DE3390072T1

DE3390072T1 - Frequenzbereich-Signalanalyse für Fehler einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3390072T1
Application number: DE19823390072
Authority: DE
Inventors: Stewart V. Ypsilanti Mich. Gable; Raymond C. Canton Mich. Meier
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1982-07-06
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1985-02-07
Also published as: GB8404190D0; GB2135061A; WO1984000417A1; DE3390072C2; GB2135061B

Description

Frequenzbereich-Signalanalyse für Fehler einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffinden von Fehlern in einer Brennkraftmaschine unter Verwendung einer Frequenzbereich-Signalanalyse. 5

Im Stand der Technik sind herkömmliche Zeitbereich-Signalanalysetechniken bekannt, bei denen verschiedene Maschinen-Meßwertwandler (z.B. Auspuffdruck, Einlaßkrümmervakuum, Öldruck, Kurbelgehäusedruck und Maschinendrehzahl) periodische elektronische Signale erzeugen, die bestimmte Maschinenbetriebsbedingungen definieren (z.B. das öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile, die Qualität der Zylinderverbrennung, Ausblasen des AuspuffZylinders, usw.). Die Grundfrequenz dieser Signale wird als Zündfrequenz der Maschine bezeichnet und ist durch die folgende Gleichung definiert:

Zündfrequenz (Hz) = _χ Ν

60 ^

wobei N = Anzahl der Zylinder

Gemäß .der Darstellung in der vorstehenden Gleichung ist die Grundfrequenz der Signale eine Funktion der Maschinendrehzahl, so daß sich die Frequenz der elektronischen Signale ändert, wenn die Maschinendrehzahl erhöht oder erniedrigt wird. Jede Maschinenzündung umfaßt zwei Umdrehungen der

Kurbelwelle (über 720°) , und für eine vierzylindrige Maschine vier Zylinderzündungen oder für eine achtzylindrige Maschine acht Zylinderzündungen. Bei der Zeitbereich-Signalanalyse werden Zeitaufzeichnungen als eine Funktion des Kurbelwellenwinkels der Maschine in einem Computer für die verschiedenen Meßwertwandler für eine Maschine gespeichert, die keine Fehler aufweist und mit einer konstanten Drehzahl (z.B.

1000 U/min) betrieben wird, um Wellenformen mit einer Basislinie zu bilden. Für einen Vergleich mit der Basislinie einer "normalen" Wellenform wird eine zweite Zeitaufzeichnung für eine fehlerhafte Maschine gespeichert. Durch einen Vergleich der zwei Zeitaufzeichnungen wird von den Daten eine Diskriminante gebildet, um entsprechend der Darstellung in Fig.1 den betreffenden Fehler zu kennzeichnen. Durch die Fehlerbestimmung nach diesem Verfahren (Daten als eine Funktion des Kurbelwellenwinkels) können die Fehler auch isoliert einem bestimmten Zylinder zugeordnet werden. Auf diese Weise kann eine Diskriminante für viele Maschinenfehler definiert werden, indem bekannte Fehler in normale Maschinen eingepflanzt und die vorstehenden Versuche wiederholt werden. Dieses Verfahren kann einen beträchtlichen Aufwand an Datenspeicherung und Manipulation erfordern.

Neben der Zeitbereichanalyse ist auch die Frequenzbereichanalyse bekannt. Aus der US-PS 4 083 234 ist z.B. ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffinden einer Fehlzündung in einer Brennkraftmaschine bekannt. Eine Zylinderfehlzündung wird aufgefunden durch ein anfängliches Erfassen der Auspuffgeräusche und die Erzeugung einer kontinuierlichen Signalwelle., die eine

■Λ-

Auspuffgeräuschfrequenz hat, welche mit den aufgefundenen Auspuffgeräuschen veränderlich ist. Die Wellenform hat ein FrequenzSpektrum, das Spitzenwerte bei verschiedenen Frequenzen aufweist. Eine solche Spitze existiert an der Grundfrequenz der Welle und veranschaulicht eine normale Betriebsbedingung. Andere Spitzenwerte treten an bestimmten Teil-Oberwellen der Grundfrequenzkomponente auf und stellen eine Fehlzündung eines Maschinenzylinders dar. Das System umfaßt auch ein Maschinendrehzahlsignal, das in der Kombination mit einem Frequenzspektrum-Analysator die Auswertung des fehlgezündeten Zylinders unterstützt. Im Betrieb wird das Drehzahlsignal für eine Steuerung der Bandfilterung von der Wellenform für das Auspuffgeräusch verwendet. Diese Patent zeigt eine Technik zum Auffinden einer Fehlzündung unter Verwendung einer Bandfilterung und einer nachfolgenden Frequenzspektrum-Analyse eines Geräuschsignals, das ein Auspuffgeräusch darstellt. Dieses Patent lehrt nicht die Auffindung von Maschinenfehlern anders als die Fehlzündung. Es wird auch keine Lehre zur Verwendung einer Vielzahl verschiedener Sensoren zur Identifikation von Maschinenbetriebsbedingungen erteilt.

Dies sind einige der Probleme, die durch die vorliegende Erfindung überwunden werden.

Nach der Erfindung umfaßt ein Signalanalysator zur Identifikation von Maschinenfehlern eine Sensoreinrichtung zur Anzeige des Unterdrucks im Einlaßkrümmer der Maschine, des Auspuffdruckes, des Kurbelgehäusedruckes, des Öldruckes und der Maschinendrehzahl. Solche aufgefundenen Signale für normale Maschinen werden in dem Frequenzbereich mit den aufgefundenen Signalen von Maschinen verglichen, die mit implantierten Fehlern mit einer konstanten Drehzahl ohne eine äußere Maschinenbe-

lastung betrieben werden. Durch das Erkennen von spezifischen Unterschieden oder eine Ausschau nach "abnormalen" Frequenzkomponenten können Maschinenfehler identifiziert werden.
5

Die Frequenzbereich-Signalanalyse kann die gleichen Maschinensensoren verwenden, die von den herkömmlichen Zeitbereich-Signalanalysetechniken her bekannt sind. Die Frequenzbereich-Signalanalyse kann darüber hinaus die gleiche Information wie die Zeitbereich-Signalanalyse liefern, jedoch in einer einfacheren Art und Weise. Der Signalausgang eines Meßwertwandlers einer Maschine, die ohne Fehler läuft, enthält ausgeprägte Frequenzen. Die größte Signalamplitude, und für die meisten Sensorenausgänge die einzige Frequenzkomponente, tritt für Maschinen, die ohne Fehler mit einer konstanten Drehzahl betrieben werden,'bei der Maschinenzündfrequenz (33,3 Hz für eine vierzylindrige Maschine, betrieben mit einer Drehzahl von 1000 U/min) auf. Wenn in der Maschine ein Fehler auftritt, erscheinen Signalfrequenzen an den subharmonischen Schwingungen und an den Schwingungen höherer Ordnung, die nicht in dem "normalen" Spektrum anwesend sind.

Bei einer Ausschau nach diesen "abnormalen" Frequenzen können bestimmte Maschinenfehler identifiziert werden. Diese Annäherung erfordert nicht die Speicherung und Manipulation einer großen Datenbasis und kann durch die Verwendung von analogen oder digitalen Filter-Elektronikkreisen in einer vereinfachten Art und Weise ergänzt werden.

Für eine Beschreibung der Erfindung zeigt die Figur 1 eine grafische Darstellung der typischen Ergebnisse für eine nach dem Stand der Technik be-

bekannte Zeitbereich-Messung des Auspuffdruckes/ wobei die Daten für eine normale Maschine mit keinem Fehler mit einer Maschine verglichen werden, bei welcher das Zündkabel des Zylinders 1 für einen Kurzschluß geerdet wurde.

Figur 2 zeigt eine grafische Darstellung der typischen Ergebnisse für eine Frequenzbereich-Messung des Auspuffdruckes, wobei gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Daten für eine normale Maschine ohne Fehler mit einer Maschine verglichen werden, bei welcher das Zündkabel des Zylinders 1 für einen Kurzschluß geerdet wurde.

Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Diagnostikeinheit für Maschinenfehler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei sieben Sensoren für Betriebsparameter der Maschine und deren Prozeßschaltungen dargestellt sind.

Figur 4 zeigt ein Produktions-Heißtestschema für die Anwendung der Frequenzbereich-Signalanalysetechniken für einen vereinfachten Gut/Schlecht-Test unter Verwendung einer Bandfilterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Für einen besten Ausführungsweg der Erfindung zeigt die Figur 3 ein Blockdiagramm für eine, vorgeschlagene Ausbildung einer Diagnostikeinheit für eine unbelastete Produktions-Heißtestmäschine. Maschinensensoren 11 bis 17 sind dargestellt. Der Sensor 11 mißt den Auspuffdruck, der Sensor 12 mißt den Unterdruck im Einlaßkrümmer, der Sensor 13 mißt den Kurbelgehäuse- druck, der Sensor 14 mißt den Öldruck, der Sensor 15 mißt die Maschinendrehzahl pro Minute, der Sensor 16 liefert einen elektrischen Impuls,

wenn die Zündkerze des Zylinders 1 gezündet wird, und der Sensor 17 empfängt die Impulse der Zündspule der Maschine oder das "Tachometer"-Signal. Die Sensoren 11 bis 17 sind an einen Eingangspuffer 19 angeschlossen, der den Ausgang der Sensoren 11 bis 17 verstärkt und wahlweise Signale durchläßt, um ein Hochfrequenzgeräusch zurückzuweisen. Der Ausgang der Sensoren 11 bis 15 wird an einen Kanalauswahlschalter 20 geleitet, der von den fünf Eingängen einen Ausgang liefert. Der Ausgang des Puffers 19 von den Sensoren 16 und 17 wird an einen Ereignisgenerator 21 der Maschine geliefert, der eine zeitmessende Ereignisanzeige der Maschine liefert und dadurch die Möglichkeit zur Bestimmung des Zylinders schafft, in welcher ein bestimmter Fehler auftreten kann. Der Ereignisgenerator 21 der Maschine weist vier Ausgangsleitungen auf, von denen jede Leitung mit einem Zylinder der zu testenden Maschine verbunden ist.

Der Ereignisgenerator 21 liefert eine Rechteckwelle an die Ausgangsleitung, wenn der zugeordnete Zylinder gezündet wird. Das Auftreten einer Zylinderzündung wird durch einen Eingang von dem Sensor 17 angezeigt. Der Beginn einer Zylinderzündungsfolge wird durch einen Eingang von dem Sensor 16 angezeigt.

Der Ausgang des Kanalauswählschalters 20 ist an einen wählbaren Bandfilter 22 angeschlossen, um 0 einen vorbestimmten Bereich von Frequenzen an einen Zylinderisolator 23 durchzulassen für die Lieferung einer Fehlerisolation eines Zylinders. Der Isolator 23 hat ebenfalls vier Eingänge von den vier Ausgängen des Ereignisgenerators 21 der Maschine. Wenn daher das Vorhandensein eines Fehlers durch den Ausgang von dem wählbaren Bandfilter 22 angezeigt wird, kann der dem Fehler züge-

ordnete Zylinder durch den Ausgang von dem Ereignisgenerator 21 der Maschine bestimmt werden. Im Handel befindliche integrierte Schaltkreisvorrichtungen mit einem Mikroprozessor als Basis (z.B. der Signalprozessor Intel 2920) oder ein industrieller Frequenzspektrum-Analysator (z.B. das Spectral Dynamics ModellSD 210A) könnten die Funktionen des wählbaren Bandfilters 22 ausführen.

Ein Mikrorechner 18 ist für eine Betätigung des ^! Kanalauswählschalters 20, des wählbaren Bandfilters 22 und eines Ausgangspuffers 24 an dem Ausgang des wählbaren Bandfilters 22 angeordnet.

Der Mikrorechner 18 umfaßt eine automatische Testfolgesteuerung 25, die mit einem Fehlerspeicher- und Interpretations-Vergleichsmodul 26 gekoppelt ist. Der Ausgang des Moduls 26 , ist mit einer visuellen Anzeige 27 verbunden.

Der Ausgang von dem wählbaren Bandfilter 22 und dem Isolator 23 ist mit dem Speicher- und Interpretations-Vergleichsmodul 26 verbunden. Der Mikrorechner 18 führt die Aufgaben einer automatischen Testfolgesteuerung, einer Interpretation der Testergebnisse und einer Wechselwirkung mit einer Bedienungsperson des Teststandes aus. Während der automatischen Testfolgesteuerung muß der das System steuernde Mikrorechner 18 den zutreffenden Signalkanal über den Kanalauswählschalter 20 auswählen und den wählbaren Bandfilter 22 aufstellen und die Frequenzkomponenten für die Diagnostikteste speichern. Der das System steuernde Mikrorechner 18 würde zum Beispiel jeden einzelnen Sensor (Auspuffdruck, Unterdruck im Einlaßkrümmer, Kurbelgehäusedruck, Öldruck und Maschinendrehzahl) aufeinanderfolgend auswählen und die geforderten Parameter für den

.3.

wählbaren Bandfilter 22 aufstellen, so daß er die Signalfrequenzen zwischen 0 und 100 Hz abtasten würde. Die Kombination des Mikrorechners 18 und des wählbaren Bandfilters 22 wirkt als eine Frequenzbereich-Analysatorschaltung zur Erzeugung eines Frequenzbereich-Spektrumsignals von den Ausgängen der Sensoren 11 bis 15.

Die in dem Eingangssignal für jeden Maschinensensor in dem Bereich zwischen 0 bis 100 Hz enthaltenen Frequenzkomponenten können in dem Mikrorechner 18 gespeichert werden. Dies würde dann ein Muster oder eine Matrix von Frequenzkomponenten für die besondere Maschine bilden, die atuell getestet wird. Durch einen in dem Mikrorechner 18 durchgeführten Vergleich der getesteten Ergebnisse mit zuvor definierten und gespeicherten Mustern für spezifische Maschinenfehler und durch Auffinden einer Übereinstimmung informiert der Systemregler über die visuelle Anzeige 27 die Bedienungsperson über die fehlerhafte Komponente und zeigt gleichzeitig an, in welchem Maschinenzylinder sich die fehlerhafte Komponente befindet. Der Mikrorechner 18 umfaßt also in dem Fehlerspeicher- und Interpretations-Vergleichsmodul 26 einen Frequenzklassifizierer, der bestimmte Fehler mit bestimmten Frequenzbereich-Spektrumsignalen zusammenbringt.

In Figur 2 sind die Frequenzspektra für eine "normale" und eine "abnormale" Maschine gezeigt. Wenn in der Maschine ein Fehler auftritt, erscheinen Signalfrequenzen an den subharmonischen Schwingungen und an den Schwingungen höherer Ordnung, die bei dem "normalen" Spektrum nicht vorhanden sind. Die Fähigkeit für eine Fehleridentifikation durch eine Frequenzbereich-Signalanalyse wurde beispielsweise an einer vierzylindrigen 2,3 Liter-Ford-Maschine

• /ο.

erprobt, die ohne eine äußere Belastung mit einer Drehzahl von 1000 U/min betrieben wurde und verschiedene Maschinenfehler erhielt, wie beispielsweise: kurzgeschlossene Zündkabel, mageres Luft-Brennstoff-Gemisch für die Maschine, Leckagen des Unterdruckes im Einlaßkrümmer, zusammengebrochene Ventilstößel für die Ein- und Auslaßventile, Leckage des Rezirkulationssystems für die Auspuffgase, ungenaue Steuerung der Nockenwelle, fehlende Lager bei der Pleuelstange, fehlende Kolbenringe, angefressene Ventile, schwache Ventilfedern und übermäßiges Vorbeiblasen der Maschine.

Die Fähigkeit für eine Fehlerisolation der Zylinder ist wichtig, weil in einigen Fällen die Maschine mehr als einen von derselben Komponente haben kann. Es würde beispielsweise nicht ausreichen, die Bedienungsperson des Teststandes zu informieren, daß die Maschine ein fehlerhaftes Sekundärzündkabel hatte, weil eine typische Maschine ein Zündkabel für jeden Zylinder aufweist. Der Ereignisgenerator 21 der Maschine und der Isolator können für eine Fehlerisolation benutzt werden.

Die Viertelzündfrequenzkomponente (she. hierzu die Figur 2 oder den nachfolgenden Anhang), die in jedem Fehlerspektrum enthalten war, entspricht dem Verbrennungsereignis für einen einzigen Zylinder einer vielzylindrigen Maschine. Wenn diese Komponente von dem Fehlerspektrum bandgefiltert (Mittelfrequenz der Filtereinstellung bei der Viertelzündungsfrequenz) und mit den Zündungsereignissen der Maschine (z.B. Zündung jedes Zylinders) verglichen wird (unter Verwendung des Isolators 23), dann kann die fehlerhafte Komponente in bezug auf einen bestimmten Zylinder der Maschine isoliert werden. Das Tachometersignal

von der positiven Seite der Zündspule und ein Signal, das von einem gemeinsamen induktiven Anklemm-Empfangsgerät (z.B. dem Sun Electric Corp. Modell 507-6) an dem Zündkabel des Zylinders 1 in der Koppelung mit der elektronischen Schaltung des Ereignisgenerators 21 der Maschine geliefert wird, würde die Zündungsereignisse der Maschine liefern.

Fehlermuster oder Differenz-Frequenzspektra sind unter Hinweis auf den nachfolgenden Anhang experimentell für mehr als 50 vierzylindrige 2,3 Liter Ford-Maschinen definiert worden. Für die meisten Maschinenfehler würde es nicht erforderlich sein, alle mit dem Anhang ausgewiesenen Frequenzkomponenten zu speichern. Ein kleiner Anteil der gesamten Daten könnte beispielsweise zur Bereitstellung eines "einmaligen Satzes" von Sensoren und deren entsprechende Frequenzkomponenten verwendet werden, die zur Identifikation der meisten Maschinenfehler benutzt werden könnten.

Unter Hinweis auf die Figur 4 ist eine einfachere und weniger teure Annäherung als die Figur 3 auf die Tatsache begründet, daß nahezu alle Fehler durch die Bestimmung der Anwesenheit der Viertelzündungsfrequenz komponente (8,3 Hz bei 1000 U/min für eine vierzylindrige Maschine) von den in Figur 3 dargestellten Maschinensensoren aufgefunden werden können. Die Stufen in dem dargestellten Verfahren umfassen bei einem Block 40 die Installation der Maschine an einem Heißteststand und deren Betrieb ohne Belastung mit 1000 U/min plus oder minus 20 U/min. Bei einem Block 41 wird als nächstes das Maschinendrehzahlsignal bei 8,3 Hz bandgefiltert. Wenn sich bei dieser Frequenz ein Zylinder anders verhalten würde als die restli-

chen drei Zylinder, dann wäre jetzt ein Ausgang vorhanden. Gleichzeitig filtern die Blöcke 42, 43 und 44 ein Band von Signalen bei 8,3 Hz von den Sensoren für den Auspuffdruck, den Kurbelgehäusedruck und den Einlaßunterdruck. Wenn bei den Blöcken 41 bis 44 ein Ausgang erscheint, dann ist jeweils die Möglichkeit für einen Fehler vorhanden. Die Fehler des Typs I, die beispielsweise mit dem Block 41 verbunden sind, umfassen einen zusammengebrochenen Ventilstößel des Auslaßventils, einen zusammengebrochenen Ventilstößel des Einlaßventils, Leckagen der Rezirkulation der Auspuffgase, fehlende Kolbenringe, angefressenes Einlaßventil, schwache Ventilfedern und Leckagen der Zylinderkopfdichtung. Fehler des Typs II, die mit dem Block 42 verbunden sind, umfassen Fehler des Brennstoffsystems, Leckagen im Einlaß, Sekundärfehler des Zündsystems, zusammengebrochene Ventilstößel der Ein- und Auslaßven- tile, Leckagen der Rezirkulation der Auspuffgase, verspätete Zündsteuerung, angefressene Ein- und Auslaßventile, schwache Ventilfedern und Leckagen der Zylinderkopfdichtung. Fehler des Typs III, die mit dem Block 4 3 verbunden sind, umfassen Löeher im Kolbendeckel größer als etwa 0,8 mm im Durchmesser, zwei fehlende obere Kompressionskolbenringe und Leckagen an der Zylinderkopfdichtung. Fehler des Typs IV, die mit dem Block 44 verbunden sind, umfassen zusammengebrochene Ventilstößel der Ein- und Auslaßventile, Leckagen der Rezirkulation der Auspuffgase, schwache Ventilfedern und Leckagen der Zylinderkopfdichtung. Fehler des Typs V, die mit dem Block 45 verbunden sind, umfassen fehlende Hauptlager. Wenn von den Blöcken 41 bis 45 keine Ausgänge erhalten worden sind, dann geht die Folgesteuerung an den Block 46 weiter, wo die vereinfachte Diagnostik der Maschine als beendet angesehen wird.

. ' "* 339Ü072

-A-

In dem normalen Spektrum einer vierzylindrigen 2,3 Liter Ford-Maschine erscheint für den Maschinenöldruck eine Frequenzkomponente bei einer Viertelzündungsfrequenz der Maschine. Eine niedrigere subharmonische Schwingung war als die Mittelfrequenz des Bandfilters (1,5 Hz) ausgewählt worden, um eine Fehlerauffindung bereitzustellen. Wie in Figur 4 dargestellt, kann ein Testschema des Gut/Schlecht-Typs unter Zugrundelegung einer Bandfilterung für alle Maschinensignale aufgestellt werden. Die in Figur 4 gezeigte Annäherung verwendet Bandfilter, die an einer Mittelfrequenz fixiert sind, um einen Gut/Schlecht-Test zum Auffinden der Anwesenheit von Fehlern durchzuführen, die für jeden Sensor notiert sind. Da mehrere verschiedene Fehler die Viertelzündungs frequenzkomponente erzeugen, ist dieses Verfahren in seiner Fähigkeit zur Identifikation von Maschinenfehlern begrenzt. Wie vorstehend erläutert, werden eine spezielle Kombination von mehr als einem Sensor und Vielfachfrequenzkomponenten benötigt, um eine Fehleridentifikation auszuführen. Es kann jedoch die Fähigkeit für eine Zylinderisolation zu dieser Annäherung hinzugefügt werden, um damit die Fähigkeit für eine Gesamtdiagnostik zu verbessern. Der universelle, hybridaktive Filter mit nur einem einzigen Chip ist eine weithin bekannte elektronische Komponente, die billige und verläßliche Bandfilter bereit stellen läßt. Ein Dickfilm-Hybrid-Universalaktivfilter hergestellt von Datei (Modell FLT-U2) ist ein Beispiel. Dieses Gerät benutzt das zustandsveränderliehe aktive Filterprinzip für eine Ergänzung der zweipoligen Filter mit einem niedrigen Durch-

laß, mit einem Banddurchlaß und mit einem hohen Durchlaß. Dieses Gerät enthält vier Funktionsverstärker in einem einzigen Chip. Drei dieser Funktionsverstärker werden zur Ausbildung der Bandfilter benutzt, während der vierte, unbelegte Funktionsverstärker als eine Gewinnstufe für den Ausgangsanzeigekreis verwendet wird. Nur diese Geräte werden zusammen mit einer Ausgangsanzeige, wie eine Lichtemitterdiode, benötigt, um das einfache und wenig teure der Ergänzung der Frequenzbereich-Signalanalysetechniken für eine Auffindung von Maschinenfehlern zu ergänzen.

Elektronische Signale, die Änderungen des Druckes im Auspuffsystem, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer, des Maschinenöldruckes und des Kurbelgehäusedruckes entsprechen, können von herkömmlichen Druckmeßwertwandlern des Typs mit einer geeichten Filterung geliefert werden.(z.B. Modell 3-4260001 von Bell And Howell Cec). Andere Typs von Druckmeßwertwandlern können für diese Anwendung benutzt werden (z.B. piezzoelektrische, Diffisionshalbleiter, variable Reluktanz, usw.), vorausgesetzt, daß sie eine annehmbare Frequenzansprechbarkeit (mehr als 1000 Hz) haben. Die Anordnung des Druckmeßwertwandlers beeinflußt die gesamten Signalkennlinien,und es muß eine minimale Menge an Rückdruck in dem Auspuffsystem existieren, um die Auspuffdruckdiagnostik richtig durchzuführen.(größer als oder gleich 0,5 Hg bei 2000 U/min ohne Last). Ein analoges Signal entsprechend den augenblicklichen Veränderungen der Maschinendrehzahl kann durch jedes herkömmliche Verfahren bereit gestellt werden (z.B. einen magnetischen Empfänger, der die Zähne des Maschinenschwungrades abtastet und mit einem die Frequenz in eine Spannung umwandelnden elektronischen Schalt-■ kreis gekoppelt ist).

Verschiedene Modifikationen und Veränderungen sind zweifellos für diejenigen erkennbar, die auf den verschiedenen Gebieten erfahren sind, auf welche sich die Erfindung bezieht. Beispielsweise kann eine besondere Folge von Prozeß-Sensorausgängen von denjenigen verändert werden, die hier beschrieben wurden. Diese und alle Veränderungen, die sich grundsätzlich auf die technischen Lehren beziehen, durch welche mit dieser Beschreibung der Stand der Technik weiterentwickelt wurde, werden als zu dem Schutzumfang dieser Erfindung gehörend betrachtet.

- A<o -

Anhang

Die folgende Tabelle enthält Differenzfrequenzspektra für über 25 Fehlertypen einer vierzylindrigen 2,3 Liter Ford-Maschine. Diese Spektra sind durch einen Vergleich der Basislinie von Spektra für eine "normale" Maschine ohne Fehler, die ohne eine äußere Maschinenbelastung mit 1000 U/min - 20 U/min betrieben wurde mit Frequenzspektra erhalten worden, die bei einer Wiederholung des Betriebs dieser Maschine mit den aufgelisteten implantierten Fehlern erhalten wurden. Die Signalamplitudendifferenz zwischen den zwei Spektras ist die in der Tabelle gezeigte Information. Die Ergebnisse sind als ein Signalamplitudenverhaltnis (SAR) aufgelistet,und die korrespondierende Frequenzkomponente ist als der Frequenzkoeffizient (FC) gezeigt, für den das folgende Format verwendet ist:

SAR₁ / FC₁, SAR₂ / FC₃, SAR₃ / FC₃, usw.

Das Signalamplitudenverhaltnis ist für jede Frequenz gelistet, wo die Differenz zwischen den "normalen" und den"Fehler"-Spektras bedeutsam war (mehr als 20 %). Für jeden Fehler sind die Daten für alle Sensoren aufgenommen worden. Die nicht aufgelisteten Sensoren beinhalten, daß das Spektrum für den jeweiligen Fehler nicht nennenswert unterschiedlich zu dem "normalen" Spektrum war.

Das Signalamplitudenverhaltnis (SAR) und der Frequenzkoeffizient sind durch die folgenden Gleichungen definiert:

Signalamplitudenverhältnis (SAR) .

Frequenzkoeffizient (FC) ₃

Zündfrequenz der Maschine (Hz)

wobei: Fehlerfrequenz = Frequenz, bei welcher ein Unterschied zwischen dem normalen und dem Fehlerspektrum auftritt

-in^-j-e j .« u- U/min N 0 Zundfrequenz der Maschine = —^— χ "ö

und in diesem Fall

Zündfrequenz der Maschine = ^^p x -x

= 33,33 Hz

- Yi -

3330072

2,3 Liter Maschine Fehler

Sensor Differenzspektrum (SAR / FC)

Fehlzündung

kurzgeschlossenes Zündkabel

5 offenes Zündkabel

Auspuff- 60/0.25, 20/0.50, druck

5/0.75, 4/1.25, 2/1.75,

2/2.0, 2/2.25

übermäßig mageres Luft-Brennstoff- Verhältnis	Maschinen drehzahl	18/0.25, 4.5/0.75	8.5/0.50, , 2/1.25
große Leckver luste am Einlaß krümmer fehlerhafter Verteiler	Unterdruck im Ansaug- krümmer	7/0.25, 5/1.25,	2.5/0.50, 8/0v75, 2/1.75
Leckverluste am Einlaßkrümmer 1.0 CFM< Leckage^ 2.0	Auspuff druck CFM	4/0.0625 8/0.1875 4/0.3125 4/0.4375 4/0.625, 4/0.75, 2/0.875,	, 4/0.125, , 10/0.25, , 4/0.375, . 4/0.5625, 4/0.6875, 3/0.8125 2/0.9375
Zusammengeklappter	Auspuff-	10/0.25,	8/0.75
Ventilstößel am Auslaßventil	druck Maschinen drehzahl	2/0.035, 2/0.50,	3/0.25, 2/0.75
	Einlaß druck	20/0.25, 5/0.75	10/0.50,
	Öldruck	5/0.375, 2/1.75,	2.5/0.50, 0.5/2.0
Zusammengeklappter Ventilstößel am Einlaßventil	Auspuff druck	2/Q.25, 0.6/1.0	2/0.75,
	Maschinen drehzahl	2/0.0625 3/0.25,	, 2.5/0.125, 1.5/0.75
	Einlaß druck	2.5/0.25 3/0.75	, 3/0.50
Öldruck	2.5/0.25 5/1.75, 2/2.25	, 0.5/1.0, 0.5/2.0,

2,3 Liter Maschine Fehler	Sensor	Differenzspektrum (SAR / FC)	2/0.50
Leckverlust am Ventil des Rezirku- lationssystems der Auspuffgase Lochdurchmesser	Auspuff druck	6/0.25, 2/0.75	4/0.125, , 2/0.25
^1,587 mm	Maschinen drehzahl	2/0.625, 4/0.1875	2/0.75
Ungenaue Nockenwellen steuerung - ein Zahn im Uhrzeigersinn	Einlaß druck	4/0.25,
Ungenaue Nockenwellen steuerung - ein Zahn im Uhrzeigergegen sinn	Einlaß druck	10/2.0	5/1.95
Ungenaue Nockenwellen steuerung - zwei Zähne im	Öldruck	10/0.75,
Uhrzeigersinn	Maschinen drehzahl	5/0.360
	Einlaß druck	5/0.625
Ungenaue Nockenwellen steuerung - zwei Zähne im Uhr	Öldruck	10/0.75	5/0.75
zeigergegensinn	Auspuff druck	6/0.360,	5/0.360,
	Maschinen drehzahl	5/0.125, 5/0.50
Einlaß druck	5/0.078	5/2.04
Öldruck	5/0.638,	5/0.402, 5/0.804
Auspuff druck	5/0.201, 5/0.603,	2/0.75
Maschinen drehzahl	5/0.377,	2/0.801,
Einlaß druck	5/0.089, 3/0.890	5/0.801
Öldruck	2/0.383,

. ao

10

2,3 Liter Maschine Fehler	Sensor	Differenzspektrura (SAR / FC)
Fehlendes Hauptlager	Öldruck	6/0.045, 2/0.090, Q.10/0.50. 010/1.0
Fehlender oberer Kolbenring	Maschinen drehzahl	5/0.25
Ungenaue Zündeinstellung >10° verzögert	Auspuff druck	5/2.10. 2.5/3.0

Angefressenes Einlaßventil

)6.0 SCFH / 1000 mm H₃O

Auspuffdruck

4/0.083, 4/0.1662, 4/0.25, 4/0.332, 4/0.415, 5/0.50, 2/0.664, 2/0.75

Maschinendrehzahl

5/0.25, 5/0.50, 5/0.75

Einlaßdruck

10/0.50

Kurbelgehäusedruck

10/0.75

20

Angefressenes Auslaßventil

9.0 SCFH / 1000 mm H₃O

Auslaßdruck

10/3.57

Einlaßdruck

10/0.50

Loch im
Kolbendeckel

/1,6 mm 0

Auspuffdruck

2.5/0.50

Einlaßdruck

5/0.50

Kurbelgehäusedruck

10/0.25, 5/0.50

30

2,3 Liter Maschine Fehler

Sensor

Zwei fehlende obere Kolbenringe Differenzspektrum (SAR / FC)

Auspuffdruck

10/0.25, 6/0.50, 5/0.75, 2/1.25, 2/1.5, 2/1.75

Maschinendrehzahl

6/0.25. 4/0.50 2/0.75

Einlaßdruck

3/0.0432, 2/0.0864, 4/0.25, 2/0.50 2/0.75 __^___

Kurbelgehäusedruck

15/0.25, 10/0.50, 5/0.75

Schwache Einlaßventil federn

Auspuffdruck

15/0.25, 8/0.50, 15/0.75, 4/1.25, 4/1.5, 2/1.75

Maschinendrehzahl

5/0.29, 4/0.50, 2/0.75

Einlaßdruck

5/0.0432, 10/0.25, 15/0.50, 5/0.75

Schwache Auslaß- Ventilfedern	Auspuff druck	5/0.25, 8/0.75	15/0.	50,
	Maschinen drehzahl	10/0.25 5/0.75	, 5/0.	50,
	Einlaß druck	15/0.25 5/0.75	, 10/0	.50,

Leckverlust an der Zylinderkopfdichtung

Auspuffdruck

15/0.25, 10/0.75, 8/0.75, 10/1.25 8/1.75

Maschinendrehzahl

15/0.25, 4/0.50, 12/0.75

Einlaßdruck

15/0.25, 10/0.50, 5/0,75, 10/1.25

Kurbelgehäusedruck

4/0.25, 12/0.75, 10/1 .35

Fehlendes Pleuelstangenlager

Öldruck

10/0.25, 05/1.0

- SLfL-

Zur industriellen Anwendbarkeit kann darauf hingewiesen werden, daß ein Signalanalysator gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung die Existenz von Maschinenfehlern auffinden und den Typ des Maschinenfehlers bestimmen kann. Die Verwendung eines solchen Signalanalysators als Teil eines Maschinenherstellungsverfahrens kann die Qualitätskontrolle und die Kontrolle des Herstellungsverfahrens unterstützen. 10

Claims

Patentansprüche

.) Signalanalysator zum Auffinden von Maschinenfehlern, gekennzeichnet durch

eine Maschinendrehzahl-Sensoreinrichtung zur Erfassung der Maschinendrehzahl und zur Erzeugung eines elektrischen Maschinendrehzahlsignals;

eine Auspuffdruck-Sensoreinrichtung zur Erfassung des Maschinenauspuffdruckes und zur Erzeugung eines elektrischen Auspuff drucksignales ;

eine für den Einlaßkrümmer vorgesehene Unterdruck-Sensoreinrichtung zur Erfassung des Einlaßdruckes und zur Erzeugung eines elektrischen Einlaßdrucksignales;

eine Kurbelgehäusedruck-Sensoreinrichtung zur Erfassung des Ausblasgasdruckes im Kurbelgehäuse der Maschine und zur Erzeugung eines elektrischen Kurbelgehäusedrucksignales;

eine Öldruck-Sensoreinrichtung zur Erfassung des Maschinenöldruckes und zur Erzeugung eines elektrischen Öldrucksignales;

eine Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung, die mit der Maschinendrehzahl-Sensoreinrichtung, der Auspuffdruck-Sensoreinrichtung, der Einlaßdruck-Sensoreinrichtung, der Kurbelgehäusedruck-Sensoreinrichtung und der Öldruck-Sensoreinrichtung ge-

koppelt ist, um ein Frequenzbereich-Spektrumsignal von den Ausgängen der gekoppelten Sensoreinrichtungen zu erzeugen; und

eine mit der Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung gekoppelte Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Frequenzbereich-Spektrumsignals mit einem normalen Maschinensignal, wodurch bestimmt werden kann, bei welchen Frequenzen Unterschiede zwischen den zwei Signalen existieren, wobei solche Unterschiede ein Anzeichen von Maschinenfehlern ergeben.
2. Signalanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Frequenz-Klassifiziereinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Maschinenfehler bei allen Veränderungen des Frequenz-Bereich-Spektrumsignals gegenüber dem normalen Maschinensignal eine Zuordnung erfährt.
3. Signalanalysator zum Auffinden von Maschinenfehlern, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen, die mit der Maschine zur Erfassung von wenigstens zwei Betriebsparametern der Maschine aus der folgenden Gruppe gekoppelt.sind: Maschinendrehzahl, Druck im Auslaßkrümmer der Maschine, Druck im Einlaßkrümmer, Kurbelgehäusegasdruck und Öldruck;

eine Frequenzbereich-AnalysatorStromkreiseinrichtung, die für einen Empfang der wenigstens zwei Betriebsparameter der Maschine gekoppelt ist, um ein Frequenzbereich-Spektrumsignal als eine Funktion der wenigstens

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zwei Betriebsparamter der Maschine zu erzeugen; und

eine mit der Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung gekoppelte Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Frequenzbereich-Spektrumsignals mit einem normalen Maschinensignal, wodurch bestimmt werden kann, bei welchen Frequenzen Unterschiede zwischen den zwei Signalen existieren, wobei solche Unterschiede in Abhängigkeit von den Mustern solcher Unterschiede ein Anzeichen für besondere Typen eines Maschinenfehlers ergeben.
4. Signalanalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Frequenzbereich-AnalysatorStromkreis besteht aus

einer Puffereinrichtung, die mit den Sensoreinrichtungen für ein Ausfiltern eines unerwünschten Geräusches gekoppelt ist;

eine Kanalauswählschaltereinrichtung, die mit der Puffereinrichtung gekoppelt ist, um einen aus einer Vielzahl von Ausgängen auszuwählen, der einer der Sensoreinrichtungen zugeordnet ist, wobei der Kanalauswählschalter einen Ausgang hat; und 30

eine wählbare Bandfiltereinrichtung, die mit dem Kanalauswählschalter für die Aufbereitung einer Information gekoppelt ist, welche einer der Se nsoreinrichtungen zugeordnet ist. 35

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5. Signalanalysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichseinrichtung eine gespeicherte Information für einen Vergleich mit dem Ausgang der wählbaren Bandfiltereinrichtung umfaßt.
6. Signalanalysator nach Anspruch 5, g e kennzeichnet durch

eine Zündung-Sensoreinrichtung zum Abfühlen der Maschinenzündungsimpulse und der Zündung eines besonderen Maschihenzylinders;

eine mit der Zündungs-Sensoreinrichtung gekoppelte Maschinenereignis-Generatoreinrichtung zum Erzeugen von Signalen, die ein Anzeichen für das Zünden jedes einzelnen Maschinenzylinders ergeben; und

eine mit der Maschinenereignis-Generatoreinrichtung und mit der Frequenzbereich-Analysatorstromeinrichtung gekoppelte Zylinder-Isolatoreinrichtung zur Bereitstellung einer Anzeige des Maschinenzylinders, dem ein bestimmter Fehler zugeordnet ist.
7. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl und des Unterdruckes im Einlaßkrümmer erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungs frequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25,

0.50, 0.75, 1.25, 1.75, 2.0 und 2.25 durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine Fehlzündung der Maschine umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
8. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine erfaßt;

die Frequenzbereich-AnalysatorStromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.0625, 0.125, 0.1875, 0.25, 0.3125, 0.375, 0.4375, 0.5625, 0.625, 0.6875, 0.75, 0.8125, 0.875 und 0.9375 durchläßt; und 25

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine Lekkage des Einlaßkrümmers umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereichanalysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
9. Signalanlysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25 und 0.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.035, 0.25, 0.50 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.25, 0.5.0 und 0.75 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; und 0.375, 0.50, 1.75 und 2.0 für den Öldruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als ein zusammengebrochener Ventilstößel des Auslaßventils umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
10. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25, 0.75 und 1.0 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.0625, 0.125, 0.25 und 0.75

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für die Maachinendrehzahl; 0.25, 0.50 und 0.75 für den Unterdruck eim Einlaßkrümmer; und. 0.25, 1.0, 1.75, 2.0 und 2.25 für den Öldruck durchläßt; und
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die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als zusammengebrochene Ventilstößel des Einlaßventils umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-AnaIysatorStromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
11. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl und des Unterdruckes im Einlaßkrümmer erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25, 0.50 und 0.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.0625, 0.125, 0.1875 und 0.25 für die Maschinendrehzahl; 0.25 und 0.75 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als Leckagen des Ventils der Auspuffgasrezirkulation umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
12. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 2 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer und mit den Faktoren 0.75 und 1.95 für den Öldruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine ungenaue Nockenwellensteuerung umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
13. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.360 für die Maschinendrehzahl; 0.0625 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; 0.75 für den Öldruck durchläßt; und

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die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine ungenaue Nockenwellensteuerung umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich AnalysatorStromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
14. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.360 und 0.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.125, 0.360 und 0.50 für die Maschinendrehzahl; 0.078 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; und 0.638 und 2.04 für den öldruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine ungenaue Nockenwellensteuerung umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
15. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.201, 0.402, 0.603 und 0.804 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.377 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.089, 0.801 und 0.890 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; und 0.383 und 0.801 für den Öldruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine ungenaue Nockenwellensteuerung umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysator Stromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
16. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.045, 0.090, 0.50 und 1.0 durchläßt? und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zur Klassifizierung des Fehlers als fehlende Hauptlager umfaßt, wenn vorbestimmte Signal-

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amplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
17. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet / daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter der Maschinendrehzahl erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit dem Faktor 0.25 durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zur Klassifizierung des Fehlers als ein fehlender oberer Kompressionskolbenring umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-AnalysatorStromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
18. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen de- Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 2.10 und 3.0 durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als eine unge-

naue Zündsteuerung umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
19. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Kurbelgehäusedruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.083, 0.1662, 0.25, 0.332, 0.415, 0.50, 0.664 und 0.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.25, 0.50 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.5 0 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; und 0.75 für den Kurbelgehäusedruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als ein angefressenes Einlaßventil umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
20. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckesim Auslaßkürmmer der Maschine und des Unterdruckes im Einlaßkrümmer erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 3.57 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine und 0.5 0 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als ein angefessenes Auslaßventil umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
21. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Kurbelgehäusedruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.50 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine, 0.50 für den Unterdruck im Einlaß-0 krümmer und 0.25 und 0.50 für den Kurbelgehäusedruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als ein Loch im Kolbendeckel umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden,

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welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
22. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Kurbelgehäusedruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Fequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25, 0.50, 0.75, 1.25, 1.5 und 1.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.25, 0.50 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.0432, 0.0864, 0.25, 0.50 und 0.75 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; und 0.25, 0.50 und 0.75 für den Kurbelgehäusedruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als zwei fehlende obere Kompressionsringe umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
23. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl und des Unterdruckes im Einlaßkrümmer erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25, 0.50, 0.75, 1.25, 1.5 und 1.75 für den Auslaßdruck; 0.29, 0.50 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.0432, 0.25, 0.50 und 0.75 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als schwache

Einlaßventilfendern umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Fequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden. 15
24. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl und des Unterdruckes im Einlaßkrümmer efaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrich tung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25, 0.5 0 und 0.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.25, 0.50 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.25, 0.50 und 0.75 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als schwache Auslaßventilfedern umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.

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25. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, der Maschinendrehzahl, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer und des Kurbelgehäusedruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25, 0.50, 0.75, 1.25 und 1.75 für den Druck im Auslaßkrümmer der Maschine; 0.25, 0.50 und 0.75 für die Maschinendrehzahl; 0.25, 0.50, 0.75 und 1.25 für den Unterdruck im Einlaßkrümmer; und 0.25, 0.75 und 1.35 für den Kurbelgehäusedruck durchläßt; und

die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als ein Leckverlust an der Zylinderkopfdichtung umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequenzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
26. Signalanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

die Vielzahl der Sensoreinrichtungen die Maschinenparameter des Öldruckes erfaßt;

die Frequenzbereich-Analysatorstromkreiseinrichtung die Frequenzen der Maschinenzündungsfrequenz multipliziert mit den Faktoren 0.25 und 1.0 durchläßt; und

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die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Klassifizieren des Fehlers als ein fehlendes Pleuelstangenlager umfaßt, wenn vorbestimmte Signalamplituden bei den Frequnzen erfaßt werden, welche durch die Frequenzbereich -Analysatorstromkreiseinrichtung durchgelassen werden.
27. Signalanalysator zum Auffinden von Fehlern in einer vielzylindrigen Maschine, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen, die mit der Maschine zur Erfassung von Betriebsparametern der Maschine einschließlich des Druckes im Auslaßkrümmer der Maschine, des Unterdruckes im Einlaßkrümmer, des Kurbelgehäusegasdruckes und des Öldruckes gekoppelt ist, und

einen Bandfilter, der mit wenigstens einer der Sensoreinrichtungen verbunden ist, um ein Frequenzenband einschließlich der Frequenz der Zylinderzündungen durchzulassen.
28. Signalanalysator nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von Bandfiltern, von denen je einer mit einer Sensoreinrichtung gekoppelt ist; und

eine Klassifizierungseinrichtung in der Zuordnung zu jedem der Bandfilter für die Zu-Ordnung bestimmter Maschinenfehler zu den Ausgängen der Bandfilter.
29. Signalanalysator nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet / daß die Maschine vier Zylinder aufweist und daß wenigstens einer der Bandfilter ein Frequenzenband durchläßt, das bei 8.3 Hz gemittelt ist.

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Patentansprüche

1. Rechnergesteuertes Verarbeitungssystem für Meßwertdaten, die für eine Fehlerermittlung insbesondere bei der Fertigkontrolle von Kraftfahrzeugen mittels elektrische Ausgangssignale erzeugender Sensoren als Prüfdaten von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine erfaßt und in einem an die Sensoren angeschlossenen Mikrorechner aufbereitet werden, dadurch gekennzeichnet , daß je ein Sensor (11 bis 15) zur Erfassung des Einlaßdruckes und des Auslaßdruckes in den Ein- und Auslaßkrümmern der Maschine, des Kurbelgehäusedruckes, des Öldruckes und der

• Drehzahl der lastfrei betriebenen Maschine vorgesehen ist und daß wenigstens zwei dieser Sensoren (11 bis 15) an einen durch eine Folgesteuerung (25) des Mikrorechners (18) steuerbaren Auswählschalter (20) angeschlossen sind, der mit einem einzigen Ausgang an einen ebenfalls durch die Folgesteuerung (25) des Mikrorechners (18) steuerbaren Bandpaß-Filter (22) bzw. Mikroprozessor angeschlossen ist, der für die Lieferung von wenigstens zwei sensorspezifisch unterschiedlichen Frequenzbereichbändern an einen mit den Daten von Vergleichsfrequenzen für die Betriebsparameter der Maschine gespeicherten Vergleichsmodul (26) des Mikrorechners (18) eingerichtet ist.

2. Verarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den Vergleichsmodul (26) eine visuelle Anzeige (27) des Mikrorechners (18) angeschlossen ist, die für eine gleichzeitige Aufzeichnung der von dem Vergleichsmodul jeweils verglichenen Daten eingerichtet ist.

3. Verarbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Sensoren (11 bis 15) über einen ihre Ausgangssignale verstärkenden und unbrauchbare Frequenzen filternden Eingangspuffer (19) an den Auswählschalter ('2O) angeschlossen sind.

4. Verarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Eingangspuffer (19) für eine unterschiedliche Verstärkung der von den Sensoren. (11 bis 15) gelieferten Ausgangssignale eingerichtet ist, und daß der Auswählschalter (20) eine auf jede Signalstärke abgestimmte Schaltstufe aufweist.

5- Verarbeitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkung des Eingangspuffers (19) bei jedem Sensor (11 bis 15) für eine Untergliederung einer Fehlerzuordnung in wenigstens zwei Verstärkerstufen unterteilt ist.

6. Verarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Bandpaß-Filter (22) bzw. Mikroprozessor über einen Ausgangspuffer (24) an den Vergleichsmodul (26) angeschlossen ist.

7. Verarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Bandpaß-Filter (22) bzw. Mikroprozessor für eine Erfassung von Frequenzen zwischen 0 und 100 Hz eingerichtet ist.

8. Verarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß für eine zylinderspezifische Fehlerzuordnung zwei weitere Sensoren (16,17) zur Erfassung der Zündzeitfolge aller Zylinder und der Zündung eines ausgewählten Zylinders

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der Maschine vorgesehen sind, die an einen zur Erzeugung insbesondere von Rechteckimpulsen bei jeder Zündung eines Zylinders eingerichteten Signalgeber (21) angeschlossen sind, der mit einem an den Ausgang des Bandpaß-Filters (22) bzw. Mikroporzessors und an einen weiteren Eingang des Vergleichsmoduls (26) angeschlossenen Isolator (23) bzw. Taktgeber verbunden ist.

9. Verarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß für eine bei einer mit einer Drehzahl von 1000 - 20 U/min lastfrei betriebenen Maschine mit vier Zylindern durchgeführten Fehlerermittlung der Bandpaß-Filter (22) bzw. Mikroprozessor für den Durchlaß eines bei 8,3 Hz gemittelten Frequenzbandes in wenigstens einer Steuerposition eingerichtet ist.

10. Verarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Sensoren (11 bis 17) für eine Frequenz-Ansprechempfindlichkeit von mehr als 1000 Hz eingerichtet sind.