DE4040648A1 - Verfahren zur pruefstandslosen ermittlung technischer kennwerte von verbrennungsmotoren und deren einzelzylindern und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur prüfstandslosen Er­ mittlung technischer Kennwerte von Verbrennungsmotoren und de­ ren Einzelzylindern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so­ wie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Sie ermöglicht es einerseits den Motorenherstellern, mit mini­ malem Aufwand die Qualität von Verbrennungsmotoren im Herstel­ lungsprozeß in wichtigen Parametern sowohl im geschleppten als auch im gefeuerten Betrieb zu prüfen und andererseits im Servicebereich und im Rahmen der technischen Überwachung den technischen Zustand von in Nutzung befindlichen Motoren auf einfache und schnelle Weise zu prüfen. Das Verfahren ermög­ licht sowohl die umfassende Ermittlung von Kennwerten für den Gesamtmotor als auch von Kennwerten für die einzelnen Zylin­ der und den Drehzahlregler durch Analyse sekundenschneller Prüfläufe des betriebswarmen Motors. Die Lokalisierung von Fehlerursachen in der Motormechanik, der Kraftstoffzumessung und der Drehzahlregelung wird damit sehr wesentlich unter­ stützt.

Es sind bereits gattungsgemäße Verfahren bekannt (DE 34 01 020 C2 und DD 2 44 638 A1), bei denen das Drehmoment und die Nenn­ leistung eines Verbrennungsmotors indirekt aus der zeitlichen Veränderung der kontinuierlich ermittelten Winkelgeschwindig­ keit der Kurbelwelle bestimmt werden.

Die Verfahren gelangen sowohl bei Leerlaufdrehzahl des Motors als auch während der schlagartigen Beschleunigung gegen das Trägheitsmoment der beschleunigten Bauteile bis zu einer maxi­ malen Drehzahl und der sich nach Unterbrechung der Kraftstoff­ zufuhr anschließenden Auslaufphase zur Anwendung. Charakteri­ stisch für beide Verfahren ist die kontinuierliche Erfassung der Winkelgeschwindigkeit bzw. von Umlaufzeiten innerhalb gleich großer, unmittelbar aufeinanderfolgender Meßintervalle mittels einer Zähleinrichtung und einem damit gekoppelten Rechner. Für die Zylinderzuordnung wird ein zusätzlicher Ge­ ber eingesetzt.

Die Teilung der Meßintervalle geschieht entweder durch

• - das OT-Signal von der Kurbelwelle oder
• - die gegebene Verzahnung des Anlasserzahnkranzes oder
• - die präzise Winkelteilung eines zusätzlich montierten in­ krementalen Gebers.

Nach Abschluß eines Meßzyklus erfolgt dann die Berechnung der interessierenden Kennwerte. Bei der Berechnung des Drehmomen­ tes bzw. der dazu proportionalen Winkelbeschleunigung er­ scheint es nachteilig, daß die verfahrenstechnisch gegebene Periodizität des Arbeitszyklus - bei einem 4-Takt-Motor von zwei Kurbelwellenumdrehungen - völlig unberücksichtigt bleibt und das Bestimmen von Einzelzylinderkennwerten an den Einsatz eines hochauflösenden, präzisen Winkelmarkengebers gebunden ist. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ist darin zu se­ hen, daß der Verlauf der Winkelgeschwindigkeit als Funktion der Zeit ermittelt wird, bei dessen Auswertung ein exakter Be­ zug auf die an den Kurbelwinkel funktionell gebundenen Prozesse innerhalb eines Arbeitszyklus nicht gegeben ist, da sich während der Beschleunigung die Winkelgeschwindigkeit und da­ mit das Verhältnis von Kurbelwinkel zur Zeit stetig verän­ dert.

Die Verwendung eines präzisen Winkelgebers in der Werkstatt scheint insofern nachteilig zu sein, weil er zusätzlich am Mo­ tor anzubauen und mit der Kurbelwelle zu koppeln ist. Da aber bei jedem Motortyp und Fahrzeugtyp andere Bedingungen für den Anbau und hinsichtlich des verfügbaren Montageraumes anzutref­ fen sind, ist die Durchführung an einem neuen Einsatzfall mit neuem Aufwand verbunden und in einigen Fällen sogar unmög­ lich.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäßen Verfahren so weiterzuentwickeln, daß zum einen in einer weiterhin kur­ zen Prüfzeit eine noch umfassendere Motordiagnose durch Be­ stimmen einer wesentlich größeren Anzahl technischer Kennwer­ te sowohl für den Gesamtmotor als auch für die Einzelzylinder und zusätzlich für den Drehzahlregler ermöglicht wird, trotz wesentlicher Vereinfachung des Verfahrens infolge Nutzung der Winkelteilung eines ohnehin am Motor vorhandenen Bauteiles für die Messung von Teilumlaufzeiten, und daß zum anderen die Möglichkeit geschaffen wird, die drehmoment- bzw. leistungs­ proportionale Winkelbeschleunigung der Einzelzylinder und des Gesamtmotors während des Motorlaufes echtzeitmäßig zu erfas­ sen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 8 aus.

Erfindungswesentlich an dem beanspruchten Verfahren ist zum einen, daß aus einer unterbrochenen Folge von in festgelegten Kurbelwinkelbereichen gemessenen Umlauf- bzw. Teilumlaufzei­ ten der Kurbelwelle, die sich in der Periodizität des Arbeits­ zyklus des Motors wiederholt, der Drehzahlverlauf als Funk­ tion des Kurbelwinkels sowie der Verlauf von dynamischem Dreh­ moment und dynamisch ermittelter effektiver Leistung des Mo­ tors als Funktion der Drehzahl dargestellt und Kennzahlen für das maximale Drehmoment, die Nennleistung und den mechani­ schen Wirkungsgrad des Motors sowie für die Funktion des Dreh­ zahlreglers ermittelt werden. Zum anderen wird aus einer un­ terbrochenen Folge von in definierten Kurbelwinkelbereichen gemessenen Teilumlaufzeiten, die sich in der Periodizität des Arbeitszyklus des Motor wiederholt, die Veränderung der Mo­ mentanwinkelgeschwindigkeit innerhalb charakteristischer Pha­ sen des Arbeitsprozesses als Funktion des Kurbelwinkels ermit­ telt. Daraus werden relative Kennzahlen für die Funktion der Einzelzylinder bestimmt, die primär die Einzelzylinderlei­ stung, den Wirkungsgrad des Einzelzylinders sowie die Zylinder­ dichtheit bzw. die Kompression des Einzelzylinders umfas­ sen.

Weiterhin werden die für die Messung von Teilumlaufzeiten de­ finierten Kurbelwinkelbereiche erfindungsgemäß aus einer gleichmäßigen Winkelteilung eines fest auf der Kurbelwelle montierten oder von ihr angetriebenen Bauteiles gewonnen, wo­ bei durch Zusammenfassen mehrerer Winkelsegmente zu einem Kur­ belwinkelbereich der negativen Wirkung von Teilungsfehlern auf die Genauigkeit der Ergebnisse wirkungsvoll begegnet wird. Die erforderliche Synchronisation des definierten Meßzy­ klus mit dem Arbeitszyklus des Motors geschieht durch die lo­ gische Abfolge eines entweder einen definierten Winkel eines mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Bauteiles oder ei­ nen definierten Vorgang im Arbeitszyklus kennzeichnenden Ar­ beitszyklussignals und einer festen Winkelmarke auf der Kur­ belwelle. Zusätzlich ermöglicht die erfindungsgemäße unterbro­ chene Messung von Umlauf- bzw. Teilumlaufzeiten die parallele Erfassung zusätzlicher Meßgrößen oder die Berechnung von Dreh­ zahl, Drehmoment, Arbeit und Leistung bzw. der dazu proportio­ nalen Größen Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung in den zwischen den Messungen liegenden Zeiträumen und damit in Echtzeit.

Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen zum einen in der Mög­ lichkeit, die Winkelteilung eines ohnehin am Motor vorhande­ nen Bauteiles, wie zum Beispiel des Anlasserzahnkranzes, zu benutzen, obwohl bestimmte Teilungsfehler vorhanden sind. Der Aufwand zur Durchführung des Verfahrens ist damit vergleichs­ weise sehr gering. Zum anderen wird der erforderliche Spei­ cherplatz zum Abspeichern eines kompletten Ablaufes der Vollast­ beschleunigung mit anschließender Auslaufphase und damit gleichzeitig die Zeit für die Datenanalyse minimiert. Weiter­ hin ist hervorzuheben, daß durch den konsequenten Bezug der Meßwerte auf den Kurbelwinkel und den Arbeitszyklus die Vor­ aussetzung für eine einfache programmtechnische Auswertung der Meßwerte zur Berechnung der Kennwerte gegeben ist.

Nachfolgende Ausführungen sollen das Verständnis der Erfin­ dung und der verwendeten formelmäßigen Beziehungen erleich­ tern. Ganz allgemein beruht die Erfindung auf den an sich be­ kannten Tatsachen, daß zum einen die Drehbewegung der Kurbel­ welle aufgrund der zyklischen Arbeitsweise von Kolbenmaschi­ nen unter der Wirkung von Gas- und Massenkräften ungleichför­ mig verläuft und diese Prozesse sich periodisch mit dem Ar­ beitszyklus wiederholen und zum anderen die Winkelbeschleuni­ gung bzw. die Arbeit proportional zur Änderung der Winkelge­ schwindigkeit bzw. der kinetischen Energie innerhalb eines be­ stimmten Drehwinkels sind.

Grundsätzlich gelten die allgemeinen Beziehungen

Dabei bedeuten

M Drehmoment
W Arbeit
P Leistung
R Trägheitsmoment der beschleunigten Massen
ϕ Drehwinkel
ϕ Winkelgeschwindigkeit
 Winkelbeschleunigung

Unter der Voraussetzung, daß das Trägheitsmoment integriert über eine Kurbelwellenumdrehung und bei vergleichender Be­ trachtung gleichartiger Kurbelwinkelbereiche als konstant an­ zusehen ist, können aus der kinematischen Analyse heraus pro­ portionale Größen für Drehmoment, Arbeit und Leistung gewon­ nen werden.

Dafür gelten unter Beachtung einer begrenzten Winkelauflösung folgende Beziehungen:

mit x_o Anzahl der Winkelsegmente der Kurbelwinkelteilung
x_m Anzahl der betrachteten Winkelsegmente

mit Δϕ_m Kurbelwinkelbereich, in dem die Zeitmessung erfolgt
Δt gemessene Zeit

mit z Zählerstand des Zeittakt­ zählers
f Frequenz des Zeittaktes

mit Δϕ_a Kurbelwinkelbereich, in dem die Winkelgeschwindigkeits­ änderung analysiert wird
Δϕ Winkelgeschwindigkeitssän­ derung im Winkelbereich Δϕ_a
ϕ mittlere Winkelgeschwindig­ keit im Winkelbereich Δϕ_a

mit x_i Anzahl der Winkelsegmente bis zum Start der i-ten Zeitmessung
x_i+p Anzahl der Winkelsegmente bis zum Start der (i+p)-ten Zeitmessung
woraus Gleichung (9) folgt:

Diese Gleichung gilt allgemein, unabhängig davon, ob der Ge­ samtmotor bzw. ein Arbeitszyklus oder die Einzelzylinder bzw. einzelne Kurbelwinkelbereiche betrachtet werden.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens ist es zweck­ mäßig, den betriebswarmen Motor in unterschiedlichen Betriebs­ arten zu prüfen, wie es in Anspruch 2 dargelegt ist. Je nach Betriebsart erhält man unterschiedliche Kennwerte für den Mo­ tor, seine Einzelzylinder und auch für den Drehzahlregler. Da­ bei entspricht die Betriebsart Anlaßvorgang bei gesperrter Kraftstoffzufuhr dem Schleppbetrieb.

Wie durch Anwendung des Verfahrens die Kennwerte maximales Drehmoment, Nennleistung und mechanischer Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors sowie der Verlauf des dynamischen Drehmo­ mentes und der dynamisch ermittelten effektiven Leistung des Motors als Funktion der Drehzahl ermittelt werden, ist in den Ansprüchen 3, 4 und 5 ausführlich geschildert. Das gleiche trifft auf die Ermittlung der Kennwerte für den Drehzahlreg­ ler gemäß Anspruch 7 zu.

Voraussetzung für die Bestimmung von Kennwerten für die Einzelzylinder eines Motors ist die Festlegung von Anzahl und An­ ordnung der Kurbelwinkelabschnitte innerhalb eines Arbeitszyklus, in denen Teilumlaufzeiten zu messen sind. Wie bereits im Anspruch 6 vermerkt, ist hierbei die Kenntnis des Verlau­ fes der resultierenden Tangentialkraft von Vorteil, weil sie proportional zu der für die Kennwertbestimmung erforderlichen Winkelbeschleunigung ist, wie Gleichung (12) zeigt. Es gelten folgende Beziehungen:

mit resultierende Tangen­ tialkraft
r Kurbelradius

Durch Analyse der in ausgewählten Kurbelwinkelbereichen auf­ tretenden Winkelbeschleunigung erhält man Kenngrößen, die auf­ grund des in diesen Bereichen dominierenden Einflusses der Gaskräfte auf die Änderung der kinetischen Energie bestimmten Merkmalen der Einzelzylinder proportional sind. Die Winkelbe­ schleunigung wird hierbei gemäß Gleichung (9) und (6) aus je­ weils zwei Teilumlaufzeiten ermittelt.

Nachfolgende Auflistung nimmt Bezug auf die Darlegungen in An­ spruch 6 und stellt die Zusammenhänge der Einfachheit halber nur für den ersten Zylinder, der unmittelbar auf das Bezugs­ winkelsignal folgt, und für einen Arbeitszyklus dar. Darin be­ deuten:

Darüber hinaus ist es möglich, durch Zusammenfassen dieser er­ mittelten Winkelbeschleunigungswerte weitere Merkmale zu be­ schreiben.

Das ist zum einen die Zylinderdichtheit, die aus der Summe der Expansionsarbeit und dem Betrag der Kompressionsarbeit zu bilden ist. Betrachtet man wieder nur den ersten Zylinder und einen Arbeitszyklus, so gilt

für die Analyse in der Auslaufphase:

und für den Anlaßvorgang gilt:

Zum anderen betrifft das den mechanischen Wirkungsgrad, der unter der Voraussetzung gleicher Drehzahlbereiche bei der Mes­ sung in der Beschleunigungs- und Auslaufphase nach folgender Beziehung gebildet wird

Dabei werden bereits die zylinderbezogenen Mittelwerte benö­ tigt, die entsprechend dem Wortlaut von Anspruch 6 gebildet werden.

Für den Vergleich der Einzelzylinder ist es erforderlich, aus diesen Kenngrößen relative Einzelzylinderkennwerte zu bilden.

Somit ergibt sich eine große Breite von Einzelzylinderkennwer­ ten, von denen die

relative Einzelzylinderarbeit (relative Einzelzylinderarbeit),
relativer Wirkungsgrad und
relative Zylinderdichtheit

für die Praxis besondere Bedeutung besitzen.

Nach diesen Erläuterungen werden zwei Ausführungsbeispiele an­ hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens,

Fig. 2 Verlauf der resultierenden Tangentialkraft bzw. der Winkelbeschleunigung eines 6-Zylinder-Dieselmotors als Funktion des Kurbelwinkels bei Vollast,

Fig. 3 Verlauf der Winkelgeschwindigkeit eines 6-Zylinder-Die­ selmotors als Funktion des Kurbelwinkels im ersten Be­ reich der Vollastbeschleunigung,

Fig. 4 Verlauf der Winkelbeschleunigung eines 4-Zylinder-Die­ selmotors als Funktion der Motordrehzahl und

Fig. 5 Kurbelwellendrehzahl als Funktion des Kurbelwinkels im Abregelbereich des Drehzahlreglers.

Die im ersten Ausführungsbeispiel verwendete Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt und besteht im wesentlichen aus zwei Zählerschaltungen 5 und 7, einem Mikrorechner 1 mit ange­ schlossenem Monitor 2, Handterminal 3 und Drucker 4, einem Taktgenerator 6 sowie drei Sensoren 8, 9 und 10. Die drei Sen­ soren werden vor dem Prüflauf an den Motor angeschlossen. Sen­ sor 8 erfaßt eine feste Bezugswinkelmarke auf der Kurbelwel­ le, die im vorliegenden Fall bei 20° KW vor OT des ersten Zy­ linders angeordnet ist. Sensor 9 erfaßt die Verzahnung des An­ lasserzahnkranzes, wobei die die Kurbelwinkelteilung markie­ rende Signalflanke von der nicht dem Verschleiß durch den Ein­ griff des Anlasserritzels ausgesetzten Zahnflanke benutzt wird. Sensor 10 erfaßt auf der Einspritzpumpenwelle eine Mar­ kierung des OT desjenigen Zylinders, der im Arbeitszyklus vor dem ersten Zylinder angeordnet ist.

Die Signale dieser Sensoren werden der Zählerschaltung 5 zuge­ führt, das Arbeitszyklussignal von Sensor 10 und das Signal von der festen Bezugswinkelmarke von Sensor 8 werden zusätz­ lich dem Mikrorechner 1 zugeführt.

Aus der logischen Abfolge von Arbeitszyklussignal und des Signals der festen Bezugswinkelmarke erfolgt das Rücksetzen und Neustarten des in der Zählerschaltung 5 angeordneten Zählers. Damit ist eine feste Zuordnung zwischen Zählerstand und dem Kurbelwinkel im Arbeitszyklus als Anzahl der Winkelteilungen bzw. Zähne des Anlasserzahnkranzes nach der festen Bezugswin­ kelmarke im Arbeitszyklus gegeben. Der Mikrorechner 1 kann nun mit den im Programm gespeicherten Werten X_m und X_i die für die Analyse des jeweiligen Motors wichtigen Kurbelwinkel­ bereiche detektieren und in Abhängigkeit davon die Zähler­ schaltung 7 starten, stoppen und den der jeweiligen Teilum­ laufzeit bzw. Umlaufzeit entsprechenden Zählerstand auslesen. Somit werden Teilumlaufzeiten für vorher definierte Kurbelwin­ kelbereiche ermittelt, deren Reihenfolge eine zylindermäßige Zuordnung zuläßt.

Als zweckmäßig hat sich erweisen, daß die Frequenz des den Zeittakt erzeugenden Taktgenerators 6 stufenweise verändert werden kann. In Abhängigkeit von der Betriebsart des Motors und der Messung von Teilumlauf- oder Umlaufzeiten wird durch Signale des Mikrorechners die entsprechende Frequenz einge­ stellt. Die dafür erforderlichen Informationen enthält das Rechnerprogramm.

Aus den vom Mikrorechner 1 ermittelten Teilumlauf- bzw. Um­ laufzeiten und den im Programm gespeicherten Berechnungsvor­ schriften sowie den für den jeweiligen Motor zusätzlich ge­ speicherten Werten für x_o, R, K_M; K_P und n_Mmax werden einer­ seits die Kennwerte für den Gesamtmotor und den Drehzahlreg­ ler, die Kennwerte für die Einzelzylinder und andererseits die Verläufe des dynamischen Drehmomentes und der dynamisch ermittelten effektiven Leistung als Funktion der Motordreh­ zahl sowie der Motordrehzahl als Funktion des Kurbelwinkels bestimmt.

Diese Ergebnisse können über den am Mikrorechner 1 angeschlos­ senen Monitor 2 oder Drucker 4 ausgegeben werden. Mittels des ebenfalls am Mikrorechner 1 angeschlossenen Handterminals 3 erfolgt die Bedienung der Vorrichtung, wobei die Eingabe von Daten (zum Beispiel Motortyp) und auch die Ausgabe von ermit­ telten Kennwerten vorgesehen ist.

In diesem Ausführungsbeispiel sollen die Erfassung der Teilum­ laufzeiten und Umlaufzeiten für einen 6-Zylinder-Dieselmotor sowie der gesamte Ablauf der Meßwerterfassung dargestellt wer­ den. Als erstes gilt es, die Kurbelwinkelbereiche zu definie­ ren, in denen die Messung von jeweils drei Teilumlaufzeiten je Zylinder innerhalb eines Arbeitszyklus erfolgen soll. Aus­ gehend von einer Zähnezahl des Anlasserzahnkranzes von x_o=162, einer für die Messung der Teilumlaufzeit günstigen An­ zahl von Winkelsegmenten bzw. Zähnen von x_m=10 und der festen Bezugswinkelmarke bei 20° KW vor OT des Zylinders 1 wur­ den die x_i-Werte anhand des resultierenden Tangentialkraftver­ laufes bei vorgegebener Drehzahl festgelegt. Fig. ₂ zeigt ei­ nen Ausschnitt dieses Tangentialkraftverlaufes. In den schraf­ fierten Kurbelwinkelbereichen erfolgt die Messung der Teilum­ laufzeiten. Die entsprechenden Werte für x_i sind für diesen Ausschnitt aus dem Arbeitszyklus mit angegeben, ebenso die fe­ ste Bezugswinkelmarke im Arbeitszyklus (AZ).

Fig. 3 zeigt, wie in dieser Weise bei Zylinder 1 und dem nach­ folgenden Zylinder 5 im ersten Bereich der Vollastbeschleuni­ gung der Verlauf der Winkelgeschwindigkeit in den festgeleg­ ten Kurbelwinkelbereichen zylinderbezogen erfaßt wird. Der im auszuwertenden Kurbelwinkelbereich (x_i+p-x_i) ermittelte An­ stieg im Winkelgeschwindigkeitsverlauf entspricht der in die­ sem Bereich wirkenden mittleren Winkelbeschleunigung. Das da­ bei anzuwendende Verfahren wurde bereits ausführlich beschrie­ ben.

Zur Durchführung des Prüflaufes wird die Vorrichtung mittels der drei genannten Sensoren mit dem im Fahrzeug eingebauten Motor verbunden. Nach Auswahl des Motortyps und der Betriebs­ art-Vollastbeschleunigung mit anschließender Auslaufphase wird der betriebswarme Motor gestartet und eine festgelegte Leerlaufdrehzahl als Startdrehzahl eingestellt. Läuft der Mo­ tor stabil in dieser Drehzahl, wird vom Mikrorechner 1 ein Startsignal ausgegeben, infolgedessen die Vollastbeschleunigung durch schlagartiges Betätigen des Gaspedals ausgelöst wird. Nach Überschreiten einer festgelegten Winkelgeschwindig­ keit oberhalb der Startwinkelgeschwindigkeit und nachfolgen­ dem Rücksetzen der Zählerschaltung 5 beginnt das Erfassen und Abspeichern der Teilumlaufzeiten. Nach Vollendung von vier vollständigen Arbeitszyklen wird die Erfassung der Teilumlauf­ zeiten beendet und auf die Erfassung von Umlaufzeiten umge­ schaltet. Nach Erreichen der Maximaldrehzahl wird der Motor kurze Zeit, zirka eine bis zwei Sekunden, in dieser Drehzahl betrieben und danach durch schlagartiges Zurücknehmen des Gas­ pedals die Kraftstoffzufuhr unterbrochen und damit die Aus­ laufphase eingeleitet. Die Erfassung von Umlaufzeiten wird so­ lange ununterbrochen weitergeführt, bis eine vorher festgelegte Drehzahl unterhalb der Drehzahl bei maximalem Drehmoment n_Mmax unterschritten wird. Mit Beginn des auf dieses Ereig­ nis folgenden Arbeitszyklus werden wieder Teilumlaufzeiten er­ faßt und nach Unterschreiten einer weiteren Winkelgeschwindig­ keitsgrenze wieder auf die Erfassung von Umlaufzeiten umge­ schaltet. Die Auslaufphase wird nach dem Zuschalten der Kraft­ stoffzufuhr durch den Drehzahlregler bedeutet. Nachdem der Motor zirka fünf bis sieben Sekunden in der Leerlaufdrehzahl ge­ laufen ist, wird er abgeschaltet. Der Mikrorechner 1 beendet die Erfassung und Abspeicherung der Umlaufzeiten entweder nach Unterschreiten einer Drehzahl unterhalb der Leerlaufdreh­ zahl oder einer begrenzten Anzahl von Arbeitszyklen in der Leerlaufdrehzahl.

Das Umschalten von der Erfassung der Teilumlaufzeiten auf die Erfassung von Umlaufzeiten und zurück erfolgt automatisch durch den Mikrorechner 1 und anhand der im Programm enthalte­ nen Umschaltkriterien.

Durch Anwendung der beschriebenen Berechnungsverfahren können mit den gespeicherten Meßwerten die Kennwerte und die Funk­ tionsverläufe für den Prüflauf bestimmt werden. Zur Verbesse­ rung der Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den gesamten Prüfablauf drei- bis fünfmal zu wiederholen und die gemittelten Kennwerte und Funk­ tionsverläufe auf dem Monitor 2 bzw. dem Drucker 4 darzustel­ len bzw. auszugeben.

Nach einigen nur wenige Sekunden dauernden Prüfläufen stehen eine Vielzahl von Kennwerten für eine umfassende Bewertung des technischen Zustandes des Motors, seiner Einzelzylinder und des Drehzahlreglers zur Verfügung. Im einzelnen sind dies:

für den Gesamtmotor:
- maximales Drehmoment
- Nennleistung
- mechanischer Wirkungsgrad
- dynamischer Drehmoment als Funktion der Drehzahl
- dynamisch ermittelte effektive Leistung als Funk­ tion der Drehzahl

für die Einzelzylinder:
- relative Einzelzylinderleistung
- relativer mechanischer Wirkungsgrad
- relative Zylinderdichtheit

für den Drehzahlregler:
- Leerlaufdrehzahl
- maximale Regelabweichung bei Leerlaufdrehzahl
- Abregelbereich
- Maximaldrehzahl
- maximale Regelabweichung bei Maximaldrehzahl
- Drehzahl als Funktion des Kurbelwinkels

Im zweiten Ausführungsbeispiel kommt eine modifizierte Vor­ richtung an einem 4-Zylinder-4-Takt-Dieselmotor zum Einsatz. In diesem Fall wird auf die Einzelzylinderanalyse verzichtet, und somit kann eine vereinfachte Ausführung der in Fig. 1 dar­ gestellten Vorrichtung eingesetzt werden. Die Vereinfachung bezieht sich auf die Zählerschaltung 5 sowie die Sensoren 9 und 10, auf die vollständig verzichtet werden kann.

Dem Mikrorechner 1 werden somit nur noch die Signale des die feste Kurbelwinkelmarke erfassenden Sensors 8 zugeführt. Mit diesen Signalen steuert der Mikrorechner 1 die Zählerschal­ tung 7 in der Art, daß die Umlaufzeiten entweder für jede Kur­ belwellenumdrehung oder jede zweite ermittelt werden. Bei der Ermittlung der Umlaufzeit nur für jede zweite Umdrehung wird die Zählerschaltung 7 nach dem signalausgelösten Stop, dem Auslesen des Zählerstandes und dem Zurücksetzen nicht sofort wieder gestartet, sondern erst nach Eintreffen des nächsten Kurbelwinkelsignals. In der dazwischenliegenden Zeit besteht die Möglichkeit, zusätzlichen Meßgrößen zu erfassen.

In beiden Fällen ist bei der Berechnung der Winkelbeschleuni­ gung zu beachten, daß x_o=1 und (x_i+p-x_i) = 2 wird. Wird für jede Umdrehung die Umlaufzeit ermittelt, so gilt p=2; falls nur für jede zweite Umdrehung, so gilt p=1.

Zur Durchführung des Prüflaufes wird die vereinfachte Vorrich­ tung mit nur einem Sensor an dem im Fahrzeug eingebauten Mo­ tor angeschlossen. Nach Auswahl des Motortyps wird der Motor gestartet und die Betriebsart-Vollastbeschleunigung mit an­ schließender Auslaufphase in der gleichen Art und Weise wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben durchge­ führt, nur daß dabei vom Anfang bis zum Ende der Meßwerterfas­ sung nur Umlaufzeiten ermittelt werden. Die Steuerung des Meß­ werterfassungsprozesses reduziert sich somit auf das Starten und Stoppen dieses Prozesses.

Durch Anwendung der gleichen Berechnungsverfahren können mit den gespeicherten Umlaufzeiten die Kennwerte und Funktionsver­ läufe für den Gesamtmotor und den Drehzahlregler bestimmt wer­ den. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ist es auch hier zweckmäßig, den Prüflauf drei- bis fünfmal zu wiederholen und die gemittelten Kennwerte und Funktionsverläu­ fe auszugeben bzw. darzustellen.

Nach einigen nur wenige Sekunden dauernden Prüfläufen steht die gleiche Anzahl von Kennwerten für eine umfassende Bewer­ tung des technischen Zustandes des Gesamtmotors und des Dreh­ zahlreglers zur Verfügung, wie sie im ersten Ausführungsbei­ spiel aufgeführt wird, jedoch ohne die relativen Einzelzylin­ derkennwerte. Aus diesem Grund ist mit den Ergebnissen dieser vereinfachten Vorrichtung eine Lokalisierung von Fehlern in­ nerhalb des Motors nicht möglich.

Fig. 4 zeigt einen so ermittelten Verlauf der dem dynamischen Drehmoment direkt proportionalen Winkelbeschleunigung, und Fig. 5 zeigt den Verlauf der Kurbelwellendrehzahl als Funk­ tion des Kurbelwinkels, aus dem die beschriebenen Kennwerte für den Drehzahlregler zur Kennzeichnung des Regelverhaltens bei maximaler Drehzahl ermittelt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur prüfstandslosen Ermittlung technischer Kenn­ werte von Verbrennungsmotoren und deren Einzelzylindern durch indirekte Ermittlung von Drehzahl, Drehmoment, Ar­ beit und Leistung mittels Analyse der rotierenden Bewe­ gung der Kurbelwelle des durch innere und äußere Wider­ standsmomente sowie das Trägheitsmoment aller zu beschleu­ nigenden Massen belasteten Verbrennungsmotors, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• a) zur Ermittlung von Drehzahl, Drehmoment, Arbeit und Leistung sowie den daraus gebildeten Kennwerten einer­ seits und zur Darstellung der Drehzahl als Funktion des Drehwinkels sowie den Drehmoment und Leistung als Funktion der Drehzahl andererseits Umlauf- oder Teilum­ laufzeiten der Kurbelwelle für bestimmte, innerhalb ei­ nes vollständigen Arbeitszyklus des Motors definierte und mit dessen Periodizität sich wiederholende Kurbel­ winkelbereiche diskontinuierlich ermittelt werden, wo­ bei innerhalb des Arbeitszyklus sowohl Kurbelwinkelbe­ reiche, in denen Umlauf- oder Teilumlaufzeiten ermit­ telt werden, als auch solche ohne Zeitermittlung ange­ ordnet sind,
• b) die Kurbelwinkelbereiche aus einer gleichmäßigen Win­ kelteilung eines Bauteiles, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, gebildet werden durch mindestens ein Segment dieser Winkelteilung oder durch Zusammenfassen mehrerer Segmente dieser Winkelteilung, wobei die An­ zahl der zusammengefaßten Winkelsegmente innerhalb ei­ nes Arbeitszyklus nicht konstant sein muß,
• c) der Anfang der Kurbelwinkelbereiche, in denen die Um­ lauf- bzw. Teilumlaufzeit zu ermitteln ist, durch die Anzahl der Winkelsegmente x_i ermittelt wird, die zwi­ schen einem festen Bezugswinkel im Arbeitszyklus und diesem Anfangswinkel vorhanden sind, und die Breite dieser Kurbelwinkelbereiche durch eine andere für die jeweilige Kennwertermittlung festgelegte Anzahl von Winkelsegementen x_m gebildet wird,
• d) der feste Bezugswinkel im Arbeitszyklus gebildet wird aus der logischen Abfolge eines Arbeitszyklussignals von einem einen definierten Winkel oder definierten Vorgang im Arbeitszyklus erfassenden Sensor und eines Bezugswinkelsignals von einem eine feste Winkelmarke auf der Kurbelwelle erfassenden Sensor, woraus gleich­ falls unter Beachtung der Zündfolge die Zylinderzuord­ nung abzuleiten ist, und
• e) die Berechnung von Drehzahl, Drehmoment, Arbeit und Leistung bzw. von dazu proportionalen Größen einer­ seits in den zwischen der Erfassung von Umlauf- bzw. Teilumlaufzeiten liegenden Zeiträumen und damit in Echtzeit oder andererseits nach Erfassung aller Um­ lauf- bzw. Teilumlaufzeiten durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Kennwerte die Betriebsarten des Motors in betriebsarmen Zustand und die Parameter zur Ermitt­ lung der Umlauf- bzw. Teilumlaufzeiten so gesteuert wer­ den, daß

• a) während des Anlaßvorganges bei gesperrter Kraftstoffzu­ fuhr zur Analyse des Kompressionsverhaltens Kennwerte für die relative Arbeit der Einzelzylinder in der Kom­ pressions- und/oder Expansionsphase bestimmt werden,
• b) im Leerlauf zur Analyse der Laufunruhe des Motors Kenn­ werte für die relative Arbeit der Einzelzylinder in der Kompressions- und/oder Expansionsphase bestimmt werden,
• c) durch schlagartiges Betätigen des Gaspedals die Be­ triebsart Vollastbeschleunigung mit anschließender Aus­ laufphase eingestellt wird und in einem ersten Be­ reich, der nach einer bestimmten Erhöhung der Winkelge­ schwindigkeit oder nach Zurücklegen eines bestimmten Kurbelwinkels nach der Pedalbetätigung beginnt und nach einer bestimmten Anzahl mehrerer aufeinanderfol­ gender Arbeitszyklen endet, Kennwerte für die relativen Arbeits- und Leistungsanteile der Einzelzylinder ermittelt werden und in einem unmittelbar an diesem er­ sten Bereich anschließenden zweiten Bereich, der bis zur Nenndrehzahl reicht, Kennwerte für das maximale Drehmoment und die Nennleistung des Motors sowie Dreh­ moment und Leistung als Funktion der Drehzahl bestimmt werden und in einem nach Erreichen der Nenndrehzahl an­ schließenden dritten Bereich, der bis zum Einregeln der maximalen Motordrehzahl reicht, Kennwerte für den Drehzahlregler bestimmt werden und in einem daran an­ schließenden vierten Bereich, in dem nach Sperren der Kraftstoffzufuhr die Verzögerung des Motorlaufes (Aus­ laufphase) beginnt, ein Kennwert für das Verlustmoment im Bereich der Drehzahl des maximalen Drehmomentes und mit diesem Kennwerte für das indizierte Moment und den mechanischen Wirkungsgrad des Motors sowie das Verlust­ moment und die Verlustleistung als Funktion der Dreh­ zahl bestimmt werden und in einem nach Unterschreiten einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit sich daran an­ schließenden fünften Bereich über eine bestimmte An­ zahl von Arbeitszyklen Kennwerte für das relative Ver­ lustmoment der Einzelzylinder in der Kompressions- und Expansionsphase sowie unter Einbeziehung der im ersten Bereich ermittelten Arbeitsanteile der Einzelzylinder Kennwerte für ein relatives indiziertes Moment und den relativen Wirkungsgrad der Einzelzylinder bestimmt wer­ den und in einem sich daran anschließenden sechsten Be­ reich, der bis zum Einregeln der Leerlaufdrehzahl reicht, weitere Kennwerte für den Drehzahlregler be­ stimmt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umlauf- und Teilumlaufzeit nach der Be­ ziehung ermittelt wird,
worin bedeuten:
f Frequenz des Zeittaktes,
z_i Zählerstand des Zeittaktzählers, der der Um­ lauf- bzw. Teilumlaufzeit des i-ten Kurbelwin­ kelbereiches entspricht,
und daß die Motordrehzahl bzw. Kurbelwellendrehzahl nach der Beziehung bestimmt wird, worin bedeuten:
x_o Anzahl der Winkelsegmente des die Kurbelwin­ kelteilung tragenden Bauteiles,
x_m Anzahl der Winkelsegemente, über die die Zeit­ messung erfolgt,
wobei x_m möglichst gleich x_o oder 2x_o gewählt werden sollte.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dynamisch ermit­ telte Drehmoment des Motors nach der Beziehung bestimmt wird, worin bedeuten:
R Trägheitsmoment aller zu beschleunigenden Mas­ sen,
f Frequenz des Zeittaktes,
x_o Anzahl der Winkelsegmente des die Kurbelwin­ kelteilung tragenden Bauteiles,
x_m Anzahl der Winkelsegmente, über die die Um­ lauf- bzw. Teilumlaufzeit gemessen wird,
x_i Anzahl der Winkelsegmente vom festen Winkel im Arbeitszyklus bis zum Start der i-ten Mes­ sung der Umlauf- bzw. Teilumlaufzeit im Ar­ beitszyklus,
x_i+p Anzahl der Winkelsegmente vom festen Winkel im Arbeitszyklus bis zum Start der (i+p)-ten Messung der Umlauf- bzw. Teilumlaufzeit (p ist eine ganze Zahl) im Arbeitszyklus,
z_i Zählerstand des Zeittaktzählers, der der i- ten Umlauf- bzw. Teilumlaufzeit entspricht,
z_i+p analog Bedeutung von Z_i,
wobei X_m möglichst gleich x_o und (x_i+p-x_i) = 2x_o oder ein ganzzahliges Vielfaches von 2x_o gewählt werden sollte,
und das ermittelte dynamische Drehmoment einer gemittel­ ten Motordrehzahl zugeordnet und als Funktion der Drehzahl dargestellt wird,
daß durch Mittelung mehrerer im zweiten Bereich der Vollast­ beschleunigung und im Bereich der Drehzahl des maxima­ len Drehmomentes des Motors (n_Mmax) ermittelter dynami­ scher Drehmomentwerte ein Kennwert für das maximale Dreh­ moment nach der Beziehung bestimmt wird,
worin bedeuten
Mittelwert einer bestimmten Anzahl im Be­ reich der Drehzahl des maximalen Drehmomen­ tes während des zweiten Bereiches der Vollast­ beschleunigung ermittelter dynamischer Drehmomentwerte,
K_M Korrekturfaktor, der das Verhältnis zwischen dem auf einem Prüfstand ermittelten maxima­ len Drehmoment und dem mittleren dynamischen Drehmoment im Bereich der Drehzahl von M_max darstellt, in diesem Drehzahlbereich gültig ist und empirisch für den jeweiligen Motor­ typ zu ermitteln ist,
daß durch Mittelung mehrerer im vierten Bereich der Vollast­ beschleunigung und im Bereich der Drehzahl des maxima­ len Drehmomentes ermittelter dynamischer Drehmomentwerte ein Kennwert für das Verlustmoment bei dieser Drehzahl nach der Beziehung bestimmt wird,
worin den Mittelwert einer bestimmten Anzahl die­ ser dynamischen Drehmomentswerte darstellt,
daß aus den ermittelten Kennwerten ein Kennwert für das indizierte Moment im Bereich der Drehzahl des maximalen Drehmomentes nach der Beziehung
M_ind = M_max + |M_dv |
bestimmt wird,
und daß aus den ermittelten Kennwerten ein weiterer Kenn­ wert für den mechanischen Wirkungsgrad des Motors im Be­ reich der Drehzahl des maximalen Drehmomentes nach der Be­ ziehung bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamisch ermit­ telte effektive Leistung des Motors nach der Beziehung oder, wenn die Werte für den Drehmomentenverlauf bereits ermittelt wurden, nach der Beziehung

bestimmt wird,
worin die Kurzzeichen die gleiche Bedeutung wie in An­ spruch 4 haben, wobei x_m möglichst gleich x_o und (x_i+p-x_i) = 2x_o oder ein ganzzahliges Vielfaches von 2x_o ge­ wählt werden sollte,
und die dynamisch ermittelte effektive Leistung einer ge­ mittelten Motordrehzahl zugeordnet und als Funktion der Drehzahl dargestellt wird,
daß durch Mittelung mehrerer im zweiten Bereich der Vollast­ beschleunigung und im Bereich der Nenndrehzahl ermit­ telter Werte der effektiven dynamischen Leistung ein Kenn­ wert für die Nennleistung nach der Beziehung bestimmt wird,
worin bedeuten
Mittelwert einer bestimmten Anzahl im Be­ reich der Nenndrehzahl während des zweiten Bereiches der Vollastbeschleunigung ermit­ telter Werte der effektiven dynamischen Leistung,
K_P Korrekturfaktor, der das Verhältnis zwi­ schen der auf einem Prüfstand ermittelten effektiven Nennleistung und der dynamisch ermittelten effektiven Nennleistung darstellt, im Bereich der Nenn­ drehzahl gültig ist und empirisch für den jeweiligen Motortyp zu ermitteln ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) zur Analyse der Energieumwandlungsprozesse innerhalb des Arbeitszyklus einer Kolbenmaschine die Veränderung der kinetischen Energie des Systems in der Kompres­ sions- und/oder der Arbeits- bzw. Expansionsphase der einzelnen Zylinder des Motors analysiert wird, wobei die allgemeine Beziehung
  ΔW_i = R · _i · ϕ_i
  benutzt wird,
  worin bedeuten
  R Trägheitsmoment aller zu beschleunigenden Massen
  _i Winkelbeschleunigung, die im benachbarten Kur­ belwinkelbereich ϕ_i wirkt,
  ϕ_i Kurbelwinkelbereich, in dem die Energieände­ rung analysiert wird,
• b) für die Bewertung der Einzelzylinder ausschließlich re­ lative Kennwerte gebildet werden, die sich entweder auf den Mittelwert oder einen Extremwert aller Zylin­ der beziehen und unter den Voraussetzungen
  R = konstant und
  ϕ_i = konstant für jeden Zylinder
  die Beziehung
  ΔW_i ∼ _i
  verwendet wird,
• c) die der Energieänderung im betrachteten Kurbelwinkelbe­ reich proportionale zylinderbezogene Winkelbeschleuni­ gung nach der Beziehung bestimmt wird, worin bedeuten
  f Frequenz des Zeittaktes,
  x_o Anzahl der Winkelsegmente des die Kurbel­ winkelteilung tragenden Bauteiles,
  x_m Anzahl der Winkelsegmente, über die die Teilumlaufzeit gemessen wird,
  x_i Anzahl der Winkelsegmente vom festen Winkel im Arbeitszyklus bis zum Start der i-ten Messung der Teilumlaufzeit im Arbeits­ zyklus,
  x_i+p Anzahl der Winkelsegmente vom festen Win­ kel im Arbeitszyklus bis zum Start der (i+p)-ten Messung der Teilumlaufzeit im Ar­ beitszyklus,
  Zählerstand des Zeittaktzählers, der der i-ten Teilumlaufzeit im k-ten Arbeitszyklus entspricht,
  Zählerstand des Zeittaktzählers, der der (i+p)-ten Teilumlaufzeit im k-ten Arbeits­ zyklus entspricht,
  j Nummer des j-ten Zylinders in der Reihen­ folge der Zündfolgen bezogen auf den festen Winkel im Arbeitszyklus,
  dabei wird ein eindeutiger Zusammenhang zwischen i, p und j durch die festgelegte Anzahl der Kurbelwinkelbe­ reiche im Arbeitszyklus, in denen Teilumlaufzeiten er­ mittelt werden, und die festgelegten Kurbelwinkelberei­ che, in denen die Energieänderung analysiert wird, so­ wie durch die Zündfolge und die Lage des festen Win­ kels im Arbeitszyklus hergestellt,
• d) die für die Messung der Teilumlaufzeiten festgelegte Anzahl der Winkelsegmente der Kurbelwinkelteilung x_m einen Minimalwert nicht unterschreitet und dieser Mini­ malwert ausgehend vom real vorhandenen Teilungsfehler der Kurbelwinkelteilung und vom zulässigen Fehler der Winkelbeschleunigung entweder mit Hilfe der Fehlerrech­ nung abgeschätzt oder mittels Simulationsrechnung oder auch auf experimentellem Wege bestimmt wird,
• e) die Anzahl und Anordnung der Kurbelwinkelabschnitte in­ nerhalb eines Arbeitszyklus, in denen Teilumlaufzeiten zu ermitteln sind, in Abhängigkeit vom Motorentyp (Ar­ beitsverfahren, Zylinderanzahl, Zylinderanordnung), von der Kurbelwinkelteilung, von der Lage des festen Bezugswinkels und der Spezifik der zu bestimmenden Kennwerte für die Einzelzylinder - vorteilhafterweise unter Benutzung des aus der Entwicklung des jeweiligen Motors bekannten Verlaufes der resultierenden Tangen­ tialkraft - exakt festgelegt werden,
• f) durch Auswertung von jeweils zwei Teilumlaufzeiten Win­ kelbeschleunigungswerte ermittelt werden, die unter Be­ rücksichtigung der Betriebsart während der Messung die­ ser Teilumlaufzeiten entweder der Einzelzylinderleistung oder der Arbeit des Einzelzylinders in der Kom­ pressions- und Arbeitsphase oder dem Verlustmoment des Einzelzylinders in der Kompressions- und Expansionsphase oder der Kompressionsarbeit des Einzelzylinders oder der Expansionsarbeit des Einzelzylinders oder der Laufunruhe proportional sind,
• g) zum Bestimmen der relativen Einzelzylinderkennwerte für jeden Kennwert a getrennt in einem ersten Schritt von den zur Analyse vorgesehenen Arbeitszyklen für je­ den Zylinder der mittlere Winkelbeschleunigungswert ermittelt wird, in einem zweiten Schritt diese zy­ linderbezogene Werte zu einem Mittelwert für den Mo­ tor zusammengefaßt und in einem dritten Schritt die relativen Einzelzylinderkennwerte entweder nach der Be­ ziehung bestimmt werden oder anstelle des Mittelwertes für den Gesamtmotor ein Extremwert der zylinderbezogenen Win­ kelbeschleunigungswerte als Bezugsbasis verwendet wird und
• h) durch zweckmäßiges Verrechnen von jeweils zwei unter­ schiedlichen mittleren Winkelbeschleunigungswerten je­ weils des gleichen Einzelzylinders zusätzliche Größen für die Einzelzylinder bestimmt werden, die entweder der indizierten Arbeit, dem Wirkungsgrad oder der Zy­ linderdichtheit proportional sind, wobei zum Berechnen der relativen Einzelzylinderkennwerte analog den Win­ kelbeschleunigungswerten verfahren wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kennzeichnung der Funktion des Drehzahlreglers im dritten Bereich der Vollastbeschleunigung einerseits die Drehzahl _ab be­ stimmt wird, bei der die dynamisch ermittelte effektive Leistung ihren Maximalwert erreicht und andererseits ab dieser Drehzahl aus dem Verlauf der Drehzahl als Funk­ tion des Kurbelwinkels die maximale Drehzahl n_max und ei­ nige Umdrehungen später aus einer bestimmten Anzahl von Drehzahlwerten die mittlere Maximaldrehzahl _max und ei­ ne mittlere Drehzahlabweichung bei dieser Drehzahl ermittelt werden und im sechsten Bereich der anschließen­ den Auslaufphase aus dem Verlauf der Drehzahl als Funk­ tion des Kurbelwinkels die minimale Drehzahl n_min und ei­ nige Umdrehungen später aus einer bestimmten Anzahl von Drehzahlwerten die mittlere Leerlaufdrehzahl _L und eine mittlere Drehzahlabweichung bei Leerlaufdrehzahl er­ mittelt und die Drehzahlverläufe dargestellt werden, daß aus diesen ermittelten Werten als Kennwerte für die Funk­ tion des Drehzahlreglers zum einen die mittlere Maximal­ drehzahl, die mittlere Leerlaufdrehzahl, die mittlere Drehzahlabweichung bei _max und die mittlere Drehzahlab­ weichung bei herangezogen und zum anderen die maxima­ le Regelabweichung bei Begrenzung der maximalen Motordreh­ zahl bzw. beim Einregeln der Leerlaufdrehzahl, die nach den Beziehungen bzw. sowie der Abregelbereich des Drehzahlreglers, der nach der BeziehungΔn_ab = _max - _abbestimmt werden.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) eine erste Zählerschaltung (5) vorgesehen ist, deren Eingang zum einen ein Kurbelwinkelsignal von einem die Kurbelwinkelteilung erfassenden Sensor (9), zum ande­ ren ein Bezugswinkel-Signal von einem eine feste Kur­ belwinkelmarke (zum Beispiel OT-Punkt des ersten Zylin­ ders) erfassenden Sensor (8) und zusätzlich ein Ar­ beitszyklussignal von einem einen definierten Winkel oder definierten Vorgang im Arbeitszyklus (zum Bei­ spiel des ersten Zylinders) erfassenden Sensors (10) zu­ geführt werden,
• b) aus der logischen Abfolge des vom Sensor (10) erfaßten Arbeitszyklussignal und dem vom Sensor (8) erfaßten Be­ zugswinkel-Signal in der Zählerschaltung (5) ein Rück­ setzimpuls für den internen ersten Zähler gewonnen wird,
• c) diese erste Zählerschaltung (5) über Daten- und Steuer­ leitungen mit einem Mikrorechner (1) verbunden ist, welchem es damit möglich ist, zu jedem Zeitpunkt den Zählerstand auszulesen bzw. definierte Zählerstände zu detektieren,
• d) die Signale der Sensoren (8 und 10) weiterhin den Ein­ gängen des Mikrorechners (1) zugeführt werden,
• e) eine zweite Zählerschaltung (7) mit dem Mikrorechner (1) über Daten- und Steuerleitungen verbunden ist, über welche der interne zweite Zähler vom Mikrorechner (1) gestartet und zurückgesetzt sowie das Zählerergebnis ausgelesen werden kann,
• f) die zweite Zählerschaltung (7) von einem mit ihr ver­ bundenen Taktgenerator (6) angesteuert wird, dessen Taktfrequenz vom Mikrorechner (1) über Steuerleitungen verändert werden kann,
• g) der Mikrorechner (1) einerseits aus den zugeführten Signalen (von 8 und 10) in Verbin­ dung mit der zweiten Zählerschaltung (7) Umlaufzeiten für jeweils eine Kurbelwellenumdrehung im Arbeitszyklus bestimmt und andererseits mit der im Rechnerprogramm für den jeweiligen Motortyp und die Betriebsart gespeicherten Folge von Zählerstän­ den und deren Vergleich mit dem aktuellen Zählerstand der ersten Zählerschaltung (5) Beginn und Ende derjeni­ gen Kurbelwinkelabschnitte innerhalb eines Arbeitszyklus detektiert, für die er durch entsprechendes An­ steuern und Auslesen der zweiten Zählerschaltung (7) die zugehörigen Teilumlaufzeiten ermittelt, und mit den weiterhin gespeicherten Werten R, K_M, K_P, n_Mmax die in der jeweiligen Betriebsart festgelegten Funktio­ nen und/oder Kennwerte ermittelt,
• h) mit dem Mikrorechner (1) eine Bedieneinheit (3) verbun­ den ist, die es dem Bediener der Vorrichtung ermög­ licht, Rechnerprogrammme aufzurufen, Daten einzugeben und die Ausgabe der Ergebnisse zu steuern, und
• i) die ermittelten Kennwerte auf dem Display der Bedien­ einheit (3) und die ermittelten Funktionen und/oder Kennwerte auf einem an den Mikrorechner (1) angeschlos­ senen Monitor (2) und/oder Drucker (4) dargestellt werden.