DE2203223C3 - Device for measuring and checking the compression of piston engines - Google Patents
Device for measuring and checking the compression of piston enginesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung und Überprüfung der Kompression von Kolbenmaschinen durch Ermittlung des Wechselanteiles des beim Durchdrehen der Kolbenmaschine zu überwindenden Drehmomentes aus den SchwankungenThe invention relates to a device for measuring and checking the compression of Piston machines by determining the alternating portion of when the piston machine is cranking overcoming torque from the fluctuations der dem Drehmoment proportionalen, als Speicherwert festgehaltenen Batteriespannung bzw. des Anlasserstromes und Bestimmung der Kompressionsenddrücke aus dem Wechselanteii des Drehmomentes.the one proportional to the torque, as a stored value recorded battery voltage or the starter current and determination of the final compression pressures the changing portion of the torque.
sondere von Kolbenmaschinen in Fahrzeugen, ist die Kenntnis des Kompressionsenddruckes in den einzelnen Zylindern von ausschlaggebender Bedeutung. Die bekannten Methoden verwenden Druckmeßgeräte, die meist über einen Schreibstift den MaximaldruckParticularly of piston engines in vehicles, is the knowledge of the compression end pressure in the individual Cylinders of crucial importance. The known methods use pressure gauges that usually the maximum pressure with a pen registrieren. Alle diese Methoden haben den Nachteil, daß das Druckprüfgerät den Druck im Inneren des Zylinders mißt und daher, z. B. durch das Herausschrauben der Zündkerzen, der Zylinderraum geöffnet werden muß. Problematisch, wenn nicht meist unmöglich, wirdto register. All of these methods have the disadvantage that the pressure tester measures the pressure inside the cylinder and therefore, for. B. by unscrewing the spark plugs, the cylinder chamber can be opened got to. It becomes problematic, if not mostly impossible diese Methode, wenn es sich um die Überprüfung von Dieselmotoren handelt. Alle diese Meß- und Prüfmethoden sind zeitraubend und bringen die Gefahr mit sich, daß bei der Prüfung Schmutzteilchen in den Zylinderraiim gelangen können und dadurch Beschädigungenthis method when it comes to checking Diesel engines. All of these measuring and testing methods are time consuming and involve the risk of that during the test dirt particles can get into the cylinder area and cause damage auftreten.appear.
Aus der US-PS 34 21 367 ist eine Methode bekannt, die die eben beschriebenen Mängel nicht aufweist. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß beim Durchdrehen der Kolbenmaschine mit demFrom US-PS 34 21 367 a method is known which does not have the shortcomings just described. It is made use of the fact that when the piston engine spins with the Anlassermotor die Batteriespannung bzw. der vom Anlassermotor aufgenommene Strom ein Maß für den Kompressionsdruck im Zylinder ist. Die Spannung oder der Strom wird bei diesem Verfahren meist über ein Schreibgerät oder ein Oszilloskop als Funktion der ZeitStarter motor the battery voltage or the current consumed by the starter motor is a measure of the There is compression pressure in the cylinder. The voltage or the current is usually over a Writing instrument or an oscilloscope as a function of time dargestellt und die so erhaltenen Kurven visuell betrachtet und beurteilt. Nach der gleichen Methode arbeitende Meßeinrichtungen für Kolbenmaschinen, die sich hauptsächlich schaltungsmäßig voneinander unterscheiden, sind der FR-PS 15 68 855 und US-PS 35 03 255and the curves obtained in this way are visual viewed and judged. Measuring devices for reciprocating machines that work according to the same method mainly differ from each other in terms of circuitry, FR-PS 15 68 855 and US-PS 35 03 255 zu entnehmen. Der Vorteil dieser Methoden liegt darin, daß der Zylinderraum nicht geöffnet werden muß und einfache Klemmen bzw. Tastköpfe an der Batterie bzw. an den elektrischen Anlasserzuleitungen angeschlossen werden müssen. Eine ebenfalls bekannte Erweiterungrefer to. The advantage of these methods is that the cylinder space does not have to be opened and simple terminals or probes connected to the battery or the electrical starter leads Need to become. Another well-known extension dieser Methode sieht eine Markierung des ersten Zylinders im Oszillogramm vor. Damit wird es möglich, sofern die Zündfolge bekannt ist, denjenigen Zylinder zu identifizieren, der im Vergleich zu den anderen einethis method sees a mark of the first Cylinder in the oscillogram. This makes it possible, provided the firing order is known, to close those cylinders identify which one compared to the other one
schlechtere Kompression hat. Diese Markiersignale werden bei Ottomotoren von der Zündleitung des ersten Zylinders und bei Dieselmotoren von der Einspritzleitung zum ersten ZyIi.,der durch geeignete Aufnehmer (kapazitiv, induktiv, piezoelektrisch. Druckschalter) abgenommen. Ein Nachteil dieser Methode liegt in der notwendigen visuellen und subjektiven Auswertung derOszillogramme, bzw. in einer aufwendigen, jedoch objektiven Auswertung durch einen Computer,has poorer compression. In gasoline engines, these marker signals are generated by the ignition cable of the first cylinder and, in the case of diesel engines, from the injection line to the first cylinder Pick-up (capacitive, inductive, piezoelectric. Pressure switch) removed. A disadvantage of this method lies in the necessary visual and subjective evaluation of the oscillograms, or in a complex, but objective evaluation by a computer,
In der DT-OS 19 20 544 ist eine Einrichtung zur Messung und Überprüfung der Kompression von Kolbenmaschinen beschrieben, weiche ebenfalls zur vorstehend genannten Gattung von Meßeinrichtungen gehört Gemäß dieser Druckschrift ist es auch bekannt, zur Prüfung der Kompression einer Vierzylinderkolbenmaschine die vier den jeweiligen Zylindern zugeordneten Scheitelwerte der Batteriespannungswerte untereinander zu vergleichen und durch Augenschein eine Abweichung eines einzelnen Meßwertes vom höchsten der auftretenden Meßwerte festzustellen.In the DT-OS 19 20 544 is a device for Measurement and verification of the compression of piston engines described, soft also to belongs to the aforementioned type of measuring devices. According to this document, it is also known To test the compression of a four-cylinder piston engine, the four assigned to the respective cylinders Compare the peak values of the battery voltage values with each other and look at a Determine the deviation of an individual measured value from the highest of the measured values that occur.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde. Einrichtungen der vorstehend genannten Art so zu verbessern, daß an Stelle der subjektiven Bestimmung der Spitzenwertdifferenz eine objektive Messung tritt, wobei eine prozentuale Einstellbarkeit als Entscheidungshilfe zur Gut/Schlecht-Beurteilung vorhanden sein soll.The invention is now based on the object. Facilities of the type mentioned above so too improve that instead of the subjective determination of the peak value difference an objective measurement occurs, with a percentage adjustability as a decision-making aid for the good / bad assessment should be.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, aaQ die Batteriespannung, bzw. der Anlasserstrom in an sich bekannter Weise abgenommen, über einen Wechselspannungs- bzw. Wechselstromverstärker oder ein Hochpaßfilter die reine Wechselgröße der Spannung bzw. des Stromes einer an sich bekannten Meßeinrichtung für die Wellenhöhe, die die größte, während einer bei Viertaktmaschinen während zwei Umdrehungen der Kolbenmaschine auftretenden Wellenhöhe der elektrischen Wechselgröße für eine vorbestimmte Zeit speichert, zugeführt ist, daß ein Teil der der Wellenhöhe proportionalen Gleichspannung über einen einstellbaren Spannungsteiler, vorzugsweise ein Potentiometer mit digitaler Anzeige der Schleiferstellung, abgegriffen, einem Eingang eines Spannungskomparators zugeführt ist, dessen zweiter Eingang direkt mit dem Eingang der Wellenhöhen-Meßeinrichtung und dessen Ausgang mit jeweils einem Eingang einer der Z> linderzahl der Kolbenmaschine entsprechenden Anzahl von UND-Gattern verbunden ist, der jeweils zweite Eingang dieser UND-Gatter an je einem Ausgang eines Schieberegisters mit einer Stufenzahl gleich der Zylinderzahl der zu untersuchenden Kolbenmaschine angeschlossen ist, die Schiebetakteingänge des Schieberegisters mit einem an sich bekannten, je Arbeitstakt jedes Zylinders einen Impuls abgebenden Geber und der Setzeingang der eisten Stufe des Schieberegisters mit einem ebenfalls an sich bekannten je Arbeitstakt des ersten Zylinders einen Impuls abgebenden Geber verbunden sind, ferner die Ausgänge der UND-Gatter zu den Eingängen einer der Zylinderzahl der Kolbenmaschine entsprechenden Anzahl von bistabilen Schaltstufen geführt sind und die Ausgänge dieser bistabilen Schaltstufen je eine Anzeigevorrichtung, vorzugsweise eine Glüh- oder Glimmlampe, oder eine Luminiszenzdiodc ansteuern und zusätzlich noch für die Rückstellung der bistabilen Schaltstufen eine gemeinsame Rückstelltaste angeordnet ist.This object is achieved in a device of the type mentioned in that aaQ the battery voltage or the starter current is taken in a known manner, via an AC voltage or AC amplifier or a high-pass filter the pure alternating quantity of the voltage or the current of a per se known measuring device for the wave height, which stores the largest, occurring in four-stroke engines during two revolutions of the piston engine wave height of the electrical alternating variable for a predetermined time, is supplied that part of the wave height proportional DC voltage via an adjustable voltage divider, preferably a potentiometer digital display of the grinder position, tapped, is fed to an input of a voltage comparator, the second input of which is directly connected to the input of the wave height measuring device and the output of which has an input of a number corresponding to the cylinder number of the piston machine hl is connected by AND gates, the second input of these AND gates is connected to an output of a shift register with a number of stages equal to the number of cylinders of the piston engine to be examined, the shift clock inputs of the shift register with a known per working cycle of each cylinder The pulse-emitting encoder and the set input of the first stage of the shift register are connected to a pulse-emitting encoder, which is also known per working cycle of the first cylinder, and the outputs of the AND gates are routed to the inputs of a number of bistable switching stages corresponding to the number of cylinders in the piston engine and the outputs of these bistable switching stages each control a display device, preferably an incandescent or glow lamp, or a Luminiszenzdiodc and a common reset button is also arranged for resetting the bistable switching stages.
Her HauDtvorteil der Erfindung liegt darin, daß nachHer main advantage of the invention is that after
dem öffnen der Rückstelltaste, die im geschlossenen Zustand alle bistabilen Schaltstufen in einer Kipplage festhält, eine direkte und gespeicherte Anzeige desjenigen Zylinders erfolgt, dessen Kompressionsenddruck einen, vorher frei wählbaren Prozentsatz des höchsten Kompressionsenddruckes unterschreitet Ein weiterer Vorteil ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß durch kontinuierliches Verdrehen des Potentiometers bis zum Ansprechen der Anzeigevorrichtung, die prozentuelle Abweichung jedes Kompressionsenddrukkes vom höchsten Wert direkt an einem Digitaldrehknopf ablesbar istopening the reset button, which is closed State holds all bistable switching stages in a tilted position, a direct and stored display of the one Cylinder takes place, the compression end pressure of which is a previously freely selectable percentage of the highest Compression end pressure falls below Another advantage according to the invention is that by continuously turning the potentiometer until the display device responds, which percentage deviation of each final compression pressure from the highest value directly on a digital rotary knob can be read
Beim Durchdrehen des Anlassers bedingt die verschieden hohe Verdichtung und die zeitlich verschobenen Maxima der Kompressionsenddrücke ein veränderliches Drehmoment während einer, bei Viertaktmaschinen während zwei Umdrehungen des Verbrennungsmotors. Infolge davon ändert sich auch die Batteriespannung bzw. der Anlasserstrom. Diese Wechselgröße wird einerseits der an sich bekannten Wellenhöhe-Meßeinrichtung und andererseits einem Eingang des Spannungskomparators zugeführt. Der zweite Eingang des Spannungskomparators liegt an einer Gleichspannung, deren prozentuelle Höhe der Wellenhöhe der Wechselgröße und damit des Maximaldruckes proportional und über das Potentiometer einstellbar ist. Erfindungsgemäß tritt bei Unterschreitung des eingestellten Prozentsatzes am Ausgang des dem Zylinder zugeordneten UND-Gatters ein Signal auf, das in weiterer Folge eine bistabile Schaltstufe und eine Anzeigevorrichtung ansteuert Die Zuordnung der UND-Gatter zum jeweiligen Zylinder erfolgt durch je ein Signal je Arbeitstakt und Zylinder, z. B. der Zündimpulse und die Synchronisierung durch ein Signal vom ersten Zylinder.When cranking the starter, the different levels of compression and the time shifted causes Maxima of the compression end pressures a variable torque during one, in four-stroke engines during two revolutions of the internal combustion engine. As a result, the will also change Battery voltage or the starter current. On the one hand, this alternating quantity becomes that which is known per se Wave height measuring device and on the other hand fed to an input of the voltage comparator. the The second input of the voltage comparator is connected to a direct voltage, the percentage of which is the Wave height of the changing size and thus the maximum pressure proportionally and via the potentiometer is adjustable. According to the invention occurs when the set percentage is not reached at the output of the the AND gate associated with the cylinder on a signal, which is then a bistable switching stage and controls a display device The AND gates are assigned to the respective cylinder by each one signal per work cycle and cylinder, e.g. B. the ignition pulses and the synchronization by a signal from the first cylinder.
Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung wird die subjektive Bestimmung des Spitzenwertes durch eine objektive Spitzenwertmeßeinrichtung ersetzt. Durch die Verwendung eines Wechselspannungsverstärkers bzw. eines Hochpaßfilters werden die Nachteile bekannter Schaltungsanordnungen aufgehoben. Erst durch den Einsatz des Wechselspannungsverstärkers und der Weilenhöhe-Meßeinrichtung und deren Kombination ist eine Gewähr für eine einfache und schnelle Bestimmung des Kompressionszustandes sämtlicher Zylinder der gemessenen Kolbenmaschine gegeben.In a device according to the invention, the subjective determination of the peak value is carried out by a objective peak value measuring device replaced. By using an AC amplifier or a high-pass filter, the disadvantages of known circuit arrangements are eliminated. First through the use of the AC voltage amplifier and the wave height measuring device and their combination is a guarantee for a simple and quick determination of the compression status of all Cylinder of the measured piston engine.
Die ein älteres Recht bildende DT-AS 20 07 806 betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des Kompressionsdruckes in den Zylindern einer mit einem Anlasser ausgerüsteten Brennkraftmaschine durch Speicherung der Stärke des Anlasserstromes oder eine durch dieselbe bestimmte Größe und Gewinnung von Zuordnungssignalen aus Zündimpulsen der Maschine. Bei dieser Anordnung ist vorgesehen, daß zur zeitlichen Steuerung der Speicherung einem Eingang einer Torschaltung den Zündimpulsen aMer Zylinder der Maschine entsprechende Signale zugeführt werden und daß der Kreis der Torschaltung derart ausgelegt ist, daß die dem einen Eingang zugeführten Signale nur während des Anstehens der dem anderen Eingang zugeführten, als Zuordnungssignale dienenden Signale eine mit dem Ausgang der Torschaltung verbundene Speichereinrichtung für die Speicherung freigeben.DT-AS 20 07 806, which forms an earlier right, relates to an arrangement for determining the compression pressure in the cylinders of an internal combustion engine equipped with a starter by storage the strength of the starter current or a size and gain of Assignment signals from ignition pulses of the machine. In this arrangement it is provided that the temporal Control of the storage of an input of a gate circuit the ignition pulses aMer cylinder Machine corresponding signals are supplied and that the circuit of the gate circuit is designed such that the signals fed to one input only while the signals to the other input are pending supplied signals serving as assignment signals are connected to the output of the gate circuit Enable storage device for storage.
Bei dieser Anordnung bildet die erwähnte Torschaltung den wesentlichen Bestandteil, sie ist für die Zuordnung von Meßwert und Zylinder verantwortlich.In this arrangement, the gate circuit mentioned forms the essential component, it is for the Assignment of measured value and cylinder responsible.
Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Schieberegister direkt über die Schiebe-In contrast, in the device according to the invention, a shift register is directly via the shift
takteingänge je Arbeitstakt der zu untersuchenden Maschine ohne Zwischenschaltung einer Torschaltung angesteuert.clock inputs per work cycle of the to be examined Machine controlled without the interposition of a gate circuit.
Funktionell unterscheidet sich die erfindungsgemäße Einrichtung von der der DT-AS 20 07 806 vor allem bezüglich der Meßwertbildung selbst. Während bei der Schaltung gemäß der DT-AS der Anlasserstrom oder die durch seine Stärke bestimmte Größe direkt einem Speicher je Zylinder der Maschine zugeführt wird, wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Abweichung vom höchsten Wert der den Kompressionsdruck kennzeichnenden Größe, die als Spitzenwert vorliegt, angezeigt.Functionally, the device according to the invention differs from that of the DT-AS 20 07 806 above all with regard to the measurement itself. While in the circuit according to the DT-AS the starter current or the size determined by its strength is fed directly to a memory for each cylinder of the machine in the device according to the invention, the deviation from the highest value of the compression pressure characteristic variable, which is present as a peak value, displayed.
Diese charakteristischen Eigenheiten des Erfindungsgegenstandes sind mitbestimmend für die angegebenen Vorzüge der erfindungsgemäßen Meß- und Prüfanlage. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise ein zum Zündimpuls um eine bestimmte Zeit von einer monostabilen Kippstufe verzögerter Impuls die Wellenhöhe-Meßeinrichtung nach jedem Zündzeitpunkt der vom sekundären Zündstromkreis abgeschalteten Kolbenmaschine rückstellt, daß an den Ausgängen des Schieberegisters je eine monostabile Kippstufe mit einer kürzeren Laufzeit als die der ersten monostabilen Kippstufe angeschlossen ist und deren Ausgänge den Übertrag je eines einem Zylinder zugeordneten Digitalspeichers steuern, die Wellenhöhe ein schneller Analog-Digital-Wandler jeweils bei Eintreffen eines Impulses je Arbeitstakt und zylinder mißt und das Ergebnis jeweils über einen, jedem Zylinder zugeordneten Digitalspeicher gespeichert, entweder über eine Digitalanzeige darstellbar ist und/oder an einen Computer oder einen Digitaldrucker anschließbar ist.These characteristic peculiarities of the subject matter of the invention are co-determining for the specified Advantages of the measuring and testing system according to the invention. In a further embodiment of the invention it is provided that, in a manner known per se, an ignition pulse a pulse delayed by a monostable multivibrator for a certain time, the wave height measuring device after each ignition point of the piston engine disconnected from the secondary ignition circuit resets that a monostable multivibrator with a shorter one at the outputs of the shift register Running time than that of the first monostable multivibrator is connected and its outputs the carry depending a digital memory assigned to a cylinder, the wave height is controlled by a fast analog-digital converter each time a pulse arrives The work cycle and cylinder are measured and the result is stored in a digital memory assigned to each cylinder, either via a digital display can be displayed and / or can be connected to a computer or a digital printer.
Es ist fernerhin möglich, an Stelle der eben beschriebenen digitalen Messung de* höchsten Kompressionsenddruckes eine direkte analoge Anzeige je Zylinder zu erhalten, indem erfindungsgemäß je Zylinder ein an sich bekannter, während der Laufzeit der zugehörigen monostabilen Kippstufe den von der Wellenhöhe-Meßeinrichtung gespeicherten Meßwert aufnehmender Analogspeicher vorgesehen ist, dem je Zylinder ein analoges Anzeigegerät zur gleichzeitigen Anzeige der Meßwerte aller Zylinder nachgeschaltet ist.It is also possible to use a direct analog display instead of the digital measurement of the highest final compression pressure just described Obtain cylinder by according to the invention per cylinder a known per se, during the running time the associated monostable multivibrator receives the measured value stored by the wave height measuring device receiving analog memory is provided, which per cylinder an analog display device for simultaneous Display of the measured values of all cylinders is connected downstream.
Mit dieser zuletzt beschriebenen Anordnung kann als Vorteil eine laufende digitale oder analoge Anzeige der einzelnen Kompressionsenddrücke mit der Möglichkeit einer Datenerfassung hervorgehoben werden.With this last-described arrangement, a continuous digital or analog display of the individual compression end pressures can be highlighted with the possibility of data acquisition.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings
F i g. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung der Einrichtung,F i g. 1 the block diagram of a circuit arrangement of the device,
Fig.2 den Zusammenhang zwischen Batterisspannung and den Kompressionsdrücken für eine Vierzylindermaschine,2 shows the relationship between the battery voltage and the compression pressures for a four-cylinder engine,
Fig.3 ein Detail der Spitzen-Spitzenwertmeßeinrichtung,3 shows a detail of the peak-peak value measuring device,
F i g. 4 einen Impulsplan zur näheren Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung nach F i g. 1.F i g. 4 shows a pulse plan for a more detailed explanation of the Functioning of the device according to FIG. 1.
F i g. 5 das Blockschaltbild einer weiteren Schaltungsanordnung,F i g. 5 the block diagram of a further circuit arrangement,
F i g. 6 ein Detail einer gesteuerten Spitzen-Spitzen· wen-Meßeinrichtung mit automatischer Löschung,F i g. 6 a detail of a controlled tip-tip wen measuring device with automatic extinguishing,
F i g. 7 den Inipulsplan zur näheren Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung nach F i g. 5 undF i g. 7 the initiation plan for a more detailed explanation of the Functioning of the device according to FIG. 5 and
Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die Spannung Ub der Batterie 1 vorzugsweise über KlemmenIn the embodiment according to FIG. 1, the voltage Ub of the battery 1 is preferably via terminals abgenommen und anschließend einem Wechselspannungsverstärker 3 zugeführt. Dieser Wechselspannungsverstärker hat die Aufgabe, den reinen Wechselspannungsanteil der Batteriespannung abzugreifen. Esremoved and then fed to an AC voltage amplifier 3. This AC voltage amplifier has the task of tapping the pure AC voltage component of the battery voltage. It kann selbstverständlich auch ein Hochpaßfilter, dessen untere Grenzfrequenz unter der niedersten, vorkommenden Starterdrehzahl liegt, eingesetzt werden. Bei Strommessungen ist durch den Einsatz von Zangenstromwandlern der Wechselanteil direkt und inIt is of course also possible to use a high-pass filter whose lower cut-off frequency is below the lowest possible starter speed. at Through the use of current clamp transformers, the alternating component is direct and in
ίο einfacher Weise abnehmbar.ίο easily removable.
Es kann nun in einfacher Weise an Hand der F i g. 2 gezeigt werden, daß die Wechselgröße — sei es die Batteriespannung, oder die des Anlasserstromes — im direkten Zusammenhang mit den KompressionsendIt can now be done in a simple manner on the basis of FIG. 2 it can be shown that the alternating quantity - be it the Battery voltage, or that of the starter current - directly related to the compression end drücken der einzelnen Zylinder steht.press the individual cylinder.
Im unteren Diagramm der F i g. 2 ist das Druck-Zeit-(p-r/Diagramm eines Vierzylinder-Viertaktmotors dargestellt. Für den Zylinder 1 ist der obere Totpunkt OT\ mit dem Kompressionsenddruck pm» identisch, sofernIn the lower diagram of FIG. 2 shows the pressure-time (pr / diagram of a four-cylinder four-stroke engine. For cylinder 1, the top dead center OT \ is identical to the compression end pressure pm » , provided that Vorsorge getroffen ist, daß keine Zündung des Gasgemisches erfolgt. Zum gleichen Zeitpunkt beginnt — abhängig von der Zündfolge — die Verdichtung des Zylinders 4, beginnend im unteren Totpunkt UT*. Der Kompressionsenddruck des Zylinders 4 wird im oberenCare has been taken that the gas mixture does not ignite. At the same point in time - depending on the firing order - the compression of cylinder 4 begins, starting at bottom dead center BDC *. The compression end pressure of the cylinder 4 is in the upper Totpunkt OT* nach 180° Kurbelwinkel erreicht. Je nach dem Zustand der einzelnen Zylinder wird ein verschieden hoher Kompressionsenddruck erreicht. In Fig.2 sei angenommen, daß Zylinder 3 den niedersten Kompressionsenddruck pm,n hätte. Das DrehmomentDead center TDC * reached after 180 ° crank angle. Depending on the condition of the individual cylinders, different levels of compression end pressure are achieved. In FIG. 2 it is assumed that cylinder 3 has the lowest final compression pressure pm, n . The torque Md wird neben einem annähernd konstanten Anteil als Folge des eben beschriebenen Vorganges, auch einen in Fig.2 punktiert gezeichneten veränderlichen Anteil haben. Dies hat zur Folge, daß auch die elektrischen Größen Spannung und Strom neben einem konstanten, In addition to an approximately constant component as a result of the process just described, Md will also have a variable component shown in dotted lines in FIG. As a result, the electrical quantities voltage and current in addition to a constant, auch einen Wechselanteil aufweisen, der den Kompressionsenddrücken der einzelnen Zylinder proportional ist. Im oberen Teil der F i g. 2 ist das zum p-f-Diagramm zugehörige Spannungs-Zeit-Diagramm gezeigt. Bei Beginn der Überprüfung sei die Batteriespannung Um. also have an alternating component that is proportional to the compression end pressures of the individual cylinders. In the upper part of FIG. 2 shows the voltage-time diagram associated with the pf diagram. At the beginning of the check, let the battery voltage Um.
um sodann um den, dem konstanten Anteii des Drehmomentes entsprechenden Wertes Ubc abzusinken. Die Größe von Ubc ist vom Innenwiderstand der Batterie, d. h. deren Zustand und der mittleren Kompression des Verbrennungsmotors abhängig. Zumin order to then decrease by the value Ubc corresponding to the constant portion of the torque. The size of Ubc depends on the internal resistance of the battery, ie its condition and the mean compression of the internal combustion engine. To the
Zeitpunkt des Kompressionsenddruckes, also im oberen Totpunkt, ist der Spannungsabfall am größten (AUemix). Bei geringerer Kompression — im gezeichneten Beispiel der Fig.2 der Zylinder 3 - ist der Spannungsabfall am geringsten (Δ Uemm\ The point in time of the final compression pressure, i.e. at top dead center, is where the voltage drop is greatest (AUemix). At lower compression - cylinder 3 in the example shown in FIG. 2 - the voltage drop is the lowest (Δ Uemm \
Der Wechselanteil der Batteriespannung bzw. des Anlasserstromes ist daher in jedem Falle ein Abbild der Kompressionsenddrücke in den einzelnen Zylindern und kann zur Beurteilung der Kompression eines Verbrennungsmotors, aber auch eines KompressorsThe alternating portion of the battery voltage or the starter current is therefore always an image of the Final compression pressures in each cylinder and can be used to assess the compression of a Internal combustion engine, but also a compressor
herangezogen werden.can be used.
Im folgenden wird der Einfachheit halber als Beispiel für die Schaltungsanordnung nur die Messung der Batteriespannung gezeigt Sinngemäß gilt jedoch das bisher Gesagte auch for die Messung des Stromes,In the following, for the sake of simplicity, only the measurement of the Battery voltage shown However, what has been said so far also applies to the measurement of the current,
wobei die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bis auf die Abnahme der Wechselgröße gleich bleibtwherein the circuit arrangement according to the invention to on the decrease in the change size remains the same
Die am Ausgang des Wechselstromverstärkers bzw. des Hochpaßfilters 3 auftretende Wechselgröße a wird einerseits einer Spitzen-Spjtzenwert-Meßeinrichömg 4Occurring at the output of the AC amplifier and the high pass filter 3 a change size is on the one hand a peak Spjtzenwert-Meßeinrichömg 4
und andererseits einem Eingang eines Spannungskomparators 7 zugeführt Als Spitzen-Spitzenwert-MeBemrichtung kann eine as sich bekannte, in Fig. 3 im Detail gezeigte Schaltung verwendet werden. Bei dieserand, on the other hand, fed to an input of a voltage comparator 7. As a peak-to-peak value measuring device, a known, in Fig. 3 in detail circuit shown can be used. At this
Ji"Ji "
Schaltung werden über einen Operationsverstärker 48 und die Dioden 46 und 47 die Kondensatoren 41 und 42 aufgeladen. Die Höhe der Ausgangsgröße b, die proportional dem maximalen Spitzen-Spitzenwert der Eingangsgröße a ist, wird durch das Widerstandsverhältnis der Widerstände 43 und 44 bestimmt.Circuit, the capacitors 41 and 42 are charged via an operational amplifier 48 and the diodes 46 and 47. The level of the output variable b, which is proportional to the maximum peak-to-peak value of the input variable a , is determined by the resistance ratio of the resistors 43 and 44.
Die Ausgangsspannung des Spitzen-Spitzenspannungs-Meßgerätes teilt ein Spannungsteiler 5, dessen Teilungsverhältnis mit einem Potentiometer 6, vorzugsweise mit einem Digitaldrehknopf zur Einstellung in Prozenten der Maximalamplitude versehen, kontinuierlich wählbar ist. Die abgegriffene Spannung c (siehe auch Impulsplan in Fig. 4) ist dem zweiten Eingang des Spannungskomparators 7 zugeführt. Es wird also jeweils dann, wenn die Eingangswechselspannung a größer als die mit dem Potentiometer 6 vorgewählte Spannung c ist, am Ausgang des Spannungskomparators 7 ein Impuls d auftreten. Wird der eingestellte Spannungspegel nicht erreicht, z. B. bei Zylinder 3, so tritt kein Impuls auf.The output voltage of the peak-to-peak voltage measuring device is divided by a voltage divider 5, the division ratio of which can be continuously selected with a potentiometer 6, preferably provided with a digital rotary knob for setting as a percentage of the maximum amplitude. The tapped voltage c (see also the pulse diagram in FIG. 4) is fed to the second input of the voltage comparator 7. Thus, whenever the AC input voltage a is greater than the voltage c preselected with the potentiometer 6, a pulse d will occur at the output of the voltage comparator 7. If the set voltage level is not reached, e.g. B. for cylinder 3, no pulse occurs.
Um eine Kennzeichnung der einzelnen Zylinder zu erhalten, ist ein synchron mit dem Verbrennungsmotor laufendes Schieberegister 12, dessen Stufenzahl gleich der Zylinderzahl ist, vorgesehen. An den Ausgängen der einzelnen Stufen des Schieberegisters tritt jeweils für die Dauer der Folge zweier Zündimpulse ein Rechteckimpuls g, h, /,y auf, die wie aus dem Impulsplan in Fig. 4 ersichtlich, jeweils um einen Takt verschoben sind.In order to identify the individual cylinders, a shift register 12 running synchronously with the internal combustion engine, the number of stages of which is equal to the number of cylinders, is provided. A square pulse g, h, /, y occurs at the outputs of the individual stages of the shift register for the duration of the sequence of two ignition pulses, which, as can be seen from the pulse plan in FIG. 4, are each shifted by one clock.
Die Taktimpulse für das Schieberegister 12 liefert ein Geber 10, vorzugsweise ein kapazitiver in Form einer Kluppe, der an der Leitung 16 zwischen Zündspule 8 und Verteiler 9 angeschlossen ist. Es wird daher bei jeder Zündung ein Impuls /"geliefert. Die Synchronisierung des Schieberegisters erfolgt durch einen Impuls e, den ein Geber 11. der an der Zündleitung 17 zum Zylinder 1 angeschlossen wird. Damit ist sichergestellt, daß die erste Stufe 12i des Schieberegisters mit Sicherheit dem Zylinder 1 zugeordnet ist. Um eine gespeicherte Anzeige zu erhalten, ist je Zylinder eine bistabile Schaltstufe 14i bis 144 vorgesehen. Diese werden von den UND-Gattern 13 angesteuert und die Ausgänge steuern eine Anzeigevorrichtung 15, zweckmäßigerweise eine Glüh- oder Glimmlampe, oder eine Luminiszenzdiode 15i bis 154, die mit einer Kennzeichnung der Zylindernummer versehen sind. Die Anzeige erfolgt so lange gespeichert, bis die gemeinsame Rückstellung durch die Taste 18 betätigt wird.The clock pulses for the shift register 12 are provided by an encoder 10, preferably a capacitive one in the form of a Clip connected to line 16 between ignition coil 8 and distributor 9. It will therefore be with everyone Ignition a pulse / "delivered. The synchronization of the shift register is carried out by a pulse e sent by a transmitter 11 on the ignition line 17 to the cylinder 1 is connected. This ensures that the first stage 12i of the shift register with security Cylinder 1 is assigned. In order to obtain a saved display, there is a bistable per cylinder Switching stage 14i to 144 provided. These are from the AND gates 13 are controlled and the outputs control a display device 15, expediently an incandescent or glow lamp, or a luminescent diode 15i to 154, which is marked with the Cylinder number are provided. The display is saved until the common reset is operated by key 18.
Es ist ersichtlich, daß es weiter möglich ist, durch kontinuierliches Verdrehen des Potentiometers 6, so lange bis eine Lampe 15 aufleuchtet, festzustellen, um wieviel die Kompression eines Zylinders vom Höchstwert abweicht Dieser Vorgang kann sinngemäß nacheinander für alle Zylinder erfolgen.It can be seen that it is possible to continue through continuous turning of the potentiometer 6 until a lamp 15 lights up to determine how much the compression of a cylinder deviates from the maximum value. This process can analogously take place one after the other for all cylinders.
Eine Unabhängigkeit von Speisenetzen ist dadurch erreicht, daß, so wie in Fig. 1 gezeigt, direkt von der Fahrzeugbatterie aus ein Gleichspannungs-Gleichspannungswandler mit nachgeschalteter Stabilisierung die Speisespannung für die Schaltungsanordnung liefert Dies macht die Schaltungsanordnung unabhängig von der Höhe der Batteriespannung und von gesonderten Speisenetzen.An independence of feed networks is achieved that, as shown in Fig. 1, directly from the Vehicle battery from a DC-DC converter with downstream stabilization supplies the supply voltage for the circuit arrangement This makes the circuit arrangement independent of the level of the battery voltage and of separate Food networks.
Anstelle der obenbeschriebenen Anordnung mit einer einfachen »JA-NEIN«-entscheidenden Anzeige liefert eine Schaltangsanordnung entsprechend Fig.5 eine digitale Anzeige jedes Kompressionsenddruckes in Prozenten vom höchsten auftretenden Wert Dieser Schaltangsanordnung liegt die gleiche, oben beschriebene Anordnung zur Gewinnung der den Kompressionsenddrücken proportionalen Spannung bzw. des Stromes sowie das synchron mit der Motordrehzahl gesteuerte Schieberegister 12 zugrunde. Die an sich bekannte und oben beschriebene Schaltungsanordnung zur Messung des Spitzen-Spitzenwertes ist zusätzlich, wie dies im Schaltungsdetail in F i g. 6 gezeigt ist, parallel zu den Speicherkondensatoren 41 und 42 mit je einem Feldeffekt-Transistor 40 und 49 ausgerüstet. Die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren sind parallelInstead of the arrangement described above with a simple "YES-NO" crucial indication a switching arrangement according to Figure 5 a digital display of each final compression pressure as a percentage of the highest occurring value The switching arrangement is the same as described above for obtaining the compression end pressures proportional voltage or current as well as that controlled synchronously with the motor speed Shift register 12 is based. The circuit arrangement for measurement, known per se and described above of the peak-to-peak value is additionally, as shown in the circuit detail in FIG. 6 is shown parallel to the Storage capacitors 41 and 42 each equipped with a field effect transistor 40 and 49. the Gate electrodes of the field effect transistors are parallel
ίο geschaltet und werden von Impulsen ρ (siehe auch Impulsplan in Fig.7), die um die Zeit /ι durch eine monostabile Kippstufe 23 zu den Impulsen /"verzögert sind, angesteuert. Dies bewirkt eine Entladung der Speicherkondensatoren nach jedem Arbeitsakt Aus dem in F i g. 7 gezeigten Impulsplan (der Übersichtlichkeit halber nur für drei Zylinder gezeichnet) ist ersichtlich, daß jeweils nach dem Erreichen des oberen und unteren Spitzenwertes der Kurve a, eine Speicherung bis zur neuerlichen Entladung auftritt. Siehe auch im Impulsplan in F i g. 7 den dünn ausgezogenen Kurvenzug b. Es steht somit je Arbeitstakt für die Zeit ri der Spitzen-Spitzenwert &Üb\, AUm, AUm gespeichert zur Verfügung. Beginnend mit dem Eintreffen des Impulses Γ wird, ausgelöst durch diesen, ein schneller Analog-Digital wandler 19, vorzugsweise mit Sägezahnverschlüsselung, gestartet. Der Digitalwert wird den Digitalspeichern 20 zugeführt Jeweils nach der Zeit fc, die gleich der maximalen Meßzeit des Analog-Digital· wandlers sein muß, erfolgt die Übernahme des Digitalwertes in den, dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Digitalspeicher 2Oi bis 204, bewirkt durch den Übertragsimpuls s, t, v. Von den Digitalspeichern wird der Meßwert bis zum nächsten Eintreffen eines Übertragsimpulses gespeichert und über die Digitalanzeigen 211 bis 2R vorzugsweise Ziffernanzeigenröhren oder fotoelektronische Festkörper-Ziffernanzeigen, zur Anzeige gebracht. Es steht somit jeweils für eine Umdrehung, bei Viertaktmotoren für zwei Umdrehungen, die prozentuelle Kompression aller Zylinder gleichzeitig in Digitalanzeige zur Verfügung. Das angezeigte Ergebnis wird je Arbeitstakt und Zylinder automatisch korrigiertίο switched and are controlled by pulses ρ (see also pulse diagram in Fig.7), which are delayed by the time / ι by a monostable multivibrator 23 to the pulses / ". This causes a discharge of the storage capacitors after each work cycle from the in 7 (only drawn for three cylinders for the sake of clarity), it can be seen that after the upper and lower peak values of curve a have been reached, storage takes place until renewed discharge 7 the thinly drawn out curve b. The peak-to-peak value & Ob \, AUm, AUm is thus available for each work cycle for the time ri. Beginning with the arrival of the pulse Γ , a fast analog-digital converter is triggered by this 19, preferably with sawtooth encryption The digital value is fed to the digital memories 20 in each case after the time fc, which is equal to the maximum measuring time of the analog-digital wa The digital value is transferred to the digital memory 2Oi to 204 assigned to the respective cylinder, caused by the carry pulse s, t, v. The measured value is stored by the digital memories until the next arrival of a carry pulse and is displayed via the digital displays 211 to 2R, preferably digit display tubes or photoelectronic solid-state digit displays. The percentage compression of all cylinders is thus available for one revolution in each case, and for four-stroke engines for two revolutions, in a digital display. The displayed result is automatically corrected for each work cycle and cylinder
Die Zuordnung der Anzeige zu den einzelnen Zylindern erfolgt in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach F i g. 1, wobei an den einzelnen Stufen des Schieberegisters 12 je eine monostabile Kippstufe 221 bis 224 mit der Laufzeit fi angeschlossen ist Diese liefern die um die Zeit π verzögerten Impulse für den Übertrag der Digitalspeicher 20. Von besonderer Wichtigkeit ist daß der Rückstellimpuls ρ für die Entladung der Spitzen-Spitzenwert-Meßeinrichtung erst nach Beendigung des Übertrages in die Digitalspeicher auftreten darf. Dies bedingt daß die Verzögerungszeit h der monostabilen Kippstufe 23 größer als die Zeit fe der monostabilen Kippstufe 22ι bis 224 istThe assignment of the display to the individual cylinders is carried out in a similar way to the Arrangement according to FIG. 1, with one monostable multivibrator at each of the individual stages of the shift register 12 221 to 224 with the transit time fi is connected to this deliver the pulses delayed by the time π for the transfer of the digital memory 20. Of particular It is important that the reset pulse ρ for the discharge of the peak-to-peak value measuring device may only occur after the transfer to the digital memory has been completed. This means that the delay time h of the monostable multivibrator 23 is greater than the time Fe of the monostable flip-flop 22ι to 224 is
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Zeiten η und b in der Größenordnung von einigen Millisekunden sehr klein im Vergleich zur Periodendauer ü (ca. 0,3 bis 0,5 s) der Kurve a in F i g. 7 sind. Zur besseren Darstellung ist jedoch das Verhältnis dieser Zeiten im Impulsplan in F i g. 7 stark verzerrt dargestelltIt should also be pointed out that the times η and b in the order of magnitude of a few milliseconds are very small compared to the period duration u (approx. 0.3 to 0.5 s) of curve a in FIG. 7 are. For the sake of clarity, however, the ratio of these times is shown in the pulse plan in FIG. 7 shown strongly distorted
Eine weitere Variante der Schaltungsanordnung sieht vor, daß der Analog-Digitalwandler 19 in F i g. 5 entfällt und die gespeicherten Spitzenwerte b jeweils während der Laufzeit ö der monostabilen Kippstufen 22i bis 224 von je einem Analogspeicher je Zylinder übernommen werden. Ein Schaltungsdetail eines an sich bekannten Analogspeichers (»Sample and Hold-Schaltung«) ist inAnother variant of the circuit arrangement provides that the analog-digital converter 19 in FIG. 5 is omitted and the stored peak values b are taken over by one analog memory for each cylinder during the running time ö of the monostable flip-flops 22i to 224. A circuit detail of an analog memory known per se (“sample and hold circuit”) is shown in
009*86/222009 * 86/222
Fig.8 gezeigt. Die beiden Feldeffekt-Transistoren 24 und 25, vorzugsweise mit isoliertem Gitter (MOS FET), werden durch den, über das Schieberegister dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Impuls r, v, t während der Zeit ft getastet, wodurch der Analogwert AUb\ (AUBi, Δι/α, AUb*) den Kondensator 22 auflädt. Nach der Zeit ö erfolgt eine Speicherung dieses Wertes im Kondensator 22. Es muß z. B. durch Verwendung von Spannungsquellen mit niederem Inr.enwiderstandFig.8 shown. The two field effect transistors 24 and 25, preferably with an insulated grid (MOS FET), are scanned by the pulse r, v, t assigned to the respective cylinder via the shift register during the time ft, whereby the analog value AUb \ (AUBi, Δι / α, AUb *) charges the capacitor 22. After the time, this value is stored in the capacitor 22. It must z. B. by using voltage sources with low internal resistance
1010
sichergestellt sein, daß während der Zeit ft der Kondensator 22 tatsächlich auf den Wert Ub\ aufgeladen ist. Bei genügend hohem Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 26 wird der Analogwert auch über längere Zeiten hinweg gespeichert. Am Ausgang des Operationsverstärkers 26 ist je Zylinder ein analoges Anzeigegerät angeschlossen. Der prozentuelle Kompressionsenddruck aller Zylinder kann somit gleichzeitig abgelesen werden.it must be ensured that the capacitor 22 is actually charged to the value Ub \ during the time ft. If the input resistance of the operational amplifier 26 is sufficiently high, the analog value is also stored over longer periods of time. An analog display device is connected to the output of the operational amplifier 26 for each cylinder. The percentage final compression pressure of all cylinders can thus be read off at the same time.
Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings
ti 709 ■ ti 709 ■
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT60571 | 1971-01-26 | ||
AT60571A AT313607B (en) | 1971-01-26 | 1971-01-26 | Circuit arrangement for measuring and checking the compression of piston engines |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2203223A1 DE2203223A1 (en) | 1972-08-10 |
DE2203223B2 DE2203223B2 (en) | 1976-06-24 |
DE2203223C3 true DE2203223C3 (en) | 1977-02-10 |
Family
ID=
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