DE19701110A1 - Motortester zur Messung und Auswertung von Betriebsfunktionen mit vorzugsweise analogen Meßsignalen eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Motortester zur Messung und Auswertung von Betriebsfunktionen mit vorzugsweise analogen Meßsignalen eines VerbrennungsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Motortester zur Messung und Auswertung von Betriebs
funktionen mit vorzugsweisen analogen Meßsignalwerten eines Verbrennungsmotors.
Zur Messung und Auswertung von elektronischen Kraftfahrzeug- und Sensorsignalen
werden am Motortester Meßprogramme zugeschaltet, die die verschiedensten Signale
zu Meßaussagen zusammenfassen. Diese Meßprogramme beziehen sich auf Daten der
Elektronikteile sowie mechanischer Teile eines Kraftfahrzeugmotors (Verbrennungs
motors). So werden Aussagen zu fahrzeugspezifischen Daten, zur Motorelektrik, zum
Motorrundlauf, zum Diagnosetest usw. über den Motor getroffen.
Aus der US 4,399,407 und der US 4,476,531 sind Vorrichtungen und Verfahren zur
Messung und Auswertung der Zündspulen bei der Motorelektrik bekannt.
Die EP 192052 B1 gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Laufzustandsanalyse
an Verbrennungsmotoren mit elektrischer Zündanlage an.
Die US 4,194,185 gibt eine Schaltungsanordnung zur Digitaldarstellung sich wieder
holender analoger Signale an.
Für jedes auszuwertende Signal wird bei allen diesen Motortestern eine eigene separat
betriebene analoge Verarbeitungsstufe bzw. ein eigener Signalverarbeitungspfad ver
wendet. Benötigt man für eine Messung gleichzeitig mehrere gleichartige Eingangs
signale, müssen auch die Verarbeitungsstufen für diese Signale mehrfach gleichartig
vorhanden sein, um ein hohes Maß an Meßaussagen durch den Motortester zu reali
sieren. Dementsprechend werden diese Pfade mit eigenen Signaleingängen im Motor
tester integriert. Dies bedingt einen hohen Schaltungsaufwand, zumal die Einbezie
hung neuer Signale in die analoge Eingangssignalverarbeitung eine Erweiterung dieser
analogen Auswertung und somit einer Erhöhung der Anzahl elektronischer Bauteile
bewirken. Der Motortester ist kompakt und schlecht transportabel.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Motortester zur Messung und Auswertung
von Betriebsfunktionen eines Verbrennungsmotors anzugeben, bei dem der notwendi
ge Schaltungsaufwand im Bereich der analogen Signalverarbeitung reduziert ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, alle Signale so auf einen Eingang eines Motor
testers zu schalten, daß sich einmal die Anzahl der Buchseneingänge und zum anderen
die benötigten Bauteile reduzieren. Diese Idee wird dadurch realisiert, daß aufgrund
von gleichartigen Funktionalitäten einzelner Meßverarbeitungsschritte verschiedenarti
ger Meßsignale eine Variabilität, d. h. freie Konfigurierbarkeit, geschaffen wird, in
dem diese Funktionalität in einer besonderen Art von Funktionsblöcken ausgebildet
wird. Dabei sind diese Funktionsblöcke (z. B. Komparatoren) eine in sich geschlosse
ne Einheit, die eine bestimmte Funktion (z. B. Digitalisierung) an einem, beispiels
weise analogen Meßsignal ausführt. Die Verbindungen der verschiedenen Funktions
blöcke miteinander in einer durch eine Software vorgegebenen Reihenfolge mittels
Verbindungseinheiten (z. B. Matrizen) schafft die Gesamtfunktion einer analogen ge
wünschten Signalverarbeitung. Die Verbindungseinheiten ermöglichen dabei eine
wahlweise Verschaltung der Funktionsblöcke sowie eine erforderliche interne Signal
vorverarbeitung. Durch das Softwareprogramm werden zudem die Funktionsparame
ter (z. B. Sprunghöhe) der Funktionsblöcke verändert, so daß durch die freie Ver
schaltung und die freie Parametrierung der Funktionsblöcke eine universell einsetzba
re Signalverarbeitungskette geschaffen wird. Die bisher für jedes analoge Meßsignal
benötigten separaten unterschiedlichen Signalverarbeitungspfade werden aus einem
Pool von möglichen Signalverarbeitungspfaden je nach Erfordernissen erzeugt.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Durch Verwendung gleichartiger Funktionsblöcke werden für verschiedene Ein
gangsmeßsignale die Anzahl der Funktionsblöcke selbst reduziert. Die Schaffung von
Universaleingängen reduziert die Anzahl der benötigten Eingänge. Zudem entfallen
notwendige Adapter, da die Universaleingänge durch die Software den jeweiligen Si
gnalen angepaßt werden.
Mit Hilfe einer Simulation im Motortester ist eine Selbstdiagnose des Motortesters
und des zu testenden Systems möglich. Auch können trotz fehlender Signale die Tests
durchgeführt werden, wobei eine Information über das jeweils fehlende Signal erfolgt.
Diese Simulation erlaubt eine interne Kalibrierung der Meßeingänge und extern Tests
von Kfz-Elektronik auch ohne ein Sensorsignal.
Neu ist auch die Nutzung einer als Scanner oder Datalogger geschalteten Einheit in
einem Motortester, durch die zusätzlich zu aktuellen Abfragen andere Testergebnisse
gleichzeitig eingelesen und zu einem späteren Zeitpunkt abgefragt werden können. In
einer besonderen Gestaltung kann der Scanner zusammen mit einer Peak-Hold-
Schaltung auch als Maximumdetektor geschaltet werden, bei dem alle Analogsignale
sich überlagern und als zeitlich überlagerte Signale auf einem Ausgang der Peak-
Hold-Schaltung liegen.
Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden. Es zeigen:
Fig. 1 Einen allgemeinen Meßaufbau in Blockbilddarstellung,
Fig. 2a/b vereinfachte Blockschaltbilder einer analogen Signalverarbeitung eines
Motortesters,
Fig. 2 c-f Signalfolgen der analogen Signalverarbeitung aus Fig. 2a/b,
Fig. 3 ein Ablaufprogramm eines Testprogramms,
Fig. 4 eine vereinfachte Blockbilddarstellung zur Erweiterung der analogen Si
gnalverarbeitung,
Fig. 4a Signalfolgendarstellung aus Fig. 4.
Fig. 5 eine vereinfachte Blockbilddarstellung zur weiteren Erweiterung der ana
logen Signalverarbeitung.
In Fig. 1 mit 1 gekennzeichnet ist ein Motor eines herkömmlichen Kraftfahrzeuges,
an den ein Motortester 2 zur Messung und Datenaufnahme bzw. Datenverarbeitung
über ein oder mehrere Anschlußkabel angeschlossen ist. Über einen herkömmlichen
Rechner 3, beispielsweise einem Laptop, der an dem Motortester 2 angeschlossen ist,
erfolgt die Signalverarbeitung und -auswertung, die softwaremäßig gesteuert wird.
Daraus resultierende Meßdaten können nach Auswertung auf einem mit dem Rechner
3 verbundenen Bildschirm 4 zur graphischen Anzeige gebracht werden. Zusätzlich
kann zur Ansicht bzw. für Protokolle auch ein Drucker 5 in das System eingebunden
werden.
In Fig. 2a ist ein innerer Teilaufbau einer analogen Signalverarbeitungsstufe des Mo
tortesters 2 dargestellt. Die äußeren Anschlüsse A1 bis A12 des Motortesters 2 sind
auf dazugehörige Eingänge 21 bis 32, die als Universaleingänge 21 bis 32 des Motor
testers 2 ausgebildet sind, angeschlossen. Diese Universaleingänge 21 bis 32 sind da
bei so gestaltet, daß sie unabhängig der Eigenimpedanz, des Eingangsspannungsberei
ches, des Frequenzganges und der Kopplungsart des jeweiligen Meßsignals betrieben
werden können. Diese Größen werden durch die Software eingestellt und auf die
Meßsignale abgestimmt. Die Universaleingänge 21 bis 32 sind fest mit Eingängen
A21 bis A32 (A = analog) einer analogen Verbindungsmatrix 33 (beispielsweise ei
nem Kreuzschienenverteiler) verbunden. Ausgangsseitig liegen an der Verbindungs
matrix 33 zwei gleichartige Funktionsblöcke 34, 35 als Komparatoren 34, 35 an, deren
jeweilige Ausgänge D61, D62 (D= digital) mit einer weiteren, jedoch digitalen
Verbindungsmatrix 36 verbunden sind. Zur flexiblen Gestaltung der analogen Ein
gangssignalverarbeitung sind, wie in Fig. 2b und Fig. 5 dargestellt, im Motortester 2
weiterhin zwei, vorzugsweise vier ähnliche Funktionsblöcke 37, 38, 46, 47 als Univer
salkomparatoren 37, 38, 46, 47 eingebunden. Die Verschaltung der Universalkompa
ratoren 37, 38, 46, 47 wird über eine zusätzliche analoge Verbindungsmatrix 39 herge
stellt und ist per Software einstellbar. Der Universalkomparator 37 ist eingangsseitig
mit dem Ausgang A43 der Verbindungsmatrix 33 über den Ausgang A63 der Ver
bindungsmatrix 39 und ausgangsseitig mit dem Eingang D63 der Verbindungsmatrix
36 geschaltet. Der Universalkomparator 38 ist eingangsseitig mit dem Ausgang A44
der Verbindungsmatrix 33 über den Ausgang A64 der analogen Verbindungsmatrix
39 sowie ausgangsseitig mit dem Eingang D64 der Verbindungsmatrix 36 verschaltet.
Die Verbindungsmatrizen 33, 39 und die Verbindungsmatrix 36 besitzen weitere Ein
gänge und Ausgänge, um die Gesamtheit der geforderten Meßprogramme abdecken zu
können. Der Übersichtlichkeit halber beschränkt sich das Ausführungsbeispiel auf
zwei vergleichbare, jedoch auf unterschiedliche Signale basierende Messungen, so daß
die Universalkomparatoren 46, 47 funktional nicht benutzt werden. Ihre Arbeitsweise
bei Nutzung ist identisch der der Universalkomparatoren 37, 38. Der Eingang des
Universalkomparators 46 liegt dabei am Ausgang A45 der Verbindungsmatrix 33
über der Verbindungsmatrix 39 an und der Ausgang am Eingang D65 der Verbin
dungsmatrix 36. Dementsprechend ist der Eingang des Universalkomparators 47 mit
dem Ausgang A46 der Verbindungsmatrix 33 über der Verbindungsmatrix 39 und der
Ausgang mit dem Eingang D66 der Verbindungsmatrix 36 verbunden. Die Auswer
tung der digitalen Signale aus der Verbindungsmatrix 36 übernimmt z. B. ein Micro
controller 40.
Die analoge Signalverarbeitung läuft dabei wie folgt ab.
Wie in Fig. 3 angedeutet, wird aus den möglichen Meßprogrammen am Rechner 3
beispielsweise das Meßprogramm "Dieselmotor" ausgewählt, da der Nutzer konkrete
Aussagen, beispielsweise über den Einspritzwinkel des Dieselmotors 1 erhalten
möchte. Dazu geht der Nutzer in das entsprechende Untermenü. Der Rechner 3 stellt
mittels Software die dazu notwendigen internen Verbindungen mit der Hardware, des
Motortesters 2 her und informiert den Nutzer, beispielsweise visuell, an welchen Ein
gang 21 bis 32 am Motortester 2 die jeweiligen notwendigen Signale zu führen sind.
Bei der Prüfung des Einspritzwinkels werden die Signale eines OT-Gebers (oberer
Totpunkt) sowie eines RIV-Gebers (Oberer Totpunkt der Dieseleinspritzpumpe) benö
tigt, die die Signale einer zum Dieselmotor 1 zugehörigen Dieseleinspritzpumpe lie
fern (siehe Fig. 2c). Beide Signale besitzen ähnliche Signalverläufe, deren aussage
kräftige Informationen beim Nulldurchgang liegen. Der OT-Geber wird, vom Rechner
3 durch die Software vorgegeben, an den Anschluß A1 und der RIV-Geber an den
Anschluß A2 des Motortesters 2 angeschlossen. Die an diesen Anschlüssen A1, A2
anliegenden Universaleingänge 21, 22, als einstellbare Verstärkungseingänge, werden
durch die Software des Motortestprogrammes parametriert, d. h. es erfolgt eine Span
nungsanpassung je nach Fahrzeugtyp bzw. Signalgröße, so daß der Universaleingang
21 auf einen Bereich von beispielsweise +/- 5 Volt und der Universaleingang 22 auf
einen Bereich von +/- 1 Volt eingestellt werden. Die in den Universaleingängen 21,
22 verstärkten Signale gelangen einmal an den Eingang A21 (OT-Gebersignal) und
an den Eingang A22 (RIV-Signal) der analogen Verbindungsmatrix 33. In dieser
Verbindungsmatrix 33 sind durch das ausgewählte Meßprogramm und die dazu aufge
rufene Software bereits zugehörige Ausgänge A41 und A42 mit den Eingängen A21
und A22 verschaltet (innerlich verbunden), so daß das OT-Gebersignal am Ausgang
A41 und das RIV-Signal am Ausgang A42 anliegen.
Durch die Software wird nach Ermittlung der Polarität des OT-Gebersignals die nega
tive Triggerschwelle (Minuspfad) des Komparators 34 auf 0 gelegt, um den Null
durchgang des OT-Gebersignals zu finden und den oberen Totpunkt genau zu dedek
tieren, wenn der OT-Geber ein positives Signal liefert, da man zuerst die positive
Halbwelle am Eingang A23 anliegen hat (s. Fig. 2c). Der Komparator 34 erkennt
dann, beispielsweise mittels Reset-Flip-Flop beim Nulldurchgang der negativen
Halbwelle den eigentlichen oberen Totpunkt. Beim negativen OT-Gebersignal wird
die positive Triggerschwelle (Pluspfad) auf Null gesetzt, wodurch beim Übergang von
der negativen zur positiven Halbwelle der Nulldurchgang ermittelt wird. Dies ist not
wendig, um aus dem analogen OT-Gebersignals ein exaktes digitales Signal für den
Vergleich beim Meßvorgang zu erhalten.
Im Komparator 35 erfolgt gleichfalls die Umwandlung des analogen RIV-Gebersignals
in ein digitales Signal, durch softwaremäßige Einstellung des Triggersignales, so daß
das digitalisierte OT-Gebersignal D61 und das digitalisierte RIV-Signal D62 an der
digitalen Verbindungsmatrix 36 anliegen. Beide Signale werden in der Verbindungs
matrix 36 miteinander verknüpft bzw. durchgeschaltet, so daß sie an den Ausgängen
D81 und D82 der Verbindungsmatrix 36 anliegen. Durch eine Zeitmessung zwischen
beiden fallenden Signalflanken des OT-Gebersignals an D61 und des RIV-
Gebersignals an D62 (des digitalisierten OT-Gebersignals und des digitalisierten RIV-
Gebersignals) und einer daraus resultierenden Differenz am Ausgang D81 und der
Periodendauer, erfolgt in bekannter Art und Weise die Winkelmessung (digitalisiert)
im Microcontroller 40 einer digitalen Signalverarbeitung, der der Verbindungsmatrix
36 über einen inneren Bus nachgeschaltet ist.
Für die Zündwinkelmessung eines Otto-Motors 1 sind andere Signalgrößen notwen
dig. Hierbei werden ein KV-Signal (Hochspannungssignal des Sekundärzündkreises)
und ein OT-Gebersignal des Otto-Motors 1 genutzt (s. Fig. 2d). Durch die software
mäßige Zuordnung wird das OT-Gebersignal wieder an den Anschluß A1 des Motor
testers 2 angeschlossen. Das KV-Signal wird an den Anschluß A2 angelegt. Dieses
KV-Signal ist in seiner Signalform nicht vergleichbar mit dem RIV-Signal des Die
selmotors 1. Der Signalweg beider Signale (OT-Gebersignal, KV-Signal) ist identisch
dem Signalweg zur Einspritzwinkelermittlung beim Dieselmotor 1. Verändert werden
nur die Funktionsparameter der Universaleingänge 21, 22 sowie der Komparatoren
34, 35. Der Universaleingang 21 wird auf das OT-Gebersignal abgestimmt, da das
OT-Gebersignal bekanntlich je nach Fahrzeugtyp unterschiedlich groß ist. Der Uni
versaleingang 22 wird auf das KV-Signal abgestimmt. Über die Verbindungsmatrix 33
gelangen beide Signale über A41 und A42 an die Eingänge der Komparatoren 34
und 35. Am Komparator 34 wird der Nulldurchgang für das spezielle OT-Gebersignal
ermittelt und eine andere Triggerschwelle durch eine andere Sprunghöhe im Kompara
tor 34 eingestellt, die dadurch bedingt ist, daß das OT-Gebersignal eine andere Größe
besitzt als beim Dieselmotor 1. Am Komparator 35 werden, bedingt durch die andere
Signalform des KV-Signals andere Triggerflanken als die des RIV-Signals eingestellt.
Über die digitale Verbindungsmatrix 36 werden das digitalisierte Signal des OT-
Gebers D61 und das digitalisierte KV-Signal D62 zur Auswertung auf die Eingänge
der Verbindungsmatrix 36 (wie vorher das digitalisierte OT-Gebersignal und das digi
talisierte RIV-Signal des Dieselmotors 1) geschaltet. Die Auswertung der digitalisier
ten Meßsignale erfolgt in bekannter Art und Weise im Microcontroller 40.
Soll zusätzlich noch die Brenndauer der Zündung am Otto-Motor 1 ermittelt werden,
kann ein weiteres Meßsignal, das Kl-1 Meßsignal (Signal des Primärzündkreises) in
die Messung einbezogen werden, da dieses Meßsignal sich besser vermessen läßt (s.
Fig. 2e). Dabei liegt dieses Kl-1 Meßsignal am Anschluß A3 des Motortesters 2 an,
so daß eine Anpassung des Universaleingangs 23 durch die Software vorgenommen
werden muß. Der Universaleingang 23 wird dabei auf 500 Volt-Eingangsspannung
parametriert. Die Verbindungsmatrix 33 verbindet ihren Eingang A23, an dem der
Universaleingang 23 anliegt, mit ihrem Ausgang A43, so daß das Kl-1 Meßsignal
über die Verbindungsmatrix 39 und dem Ausgang A63 mit dem Universalkomparator
37 verbunden wird. Dies erfolgt gleichfalls durch softwaremäßige Umschreibung der
Funktionsparameter (andere Triggerschwelle) im Universalkomparator 37. Dieses
digitalisierte Kl-1 Meßsignal wird ebenfalls zur Zeitmessung mit anderen Signalen
(OT-Gebersignal, KV-Signal) über die digitale Verbindungsmatrix 36 an deren Aus
gang D83 durchgeschaltet und liegt dort für die digitale Auswertung bereit.
Soll aus dem Kl-1 Meßsignal noch zusätzlich der Schließwinkel ermittelt werden, so
wird der Universalkomparator 38 in die Meßanordnung eingeschaltet (s. Fig. 2f). Da
bei legt die Software andere Funktionsparameter im Universalkomparator 38 ab als im
Universalkomparator 37, die sich beispielsweise in der Vorgabe einer kleineren Trig
gerschwelle darstellen. Der Ausgang D64 des Universalkomparators 38 wird über die
Verbindungsmatrix 36 auf den Ausgang D84 der Verbindungsmatrix 36 geschaltet.
Die auf diese Art und Weise digitalisierten Meßsignale, die an den Ausgängen D81
bis D84 der Verbindungsmatrix 36 anliegen, werden vom Microcontroller 40 ausge
wertet.
Eine höhere Anzahl von gleichartigen Universalkomparatoren 34, 35 und ähnlichen
Universalkomparatoren 37, 38 sowie 46, 47 ist nicht notwendig, da eine zeitgleiche
Digitalisierung weiterer Signale nicht erfolgen muß. Das vorgenannte Beispiel bein
haltet schon die maximal notwendigen Signale, die zum Vergleich und zur Messung
zeitgleich digitalisiert werden müssen, wobei die Nutzung der freien Universalkompa
ratoren 46, 47 noch möglich ist, wenn spezielle oder zusätzliche Meßaussagen gefor
dert werden. Die Einbindung dieser Universalkomparatoren 46, 47 erfolgt durch das
Softwareprogramm.
Ist durch das Programm des Motortesters 2 ein anderer Anschluß, z. B. A4 für das
Kl-1 Meßsignal festgelegt, so schaltet die Verbindungsmatrix 33 ihren dazugehörigen
Eingang A24 auf ihren Ausgang A43, an dem der Universalkomparator 37 hardwa
remäßig anliegt. Die Anpassung (Parametrierung) des Universaleinganges 24 erfolgt
äquivalent der Anpassung des Universaleinganges 23 per Software.
Neben der Messung besitzt der Motortester 2 die Aufgabe, die ausgewerteten Signale
für den Bildschirm 4 und für Protokolle (beispielsweise über den Drucker 5) als Me
ßergebnisse aufzuarbeiten.
Zur Erweiterung der Meß- bzw. Aufzeichnungsmöglichkeiten wird nun zusätzlich in
den Motortester 2 eine Einheit 43 als Scanner (s. Fig. 4) bzw. Datalogger integriert,
die mit den analog geschalteten Universaleingängen 21 bis 32 über einen internen Bus
verbunden ist. Der Scanner/Datalogger 43, beispielsweise ein 16-Kanal-Multiplexer,
schafft dabei die Möglichkeit, jeweils ein programmierbares Subset (Untermenge) von
zwei, vier, acht oder zwölf Kanälen abzutasten. Dabei können fast alle Eingangssigna
le (auch Vorverarbeitungssignale, Triggersignale) abgetastet und über den angeschlos
sen Bildschirm 4 sichtbar gemacht werden. Dabei wird die Einheit 43 als Datalogger
betrieben, wenn die Kanäle langsam abgetastet werden, z. B. für Signalbeobachtungen
über mehrere Stunden. Als Scanner wird die Einheit 43 bei einer zeitlich schnellen
Abtastung mehrerer Kanäle betrieben. Mit Hilfe dieses Scanners/Dataloggers 43 ist
eine wahlfreie (softwaremäßige) Auswahl von mehreren Eingangsmeßsignalen für die
gleichzeitige Anzeige möglich, ohne die Universaleingänge 21 bis 32 jeweils umstec
ken zu müssen.
Nicht immer ist man an der Darstellung jedes Einzelsignals bei mehreren gleichartigen
Signalen interessiert. Oftmals reicht die zeitliche Relation der Einzelsignale bzw. de
ren charakteristischen Merkmale aus. Bei der Auswertung, beispielsweise von Zünd
signalen, bilden die Zündsignalspitzen das Hauptmerkmal und zeigen an, daß ein be
stimmter Zylinder gerade gezündet hat. Nach der Zündsignalspitze erhält man die so
genannte Brennlinie (Brenndauer) und danach die Ruhespannung und den Schließwin
kel im Zündsignal (s. Fig. 4a - Zylindersignale). Zur Auswertung über das Zünd
verhalten der verschiedenen Zylinder des Motors 1 reichen bereits die Informationen
aus der Zündsignalspitze und der Brennlinie aus. Um nun die Zündsignalspitze und
die Brennlinie mehrerer Zylinder in einem Diagramm (z. B. einer Zeitschiene) gleich
zeitig anzuzeigen, wird mit einer zusätzlichen Peak-Hold-Schaltung 45 eine Maxi
mumhüllkurve dieser Signale erzeugt. Der Scanner 43 schaltet in zeitlich kurzer Folge
alle benötigten Eingangssignale der Universaleingänge 21 bis eventuell 32 von seinen
Eingängen A21 bis eventuell A32, auf den Ausgang-SCAN, so daß ein Ausgangs
signal als zeitlich multigeplextes Signal anliegt. Das Ausgangssignal des Ausgangs-
SCAN des Scanners 43 kann von einer SCOPE-Einheit 44 auch angezeigt und/oder
softwaremäßig auf die Peak-Hold-Schaltung 45 geschaltet werden. Diese Peak-Hold-
Schaltung 45 ist dabei auf den Scanner 43 abgestimmt. Bei der Abtastfrequenz von ca.
1 MHz des Scanners 43 wechseln die analogen Eingangssignale für die Peak-Hold-
Schaltung 45 jede Mikrosekunde. Die Peak-Hold-Schaltung 45 besitzt dabei eine Zeit
konstante von ca. 20 Mikrosekunden, so daß jedes Maximumeingangssignal etwa 20
Mikrosekunden gespeichert wird. In dieser Zeit erfolgt das Eintragen des jeweiligen
analogen Eingangssignals in die von der Peak-Hold-Schaltung 45 anzulegende Hüll
kurve. Dabei werden in der Peak-Hold-Schaltung 45 die einzelnen Signalwerte mit
einander verglichen und nur der höchste Signalwert als Spitzenwert in die Hüllkurve
geschrieben. Somit liegt am Ausgang der Peak-Hold-Schaltung 45 ein Hüllkurvensi
gnal an, das sehr genau der positiven Hüllkurve aller analogen Eingangssignale ent
spricht. Dieses Hüllkurvensignal kann dann als Triggersignal dienen oder auf dem
Bildschirm 4 dargestellt werden. Diese spezielle Schaltung ermöglicht eine sparsame
Nutzung der Speicherplätze im Rechner 3 des Motortesters 2, da aus einem Signal
(Hüllkurvensignal), durch eine nicht näher dargestellte Triggerschaltung, die Zeitab
stände, beispielsweise der Zündsignalspitzen, aus den verschiedenen Einzelsignalen
herausgetriggert werden können.
Wenn analoge Eingangssignale vorverarbeitet werden müssen, ist die Einbeziehung
einer Funktionsmatrix 48 als Funktionskreuzschienenverteiler (s. Fig. 5) in die analo
ge Signalverarbeitung möglich. Dabei sind die analogen Grundfunktionalitäten, wie
beispielsweise analoge Summenbildung, analoge Differenzbildung, analoge Normie
rung und analoge Invertierung in der Funktionsmatrix 48 hardwaremäßig enthalten.
Durch die Software erfolgt die Zuordnung der Anschlüsse A21 bis A32 ähnlich wie
bei der Verbindungsmatrix 33, so daß an vorbestimmte Ausgänge der Funktionsmatrix
48 die jeweiligen vorverarbeiteten Signale zur weiteren Auswertung an der Verbin
dungsmatrix 39 anliegen. So kann beispielsweise das bereits erwähnte KV-Signal, das
am Universaleingang 22 gegenüber anderen Signalen invertiert anliegt, für eine weite
re Auswertung mit diesen Signalen erneut invertiert werden. Auch ist es möglich, bei
spielsweise zwei KV-Signale analog zu summieren, wenn die Peack-Hold-Schaltung
45 für andere Signale zur Verfügung stehen muß.
Durch eine Selbstdiagnose mit einer Simulationseinheit 41 (Fig. 4) wird zusätzlich ei
ne Prüfung der Funktion der vorbeschriebenen analogen Signalverarbeitung und eine
Fehlerermittlung realisiert. Mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers 42 werden in be
kannter Art und Weise beliebige, die analogen Eingangssignale simulierende Signale
per Software erzeugt und in die jeweiligen Universaleingänge 21 bis 32 eingespeist.
Diese Signale durchlaufen die bereits beschriebene Signalverarbeitung
(Universaleingänge 21 bis 32, Verbindungsmatrix 33, Komparatoren 34, 35, 37, 38
bis hin zur Verbindungsmatrix 36), wobei deren hard- und softwaremäßige Funktio
nen dabei überprüft werden. Mit diesem Programm (Software) ist eine individuelle
Nachregelung bei den eingebauten Bauteilen möglich (Offset-Fehler-Beseitigung).
Diese Fehler können z. B. durch ermittelte Störungen in den Triggersignalen bezie
hungsweise Analogpegeln bei der Meßwertanzeige festgestellt werden. Auch kann ei
ne Fremddiagnose durchgeführt werden, so daß ausgefallene Sensorsignale ersetzt und
als Fehlerquelle angezeigt werden. Dazu werden durch Simulation Signale an den An
schluß A1 nach außen gegeben. Damit ist sogar eine Überprüfung des Anschlußka
bels/-leitungen vom Motortester 2 zum Motor 1 möglich, wenn die Anschlußleitungen
alle miteinander verbunden sind. Mit Hilfe der Selbsttestfähigkeit kann das Meßsy
stem die einwandfreie Funktion der Signalverarbeitungshardware des Motortesters 2
nachweisen oder vorhandene Fehler erkennen. Die Prüfung der Funktionsfähigkeit des
Motortesters 2 kann somit vor Ort erfolgen.
Die vorgenannte Lösung arbeitet stromgetrieben, so daß die Universaleingänge 21 bis
32 hohe Eingangswiderstände (bis zu 470 kΩ) aufbauen können. Diese Arbeitsweise
ist für die Eingangsspannungsanpassung an die Meßsignale wichtig.
Durch die softwaremäßige Anpassung der Universaleingänge 21 bis 32 in ihren Ei
genimpedanzen, ihren Frequenzgängen, ihren Kopplungsarten (AC/DC) usw., entfal
len die bis dahin für die Messung notwendigen speziellen Adapter (z. B. für das OT-
Gebersignal, Kl-1-Meßsignal). Es erfolgt ein Direktzugriff auf die Meßsignale. Auch
digitale Steuersignale des Fahrzeuges sind auf die Universaleingänge 21 bis 32 auf
schaltbar.
Für spezielle Abgriffe können noch weitere Adapter genutzt werden, wenn diese Ab
griffe auf weitere nicht dargestellte Eingänge des Motortesters 2 angepaßt werden
müssen. So mißt beispielsweise ein Induktivgeber (nicht dargestellt) einen Stromim
puls, um den Zylinder "1" zu kennzeichnen. Dazu wird dieses Signal nicht auf einen
der Universaleingänge 21 bis 32 geschaltet, sondern auf einen weiteren speziell dafür
ausgelegten Eingang (Pick Up).
Auch wird durch die softwaremäßige Anpassung der Universaleingänge 21 bis 32 die
Anzahl der bis dahin benötigten Eingänge am Motortester 2 reduziert. Durch die
Möglichkeit des Anschließens beliebiger Signalarten an diese Universaleingänge 21
bis 36 beschränkt sich die notwendige Gesamtanzahl der Eingänge auf die Anzahl der
gleichzeitig zu verarbeitenden Signale und ist nicht mehr durch die Anzahl der Ein
gänge für die aktuell zu messenden Signale beschränkt.
Die Verteilermatrizen 33 und 36 sind für jeden Betrieb vorprogrammierbar. Eine
Neuprogrammierung kann bei jedem neuen Update (neuer Meßvorgang) erfolgen.
Die Triggerverteilermatrix 39, die der Verteilermatrix 33 an mehreren Ausgängen
nachgeschaltet ist, erlaubt eine maximal flexible Anpassung der Triggerkonfiguration
an das Meßsignal und die Meßaufgabe. Die relevanten Parameter der Meßsignale
(z. B. Amplitude) können im Meßbetrieb erfaßt und ausgewertet werden, so daß man
ein Gütekriterium für die daraus abgeleiteten Meßinformationen hat. Besitzt bei
spielsweise das OT-Gebersignal beim Nulldurchgang eine hohe Amplitude, so ist die
ses Meßsignal sehr gut meß- und auswertbar.
Die SCOPE-Einheit 44 erlaubt das Darstellen von Meßsignalen, wobei noch ver
schiedenen Filterfunktionen und Nachverstärkungen schaltbar sind, so daß entspre
chende Kurvenbereiche aus einem Meßsignal detailliert dargestellt werden können.
Die allgemeine visuelle Darstellung von Meßsignalen erfolgt auf dem Bildschirm 4
und unterliegt nicht der Kontrolle der Software, d. h. es erfolgt hierbei keine
Güteabschätzung.
Claims (13)
1. Motortester zur Messung und Auswertung von Betriebsfunktionen mit vorzugsweise
analogen Meßsignalen eines Verbrennungsmotors, die über Anschlußkabel auf äußere
Anschlüsse des Motortesters geschaltet werden, dadurch gekennzeich
net, daß die Anschlüsse (A1 bis A12) mit Eingängen (21 bis 32) des Motortesters
(2) verbunden sind, die derart angesteuert werden, daß sie an ein jeweils am Eingang
(21 bis 32) anliegendes Meßsignal des Verbrennungsmotors (1) angepaßt werden, daß
eine den Eingängen (21 bis 32) nachgeschaltete Verbindungsmatrix (33) die Eingänge
(21 bis 32) derart verbindet, daß die Meßsignale auf vorgegebene Ausgänge (A41 bis
A44) der Verbindungsmatrix (33) geschaltet sind, daß die Ausgänge (A41 bis A44)
an nachfolgende Funktionsblöcke (34, 35, 37, 38) anliegen, die als eine in sich ge
schlossene Einheit eine für den Meßvorgang bestimmte Funktion am Meßsignal aus
führen, so daß eine Weiterverarbeitung und Auswertung der Meßsignale im Motorte
ster (2) erfolgen kann.
2. Motortester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für ver
schiedene Meßsignale (OT-Gebersignal, KV-Signal) gleichartige Funktionsblöcke (34,
35, 37, 38) genutzt werden.
3. Motortester nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Funktionsblöcke (34, 35, 37, 38) programmgesteuert mit den Meßsignalen ver
schaltet werden.
4. Motortester nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß Funktionsparameter der Funktionsblöc
ke (34, 35, 37, 38) für das jeweilige zu verarbeitende Meßsignal verändert werden.
5. Motortester nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß weitere Funktionsblöcke (46, 47) über
eine weitere Verbindungsmatrix (39), die der ersten Verbindungsmatrix (33) nachge
schaltet ist, zur Verarbeitung der Meßsignale eingebunden werden.
6. Motortester nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmatrix (39) eine Trig
germatrix (39) ist.
7. Motortester nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsblöcke (34, 35) gleicharti
ge Komparatoren (34, 35) sind und die Funktionsblöcke (37, 38, 46, 47) als ähnliche
Universalkomparatoren (37, 38, 46, 47) ausgeführt sind.
8. Motortester nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingänge (21 bis 32) als stromgetriebene Univer
saleingänge (21 bis 32) genutzt werden.
9. Motortester nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet daß zur Weiterverarbeitung der analogen Meßsignale eine
Einheit (43) in dem Motortester (2) integriert ist, die als Scanner (43) oder Datalogger
(43) betrieben wird.
10. Motortester nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Auswertung der analogen Meßsignale eine Peak-
Hold-Schaltung (45) dem Scanner (43) nachgeschaltet ist, so daß die analogen Meßsi
gnale in dem Scanner (43) nacheinander eingelesen werden und am Ausgang der Pe
ak-Hold-Schaltung (45) als Maximumhüllkurve aller analogen Meßsignale überlagert
anliegen.
11. Motortester nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in einer Funktionsmatrix (48), an denen die Univer
saleingängen (21 bis 32) anliegen, eine Vorverarbeitung der analogen Meßsignale er
folgt.
12. Motortester nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß über eine Simulationseinheit (41) eine Selbsttestung
des Motortesters (2) erfolgt, wobei ein DA-Wandler (42) die zur Simulation notwen
digen Meßsignalformen generiert.
13. Motortester nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Simulationseinheit (41) eine Fremddiagnose am Motor (1) durchführt, so daß ausge
fallene Sensorsignale am Motor (1) durch Simulation ersetzt werden und damit die
Funktion des Motors (1) gemessen wird, wobei gleichfalls eine Überprüfung des An
schlußkabels zum Motor (1) hin erfolgt.
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