DE3500121A1

DE3500121A1 - Anordnung zur beruehrungslosen messung der ventilbewegung

Info

Publication number: DE3500121A1
Application number: DE19853500121
Authority: DE
Inventors: Reinhold 5980 Werdohl Blauhut; Jürgen 5990 Altena Schneidmann
Original assignee: Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH; AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Current assignee: Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH; Schaeffler Engineering GmbH
Priority date: 1985-01-04
Filing date: 1985-01-04
Publication date: 1986-07-10

Description

Anordnung zur berührungslosen Messung der Ventilbewegung
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen Messung der r Ventilbewegung von Verbrennungsmotoren.
Die Messung und Aufzeichnung der Ventilbewegung und auch des sogenanrten Nachsetzens b@im Schließen des Ventils ist schwierig. Entsprechendes gi@t @@r die Erfassung eines fehlerhaften Nichtschlie-Bens. Die Anordnung eines Fühlers am Ventil scheidet aus praktischen Gründen aus, da dadurch die mechanische Eigenresonanz des Ventils verändert würde. Dies würde die Messungen verfälschen.
Aufgabe der Erfindung ist die Fereitsstellung einer Anordnung zur berührungslosen Messung der Ventilbewegung.
Diese Aufgabe wird nach der Erfi dung dadurch gelöst, daß ein koaxial zum Ventilschaft angeordneter Spulenkörper aus einem magnetisch leitenden Werkstoff mit einem R;ng und zwei Flanschen eine Ringspule eines Resonanzkreises aufnimmt. daß ein an dem Ventilteller sitzendes Ringschild aus nicht magnetischem, elektrisch leitendem Werkstoff mindesters einen Flansch des Spulenkörpers übergreift und den magnetischen Weg beeinflußt und daß in einer Auswerteschaltung die durch die Dewegung des Ringschildes bedingte Frequenzabweichung des Resonanzkreises gemessen wird.
Die Erfindung unterscheidet sich insofern in nicht naheliegender Weise vom Stand der Technik, a3s die Ventilbewegung durch Änderung dPs magnetischen Weges und damit der Dämpfung und Güte der Spule eines elektromagnetischen Resonanzkreises berührungslos erfaßt wird.
Dadurch sind nachteilige Rückwirkungen auf die Ventilbewegung ausgeschlossen.
Eine stabile Ausbildung des Meßanordnung wird dadurch erzielt, dan der Ventil teller zusammen mit dem Ringschile ein einstückiges Aluminiumteil ist.
Störungen lassen sich von dem Magnetkreis der Pingspule durch fernhalten, daß ein Ringmantel aus magnetisch leitendem Werkstoff dit Ringspule umgibt und einen Spalt fur Jie Bewegung ds Ringschildes freiläßt.
Die Auswertung der Frequenzabweichung ist dadurch besonders vorteilhaft möglich, daß die Ausgangsspannung des Resonanzkreises in einen Flankendetektor eingespeist wird daß dem Flankendetektor ein monostabiler Multivibrator nachgeschaltet ist und daß dem Multivibrator eine Tiefpaßschaltung zur Abtrennung des Wechselspannungsanteiles nachgeschaltet ist.
Die Empfindlichkeit der Auswertung läßt sich dadurch besonders gut einstellen, daß der Tiefpaßschaltung ein einstellbarer Verstärker nachgeschaltet ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezug nahme auf die anliegende Zeichnung erl@utert, in der darstellen: Fig. 1 eine An@@cht der Meßanordnung in Ver@i@dung mit dem tilschaft und Fig. 2 eii Schaltbild der Auswerteschaltung.
Fig. 1 zeigt den Zylinderkopf 1 eines Verbrennvzngsmotors, durch dessen Führungsansatz 6 ein Ventilschaft 2 geführt ist. Auf dem. Ventilschaft 2 sitzt ein Ventilteller 3, der in üblicher Weise durch einen Ventilkeil 4 festgespannt ist. An dem Ventilteller 3 ist einstückig ein Ringschild 31 angeformt, dessen Funktion noci ini einzeinen erläutert wird. Der Ventilteller 3 und das Ringschild 31 bestehen aus Aluminium oder einem anderen nicht magnetischem, elektrisch leitendem Werkstoff, in dem Wirbelströme induziert werden können. Fine Schraubendruckfeder 5 liefert die erforderliche Riickstellkraft f@r den Ventilschaft 2.
Im Anschluß an den Fiihrungsarsatz 6 ist ein Spulenkörper 7 mit einer Ringspule 8 angeordnet. Der Spulenkörper 7 umfaßt einen Ring 71, der den Ventilschaft 2 umschließt, einen unterer Flansch 72 mit einem Abstützansatz 73, der sich auf dem Zylinderkopf abstützt und einem oberen Flansch 74, dessen Außendurchmesser kleiner ais der Innendurchmesser des Ringschildes 31 ist. Di Ringspt£le 8 erzeugt ein axiales Magnetfeld, das den Spulenkörper 7 durchsetzt und sich zwlschen den Rändern der Flansche 72 und 74 über den luftraum schließ@.
Ei Ringwantej 9 umschließt den Abstlttzansatz 73 und reicht twa bis zur Höhe des Flansches 74. Der Ringmantel 9 besteht aus magnetisch leitendem Werkstoff und schirmt die Ringspule gegen äußere Einflüsse ab.
Die Ringspul@ 8 bildet nach Fig. 2 zusammen mit einem Kondensator 12 einen elektrischen Resonanzkreis, der auf eine Resonarzfrequenz von ca. 30 kHz abgestimmt ist. Der Spulenkörper 7 bestimmt die Giite und die Induktivität des Spulankreises. Eine Beeirflussung die ser Werte erfolgt durch die Jeweiligen Stellung dts Klngschildes 31, das sich zusammen mit dem Ventilschaft 2 verstellt, so daß er.tsprechend dieser Verstellung die CUte und die Induktivität der Spule und damit die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises geändert wird.
Der aus cer Ringspule 3, dem Kondensator 12 und dem Ringschild 31 gebildete Resonanzkreis ist Teil einer Schwingschaltung 13. Deren sinusförmige Ansgangsschwingung wird in einen Flankendetektor 14 eingegeben, der aus der Sinusschwingung eine Rechteckschwingung erzeugt.
Die Rechteckschwingung beaufschlagt einen monostabilen Multivibrator 15 mit einem Steller 16 zur Einstellung der Tmpulsdauer des tjultivibraters Dem @o@os@ ah@@@n Mult@vihrater 15 ist @@@@ Tietpa@schaltung 17 nachgeschaltet. die im vorliegenden Fall eine Grenzfrequenz von 10 kHz aufweist. Diese Tiefpaßschaltung 17 eliminiert den Wechselspannungsanteil der Ausgangsschwipgung des Mtlltivibrators 15. Der Tiefpaßschaltung 17 ist schließlich ein Verstärker 18 nachgeschaltet, dessen Verstfrkungsgrad mittels einer Einstellstufe 19 eingestellt werden kann. Die verstärkte Ausgangsspannung ist eine Gleichspannung, die der Ventilbewegung im wesentlichen proportional ist. Diese Spannung I:anp aufgezeichnet oder in anderer Weise dargestellt und ausgewertet werden.
Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters soil bei twa 25 x der Resonanzfrequenz des unbeeinflußten Schwingkreises liegen. Dannn erreicht man ein weitgehende Abtrennung des Wechselspannungsanteiles.
Di@ Gleichspannung läßt sich unter Einwirkung der Einstellstufe 19 ir der gewünschten Weise verst.rken. Der Verstärke 18 kann zusätzlich Schaltglieder zur Linearisierung der Ausgangsspannung enthalten.
Bei der Öffnungsbewegung des Ventils verschiebt sich der Ring schild um den gleichen Weg wie der Ventilschaft. Dadurch wird die Schwingungsfrequenz des Rsonanzkreists geändert. Bei einem Ventilweg von 1 mm ergibt sich nach durchgeführten Messungen eine Erhöhung der Schwingungsfrequenz um etwa 1C Z. Bei dieser Frenquenzänderung ändert SiCh das Impuls/Pausen-Verhältnis des Ausgangssignales des monostabilen Multivibrators 15, so daß sich auch der Gleichspannungsmittelwert des Ausgangssignals ändert. Nachdem der wechselspannungsanteil durch die Tiefpaßschaltung 17 abgetrennt ist, steht fiir den Verstärker 1E eine Gleichspannung zur Verfügung, die verstärkt werden kann und der Ventilbwegung proportional ist.
- L e e r s e i t e -

Claims

Anordnung zur berührungslosen Messung der Ventilbewegung Ansprüche 1. Anordnung zur berührungslosen Messung der Ventilbewegung von Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß @in koaxial zum Ventilschaft (2) angeordneter Spulenkörper (7) aus einem magnetisch Jei.

tenden Werkstoff mit einem Ring (71) und zwei Flanschen (72> 74) ein Ringspule (8) eines Resonanzkreises dufnimmt, daß ein an dem V-ntil teller (17) sitzendes Ringschild (31) aus nicht magnetischem, elektrisch leitendem Werkstoff mindestens einen Flansch (74) dcs Spulen körpers (7) übergreift und den magnetischen Weg beeinflußt und daß in einer Auswerteschaltung die durch diP Bewegung des Ringschildes (31) bedingte Frequenzabweichung des Resonanzkreises gemcsstn wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (3) zusammen mit dem Ringschild (31) ein einstückiges Aluminiumteil ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringmantel (9) aus magnetisch leitender Werkstoff die Ringspul@ umgibt und einen Spalt ftir die Bewegung des Ringschildes (31) freil@ßt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Resonanzkreises in einen Flankendetektor (14) eingespeist wird, daß dem Flankendetektor (14) ein monostabiler Multivibrator (15) nachgeschaltet ist und daß dem Multivibrator (15) eine Tiefpaßschaltung (17) zur Abtrennung des Wechselspannungsanteiles nachgeschaltet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4s dadurch gekennzeichnet, naß der Tiefpaßschaltung (17) ein einstellbarer Verstärker (18) nachgeschaltet ist.