-
Einrichtung zur berührungslosen Drehzahl-
-
messung bei einer in ein Kraftfahrzeug eingebauten fremdgezündeten
Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der
Drehzahl einer in ein Kraftfahrzeug eingebauten fremdgezündeten Brennkraftmaschine,
ohne mit der Brennkraftmaschine bei der Messung in Berührung zu treten, und betrifft
insbesondere eine Drehzahl-Meßeinrichtung, mit der sich die Maschinendrehzahl bei
einem fertiggestellten Kraftfahrzeug nach der Endmontage im Rahmen eines Prüfstand-Probelaufs
von außen her messen läßt, ohne daß ein Meßfühler oder eine Meßeinrichtung mit dem
Kraftfahrzeug in Berührung gebracht wird.
-
Wenn die Maschinendrehzahl eines fertiggestellten Kraftfahrzeugs nach
der Endmontage im Rahmen eines Leistungstests oder Probelaufs gemessen werden soll,
sollte die diese Überprüfung vornehmende Person zweckmäßigerweise das Kraftfahrzeug
nicht verlassen müssen, da der Probe-
lauf auf einem Fließband innerhalb
einer begrenzten Zeitdauer durchgeführt wird. Aus diesem Grund ist ein Verfahren
zur Messung der Maschinendrehzahl entwickelt worden, bei dem unter Verwendung einer
außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Schleifen- oder Dipolantenne die auf der
Sekundärseite einer Zündspule erzeugten und der Maschinendrehzahl entsprechenden
elektromagnetischen Wellen gemessen werden. Bei einem solchen Meßverfahren entsteht
jedoch ein hoher Störanteil, der die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt, wobei
darüber hinaus im Falle von Fehlzündungen das aus den empfangenen elektromagnetischen
Wellen abgeleitete Ausgangssignal keinerlei übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl
aufweist. Eine Lösung dieser Probleme würde den erforderlichen elektrischen Schaltungsaufwand
in beträchtlichem Maße verkomplizieren. Darüberhinaus ist in der Praxis der Empfang
der elektromagnetischen Wellen außerhalb des Kraftfahrzeugs mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden, da das Kraftfahrzeug in bezug auf Erzeugung und Emission von hochfrequenten
Störwellen entstört ist, was wiederum zu dem Problem des geringen Störabstandes
bei der Messung beiträgt. Gegebenenfalls muß daher die die Inspektion durchführende
Person das Kraftfahrzeug zur Durchführung des Probelaufs verlassen und die Motorhaube
zur Verbindung des Meßfühlers bzw. der Meßeinrichtung mit einem Hochspannungskabel
der Brennkraftmaschine öffnen, worauf sie nach Abschluß der Messung zur Entfernung
des Meßfühlers von dem Hochspannungskabel und Schließen der Motorhaube erneut das
Kraftfahrzeug verlassen muß.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der
vorstehend genannten Nachteile des
Standes der Technik eine berührungslos
arbeitende Einrichtung zur Drehzahlmessung bei einer in ein Kraftfahrzeug eingebauten
fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu schaffen, mit deren Hilfe die Maschinendrehzahl
auf einfache Weise mit hoher Präzision von einem von der Kraftfahrzeug-Karosserie
beabstandeten Standort aus gemessen werden kann.
-
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln
gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird somit eine Einrichtung zur Drehzahlmessung für
eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute fremdgezündete Brennkraftmaschine vorgeschlagen,
die eine Meßspule, in der ein elektrisches Signal durch die von der Zündspule der
fremdgezündeten Brennkraftmaschine und deren Primärwicklung erzeugten magnetischen
Kraftlinien induziert wird, einen störarmen bzw-.
-
rauscharmen Verstärker, der das Ausgangssignal der Meßspule erhält
und verstärkt, ein Tiefpassfilter zur Weiterleitung einer allein der Maschinendrehzahl
entsprechenden Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers
und einen Korrelations-Drehzahlzähler aufweist, der das Ausgangssignal des Tiefpassfilters
erhält und die Maschinendrehzahl angibt.
-
Durch diesen Aufbau läßt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung
eine genaue Messung der Maschinendrehzahl erzielen, die von den von der Brennkraftmaschine
selbst erzeugten sowie über die Sekundärseite der Zündspule und die Lichtmaschine
bzw. den Generator übertragenen elektrischen Störsignalen wie auch von den in einer
Fertigungsanlage üblicherweise erzeugten hochfrequenten und niederfrequenten elektrischen
Störsignalanteilen
nicht beeinflußt wird.
-
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Drehzahl-Meßeinrichtung für eine
in ein Kraftfahrzeug eingebaute fremdgezündete Brennkraftmaschine vorgeschlagen,
die zwei auf beiden Seiten einer in die Karosserie eines Kraftfahrzeugs eingebauten
Brennkraftmaschine im Abstand zu der Karosserie angeordnete Meßspulen, in denen
elektrische Signale durch die von der Zündspule der fremdgezündeten Brennkraftmaschine
und deren Primärwicklung erzeugten magnetischen Kraftlinien induziert werden, einen
störarmen bzw. rauscharmen Verstärker, der die Ausgangssignale der Meßspulen erhält
und verstärkt, ein Tiefpaßfilter zur Weiterleitung einer allein der Maschinendrehz
ahl entsprechenden Frequenzkomponente aus dem Ausgangs signal des stör- bzw. rauscharmen
Verstärkers und einen Korrelations-Drehzahlzäh1er aufweist, der das Ausgangssignal
des Tiefpassfilters- erhält und die Maschinendrehzahl angibt.
-
Durch diese Anordnung kann mittels der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung
die Maschinendrehzahl unter jeweils gleichen Bedingungen für die gesamte Meßeinrichtung
einschließlich der Meßspulen gemessen werden, und zwar insbesondere auch dann, wenn
die Zündspule und deren Primärwicklung zu einer der beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
hin versetzt angeordnet sind.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
-
Es zeigen: Fig. 1 einen Seitenaufriß eines Kraftfahrzeugs in Verbindung
mit der Drehzahl-Meßeinrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug und
die Drehzahl-Meßeinrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild
der Drehzahl-Meßeinrichtung.
-
In den Fig. 1 und 2 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, das auf einem
Fließband-Prüfstand im Rahmen eines Probelaufs überprüft werden soll. Zwei Meßspulen
3 und 4, in denen durch die von einer Zündspule der Brennkraftmaschine und deren
Primärwicklung erzeugten magnetischen Kraftflußiinien Signaie induziert werden,
stehen mit dem Kraftfahrzeug 1 über Halterungen 5 in Verbindung, die ungefähr 20
cm von einem Kotflügel 2 beabstandet und in bezug auf die montierte Brennkraftmaschine
ausgerichtet sind. Die von den Meßspulen 3 und 4 abgegebenen Ausgangssignale werden
jeweils einem störarmen bzw.
-
raucharme Verstärker 6 bzw. 7 zugeführt (siehe Fig. 3r Da das zu verarbeitende
Signal schwach ist, findet bei diesem Ausführungsbeispiel für die Verstärker 6 und
7 jeweils der von der Fa. Fairchild Co. hergestellte Verstärkertyp ßA 4558 Verwendung,
bei dem der von den Bauelementen erzeugte Störpegel niedrig ist. Die von den Verstärkern
6 und 7 abgegebenen Ausgangs signale werden Tiefpaßfiltern 8 und 9 zugeführt, deren
Grenzfrequenz auf 300 Hz festgelegt ist, damit die Signalfrequenz bei der Maximaldrehzahl
der Brennkraftmaschine durchgelassen wird.
-
Die Ausgangssignale derTiefpassfilter 8 und 9 werden in einem Analogrechner
10 aufaddiert, mittels eines Verstärkers 11 auf eine geeignete Amplitude verstärkt
und in einen korrelierenden Drehzahlzähler 12 eingegeben.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der von der Firma Ono Sokuyo Co.
hergestellte Zähler CA 500 für den korrelierenden Drehzahizähler 12 verwendet, der
die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch Selbstkorrelation berechnet. Der korrelierende
Drehzahlzähler 12 gibt die von den Meßspulen 3 und 4 ermittelte Unterbrechnungsfrequenz
der Zündspule auf der Primärseite und damit die Maschinendrehzahl an.
-
In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen OP1 bis OP6 Operationsverstärker,
die Bezugszeichen R1 bis R12 Widerstände, die Bezugszeichen VR1 bis VR3 variable
Stellwiderstände und die Bezugs zeichen C1 bis C4 Kondensatoren, wobei diese Bauelemente
jeweils die Verstärker 6, 7 und 11, die Tiefpassfilter 8 und 9 sowie den Rechner
10 bilden.
-
Im Betrieb wird das Kraftfahrzeug 1 auf dem Prüfstand-Fließband vorwärtsbewegt
und derart zum Stillstand gebracht, daß die Brennkraftmaschine im wesentlichen in
der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Weise zu den Meßspulen 3 und 4 ausgerichtet
ist. Wenn die Brennkraftmaschine in diesem Zustand angelassen wird, werden die Kontakte
des Zündverteilers in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl unterbrochen, so daß
sich die von der Zündspule und deren Primärwicklung erzeugten magnetischen Kraftlinien
entsprechend den Kontaktunterbrechungen ändern. In den Meßspulen 3 und 4 wird somit
eine Spannung mit einer den Unterbrechungsänderungen der magnetischen Kraftlinien
entsprechenden Frequenz
induziert, wobei ferner über die Primärseite
der Zündspule und den nicht dargestellten Generator (Lichtmaschine) eine hochfrequente
Spannung induziert wird.
-
Die in den Meßspulen 3 und 4 induzierten Spannungen werden über die
stör- bzw. rauscharmen Verstärker 6 und 7 jeweils dem Tiefpassfilter 8 bzw. dem
Tiefpassfilter 9 zugeführt, wodurch die hochfrequenten Anteile der induzierten Spannungen
unterdrückt werden. Die Ausgangsspannung der Tiefpassfilter 8 und 9 weist eine der
Maschinendrehzahl entsprechende Frequenz auf, die allein von der Grenzfrequenz von
300 Hz gesteuert wird.
-
Der Analogrechner 10 bildet sodann den Additionswert der Ausgangssignale
der Tiefpassfilter 8 und 9 und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal ab.
-
Auch wenn der Betrag der in den Meßspulen 3 und 4 induzierten Spannung
durch abweichende Ausrichtung zu der Lage der Zündspule und deren Primärwicklung
in bezug auf das Kraftfahrzeug 1 aufgrund des auf dem Prüfstand-Fließband bewegten
jeweiligen Fahrzeugtyps Anderungen unterworfen ist, kann unabhängig vom Fahrzeugtyp
unter gleichen Bedingungen für die gesamte Meßeinrichtung einschließlich der Meßspulen
3 und 4 stets ein Ausgangssignal eines bestimmten Wertes mit einer der Maschinendrehzahl
entsprechenden Frequenz über die Tiefpassfilter 8 und 9 erhalten werden, da die
Meßleistung sich aufgrund des aufaddierten Betrages der in den Meßspulen 3 und 4
induzierten Spannung nicht ändert.
-
Das auf diese Weise über die Tiefpassfilter 8 und 9 erhaltene Ausgangs
signal mit einer der Maschinendrehzahl entsprechenden Frequenz wird in den korrelierenden
Drehzahlzähler 12 eingegeben, nachdem es durch den
Verstärker 11
auf einen vorgegebenen Betrag verstärkt worden ist. Der korrelierende Drehzahlzähler
12 gibt die Frequenz der Eingangsspannung, d.h., die der Unterbrechungsfrequenz
der Zündverteilerkontakte entsprechen de Frequenz, als Maschinendrehzahl an.
-
In den Meßspulen 3 und 4 wird somit eine Spannung durch die von der
Zündspule und deren Primärwicklung abgegebenen EIN/AUS-Signale induziert, wobei
auch eine Spannung mit einer unter 300 Hz liegenden Frequenz durch magnetische Streuflüsse
aus Einrichtungen der Fertigungsanlagen induziert und über die Tiefpassfilter 8
und 9 in den korrelierenden Drehzahlzähler 12 eingegeben wird. Hierbei wird bereits
vorausgesetzt, daß der Störabstand des eingegebenen Signals durch unterschiedliche
Signalverläufe je nach Fahrzeugtyp geringer wird, jedoch ist der korrelierende Drehzahlzähler
12 in der Lage, die Maschinendrehzahl genau anzugeben, falls der Störabstand nicht
unter den Wert 2 abfällt, da der Drehzahlzähler 12 die Maschinendrehzahl durch Selbstkorrelation
des Signals berechnet.
-
Erfindungsgemäß wird somit eine Einrichtung zir berührungslosen Messung
der Drehzahl einer in ein Kraftfahrzeug eingebauten fremdgezündeten Brennkraftmaschine
vorgeschlagen, die zumindest eine Meßspule, in der ein elektrisches Signal durch
die von der Zündspule der fremdgezündeten Brennkraftmaschine und deren Primärwicklung
erzeugten magnetischen Kraftlinien induziert wird, zumindest einen störarmen bzw.
rauscharmen Verstärker, der das Ausgangssignal der Meßspule erhält und verstärkt,
zumindest ein Tiefpassfilter zur Weiterleitung einer ausschließlich der Maschinen
dreh-
zahl entsprechenden Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal
des störarmen bzw. rauscharmen Verstärkers und einen korrelierenden Drehzahlzähler
aufweist, der das Ausgangssignal des Tiefpassfilters verarbeitet und die Maschinendrehzahl
angibt.