DE2911210A1

DE2911210A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der leistung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2911210A1
Application number: DE2911210A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Dr Latsch; Eberhard Mausner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1980-10-02

Description

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R. 537 5
28.2.1979 Bt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Vorrichtung zur überwachung der Leistung einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum überwaonen der Leistung einer Brennkraftmaschie nach der Gattung des Hauptanspruchs. Das Betriebsverhalten einer Brennkraftmaschine, insbesondere die Wirkungsweise eier einzelnen Zylinder, wird in bekannter Weise über die Messung der gesamten Drehmomentsabgäbe oder über die Messung des Kompressionsdruckes der einzelnen Zylinder untersucht. Diese Art der Messung, aus der man auf die Leistungsfähigkeit der jeweiligen Zylinder schließen kann, bringt den Nachteil eines erheblichen Zeitauf-

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wandes mit sich. Außerdem kann die Leistung nicht laufend überprüft werden, z.B. wird die Kompressionsdruckmessung nur st?.chprobenhaft durchgeführt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Leistung der Brennkraftmaschine und die Arbeitsweise eines jeden Zylinders während des Betriebs der Brennkraftmaschine exakt erfaßbar ist und außerdem ohne größere Eingriffe in die Anordnung der Brennkraftmaschine durchführbar ist. Durch diese Vorrichtung ist es möglich, Fehlerquellen noch vor dem Auftreten größerer Schäden zu vermeiden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und Fig. die schaltungsmäßige Ausgestaltung der Ausführungsbeispiele.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Druck im Brennraum durch einen Sensor 1 gemessen, der ihn in ein proportionales elektrisches Signal umwandelt. Als Sensor kann eine Piezo-Keramik, die in der Zündkerze integriert ist, verwandt werden. Die Piezo-Keramik kann auch am Kopf einer Zylinderkopfschraube aufgebracht sein, so daß die Verformung der Zylinderkopfschraube gemessen wird. Weiterhin können Dehnungs-

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schrauben oder Drucksensoren, die als Unterlegscheiben ausgebildet sind, verwandt werden. Der Sensor 1 ist über einen Ladungsverstärker 2 einerseits mit einem Differenzierglied

3 und andererseits mit Mitteln zur Bestimmung des Spitzenwertes 4, die z.B. als Spitzenwertdetektor ausgebildet sein können, verbunden. Eine Geberanordnung 9, die mit Hilfe eines Aufnehmers 12 Marken 11 abtastet, die sich auf der Kurbel-, Nocken- oder Verteilerwelle befinden, ist mit einer Impulsformerstufe 13 verbunden. Die Ausgänge der Impulsformerstufe 13 sind einerseits an das Differenzierglied 3 und andererseits an den Spitzenwertdetektor 4 angeschlossen. Der Spitzenwertdetektor

4 ist mit einem Logarithmierer 5 verbunden. Die Ausgänge des Differenziergliedes 3, des Spitzenwertdetektors 4 und des Logarithmierers 5 werden Summiereinrichtungen 6, 7> 8 zugeführt. Die Summiereinrichtungen 6, 7, 8 können z.B. als Integrator oder Zähler ausgebildet sein. Die Ausgänge der Summiereinrichtungen 6, 7, 8 sind mit den Schalteranordnungen 14, 15, 16 verbunden, die als Transistorschalter aufgebaut sein können. Die Schalteranordnungen 14, 15, l6 werden durch den Ausgang einer Meßwertaustaststufe 17 gesteuert. Die Meßwertaustaststufe 17 gibt nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn ihre verschiedenen Eingangsgrößen wie Drehzahl, Temperatur, Saugrohrdruck oder Zündwinkel einen bestimmten Wert aufweisen. Die Meßwertaustaststufe 17 kann durch UND-Gatter und/oder ODER-Gatter und vorgeschalteten Schwellwertstufen für die einzelnen Betriebskenngrößen gebildet werden. Die Schalteranordnungen 14, 15, 16 sind mit den ersten Eingängen der Vergleichsschaltungen 18, 19, 20 verbunden, deren zweite Eingänge mit den Ausgängen eines Sollwertspeichers 21 verbunden sind. Ausgangsseitig sind die Vergleichsschaltungen 18, 19, 20, die als Komparatoren ausgebildet sind, mit Anzeigeeinrichtungen 22, 23, 24 gekoppelt.

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Die dargestellte Schaltungsanordnung kann sowohl in analoger wie in digitaler Bauweise realisiert werden.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist folgende. Das dem Druck im Brennraum proportionale, vom Sensor 1 abgegebene Signal wird über ein Ladungsverstärker 2 verstärkt. Das Signal gelangt auf das Differenzierglied 3, das die Ableitung der zum Druck proportionalen Spannung bildet. Mit Hilfe des Signals, das von der Impulsformerstufe 13 abgegeben wird, werden nur bestimmte Ausschnitte des Druckverlaufes abgeleitet. Für die Messung des Drucks in den Zylindern kann nur ein Sensor vorgesehen sein, es ist aber auch möglich jedem Zylinder einen Sensor zuzuteilen. Die Geberanordnung 9 sorgt bei beiden Möglichkeiten für die richtige Zuordnung der Druckverläufe zu den einzelnen Zylindern. Der Ausgang des Ladungsverstärkers 2 ist außer mit dem Differenzierglied 3 noch mit dem Spitzenwertdetektor h gekoppelt, der innerhalb eines, vom Impulsgeber 13 bestimmten Ausschnittes die Spitzenwerte des Druckverlaufs abnimmt. In dem Logarithmierer 5 wird das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors H logarithmiert, und damit der Pegel des Druckverlaufs ermittelt. Inner halb eines bestimmten Zeitabschnitts werden die Werte der Ableitung, die Spitzenwerte und die Werte des Pegels in je einer Summiereinrichtung 6, 7» 8 aufsummiert. Durch diese Vorkehrung werden mögliche Störungen weitgehend eliminiert. Da die Werte der Summiereinrichtungen 6, 7» 8 nur bei bestimmten Betriebsbedingungen weitergegeben werden sollen, sind Schalteranordnungen Ik, 15» 16 vorgesehen, die von dem Ausgangssignal der Meßwertaustaststufe 17 gesteuert werden. Die Eingangsgröße der

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Meßwertaustaststufe 17 sind z.B. die Drehzahl, der Saug- £

.. rohrdruck, die Temperatur oder der Zündwinkel. Die Meß- %

wertaustaststufe 17 gibt nur dann ein Ausgangssignal |

ab, wenn alle Eingangsgrößen oder eine bestimmte Korn- f

bination der Eingangsgrößen einen bestimmten Wert auf- I

weisen. Die bei bestimmten Betriebsbedingungen weiter- |

geleiteten Signale der Summiereinrichtungen 6, 7, 8 i^! gelangen auf die ersten Eingänge der als Komparatoren

ausgebildeten Vergleichseinrichtungen 18, 19, 20. f

Die Sollwerte der Ableitung, der Spitzenwerte und des f

Pegels des Druckes, die am betriebsneuen Motor ermittelt t:

werden, sind im Speicher 21 eingespeichert und werden fi

jeweils auf die zweiten Eingänge der Komparatoren 18, £

19j 20 gegeben. Die Ansteuerung des Sollwertspeichers ί

21 und die Zuordnung der einzelnen Werte zu den ent- (>

sprechenden Zylindern kann über die Geberanordnung 9 ■

geschehen. Mit Hilfe der Anzeigeeinrichtungen 22, 23, '

24 werden die Abweichungen der Istwerte von den Soll- I

werten angezeigt, so daß eine Warnung erfolgen kann, |

wenn sich die Leistungsverhältnisse des Motors unzuläs- f

sig geändert haben. ?

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel werden drei ver- I

schiedene, vom Druckverlauf abgeleitete Größen, nämlich I

Ableitung, Spitzenwert und Pegel verarbeitet. Es ist \},

aber auch denkbar, daß nur der Druckverlauf oder die \- angegebenen abgeleiteten Größen einzeln oder in einer
Kombination in entsprechender Weise ausgewertet werden.

In dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel
ist für jeden Zylinder ein Sensor 30 bis 33 vorgesehen.
Der erste Sensor 30 ist über seinen Ladungsverstärker 3H

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mit je einem Eingang von drei Multiplizierstufen 38, 39» 40 verbunden. Die Sensoren 31 bis 33 sind jeweils über ihre Ladungsverstärker 35 bis 37 mit jeweils den zweiten Eingängen der Multiplizierstufen 38 bis 40 gekoppelt. Die Ausgänge der Multiplizierstufen 38 bis 40 sind mit je einer Summiereinrichtung Hl bis 43 verbunden, die als Integrator ausgebildet ist. Die Ausgänge der Summiereinrichtungen Hl bis 43 sind über die Schalteranordnungen HH bis Ηβ an die ersten Eingänge der Vergleichseinrichtungen 47 bis HS angeschlossen. Die Schalteranordnungen HH bis 46, die als Transistoren ausgebildet sein können, werden von der Meßwertaustaststufe 17 gesteuert. An den zweiten Eingängen der Vergleichseinrichtungen 47 bis 49 liegen die Ausgänge des Sollwertspeichers 50. Die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen 47 bis 49 sind jeweils mit einer Anzeigeeinrichtung 51 bis 53 verbunden.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist als Korrelationsschaltung ausgebildet. In der ersten Multiplizierstufe 38 wird das Signal des ersten Sensors 30 mit dem Signal des zweiten Sensors 31 multipliziert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 38 wird "n dem Integrator 4l aufintegriert. In analoger Weise werden die Ausgangssignale des dritten Sensors 32 mit dem Ausgangssignal des ersten Sensors 30 in der Multiplizierstufe 39 multipliziert und die Ausgangssignale des vierten und des ersten Sensors 33, 30 in der Multiplizierstufe 40 multipliziert und in den Integratoren 42,

43 integriert. Die Punktionsweise der Schalteranordnungen

44 bis 46 ist schon im Ausführungsbeispiel nach Pig. I erklärt worden. Auch hier gelangen die Auegangssignale der Integratoren 4l bis 43 nur zu den Vergleichseinrichtungen 47 bis 49, wenn bestimmte Betriebsbedingungen, die durch die Meßwertaustaststufe 17 ausgewählt werden,

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gegeben sind. In dem Sollwertspeicher 50 sind die am betriebsneuen Motor ermittelten Korrelationsgrade der Zylinder untereinander gespeichert. In den Vergleichseinrichtungen 47 bis 49 werden die Ist-Korrelationsgrade mit dem Soll-Korrelationsgraden verglichen, so daß auf den Anzeigeeinrichtungen 51 bis 53 der gestörte Zylinder erkannt werden kann. In dem Ausführungsbeispiel ist eine Korrelation zwischen jeweils dem zweiten, dritten und vierten Zylinder mit dem ersten Zylinder vorgenommen worden. Andere Möglichkeiten der Korrelation untereinander sind durchführbar, ebenso ist die Anzahl der Zylinder frei wählbar.

Die Anzeigevorrichtungen 22 bis 24 und 51 bis 53 können am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, so daß eventuelle Störungen eines oder mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine sofort vom Fahrer bemerkt werden.

Die Ausgangssignale der Summiereinrichtungen 6 bis 8 und 41 bis 43 können in Verbindung mit einem drehzahlabhängigen Signal, das mit Hilfe der Geberanordnung 9 gewonnen werden kann, zur Auslösung von Schaltvorgängen des Getriebes verwandt werden, damit optimale Betriebszustände in Hinsicht auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen eingestellt werden.

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Claims

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Ansprüche

Iy Vorrichtung zum überwachen der Leistung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (1, 30 bis 33) zum Umwandeln des Drucks im Brennraum in ein elektrisches Signal vorgesehen ist, daß mindestens eine während einer Torzeit das Signal aufsummierende Summiereinrichtung (6-8, 41-43) nachgeschaltet ist und daß mindestens eine Vergleichsschaltung (18-20, 47-1*9) das Ausgangsssignal der mindestens einen Summiereinrichtung (7-8, 41, 43) mit einem Sollwert vergleicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Sensor (1) ein Differenzierglied (3) und/oder Mittel zur Bestimmung des Spitzenwertes (4) und/oder ein Logarithmierer (5) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge auf die mindestens eine Summiereinrichtung (6-8) geführt sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der mindestens einen Summiereinrichtung (6-8, Hl-¹IJ)) und der mindestens einen Vergleichsschaltung (18-20, 47-49) eine Schalteranordnung (14-16, 44-46) geschaltet ist, die die Ausgangssignale der mindestens einen Summiereinrichtung (6-8, 41-43) nur bei bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zu der mindestens einen Vergleichsschaltung (18-20, 47-49) gelangen läßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßwertaustaststufe (17) zur Berücksichtigung der gewünschten Betriebsbedingungen vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteranordnung (l4-l6, 44-46) Transistoren aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor die mindestens eine Summiereinrichtung (41-43) mindestens eine Multiplizierstufe (38-40) geschaltet ist, die jeweils die Signale von mindestens zwei Sensoren (30-33) miteinander multipliziert.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Summiereinrichtung (41-43) als Integrator ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Anzeigevorrichtung (22 bis 24, 5l bis 53) vorgesehen ist, die Abweichungen vom Sollwert anzeigt.
9. Vorrichtungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Anzeigevorrichtung am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der mindestens einen Summiereinrichtung (6-8, 41-43) in Verbindung eines mit Hilfe der Geberanordnung (9) gewonnenen drehzahlabhängigen Signals zur Auslösung von Schaltvorgängen für das Getriebe des Kraftfahrzeuges verwandt wird.

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