DE29615274U1

DE29615274U1 - Vorrichtung für das Erfassen von Motordrehzahlen

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Publication number: DE29615274U1
Application number: DE29615274U
Authority: DE
Original assignee: CHRISTNER ULRICH
Current assignee: CHRISTNER ULRICH
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2006-09-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Erfassen der Motordrehzahl, wobei ein Sensor am Motor vorgesehen ist, der ein Signal des Motors, welches der Drehzahl des Motors entspricht, aufnimmt und dieses Signal einer Auswerteinheit zuleitet .

Um die Abgasemissionen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren zu kontrollieren ist es seit langem bekannt, hier eine Auswerteinheit zum Beispiel einen Motortester, Gasanalysator oder ähnliches einzusetzen. Wird jedoch die Drehzahl des Motors nicht erfaßt, so ist eine dynamische Untersuchung der Abgase nicht möglich, das heißt, es

kann keine Aussage über die Gasemissionen in Bezug auf die Drehzahl getroffen werden. Jedoch ist diese Aussage insbesondere bei Dieselmotoren von Interesse.

Bekannte Auswerteinheiten, zum Beispiel Anzeigen, Abgasuntersuchungsmeßgeräte, Motortester und dergleichen sind deswegen mit einem Sensor verbunden, der, insbesondere bei Dieselmotoren, die keinen speziellen elektronischen Anschluß zum Erfassen der Drehzahl aufweisen, ein Signal erzeugt, das der Drehzahl des Motors entspricht.

Hierbei ist es bekannt, einen Piezokristall mit einer Schelle oder Klemme um die Kraftstoffzuleitung im Bereich kurz vor dem Verbrennungsraum anzuordnen, wobei der Piezokristall die Druckveränderung aufgrund der sich schließenden Ventile bzw. Schockwellen durch die Verbrennung aufnimmt und somit ein Signal erzeugt, das der Motordrehzahl entspricht.

Der Nachteil bei dieser Ausgestaltung ist, daß die Schelle mit dem Piezokristall verhältnismäßig teuer ist, der Kristall sehr empfindlich ist, teils insbesondere durch mechanische Erschütterungen leicht beschädigt werden kann. Für ein optimales Meßergebnis ist es auch notwendig, daß der Piezokristall direkt an der Kraftstoffzuleitung anliegt. Die Stelle an der Kraftstoffzuleitung muß daher entsprechend gereinigt werden. Oftmals ist die Kraftstoffzuleitung in dem Bereich wo gemessen werden soll nicht zugänglich bzw. nur schwer erreichbar. Eine Reinigung der Kraftstoffleitung kann somit meistens nicht oder nur unzureichend erfolgen, wodurch eine ungenaue Messung entsteht. Auch besteht die Gefahr, daß die teuren Kristalle nach der Messung am Fahrzeug vergessen werden.

Um insbesondere bei der Messung des Abgasverhaltens einen realistischen Wert zu erhalten, muß diese Messung bei heißen Motor erfolgen. Im Motorraum herrschen Temperaturen von 80 bis

150° C und die Montage dieses Sensors ist entsprechend gefährlich, da man sich unter Umständen an den heißen Motorteilen verbrennen kann.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung für das Erfassen der Drehzahl wie eingangs beschrieben vorzusehen, die einfach ist und für den Benutzer ungefährlich ist zu installieren und trotzdem ein genaues Maß für die Motordrehzahl ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung wie eingangs beschrieben und schlägt vor, da3 als Sensor ein Körperschallgeber vorgesehen ist, und eine elektrische Schaltung das Signal des Körperschallgebers in einen für die Auswerteinheit verarbeitbares Signal umformt und an dem Ausgang für die Auswerteinheit zur Verfügung stellt.

Der Körperschallgeber wird zum Beispiel am Ventildeckel oder der Ölwanne des Motors befestigt. Der Körperschallgeber, dieser entspricht im Prinzip einem Mikrophon, nimmt die mechanischen Geräusche der Ventile oder des Kolbens auf. Es können auch andere Geräusche aufgenommen werden, wobei diese direkt oder indirekt mit der Motordrehzahl in Verbindung stehen. Ein umständliches Montieren des Piezokristall und der Schellen hinter dem hei3en Motorblock an verschmutzten Dieselkraftstoffleitungen mit der Gefahr des Verbrennens bzw. des Nichtfunktionierens aufgrund des Schmutzes auf der Kraftstoffleitung ist mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht mehr notwendig.

In der elektrischen Schaltung wird das von dem Körperschallgeber aufgenommene Signal so umgeformt, daß es jedweglicher Auswerteinheit zur Verfügung gestellt wird. Gerade im Bereich der Motortester oder Vorrichtungen zur Abgasuntersuchungen sind sehr viele unterschiedliche Standards am Markt und durch

die entsprechende Ausgestaltung der Schaltung wird eine hohe Kompatibilität des Gerätes erreicht, wobei für den Benutzer nur ein Sensor für eine Vielzahl unterschiedlichster Motortester angeboten wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an dem Körperschallgeber eine Befestigungsvorrichtung, zum Beispiel ein Befestigungsmagnet und/oder Befestigungssaugfuß vorgesehen ist. Durch die Befestigungsvorrichtung wird der Körperschallgeber derart mit dem Motor verbunden, daß die Schallwellen bzw. das Geräusch des Motors optimal in den Körperschallgeber angekoppelt wird. Es ist hierbei auch tolerabel, daß die Kontaktfläche zwischen dem Körperschallgeber und dem Motor, zum Beispiel der Ventildeckel verschmutzt ist, solange keine allzu große Dämpfung des Schalls erfolgt.

Es ist hierbei gefunden worden, daß der Körperschallgeber mit einem Befestigungsmagnet an magnetisierbaren Gehäusen, zum Beispiel aus Eisen, befestigbar ist. Durch die Verwendung eines Befestigungssaugfußes ist es möglich, daß eine optimale Kopplung des Körperschallgebers auch mit nicht magnetisierbaren Gehäuseteilen, zum Beispiel aus Alu, des Motors erreicht wird.

Es ist von Vorteil, die Erfindung im Zusammenhang mit einem Selbstzünder bzw. an Dieselmotoren zu verwenden. Der Selbstzünder, bzw. der Dieselmotor besitzt keine Zündspule mit einem Zündkabel und Zündkerzen. Bei Ottomotoren zum Beispiel ist es bekannt durch eine Induktionszange eben die Spannungsimpulse zwischen der Zündspule und der Zündkerze abzugreifen und hierdurch ein direktes Maß für die Drehzahl zu erhalten. Insbesondere bei älteren Dieselmotoren, die aufgrund ihrer langen Lebensdauer weiterhin in Gebrauch sind, besteht somit ein Problem eine optimale Drehzahlmessung zu realisieren. Diese

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Motoren weisen in der Regel keinen elektrischen/elektronischen Ausgang auf, um daran die Drehzahl abzugreifen. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird eben an solchen Motoren diese einfache Lösung vorgeschlagen. Die Erfindung ist aber nicht nur auf die Verwendung bei Selbstzündern begrenzt, sondern kann auch bei sonstigen Verbrennungsmotoren, zum Beispiel Otto- oder Wankelmotoren bzw. anderen Benzinmotoren vorgesehen werden. Auch ist es möglich die erfindungsgemäße Ausgestaltung an Elektromotoren vorzusehen, die ja ebenfalls eine mechanische Geräuschentwicklung erzeugen, die durch den Körperschallgeber aufgenommen wird. Eine entsprechende Anpassung der Vorrichtung an die unterschiedlichsten Motortypen ist einfach möglich, indem die elektrische Schaltung, die zum Beispiel digitalisiert auf gebaucht ist, durch entsprechende Prograinmverzweigungen auf die unterschiedlichen Motortypen eingestellt ist. Der überragende Vorteil ist hierbei, daß an dem Ausgang - oder an mehreren Ausgängen - unterschiedlichste Signale zur Verfügung gestellt werden, die an den unterschiedlichsten Auswerteinheiten, die anschließbar sind, ein entsprechendes Ausgangssignal zur Verfügung stellen. Insbesondere ist die Vorrichtung somit zu allen bekannten Meßsystemen kompatibel.

Hierbei ist insbesondere gefunden worden, daß als Ausgang eine einem Zündkabel entsprechende Leitung vorgesehen ist, und die Schaltung an diesem Ausgang eine der Zündung von Ottomotoren entsprechende, von der Motordrehzahl abgeleiteten Spannungsverlauf zur Verfügung stellt.

Durch solch eine Ausgestaltung erreicht die Erfindung eine hohe Kompatibilität zu bereits bestehenden Vorrichtungen zur Drehzahlerfassung. Es wurde bereits beschrieben, daß Induktionszangen bekannt sind, die auf Zündkabel gesteckt werden und aufgrund der Spannungsimpulse zum Erzeugen des Zündfunkens ein Maß für die Drehzahl ableiten. Durch die Verfügungstellung eines solchen Ausganges und der

entsprechenden Aufbereitung des durch den Körperschallgebers gemessenen Signales erreicht die Erfindung eine beliebige Anwendbarkeit. Noch verstärkt wird dieser Effekt durch die Ausgestaltung der Erfindung mit einem Ausgang, der mit ein- oder mehreren Steckkontakten ausgebildet ist.

Die Steckkontakte können zum Beispiel derart ausgestaltet sein, daß sie den Steckkontakten von bekannten anderen Vorrichtungen zum Erfassen der Drehzahl entsprechen. Günstigerweise stellt dann hierbei die elektrische Schaltung ein Signal an diesem Ausgang zur Verfügung, das dem ansonsten üblichen Signal entspricht. Durch eine solche Ausgestaltung erreicht die Erfindung eine sehr hohe Kompatibilität, da der Benutzer, zum Beispiel die Werkstätten nicht gezwungen sind ein neues Meßsystem einzusetzen, sondern die Benutzer erreichen durch die Verwendung der Erfindung ein einfaches und sicheres Abgreifen der Motordrehzahl, wobei Verletzungen vermieden werden und wobei das Signal entsprechend den von ihnen verwendenden unterschiedlichsten Motortestern, Abgasuntersuchungseinrichtungen und dergleichen aufbereitet wird und an den Ausgängen auf entsprechenden, den angeschlossenen Auswerteinheiten entsprechenden Vorrichtungen ausgegeben wird.

Insbesondere können hierbei zum Beispiel einfache Kabelstecker vorgesehen sein, die auf Stifte aufgeschoben werden. Es können aber auch mehrpolige Steckkupplungen Verwendung finden. Hierbei ist auf den ganz bekannten Markt für Steckverbindungen zurückzugreifen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltung an dem Ausgang eine der Motordrehzahl entsprechende Spannung mit variabler Amplitude zur Verfügung stellt. Ein solches Signal wird zum Beispiel durch die Verwendung der bekannten Piezokristall erzeugt. Es handelt sich hierbei um ein in der Regel hochfrequentes Spannungssignal,

wobei die Höhe der Amplitude ein direktes Maß für die Motordrehzahl ist. Durch die Verwendung von bekannten elektronischen Bauteilen, zum Beispiel insbesondere den Kondensatoren oder Gleichrichtern ist es möglich, diese hochfrequente Wechselspannung in entsprechende Gleichspannungen umzuformen. Diese Gleichspannungen weisen ebenfalls ein Spannungsniveau, hier ebenfalls als Amplitude bezeichnet, auf, das durch die unterschiedliche Drehzahl auch eine unterschiedliche Höhe aufweist.

Die bekannten Piezokristalle weisen ein Ausgangssignalniveau von typischerweise 5-17 Volt auf, das sowohl als positive oder negative Spannung anliegt. Es sind aber andere Meßverfahren bekannt, die im Bereich der Niederspannung bzw. im Bereich der Bordspannung bekannter Fahrzeuge betrieben werden. Dieses Spannungsniveau reicht ebenfalls +0-50 Volt.

Durch die Kombination des Ausganges als Steckkontakt mit der Ansteuerung des Ausganges entsprechend den Signalen eines Piezokristall, wie beschrieben, erreicht die Erfindung einen überragenden Vorteil. Der Anwender hat nicht mehr die hohen Kosten für den Piezokristall aufzuwenden, wobei die Verwendung des Piezokristalls entsprechend nachteilig ist, da dieser verlorengehen kann, leicht beschädigbar ist und teuer ist und er vermeidet hierbei gleichzeitig die komplizierte und gefährliche Montage des Kristalls auf der Kraftstoffleitung. Gleichzeitig kann aber die vorhandene Auswerteinheit genützt werden.

Als Auswerteinheit wird zum Beispiel ein Motortester, oder eine Vorrichtung zur Abgasuntersuchung oder zum Beispiel eine Vorrichtung zum Anzeigen der Drehzahl vorgesehen.

Als weitere Auswerteinheit ist es möglich, eine Blitzlichtlampe, oder eine Zündlichtpistole usw. zu verwenden.

In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Der Körperschallgeber 1 befindet sich hierbei im mechanischen Kontakt mit dem Motor 4. Zum Beispiel weist der Körperschallgeber einen Befestigungsmagneten 10 auf, durch den der Körperschallgeber 10 an dem magnetisierbaren Motorgehäuse 40 befestigbar ist. Es ist zum Beispiel vorgesehen, daß der Körperschallgeber 1 auf dem Ventildeckel oder an der Ölwanne befestigbar ist.

Der Körperschallgeber 1 ist mit Leitungen 11 mit der elektrischen Schaltung 2 verbunden. Die elektrische Schaltung 2 ist mit der Batterie 20 verbunden und wird durch diese mit Energie versorgt. Dies kann zum Beispiel die Netzbatterie des Fahrzeuges sein.

Das Eingangssignal ist mit 12 gekennzeichnet und ist als U-t Diagramm (Spannungsverlauf über Zeit) dargestellt. Der Spannungsverlauf entspricht zum Beispiel einem typischen Sonogramm eines Motors, wobei ein Signal aus einer Vielzahl von Geräuschen gebildet ist. Die elektrische Schaltung 2 bereitet nun dieses Signal auf, indem Störsignale weggefiltert werden. Dies kann zum Beispiel in analogen oder digitalen Ausgestaltung mit entsprechenden Filtern (Tiefpaß, Hochpaß, Digitalfitem) erfolgen. Diese Signalbearbeitung ist allgemein bekannt und stellt für die aufgerufenen Fachleute keine Schwierigkeiten dar.

Die elektrische Schaltung besitzt eine Mehrzahl von Ausgängen 3, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. An den Ausgängen 3 sind mit entsprechenden Abgreifelementen 50 über Leitungen 51 die Auswerteinheit 5 angeschlossen.

Die Ausgestaltung des Ausganges 3 ist sehr variabel. Es ist zum Beispiel eine Induktivschlaufe 30 vorgesehen, die zum Beispiel dem Zündkabel zwischen der Zündspule und den Zündkerzen in

einem Ottomotor entspricht. Die elektrische Schaltung 2 bewirkt an diesem Ausgang 30 einen Impulsverlauf des Spannungs-Zeitdiagrammes, wie in dem Ausgangssignal 31 dargestellt. Diese Spannungsimpulse werden von der Induktionszange 52 bekannterweise aufgenommen und an die Auswerteinheit 5 weitergeleitet.

Eine weitere Möglichkeit das Signal am Ausgang 3 zur Verfügung zu stellen besteht in der Ausgestaltung mit Steckkontakten 32, auf die entsprechende Kabelschuhe 53 aufsteckbar sind. Die Kabelschuhe entsprechen hierbei den Abgreifelementen 50.

An diesem Steckkontakt des Ausgangs 32 wird nun ein Spannungsverlauf 33 angeboten, welcher den typischen Spannungsverlauf eines Piezokristall zur Verwendung bei der Drehzahlerfassung über Druckänderungen in der Dieselkraftstoffleitung entspricht. Durch eine solche Ausgestaltung wird eine hohe Kompatibilität der Erfindung erreicht.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand de,r Technik beansprucht werden.

Claims

Vorrichtung für das Erfassen der Motordrehzahl, wobei ein Sensor am Motor vorgesehen ist, der ein Signal des Motors, welches der Drehzahl des Motors entspricht, aufnimmt und dieses Signal einer Auswerteinheit zuleitet, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein Körperschallgeber (1) vorgesehen ist, und eine elektrische Schaltung (2) das Signal (12) des Körperschallgebers (1) in ein für die Auswerteinheit (5) verarbeitbares Signal (31,33) umformt und an einem Ausgang (3) für die Auswerteinheit (5) vorhalt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Körperschallgeber (1) ein Befestigungsmagnet (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Körperschallgeber ein Befestigungssaugfuß vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Selbstzünder, insbesondere ein Dieselmotor als Motor (4) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Ottomotor als Motor (4) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Motor (4) ein Elektromotor vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgang (3) eine einem Zündkabel entsprechende Leitung (30) vorgesehen ist, und die Schaltung (2) an diesem Ausgang (30) eine der Zündung von Ottomotoren entsprechende, von der Motordrehzahl abgeleitete Spannungsverlauf zur Verfügung stellt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgang (3) ein oder mehrere Steckkontakte (32) vorgesehen ist/sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Schaltung (2) an dem Ausgang (3) eine der Motordrehzahl entsprechende Spannung mit variabler Amplitude (33) zur Verfügung stellt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in einem Intervall von - 0 - 50 V liegt.

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11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in einem Intervall von - 5 - 17 V liegt.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung mit variabler Amplitude (33) an dem Steckkontakt (32) anliegt.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteinheit (5) ein Motortester vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteinheit (5) eine Vorrichtung zur Abgasuntersuchung vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteinheit (5) eine Vorrichtung zum Anzeigen der Drehzahl vorgesehen ist.