DE19701110C2 - Motortester zur Messung und Auswertung von Betriebsfunktionen mit vorzugsweise analogen Meßsignalen eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motortester zur Messung und Auswertung von Betriebs­ funktionen mit vorzugsweise 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. 2c-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 A 1 bis A 12 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 A 21 bis A 32 (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 D 61, D 62 (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 Universallcomparator 37 ist eingangsseitig mit dem Ausgang A 43 der Verbindungsmatrix 33 über den Ausgang A 63 der Ver­ bindungsmatrix 39 und ausgangsseitig mit dem Eingang D 63 der Verbindungsmatrix 36 geschaltet. Der Universalkomparator 38 ist eingangsseitig mit dem Ausgang A 44 der Verbindungsmatrix 33 über den Ausgang A 64 der analogen Verbindungsmatrix 39 sowie ausgangsseitig mit dem Eingang D 64 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 A 45 der Verbindungsmatrix 33 über der Verbindungsmatrix 39 an und der Ausgang am Eingang D 65 der Verbin­ dungsmatrix 36. Dementsprechend ist der Eingang des Universallcomparators 47 mit dem Ausgang A 46 der Verbindungsmatrix 33 über der Verbindungsmatrix 39 und der Ausgang mit dem Eingang D 66 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 A 1 und der RIV-Geber an den Anschluß A 2 des Motortesters 2 angeschlossen. Die an diesen Anschlüssen A 1, A 2 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 A 21 (OT-Gebersignal) und an den Eingang A 22 (RIV-Signal) der analogen Verbindungsmatrix 33. In dieser Verbindungsmatrix 33 sind durch das ausgewählte Meßprogramm und die dazu aufge­ rufene Software bereits zugehörige Ausgänge A 41 und A 42 mit den Eingängen A 21 und A 22 verschaltet (innerlich verbunden), so daß das OT-Gebersignal am Ausgang A 41 und das RIV-Signal am Ausgang A 42 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 A 23 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 D 61 und das digitalisierte RIV-Signal D 62 an der digitalen Verbindungsmatrix 36 anliegen. Beide Signale werden in der Verbindungs­ matrix 36 miteinander verknüpft bzw. durchgeschaltet, so daß sie an den Ausgängen D 81 und D 82 der Verbindungsmatrix 36 anliegen. Durch eine Zeitmessung zwischen beiden fallenden Signalflanken des OT-Gebersignals an D 61 und des RIV- Gebersignals an D 62 (des digitalisierten OT-Gebersignals und des digitalisierten RIV- Gebersignals) und einer daraus resultierenden Differenz am Ausgang D 81 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 A 1 des Motor­ testers 2 angeschlossen. Das KV-Signal wird an den Anschluß A 2 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 A 41 und A 42 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 Triggefflanken als die des RIV-Signals eingestellt. Über die digitale Verbindungsmatrix 36 werden das digitalisierte Signal des OT- Gebers D 61 und das digitalisierte KV-Signal D 62 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 A 3 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 A 23, an dem der Universaleingang 23 anliegt, mit ihrem Ausgang A 43, so daß das Kl-1 Meßsignal über die Verbindungsmatrix 39 und dem Ausgang A 63 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 D 83 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 D 64 des Universalkomparators 38 wird über die Verbindungsmatrix 36 auf den Ausgang D 84 der Verbindungsmatrix 36 geschaltet. Die auf diese Art und Weise digitalisierten Meßsignale, die an den Ausgängen D 81 bis D 84 der Verbindungsmatrix 36 anliegen, werden vom Microcontroller 40 ausge­ wertet.

Eine höhere Anzahl von Komparatoren 34, 35 und Universalkomparatoren 37, 38 sowie 46, 47 ist nicht notwendig, da eine zeitgleiche Digitalisierung weiterer Signale nicht erfolgen muß. Das vorgenannte Beispiel beinhaltet schon die maximal notwendi­ gen Signale, die zum Vergleich und zur Messung zeitgleich digitalisiert werden müs­ sen, wobei die Nutzung der freien Universalkomparatoren 46, 47 noch möglich ist, wenn spezielle oder zusätzliche Meßaussagen gefordert werden. Die Einbindung die­ ser Universalkomparatoren 46, 47 erfolgt durch das Softwareprogramm.

Ist durch das Programm des Motortesters 2 ein anderer Anschluß, z. B. A 4 für das Kl-1 Meßsignal festgelegt, so schaltet die Verbindungsmatrix 33 ihren dazugehörigen Eingang A 24 auf ihren Ausgang A 43, 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 A 21 bis eventuell A 32, 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 A 21 bis A 32 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 A 1 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 (A 1 bis A 12) 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 (A 41 bis A 44) der Verbindungsmatrix (33) geschaltet sind, daß die Ausgänge (A 41 bis A 44) 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 gleichartige und ähnliche Funktionsblöcke (34, 35, 37, 38) ge­ nutzt 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 ist.

7. Motortester nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsblöcke (34, 35) Kompara­ toren (34, 35) sind und die Funktionsblöcke (37, 38, 46, 47) als Universalkomparatoren (37, 38, 46, 47) ausgeführt sind.

8. Motortester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (21 bis 32) als stromgetriebene Universaleingänge (21 bis 32) genutzt wer­ den.

9. Motortester nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Weiterverarbeitung der analogen Meßsignale eine Einheit (43) in dem Motortester (2) integriert ist, die als Scanner oder Datalogger be­ trieben wird.

10. Motortester nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der analogen Meßsignale eine Peak-Hold-Schaltung (45) dem Scanner (43) nachgeschaltet ist, so daß die analogen Meßsignale in dem Scanner (43) nachein­ ander eingelesen werden und am Ausgang der Peak-Hold-Schaltung (45) als Maxi­ mumhüllkurve 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 12, 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.