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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von elektrischen Hilfsaggregaten, wie Generatoren oder Zündverteilern, von Verbrennungsmotoren ; bei dem Verfahren wird das zu prüfende Aggregat gedreht und während der Drehung werden die zu messenden Parameter, wie Drehzahl, Generatorstrom, Schliesswinkel, Vorzündwinkel u. dgl., erfasst. Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist mit einem Motor und einem Spanntisch zum Einspannen des zu prüfenden Aggregats und einer mit dem zu prüfenden Aggregat verbundenen elektronischen Einheit zur Erfassung der Messergebnisse versehen.
Gemäss den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es üblich, die Prüfung von elektrischen Hilfsaggregaten von Verbrennungsmotoren auf gesonderten Prüfständen durchzuführen. Unter anderem ermöglichen diese Prüfstände die Messung der vom Generator erzeugten Stromstärke, des Vorzündungswinkels des Zündverteilers und weiterer charakteristischer Grössen sowie auch des Anlassmoments des Anlassmotors. Auf Grund der Messergebnisse kann dann auf die weiteren Charakteristiken der angeführten Hilfsaggregate geschlossen werden.
Die Messung der vom Generator erzeugten Stromstärke wird so durchgeführt, dass der Generator in einen Stromkreis geschaltet und mit einer bestimmten Drehzahl gedreht wird, worauf der vom Generator erzeugte Strom gemessen wird. Dieses Messverfahren ist verhältnismässig ungenau und mit diesem können die sich während des Betriebes ändernden Bedingungen (Erschöpfung des Akkumulators, Wärmezunahme im Generatorkörper) nicht zuverlässig erfasst werden. Die Messung wird üblicherweise nur bei der Nenndrehzahl des Generators durchgeführt. Falls an mehreren Punkten Messungen durchgeführt werden müssen, sind die notwendigen Angaben nur mühsam und langsam zu erhalten, weil es in jedem Fall notwendig ist, die Drehzahl des Generators aufs Neue einzustellen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass allfällige Resonanzerscheinungen auf diese Weise nicht mit Sicherheit aufgedeckt werden können und wenn ja, dann nur durch Zufall. Infolge der im Generator aufeinander einwirkenden Einflüsse der drehenden Massen kann knapp neben einer vorgegebenen Mess-Drehzahl eine Resonanz auftreten, welche auch den elektrischen Betrieb ungünstig beeinflusst. Wenn die Mess-Drehzahl von diesem Wert auch nur um einen verhältnismässig geringen Betrag abweicht, bleibt während der Messung die Resonanzerscheinung unentdeckt ; der Generator kann somit den die Resonanzfrequenz enthaltenden Drehzahlbereich so durchlaufen, dass die die Messung durchführende Person die Resonanz nicht bemerkt.
Bei der bekannten Prüfung von Zündverteilern wird der Verteiler auf einer Unterbrecherwelle befestigt und die Ausgangssignale des Unterbrechers werden zu einem Lichtabgabegerät, welches am Rand einer Drehscheibe angebracht ist, geführt. Zufolge der relativ hohen Drehzahl scheint
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der Messung relativ umständlich und langwierig.
Das Ziel der Erfindung ist es, obige Mängel zu beseitigen und ein eine genaue und bequeme Messung sicherndes Verfahren bzw. eine einfach aufgebaute Vorrichtung anzugeben.
Dieses Ziel wird bei dem eingangs näher bezeichneten Verfahren erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das zu prüfende Aggregat mit einer Schwungmasse verbunden wird, die auf eine vorbestimmte Drehzahl gebracht worden ist, worauf der Antrieb der Schwungmasse unterbrochen wird und das zu prüfende Aggregat elektrisch gespeist wird, und die Erfassung der Parameter bei sich vermindernder Drehzahl durchgeführt wird. Dabei wird vorteilhafterweise die Erfassung der Parameter kontinuierlich bis zum Stillstand der Schwungmasse durchgeführt.
Es wird somit beim erfindungsgemässen Verfahren die Messung des Aggregats nicht nur bei einer Drehzahl (bzw. bei mehreren diskreten Drehzahlwerten) durchgeführt, sondern bei allen überhaupt möglichen Betriebsdrehzahlen. Dazu wird das zu prüfende Aggregat mit einer vorher auf eine hohe Drehzahl gebrachten Schwungmasse verbunden, wobei ausschliesslich die in der Schwungmasse enthaltene kinetische Energie zum Antrieb des zu prüfenden Aggregats ausgenutzt wird. Das zu prüfende Aggregat bildet somit mit der Schwungmasse ein abgeschlossenes mechanisches System, so dass allfällige Resonanzerscheinungen feststellbar sind. Das mit der Schwungmasse verbundene zu prüfende Aggregat bewirkt eine immer mehr sich verlangsamende Rotation der Schwungmasse und durchläuft unterdessen alle möglichen Betriebsdrehzahlen bis zum Stillstand. Der Vorgang kann z.
B. mit einem X-Y-Schreiber verfolgt werden und es können mit Hilfe der modernen Elektronik
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auch die einem gegebenen Parameterwert entsprechenden Messergebnisse registriert werden. Weiters kann mit den Mitteln der modernen Halbleitertechnik auch die Messung des Zündverteilers erleichtert werden, wenn eine zweifarbige Lichtquelle angewendet wird.
Weiters wird dieses Ziel bei der eingangs näher bezeichneten Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass an der Welle des Motors eine Schwungmasse angeordnet ist und dass ein
Ende dieser Welle zur Aufnahme eines Keilriemens und/oder eines Zahnrades zur Verbindung dieser
Welle mit dem zu prüfenden Aggregat ausgebildet ist. Dabei kann gemäss einer vorteilhaften Ausge- staltung am Rand der Schwungmasse eine Reibbremse vorgesehen sein, deren Aufhängung mit einem
Messumformer versehen ist. Diese Ausgestaltung ist vor allem aus Sicherheitsgründen vorteilhaft, um ein Durchgehen der Schwungmasse zu verhindern bzw. um definierte Ausgangsdrehzahlen einstellen zu können. Darüber hinaus ist es durch diese Ausgestaltung auch möglich, auf an sich bekannte Weise einen elektrischen Anlasser für einen Verbrennungsmotor zu prüfen.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse als Scheibe ausgebildet ist, an deren Rand wenigstens zwei färbige, gesteuerte Lichtquellen, vorzugsweise Leuchtdioden, angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ist vor allem für die Prüfung von Zündverteilern zweckmässig.
Weiters ist es vorteilhaft, wenn der Spanntisch mittels einer exzentrisch gelagerten Einstellwelle verstellbar ist. Damit ist ein schnelles Anpassen der Keilriemen- oder Zahnradverbindung des zu prüfenden Aggregats an die Schwungmassen-Welle erreichbar.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglichen die rasche Durchführung hochgenauer Messungen in allen Betriebsverhältnissen. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die Messung von Generatoren höherer Leistung auch unter Verwendung eines Antriebsmotors für die Schwungmasse mit wesentlich geringerer Leistung als bisher benötigt (d. h. auch wesentlich geringerer Leistung als die Leistung des zu prüfenden Generators) möglich ist. Es kann weiters über die Messungen ein Protokoll aufgenommen werden (z. B. eine auf dem X-Y-Schreiber registrierte Kennlinie), welches bei den weiteren Arbeitsvorgängen einen Teil des Qualitätszeugnisses des Hilfsaggregats bilden kann.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung kann somit die Prüfung der elektrischen Hilfsaggregate von Verbrennungsmotoren schnell und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, und können rasch und einfach für weitere Verwendungen entsprechende Messprotokolle angefertigt werden.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. l das Blockschema der erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 2 das Schema eines für die erfindungsgemässe Vorrichtung besonders zweckmässigen Einspanntisches für das zu prüfende Aggregat.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird mit Hilfe eines Zahnrades oder Keilriemens der zu prüfende Generator (gegebenenfalls auch der zu prüfende Anlassmotor) an das Ende der mit einer Schwungmasse versehenen Welle eines Motors angepasst. Der Übersetzung entsprechend wird ein Drehzahlwandler eingestellt, damit während der Messung die Drehzahl des zu prüfenden Aggregats festgestellt werden kann.
Zur Prüfung wird somit der Generator an die Motorwelle angeschlossen ; er muss am Spanntisch befestigt sein und wird zusammen mit der Schwungmasse auf eine hohe Drehzahl gebracht. Dieses Hochdrehen dauert so lange, bis ein bestimmter Parameterwert (z. B. der Drehzahl oder Stromstärke) erreicht wird. Nach Erreichung der hohen Drehzahl wird der Antrieb der Schwungmasse ausgeschaltet und die Prüfung bzw. Messung beginnt ; durch die in der Schwungmasse gespeicherte kinetische Energie erfolgt eine relativ langsame Abnahme der Drehgeschwindigkeit des nunmehr elektrisch gespeisten bzw. erregten Generators, welche, abhängig von der Leistung des Generators, im allgemeinen nach nicht längerer Zeit als 30 s auf Null abgesunken ist.
Zwecks Messung wird der vom zu prüfenden Generator erzeugte Strom zu einem Akkumulator bzw. zu einem Belastungswiderstand geleitet.
Ein wichtiger Faktor für die Zuverlässigkeit der Messergebnisse ist, dass die Zeitdauer der Messung kurz ist, d. h. höchstens solange dauert, als der Generator sich dreht, d. h. im allgemeinen nicht mehr als 30 s. Während dieser Zeit kann sich die Klemmenspannung des
Akkumulators nicht derart verändern, dass sie auf den Wert des durch den Generator abgegebenen Ladestroms einen wesentlichen Einfluss ausüben könnte. Bei Anwendung eines Kompa-
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rators oder einer Akkumulatoreinheit wird die Messung auf solche Weise durchgeführt, dass gemäss einem gegebenen Parameter, z. B. gemäss der abgegebenen Stromstärke, die sich verlangsamende Drehung verfolgt wird. Neben dem bestimmten Wert des Parameters wird die Messung durchgeführt und dieser Wert in die Speichereinheit eingeleitet.
Gemäss einer andern Möglichkeit werden die Messergebnisse kontinuierlich registriert, zu welchem Zweck ein X-Y-Schreiber angewendet wird.
Die von letzterem gelieferte Aufzeichnung kann, die weitere Anwendung des Generators begleitend, als beglaubigendes Messdokument dienen.
Während der Verminderung der Drehzahl durchläuft der Generator jeden möglichen Drehzahlwert im gesamten, vorher wählbaren Drehzahlbereich, falls sein mechanischer Aufbau so gestaltet ist, dass eine Resonanz auftreten kann, so erreicht der Generator während der Verminderung seiner Drehzahl auch die dieser Resonanz entsprechende Drehzahl. Die auftretende Resonanz verursacht eine charakteristische Veränderung sowohl im durch den X-Y-Schreiber registrierten Messdiagramm als auch im akustischen Verhalten der aus dem Generator und der Schwungmasse bestehenden Einheit (die schnelle Verminderung der Drehzahl bricht ab) ; auf diese Weise kann die Resonanz gut beobachtet werden.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung kann auch die Prüfung des Anlassmotors gemäss den beiden gebräuchlichen Verfahren durchgeführt werden und dabei kann die in dieser Vorrichtung vorhandene Schwungmasse Verwendung finden. Es wird dabei entweder die Schwungmasse mit dem Anlassmotor hochgedreht, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Schwungmasse registriet wird, oder aber es wird die am Rand der Schwungmasse vorgesehene, mit einem Messumformer für das Drehmoment versehene Reibbremse benutzt, mit der nach dem Hochdrehen der Schwungmasse das Drehmoment des Anlassmotors auf Grund der in der Reibbremse umgesetzten Kraft gemessen wird. Die Reibbremse dient vor allem zur Lösung eines Sicherheitsproblems : Mit ihrer Hilfe kann die Schwungmasse-bei Bruch des Keilriemens oder der Zahnradverbindung - schnell gebremst werden.
Falls notwendig, werden auch die Drehzahl und die elektrischen Parameter gemessen.
Zur Prüfung des Zündverteilers kann ein weiterer, in der erfindungsgemässen Einrichtung vorgesehener Motor verwendet werden. An seiner Welle wird der Zündverteiler befestigt. Die elek-
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des weiteren Motors angebrachten, als Schwungmasse ausgebildeten Scheibe angebracht sind. Nach dem Einschalten des weiteren Motors betrachtet man bei einer gegebenen Drehzahl das am Rand der Scheibe sich ausbildende virtuelle Bild ; entsprechend den beiden, zweifärbiges Licht abgebenden Leuchtdioden scheint je ein Winkelbereich rot bzw. grün beleuchtet zu sein und die betreffenden genauen Werte für den Schliess- bzw. Öffnungswinkel des Unterbrecherkontaktes können abgelesen werden. Die Zündungsverteiler und die Zündungsregelung (z.
B. die vom Unterdruck abhängige Verstellung des Vorzündwinkels) kann daher leicht ausgewertet und allfällige Fehler können beobachtet werden. Wenn die Scheibe als Schwungmasse ausgebildet wird, können bei kontinuierlicher oder stufenweiser Verminderung der Drehzahl Messungen durchgeführt werden. Hiebei ergibt sich ebenfalls die Möglichkeit, allfällige Resonanzerscheinungen zu erkennen bzw. die charakteristische Kennlinie zu verfolgen.
Gemäss Fig. 1 enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung eine von einem Motor --2-- angetriebene Schwungmasse --1--. Die Welle des Motors --2-- wird mit dem zu prüfenden Generator --G-- oder
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kann zweckmässigerweise in Keilriemenscheiben verschiedener Grössen angebracht werden bzw. die Ausführung des Zahnrades -10-- kann hinsichtlich Übersetzung und Modul bzw. Teilung auswechselbar sein. Zwecks Messung der Drehzahl ist die Schwungmasse --1-- mit einem Signalgeber --6-verbunden und an ihrem Rand kann eine Reibbremse --11-- angreifen. Die Reibbremse --11-- ist mit einer Aufhängung --12-- versehen, in welcher sich ein Messumformer --13-- zur Messung des Drehmoments befindet.
An den zu prüfenden Generator wird ein Erregerstromkreis-3-- angeschlos- sen. Dieser Erregerstromkreis sichert sie elektrische Erregung des Generators. Der vom Generator erzeugte Strom wird zu einem Akkumulator --4-- und zu einem Lastwiderstand --5-- geleitet. Die Klemmenspannung des Akkumulators --4-- verändert sich während der kurzen Prüfzeit nur in gerin-
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gem Masse, deswegen ist sie nicht imstande, den Wert des vom Generator abgegebenen Ladestroms in grösserem Ausmass zu beeinflussen.
Die Drehzahl wird von der an den Signalgeber --6-- ange- passten Drehzahlmessereinheit --7-- angezeigt, hingegen dient zur Messung von Strom, Spannung und Leistung ein an den Generator angepasstes Messinstrument Das Messinstrument --8-- ist vorteilhafterweise mit einer elektronischen Einheit --9-- zur Auswahl der Messprogramme bzw. Erfassung der Messergebnisse verbunden, welche auch mit dem Messumformer --13-- verbunden ist.
Der Ausgang des Messinstruments-8-und der Ausgang der Drehzahlmessereinheit --7-- kann mit dem X-Y-Schreiber verbunden werden.
Der Zündverteiler --0-- wird auf die Welle eines mit einem Drehzahlregler --14-- gesteuerten weiteren Motors --15-- montiert. Mit der Welle ist eine als Schwungmasse dienende Scheibe--16-- verbunden, an deren Rand zur Anzeige des Öffnungs- bzw. Schliesswinkels oder zur Ablesung des Vorzündwinkels verschiedenfarbige Leuchtdioden --17-- angebracht sind. Falls notwendig, kann mittels einer Einheit --19-- auch Vakuum zur Kontrolle eines Vakuum-Vorzündungsreglers erzeugt werden. In diesem Fall kann der Wert des Vakuums an einem Vakuummeter-18-verfolgt werden.
Zur bestmöglichen Nachbildung der wirklichen Betriebsverhältnisse kann die Vorrichtung zur Prüfung der elektrischen Hilfsaggregate von Verbrennungsmotoren auf bekannte Weise mit einer Heizeinheit ergänzt werden, welche imstande ist, das zu prüfende Aggregat auf eine geregelte Temperatur zu erwärmen.
Zur Befestigung des zu prüfenden Aggregats ist die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Spanntisch --20-- (Fig.2) versehen, der grundsätzlich bekannt ist, der jedoch bisher bei Messungen an elektrischen Hilfsaggregaten von Verbrennungsmotoren noch nicht angewendet wurde. Der Spanntisch ist mit Rillen --21-- versehen, in diese Rillen --21-- wird der Generator oder der Anlassmotor eingesetzt und entsprechend befestigt. Der Spanntisch --20-- ist mit einer Einstellwelle --22-- und einer Fixierwelle --23-- versehen, welche sich unter dem Spanntisch befinden.
Die Einstellwelle - ist exzentrisch gelagert und mit ihrer Hilfe kann der Spanntisch --20-- so eingestellt werden, dass zwichen der Welle des Generators bzw. des Anlassmotors und des Motors --2-- eine sichere Verbindung zustandekommt, d. h. zwischen den Zahnrädern ein entsprechender Eingriff gesichert bzw. der Keilriemen wie benötigt straff gespannt wird. In der so eingestellten Lage des Spanntisches --20-- wird durch Drehung der zweiten Welle --23-- ein Exzenter, der das stabile Fixieren des Spanntisches sichert, betätigt. Mit dieser Lösung kann das zu prüfende Aggregat am Spanntisch schnell und einfach befestigt werden.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine rasche und zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse liefernde Prüfung von elektrischen Hilfsaggregaten von Verbrennungsmotoren möglich. Der Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung ist einfach, sie ist sehr zuverlässig und bei der Produktion und Instandhaltung von Kraftfahrzeugen in weiten Bereichen anwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Prüfung von elektrischen Hilfsaggregaten, wie Generatoren oder Zündverteilern, von Verbrennungsmotoren, bei welchem das zu prüfende Aggregat gedreht wird und während der Drehung die zu messenden Parameter, wie Drehzahl, Generatorstrom, Schliesswinkel, Vorzündwinkel u. dgl., erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass das zu prüfende Aggregat mit einer Schwungmasse verbunden wird, die auf eine vorbestimmte Drehzahl gebracht worden ist, worauf der Antrieb der Schwungmasse unterbrochen wird und das zu prüfende Aggregat elektrisch gespeist wird, und die Erfassung der Parameter bei sich vermindernder Drehzahl durchgeführt wird.