(huán)31的工作能力。例如一個(gè)活塞環(huán)31若已失去其張力或因其它原因不再密封地處于運(yùn)行表面23上，則在活塞環(huán)31和運(yùn)行表面23之間會(huì)出現(xiàn)一氣隙，后者能根據(jù)測(cè)量信號(hào)被檢測(cè)到?；钊h(huán)的漏氣和活塞環(huán)鎖定的位置也能根據(jù)測(cè)量信號(hào)加以測(cè)定。此外，油膜在運(yùn)行表面23，23a上的狀態(tài)也能根據(jù)測(cè)量信號(hào)加以測(cè)定。
自然，本發(fā)明的一些實(shí)施例也可為每一氣缸套提供若干超聲波信號(hào)以測(cè)定運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)。此時(shí)這些超聲波傳感器分布在氣缸套2的周圍，而在所有情況下例如以類似于上述方式自外側(cè)將其裝入氣缸套2。
也可提供不同于本文所述的作為超聲波傳感器5a的其它的裝置來(lái)產(chǎn)生參照信號(hào)。尤其是這些裝置也能被結(jié)合到用以產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的超聲波傳感器5內(nèi)。最好將不因磨損而變化的當(dāng)前的一個(gè)尺寸值用作參照信號(hào)。
測(cè)算單元最好一一完成下列功能例如根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)不時(shí)地測(cè)定氣缸套2的運(yùn)行表面23，23a在規(guī)定時(shí)間外。
不時(shí)地測(cè)定各活塞環(huán)31或各涂層31a各自的磨損尺寸和/或絕對(duì)厚度D2、D3。
檢驗(yàn)各活塞環(huán)1是否與運(yùn)行表面23，23a相接觸；檢測(cè)磨損狀態(tài)是否產(chǎn)生變化；監(jiān)測(cè)氣缸套2和/或活塞環(huán)31的磨損是否超過(guò)某個(gè)規(guī)定的閾值。
當(dāng)一活塞環(huán)31折斷或當(dāng)活塞環(huán)31不再具有偏壓張力或當(dāng)因任何其它原因一活塞已不和運(yùn)行表面23、23a接觸或不再相應(yīng)密封或當(dāng)全部或全部失去從一活塞環(huán)31上正在涂層31a或當(dāng)氣缸套2和/或一活塞環(huán)31或一涂層31a各自的磨損或磨損率分別超過(guò)某一預(yù)定的閾值時(shí)，測(cè)算單元11最好接發(fā)一警告信號(hào)。
實(shí)踐中，常常碰到活塞環(huán)31沿其圓周并不均勻磨損。在此情況下，測(cè)算單元能產(chǎn)生一個(gè)有代表性的平均磨損值。
此外，根據(jù)所測(cè)信號(hào)可測(cè)定運(yùn)動(dòng)付未來(lái)磨損的趨勢(shì)，以便例如估計(jì)預(yù)期的更換時(shí)間。
很清楚，在內(nèi)燃機(jī)中，尤其是在具有一個(gè)氣缸以上的大型柴油機(jī)中，在每一氣缸上可設(shè)有至少一個(gè)超聲波傳感器5，以測(cè)定各氣缸運(yùn)動(dòng)付的狀態(tài)。這樣，便能將若干或所有的超聲波傳感器5連接到一個(gè)公用的測(cè)算單元11或一公用的電源和測(cè)算單元上。借助于一測(cè)點(diǎn)開關(guān)該公用單元能周期地逐一測(cè)量各氣缸，并還可處理、評(píng)估和儲(chǔ)存相應(yīng)的被測(cè)信號(hào)。
通過(guò)本發(fā)明，提供了分別用于測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的裝置與方法，借助于它們，能一一測(cè)定內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間運(yùn)行表面和活塞環(huán)的磨損以及各別活塞環(huán)的工作能力。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸(1)內(nèi)運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的方法，該內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)其上至少裝有一個(gè)活塞環(huán)(31)的活塞(3)，該活塞被配置成可沿氣缸(1)的氣缸套(2)的運(yùn)行表面(23)往復(fù)移動(dòng)，在所述方法中，借助于一設(shè)置在氣缸(1)內(nèi)的超聲波傳感器(5)用超聲波信號(hào)沖擊該運(yùn)動(dòng)付(23，31)，而由該運(yùn)動(dòng)付(23，31)反射的回聲信號(hào)被用來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)付(23，31)的狀態(tài)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該超聲波信號(hào)是作為超聲波脈沖以某一頻率發(fā)生的，其頻率要選得使在活塞(3)的沖程運(yùn)動(dòng)期間每一活塞環(huán)(31)至少受一個(gè)單獨(dú)的超聲波脈沖的沖擊。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將回聲信號(hào)傳輸給一測(cè)算單元(11)，后者根據(jù)回聲信號(hào)測(cè)定下列參數(shù)中至少一個(gè)的代表值氣缸套(2)的絕對(duì)和/或相對(duì)磨損；一個(gè)活塞環(huán)(31)或一些活塞環(huán)(31)沿相對(duì)于氣缸軸線(A)的徑向的厚度(D2)；在活塞環(huán)上形成的涂層(31a)的徑向厚度，活塞環(huán)(31)和運(yùn)行表面(23)之間氣隙的徑向?qū)挾龋换钊h(huán)(31)和運(yùn)行表面(23)之間的油膜的徑向厚度。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于產(chǎn)生一個(gè)用以補(bǔ)償由熱引起變化的參照信號(hào)，用于測(cè)定運(yùn)動(dòng)付(23，31)的狀態(tài)。
5.按上所述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于測(cè)定運(yùn)動(dòng)付(23，31)的磨損趨勢(shì)。
6.用以測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸(1)內(nèi)一運(yùn)動(dòng)付狀態(tài)的裝置，該內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)其上設(shè)有至少一個(gè)活塞環(huán)(31)的活塞(3)，該活塞被配置成可沿氣缸(1)內(nèi)的氣缸套(2)運(yùn)行表面(23)往復(fù)移動(dòng)，所述裝置包括一個(gè)以這樣方式設(shè)置在氣缸(1)內(nèi)的超聲波傳感器(5)，使它以超聲波信號(hào)沖擊該運(yùn)動(dòng)付(23，31)，并接收由該運(yùn)動(dòng)付(23，31)反射的回聲信號(hào)。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于將超聲波傳感器(5)安裝在設(shè)在氣缸套(2)內(nèi)的一切口(7)內(nèi)，它被這樣配置，使在活塞(3)的沖程運(yùn)動(dòng)期間所有的活塞環(huán)(31)都通過(guò)該超聲波傳感器。
8.按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于將裝有超聲波傳感器(5)的切口(7)設(shè)在氣缸套(2)的突緣(21)內(nèi)。
9.按權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，切口(7)沿徑向延伸，在超聲波傳感器(5)的切口(7)的徑向內(nèi)部界面(71)之間設(shè)有一連接件(6)，以便將超聲波信號(hào)自超聲波傳感器(5)傳輸?shù)竭\(yùn)行面(23)。
10.按權(quán)利要求6至9之一所述的裝置，其特征在于，包括用以產(chǎn)生一參照信號(hào)以補(bǔ)償由熱引起的變化的裝置。
11.按權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，用以產(chǎn)生一參照信號(hào)的裝置包括另一超聲波傳感器(5a)，它以這樣方式配置，使氣缸套(2)的徑向內(nèi)部界面受一個(gè)區(qū)域內(nèi)的超聲波信號(hào)沖擊，該區(qū)域處于在活塞(3)的沖程運(yùn)動(dòng)期間被活塞環(huán)(31)刷過(guò)的區(qū)域外側(cè)。
12.包含按權(quán)利要求6至11之一所述的裝置的內(nèi)燃機(jī)，尤其是一大型柴油機(jī)。
13.用以測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸(1)內(nèi)一運(yùn)動(dòng)付(23，31)的狀態(tài)的超聲波應(yīng)用。
全文摘要
提出了一種用以測(cè)定內(nèi)燃機(jī)氣缸(1)內(nèi)一運(yùn)動(dòng)副狀態(tài)的方法和裝置,所述內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)其上至少設(shè)有一活塞環(huán)(31)的活塞(3),該活塞被設(shè)置成能沿氣缸(1)內(nèi)氣缸套(2)的運(yùn)行表面(23)作往復(fù)移動(dòng)。按照該方法借助于一設(shè)置于氣缸(1)內(nèi)的超聲波傳感器(5),該運(yùn)動(dòng)副(23,31)受超聲波信號(hào)沖擊,由運(yùn)動(dòng)副(23,31)反射的回聲信號(hào)被用于測(cè)定運(yùn)動(dòng)副(23,31)的狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01N29/04GK1256399SQ9912284
公開日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月1日
發(fā)明者K·施維姆伯斯基 申請(qǐng)人:瓦特西拉Nsd施韋茲公司