DE7240022U

DE7240022U - Vorrichtung zum pruefen von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE7240022U
Application number: DE19727240022U
Authority: DE
Original assignee: SCANS ASSOCIATES Inc
Current assignee: SCANS ASSOCIATES Inc
Priority date: 1971-11-22
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1974-06-06
Also published as: DE2253418A1; BE790829A; FR2159947A5; AU4558272A; US3763420A; CA963956A; DE2253418B2; JPS5734464B2; GB1379070A; JPS4859203A; AU452491B2

Description

.Vorrichtung zum Prüfen von Verbrennungsmotoren y

Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotor, etwa Kraftfahrzeugmotore, und bezieht sich insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und/oder Bestimmung des Zündwinkels des Motors, d.h. desjenigen Winkels relativ zur oberen Totlage der Kolben innerhalb ihrer Zylinder, bei dem der Zündfunke in den Ilotorzylindern auftritt. Die Erfindung hat dabei unter anderem zum Ziel, ein verbessertes automatisches Prüfsystem zu schaffen, etwa ein System mit einem mehrere Prüfstände bedienenden Fließband, bei dem jeder Prüfstand zur Aufnahme eines zu prüfenden Motors dient und so arbeitet, daß er den Zündzeitpunkt relativ zur oberen Totlage des Motorkolbens ermittelt (der gewöhnlich als "Zündwinkel" bezeichnet v/ird) und auf einen bestimmten oder gewünschten Wert einstellt oder justiert.

In der deutschen Offenlegungsschrift 2 043 327 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung des Zündwinkels offenbart, wobei mit einem Coder gearbeitet wird, der rasche Impulse, etwa 3^00 Impulse pro Umdrehung der Motorwelle oder 10 Impulse pro Grsd, erzeugt. Dieses System arbeitet auf der Grundlage der Zählung, d.h. auf der Grundlage von V/inkelgraden. Durch eine derartige Zählung ermittelt das System dan ZUndwinkel und liefert das gewünschte

Ergebnis. Das bekannte System erbringt gute Resultate und ist unter bestimmten Bedingungen besonders geeignet; es läßt sich jedoch nicht unter allen Bedingungen ökonomisch verwenden. So bildet ein Coder eine verhältnismäßig teure Einrichtung, die außerdem leicht zerbrechlich ist. Ein Coder ist ferner sehr empfindlich gegen Stöße und kann selbst durch verhältnismäßig schwache Stöße unbrauchbar v/erden. Außerdem muß der Coder in einem Prüfsystem mit eiern Motor verbunden werden; er läßt sich jedoch mit einem Fahr-? zeugmotcr auf einem Parkplatz oder unter ähnlichen Bedingungen nicht leicht verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Messung und/oder Einstellung des Zündwinkels eines Motors zu schaffen, das ohne Coder auskommt.

Zur Aufgabo der Erfindung gehört es, ein System zu vermitteln, das unabhängig davon, ob sich der Motor in einem Prüfstand befindet, in einem Fahrzeug arbeitet oder unter sonstigen geeigneten Bedingungen zur Prüfung installiert ist, die Messung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren gestattet.

Aufgabe der Erfindung ist ferner ein verbessertes Motorprüfsystem zur Ermittlung des Motorzündwinkels, das sich bequem in Reparaturwerkstätten verwenden läßt, ohne daß sich Einschränkungen aus der in der Werkstatt vorhandenen Ausrüstung oder dem Personal ergeben.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, einen verbesserten Prüfstand zu schaffen, der den zu prüfenden Motor aufnimmt und zur Ermittlung des Zündwinkels betreibt, ohne jedoch wirkliche Zündungen in den Zylindern durchzuführen, so daß die Notwendigkeit, den Motor mit Benzin oder sonstigem brennbaren Gas, etwa Butangas, zu betreiben, und die damit verbundenen Unannehmlichkeiten und Schwierig-

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keiten wegfallen.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, ein verbessertes Prüfsystem für Kraftfahrzeugmotore zu schaffen, das mehrere Prüfstände zur Aufnahme der zu prüfenden Motoren von LadeStationen umfaßt, wobei die einzelnen Hotore sicher in die jeweiligen Prüfstände eingesetzt v/erden und der jeweilige Prüfstand den Motor so betreibt, daß dessen Zündwinkel richtig ermittelt wird, und den Verteiler automatisch zur Erzeugung eines gewünschten Zündwinkels verstellt, wobei ferner der zu prüfende Motor aus dem jeweiligen Prüfstand entfernt und Pn eine Entladestation abgegeben wird.

Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, einen Prüfstand zu schaffen, der in der Lage ist, den jeweils zu prüfenden Motor aufzunehmen und zur Ermittlung seines Zündwinkels zu betreiben, ohne daß eine Kühlung des Motors mit Wasser oder die Entfernung von Abgasen erforderlich ist.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es weiterhin, ein verbessertes Motorprüfsystem vorzusehen, das in der Lage ist, den jeweils zu prüfenden Motor zur Ermittlung seines Zündwinkels zu betreiben, die Befestigungseinrichtungen des Motorverteilers, etwa eine Verteiler-Halteschraube, zu lösen₉ den Verteiler zur Erzeugung eines bestimmten Zündwinkels zu justieren und danach die Befestigvngseinrichtungen wieder festzuziehen.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es weiterhin, ein verbessertes Motorprü.f sys tem der obigen Art zu schaffen, day eine von dem Zündsystem des Motors in Relation zu einem bestimmten gewählten Zylinder betätigte Zündkerze umfaßt, ferner eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen gleichmäßiger Frequenz, eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zählung der so erzeugten Impulse über sine gesamte Umdrehung

der Motorwelle und damit über einen Winkelgrad der Umdrehung sowie gleichzeitig zur Zählung der Anzahl dieser gleichmäßigen Impulse von dem Moment an, zu dem die Zündkerze des ausgewählten Motors zündet, bis zu dem Moment, zu dem der Kolben des ausgewählten Zylinders seine obere Totlage erreicht. Der Zündwinkel wird dann dadurch erhalten, daß die dem letztgenannten Zählwert entsprechende Zeit durch die für einen Grad der MotorUmdrehung berötigte Zeit dividiert wird,

Zur Erfindung gehört es ferner, ein verbessertes System zur Messung und/oder Einstellung des Zündwinkels vorzusehen, bei dem die gleichmäßigen Impulse von einem Kristalloszillator riit bekannter, gleichmäßiger Frequenz erzeugt werden.

Es gehört weiterhin zur Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Sy?+.em zur Messung und/oder Einstellung des Zeitwinkels vo* usehen, bei dem das Signal von einem durch einen harmonischen Dämpfer betätigten magnetischen Abnehmer empfangen und am Anfang und am Ende einer Umdrehung des Motors im oberen Totpunkt abgegeben wird. Dabei soll ein zweites Sjgnal in dem Zeitpunkt erzeiAgt werden, zu dem die Zündkerze des ausgewählten Zylinders zündet. Die beiden Signale sollen dabei über einen Impulswandler geführt werden, der jedes der Signale in einen mit dem System kompatiblen Niederspannungsimpuls umsetzt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes System zur Messung unu/oder Justierung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren zu schaffen, bei dem gleichzeitig eine Zählung von zwei Werten bezüglich der gleichen und gleichmäßigen Zeitimpulse aufgenommen wird; einerseits wird dabei die Anzahl von Impulsen für eine vollständige und genaue Umdrehung der Motorwelle aufgenommen, die auch die Anzahl von Impulsen pro Grad Drehung angibt; zum zweiten wird die Anzahl von Impulsen von dem Moment, zu dem die Zündkerze in dem jeweils ausge-

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v;ählten Zylinder zündet, bis zu dem Moment, zu dem der Kolben des Zylinders seine obere Totlage erreicht (für 7iirTivore5.1uriq·) ai.ifpenoninen. Wie ersichtlich, läßt sich

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der Zündv/inkel nach Empfang der V.'erte dieser beiden Zahlen leicht berechnen. Andererseits läßt sich dann, wenn nur ein V/ert gezählt wird, der Zündv/inkel nicht erhalten, da es denn, v/enn die Anzahl der Impulse innerhalb des Zündwinkels zur Verfügung steht, nicht möglich ist, diesen Winkel bezüglich der Y.'inkelgrade der Drehung der Motorwelle auszudrücken, v/eil der V/'ert der Impulse in dem Zündv/inkel bedeutungslos ist, v/enn er nicht in Beziehung zur Drehung der Motorwelle ausgedrückt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes System zur Kessung und Einstellung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren zu schaffen, das auch die Drehzahlv/erte des !^Totors während des iießintervalls angibt.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es weiterhin, die Zeitwinkelnessung zur Einstellung des Verteilers und zum Vergleich der erzielten Ergebniese mit den oberen und unteren Grenzen eines vorgegebenen Zcitv/inkelbereichs heranzuziehen. Zur Einstellung dec Verteilers soll dabei ein Servoiaechanisraus dienen.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, ein verbessertes System zur Kessung und/oder Einstellung des Zeitwinkels von Verbrennungsmotoren zu vermitteln, bei dem die erforderlichen ~cthematischen Rechnungen unter Anwendung der Binärr.athematik durchgeführt v/erden.

Zusätzlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Prüfsystem der obigen Art zu schaffen, das in seinem Aufbau verhältnismäßig einfach ist, zuverlässig arbeitet, mit möglichst wenig Personal auskommt und leicht zu reparieren und zu bedienen ist.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert; in den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

Steuerkastens zum Betrieb des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Aufbaus nach Fig. 1 mit abgenommener Seitenwand;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein System bei Verwendung in mehreren über ein Fließband verbundenen Prüfständen zur Messung und/oder Einstellung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren bei Serienfertigung;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Prüfstands mit einem darin gezeigten Motor;

Fig. 5 eine scheraatische Darstellung eines Systems, wie es sich bei einem Motor außerhalb eines Prüfstands verwenden läßt;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Multipliketions-Zähler _} einem binären Zeitzähler und einem binäreodierten dezimalen Zeitzähler;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines vollständigen Systems mit dem Multiplikations-Zähler, dem binären Zeitzähler, dem binärcodierten dezimalen Zeitzähler, einem binären Drehzahlzähler und einem binärcodierten dezimalen Drehzahlzähler;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines vollständigen Systems mit einer Apparatur, wie sie erforderlich ist, um den Zündwinkel und die Drehzahl des Motors zu berechnen, den erhaltenen Zündwinkel mit einem gegebenen Zünd-

Winkelbereich für den Jeweils gegebenen Drehzahl bereich zu vergleichen und den Verteiler zur Erzeugung des gewünschten Zündwinkelwertes automatisch einzustellen, sov/ie mit eine;. Einrichtung, die das System intern prüft und seine richtige Arbeitsweise sicher .«stellt;

Fig. 9 eine Variante der Einrichtung zur Erzeugung des Signals in der oberen Kolbentotlage unter Verwendung eines Schlitzes in dem harmonischen Dämpfer;

Fig. 10 eine weitere Variante der Einrichtung zur Er-zeugung des Signals in der oberen Kolbentotlage unter Verwendung eines Lochs in dem harmonischen Dämpfer;

Fig. 11 eine weitere Art der Abnahme eines die Zündung der Zündkerze angebe?-<-;.en Signals durch nicht-induktive Mittel;

Fig. 12 eine Art der Abnahme des Zündsignals ohne die Verwendung einer Zündkerze;

Fig. 13 ein System zur Induktiven Abnahme des Zündsignals; und

Fig. 14 ein System, bei dem sich das Zündsignal vom Verteiler des jeweiligen Vtrbrennungsmotors abnehmen läßt.

In der deutschen Offenlegungsschrift 2 043 327 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Einstellung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren offenbart, wobei tatsächlich die Winkelßrade gemessen werden, um die der Funken voreilt. Bei der Anwendung eines derartigen Verfahrens und einer derartigen Vorrichtung wird nur eine Gruppe von Vierten gemessen, und der Vorgang wird vollendet, nachdem das Resultat inform eines solchen Wertes, d.h. die Größe des Zeitwinkels, erhalten worden ist.

Erfindungsgembß wenden gieichzsitig zwei V.'erte gemessen. Zum ernten wird die Zeit für eine vollständige und genaue Umdrehung öor Kotorwellc von einer oberen Totlage des iUPfOv/ähiten Zylinders bis zur riiichäteu oberen Totlage gemessen. Derartige Kossui'geri v/erden mittels gleichmäßiger impulse durchgeführt, die aur. einer Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen : usreichcncier und gleichmäßiger Frequenz stammen, fahrend diese Jnpv.lse erzeugt v/erden, wird ium zv/eiton die Anzahl der IrprJsc generscn, die von den Zeitpunkt, zu den die Zündkerze in den gewählten Zylinaer zündet, bis zu dem Zeitpunkt auftreten, zu den der Kolben in dem gewählten Zylinder (bei Zundun-Gvoreilung) seine obere Totlc ^f-e erreicht. Durch gleichzeitige Messung beider Größen werden v/crte erhalten, die die Berechnung des MotorzündwinkeIs gestatten.

Würde nur sine Crdßc gezählt, etwa die Inpulr.ß ?.\:i r.chen dom Zeitpunkt der Zündung und dem Zeitpunkt der oberen Totlage des Kolbenri, so wiirde man nui" die Zeitspanne zwischen diesen beider? !lementen erhalten, jedoch keine Hög-Mchkei.t h?ben, die Zeitrr^nnc in Vinkelgracler:, d.h. als ΖϋηΛν/inkel auszudrücken, v.^rcil dazu die Kenntnis derjenigen Zeitspanne erforderlich ist, die der Ilotor zur Drehung un einen Grad benötigt. Da jedoch gleichseitig die Anzahl der Impulse für eine volle und genaue Umdrehung bestimmt wird, läßt sich die Anzahl von Impulsen pro Grad durch Division der Impulszahl für eine volle Umdrehung durch 360 berechnen. Im Anschluß daran wird die Zahl der Impulse zwischen dem Moment der Zündung und dem Moment der oberen Totlage des Kolbens durch die Zahl der Impulse für einen Grad geteilt, um der Zündwinkel in Graden zu erhalten.

Bei den hier in erster Linie angesprochenen Motoren des Viertakt-Typs zündet die Zündkerze während zweier voller Umdrehungen einmal. Vorzugsweise wird daher die Anzahl von Impulsen für zweie volle und genaue Umdrehungen gezählt.

Das oben beschriebene Verfahren der gleichzeitigen Zählung zweier Größen, nämlich erstens der Anzahl von Inipulsen relativ zu den Umdrehungen des Motors und zweitens der Anzahl von Impulsen, die auftreten, während sich der Motor um den Zündwinkel dreht, liefert ein definiertes Ergebnis, das sich durch Zahlung nur einer Größe nicht erreichen läßt.

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Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann jede beliebige Einrichtung zur Erzeugung bekannter und gleichmäßiger Impulse verwendet werden. Da die Zählung der Impulse gleichzeitig erfolgt, braucht nur eine Impulserzeuger-Einrichtung verwendet zu werden, wobei beide Größen anhand der von dieser Einrichtung erzeugten Impulse gezählt werden.

Vorzugsweise wird zur Erzeugung der Impulse ein Kristalloszillator verwendet, da ein solches Gerät zur Erzeugung bekannter und gleichmäßiger Impulse außerordentlich hoher Frequenz, etwa einer Frequenz von 2 14Hz, dienen kann.

Um die Grenzen für eine Umdrehung oder zwei Umdrehungen festzulegen, werden Einrichtungen zur Anzeige der oberen Totlage verwendet, die einen magnetischen Aufnehmer in Verbindung mit einem harmonischen Dämpfer oder einer ähnlichen an dem Motor vorgesehenen Einrichtung umfassen können.

Verv/endet wird die Zündung der Zündkerze eines ausgewählten Zylinders, wobei diese Zündkerze innerhalb oder außerhalb des Zylinders angeordnet sein kann. Zur Anzeige der Kolbenstellung in der oberen Totlage dieses ausgewählten Zylinders kann die gleiche Einrichtung wie zur Bestimmung der Grenzen der Umdrehungen herangezogen werden.

Das in Folgenden beschriebene erfindungsgemaße System ist zur Prüfung oder Kontrolle von Motoren in der Kraftfahrzeugfertirrung bestimmt. Der Jeweilige Motor kann dabei ohne spezielle Prüfstände oder Fließbänder in allen geeigneten

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Bedingungen geprüft werden, wie sie in der Fertigung anzutreffen sind, oder die Prüfung kann in einem Prüfstand oder in einer großen Anzahl von über ein Fließband, zu einem System zusammengeschlossenen Prüfständen erfolgen, wobei die Motoren von Ladestationen her aufgenommen, zur Prüfung auf die nicht belegten Prüfstände des Fließbandes verteilt und nach der Prüfung von den Prüfständen entfernt und einer Entlaäestation zugeführt werden.

Statt des die wirkliche obere Totlage des Kolbens in dem Zylinder angebenden Signals kann auch ein anderes Signal erzeugt und verwendet werden, solange die genaue Beziehung zwischen dem Signal und der tatsächlichen Totlage bekannt ist; dabei kann das sich ergebende Resultat durch die entsprechende Differenz korrigiert werden. In ähnlicher Weise ist es möglich, statt der Zündkerze Nr. 1 eine andere Zündkerze zu benützen, solange die genaue Beziehung zwischen dem Signal und der Zündung dieser Zündkerze Nr. 1 bekannt ist; wiederum kann das Resultat mit der entsprechenden Differenz korrigiert werden. Beispielsweise könnte die Zündkerze Nr. 2 verwendet werden. Ferner ist es möglich, ein Signal, das nicht von der gewählten Zündkerze sondern von •der Wicklung stammt, oder auch die von dem Verteiler erzeugten Impulse zu verwenden.

In Fig. 3 ist eine Prüfanlage mit mehreren über ein Fließband 11 verbundenen Prüfständen 10 gezeigt. Bei dem Fließband 11 kann es sich um ein Band handeln, wie es etwa aus der U.S.-Patentschrift 3 527 087 bekannt ist. Das Fließband 11 bedient die Prüfstände 10, indem es die zu prüfenden Motoren, etwa 12 (gem. Fig. 4), von einer Ladestation 13 zu den Jeweiligen Prüfständen befördert* Ein leerer Prüfstand empfängt dabei den ersten vorbeigeführten noch ungeprüften Motor und gibt den geprüften Motor nach Beendigung der Prü-

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fung an das Band zur Abgabe an die Station 13 zur Entladung zurück. Der geprüfte Motor wird von keinem anderen Prüfstand angenommen, selbst wenn dieser leer ist.

Die in den einzelnen Prüfständen durchgeführte Prüfung hängt von den vorgegebenen Erfordernissen ab, wobei die Motore mit Benzin, Butangas, komprimierter Luft, elektrisch oder mit Hilfe eines Fluidummotors (Gas- oder Flüssigkeitsmotors ) betrieben werden können. Die Verwendung von komprimierter Luft, Elektrizität oder einem Fluidummotor gewährleistet die Erzielung einer bestimmten Geschwindigkeit, ohne daß der Motor gekühⁿt zu werden braucht; jedoch kann Wasser in dem Motor verwendet werden, um Undichtigkeit sprüfungen durchzuführen und dadurch Undichtigkeiten des Was^,ermantels gegen Atmosphäre zu bestimmen. Auch der Öldruck kann bei dieser Prüfung bequem kontrolliert v/erden, indem er während *es Motorlaufs kontinuierlich überwacht wird und der Motor bei Versagen des Öldrucks angehalten wird. Auch eine sichtbare und hörbare Prüfung auf Geräusche kann durchgeführt werden.

Fig. 4 zeigt einen Prüfstand mit einem darin befindlichen zu prüfenden Motor 12, der so angeordnet ist, daß er mittels eines über eine Kupplung 16 verbundenen Motors 14 angetrieben werden kann. In dem Prüfstand 10 ist ein Steuerkasten für die weiter unten beschriebenen Zwecke vorgesehen.

Die Berechnung des Zündwinkels wird dadurch erreicht, daß die Zeit in Sekunden zwischen dem Moment der Zündung der Zündkerze Nr. 1 (bei angenommener Zündvoreilung) und dem Moment, in dem der Kolben des gewählten Zylinders die obere Totlage erreicht, gemessen und dieser Wert durch die Zeit in Sekunden pr-ö Grad Motordrehung geteilt wird. Dieser Vorgang kann durch die mathematische Formel

ZUndtfinkel = 720 £

ausgedrückt v/erden, wobei Y der Zeit in Sekunden zwischen der Zündung und der oberen Totlage und X der Zeit in Sekunden für zv/ei Motorumdrehungen gleich ist.

Um die Vierte für Y und X zu erzielen, sind zwei Signale von dem Motor erforderlich, nämlich das Signal für die obere Totlage (TDC) und das Zündsignal.

Gemäß Fig. 4 wird das Signal TDC lolgendermaßen erzeugt. Am vorderen Ende des Motors 12 wird ein harmonischer Dänpfcr 15 montiert, der an seinem Unfang mit einem zu de?¹ oberen Totlage des Kolbens des Zylinders Nr. 1 in Beziehung stehenden Schlitz oder einer Nut 18 versehen ist. In dem Prüfstand ist ein magnetischer Aufnehmer 20 derart installiert, daß er mit dem Schlitz 18 zusammenarbeitet, wenn sich der Kolben des Zylinders Nr. 1 in seiner oberen Totlagi befinnot, so daß in dieser Stellung jedesmal ein elektric ier Impuls erzeugt wird. Dieser Impuls bildet das Signal TDC, dessen Verwendung weiter unten erläutert v/erden soll.

Gemäß Flg. 5 liefert der Verteiler 38 Hochspannung über die Zündkerzenleitung 26 zur Zündung der Zündkerze 31. Das Zündsig-.ial wird von einer die Leitung 26 umgebenden Drahtschleife, Spule oder Klammer 32 erzeugt;, wobei jedesmal, wenn en der Leitung 26 Hochspannung liegt, in der Schleife 3^- ein Strom induziert wird. Dieser induzierte Strom bildet das Zündsignal, desren Zweck weiter unten erläutert werden soll. Erfindungsgemäß braucht die Zündkerze 31 nicht, in dem zu prüfenden Motor 12 montiert zu sein; sie kann auch außerhalb dieses Motors angeordnet sein, und dP.s Zündsignal kann sogar ohne Verwendung einer Zündkerze erzeugt werden.

Gemäß Fig„ 6, 7 und 8 pas-iert das in der obigen Art und V/eise von dem magnetischen Aufnehmer 20 erzeugte Signal TDC

einen Signalwandler 7.2, der das Eingangs signal in einen mit dem übrigen System kompatiblen Impuls kurzer Dauer (ungefähr IO rükruisekunuKn; umsetzt. Di«s>ei« 31κπ«1 dient dann dazu, den binären Prehzahlzähler ?? einzuschalten, und dieser beginnt, die von einem !kristalloszillator 24 erzeugten Imrmlfe zu zählen. Die Schaltung mißt dann das Zeitintervr.il für zv/ei vollständige Umdrehungen des harmonischen DärrvTer·!: 15, was mit zv/ei Umdrehungen des I'otors äquivalent ist. Trreicht wird dies über eine Steuereinheit 27, die den birr'ren !,rehzablzähler 23 einschaltet, wenn ein die obere Totlage angebendes Signal auftritt. Der Zähler zählt die Impulse, deren Frequenz aus einen von dem Kristall oszillator ?./· angesteuerten Frequenzteiler 28 stammt, so lange, bis zv/ei Umdrehungen des harmonischen Dämpfers beendet sind; die Beendigung v/ird durch ein weiteres eine

dieser ImpulszM'-jlung v/ird in dorn binären Drehzahlzähler 23 gespeichert und ist proportional zu dem obigen Wert X.

Da es sich im Vorliegenden um einen Viertakt-Motor handelt, muß die Zündkerze !Ir. 1 während der soeben gemessenen zwei I'otoruridrehungen einrr;al gezündet haben. Bei einem System mit Zündvcreilunj. tritt das Zündsignal kurz vor der oberen Totlage, bei Zündverzögerung kurz nach der oberen Totlage auf. Die Schaltung mißt die Anzahl der zwischen der Züi.dung und der oberen Totlage (für Zündvoreilung) auftretenden Impulse. Erreicht wird dies durch die Steuereinheit 27, die einen binären Zeitzähler 30 einschaltet, wenn das Zündsigna] von der Schleife 32 auftritt,und ausschaltet, wenn das eine obere Totlage angebende Signal auftritt. Während der Zeitspanne, in der der binäre Zeitzähler 30 eingeschaltet ist, zählt er die Impulse, deren Frequenz aus dem von dem Kristalloszillator 24 angesteuerten Frequenzteiler stammt. Diese Iir.pulszahl ist dem in der obigen Gleichung benötigten V.^rert Y proportional.

Sodann wird bei dieser AusfUhrungsform der Erfindung die eigentliche Berechnung des Zündwinkels durchgeführt. Dazu wird ein Register 29 gelöscht, und der Inhalt des binären Zeitzählers 30 wird dem Eingang eines Addierers 33 zugeführt. Diese Zahl wird um eine zu 720 proportionale Anzahl von Malen über den Addierer 33 zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, und das neue Resultat wird in das Register 29 eingegeben, wobei die Anzahl von Additionen von dem Multiplikationzähler 34 gezählt wird. Der vorher gespeicherte Inhalt des binären Drehzahlzählers 23 wird in negierter Form dem Eingang des Addierers 33 zugeführt. Diese Zahl wird über den Addierer 33 zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, und das Ergebnis wjrd wiederum in das Register 29 eingegeben. Enthält das Register 29 nun eine von Null verschiedene positive Zahl, so wird von dem binärcodierten dezimalen (BGD) Zeitzähler 35 ein Impuls gezählt. Dieser Vorgang wiederholt sich, solange das Register 29 eine positive Zahl enthält. Hört der Vorgang auf, so enthält der BCD-Zeitzähler 35 das Ergebnis der Multiplikation der Konstanten durch Y und danach diese durch X di-

vidierte Größe, die dann gleich 720 -y-, d. h. gleich dem Zündwinkel ist. Zur optischen Ablesung des so erhaltenen Zündwinkels ist eine ZUndwinkel-Anzeige 36 vorgesehen.

Zündet die Zündkerze vor der oberen Totlage, so gibt eine positive Anzeigelampe an der Zündwinkelanzeige 36 an, daß der Motor mit Zündvoreilung arbeitet.Tritt dagegen die obere Totlege auf, bevor die Zündkerze zündet, so läuft der Motor mit Zündverzögerung, was durch eine negative Anzeigelampe angezeigt wird.

Soll der Motor im Zustand der Zündverzögerung zeitlich eingestellt werden, so ist die Zeitspanne zwischen der Totlage und der Zündung immer noch eine positive Zahl, und sämtliche Berechnungen werden in der gleichen Weise wie oben durchgeführt.

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Fig. 7 zeigt das gleiche System wie Fig. 6, wobei außerdem eine zur Berechnung der Drehzahl erforderliche Einrichtung vergesshsn isti

Die Motordrehzahl wird dadurch berechnet, daß die Zahl 60 (d. h. die Anzahl von Sekunden in einer Minute) durch die Zeit in Sekunden für eine Umdrehung des Motors geteilt wird. Dieser Vorgang läßt pich durch die mathematische Gleichung

Drehzahl = 2|2

ausdrücken, wobei X die Zeit für zwei Umdrehungen des Motors ist.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die eigentliche Berechnung der Drehzahl unter Ver-Wendung der obigen Gleichung folgendermaßen. Das Register 29 wird gelöscht, und eine der Κοηινί *nten 120 proportionale Zahl wird über den Addierer 33 zum Inhalt des Registers 29 hinzuaddiert, wobei das Resultat in das Register 29 zurückgespeichert wird. Der vorher gespeicherte Inhalt des binären Drehzahlzählers 23 wird in negierter Form an den Addierer 33 gelegt. Diese negative Zahl wird über den Addiert r 33 zu dem Register 29 hinzuaddiert., und das neue Ergebnis wird wiederum in das Register 29 eingespeichert. Enthält das Register 29 nun eine von Null verschiedene positive Zahl, so wird in einem binSrcodierten dezimalen (BCD) Drehzahlzähler 39 ein Impuls gezählt. Dieser Vorgang wiederholt sich, solange das Register 29 eine positive Zahl enthält. Der BCD-Drehzahlzähler 39 enthält nun das Ergebnis der Division der Konstanten durch den Inhalt des binären Drehzahlzählers 23, wobei dieses Ergebnis gleich der Größe -y^» d. h. gleich der Motordrehzahl ist.

Die für die beiden Berechnungen verwendete tatsächliche Schaltung und die darin benutzten Zahlen sind so ausgelegt, daß "der Schaltungsaufwand möglichst klein ist und in der gesamten

Schaltung etv;a der gleiche Grad an Auflösung erzielt v;ird. Daher v/erden statt der tatsächlichen Zahlen solche Zahlen verv/endct, die den Konstanten in den oben angegebenen Gleichungen proportional Kind.

Gemäß Fig. 8 int eine Drehzahlenzeige 41 vorgesehen, die eine sichtbare Ablesung der Hotordrehzahl liefert. Die Ergebnisse der Drehzahlberec^nung werden ferner einen Drehz3hl::omparator 42 zugeführt, dei den Inhalt des BCD-Drehzahlzählerr 39 mit gegebenen unteren und oberen Grenzen vergleicht. Liegt die Zahl nicht innerhalb dieser Grenzen, so v/ird ein Zeitwinkelkome^rrator 'ö von rinein Verriegelungs-relaje 40 abgeschaltet und die Zeitwinkelanzeige gelörcht. Liogt die Drehzahl innerhalb der vorgegebenen Grenr.cn, εο vergleicht der Zeitvinkelkomp;. r^tor h~j η cn Inhalt des BCD-Ze it zähler ε ?ö mit den unteren vnd oberen Grenzen ivn.d gibt durch ^TOinschal~en der betref^cn'ion der Anzeigelcriren Uh an, ob der Zeitv/inkel groß, Klein oder in einem mittleren Band liegt; erforderlichenfalls erregt ei' auch eines der entsprechenden Relais zur Aussteuerung eines Servomechanismus 37 in deo? entsprechenden Richtung, der den Verteiler ~f.Q zur Erzeugung eines= Ζίυ^dwinkeIs mit gev/Unschtem V.^rert justiert.

Dabei wird eines von zwei Relais erregt. Ist der Zündwinkel zu groß, so wird das dem großen Wert zugeordnete Relais 45 betätigt, das den Servomechanismus 37 zur Drehung des Verteilers 33 in der entsprechenden Richtung zur Verkleinerung des Zündwinkels steuert, wobei gleichzeitig der Rechen- und Vergleichsvorgang erneut anläuft, um festzustellen, ob der neue Wert des Zündwinkels innerhalb des mittleren Bandes liegt. Ist ler Zündwinkel zu klein, so wird ein dem kleinen V,^re.'t zugeordnetes Relais 46 derart erregt, daß der Servomechanismus 37 den Verteiler in der entgegengesetzten Richtung dreht und damit den Zündvir.kel vergrößert; wiederum folgt der gleiche erneute Rechen- und Vergleichsvorgang.

Bei Beendigung des obigen Vorgangs sind der Zündwinkel und die Drehzahl berechnet worden, die Drehzahl mit einem gewünschten l'.^rert verglichen worden und, falls die Drehzahl in diesen gewünschten Bereich liegt, der V.'ert des Zündwinkels zur Justierung des Verteilers und damit zur Erzielung des gewünschten Zündwinkels verwendet worden.

Der Servomechanismus und die zugehörige Steuerschaltung können auch weggelassen und die Einstellung von Hand vorgenommen werden, falls das System manuell verwendet wird.

Bei einer liotor-Simulatorprüfung. die durch einen Betriebsarten-Schalter 47 angewählt v/erden kann, werden über den Frequenzteiler Impulse,die die obere Totlage und den Zündfunken darstellen, anstelle der aus dem Signalwandler stammenden Impulse geliefert. Unter diesen Bedingungen werden an der Zündwinkelanzeige 36 und an der Drehzahlanzeige 41 spezielle Zahlen angezeigt. Dadurch wird eine leichte interne Eigenkontrolle zur Überprüfung der Arbeitsweise der Einheit vermittelt.

Soll das System ein stabileres oder sichereres Ergebnis liefern, so kann die Berechnung des Zündwinkels und der Drehzahl statt über zwei über eine größere Anzahl von Umdrehungen durchgeführt werden. Vorzugsweise wird dabei eine Potenz der Zahl 2 (d. h. 2^Z, .wobei ζ = 0,1,2... ist) verwendet, da das System die mathematischen Berechnungen im Binärsystem, das auf der Zahl 2 basiert, durchführt. An einem Mittelwertschalter 48 läßt sich dazu eine Zahl für die Mittelwertbildung, etwa 4 oder 8, anwählen.

Die Messung der Anzahl von Impulsen über zwei vollständige und geneue Umdrehungen des Motors kann auch zwischen zv/ei Zündungen erfolgen, da diese Zeitspanne gleich zwei Umdrehungen des Motors ist.

Fig. 9 zeigt einen mit einem Schlitz 51 versehenen Dämpfer 50, wobei ein Lämpchen 52 vorgesehen ist, das ein Lichtsignal erzeugt land damit einen Lichtfühler, etwa einen Fototransistor 53, beeinflußt, um ein Signal für die obere Totlage zu erzeugen.

Fig. 10 zeigt eine Variante des harmonischen Dämpfers; danach ist der Dämpfer 54 mit einem Loch 55 versehen, "wobei sich eine elektrische Lichtquelle 56 auf einer Seite und ein Lichtfühler 57 auf der anderen Seite befinden.

Fig. 11 zeigt die Zündkerze 31 mic einem an ihrer Oberseite versehenen Metallrohr 60, das nicht-induktiv das Zündsignal empfängt und es über einen Draht 61 dem Signalwandler 22 zuführt.

Fig. 12 zeigt die Verwendung eines Widerstands 62 anstelle einer Zündkerze, wobei eine Seite des Widerstand 62 geerdet ist und das Signal dem Signalwandler über eine Leitung 63 zugeführt wird.

In Figur 13 ist die die Leitung 26 umgebende Schleife, Klammer oder Wicklung 32 gezeigt, die das Zündsignal induktiv erzeugt, wenn die Zündkerze 31 zündet.

Fig. 14 zeigt die Verteilerkontakte 64 zur Erzeugung des Signals für den Signalwandler 22.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Messung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch, eine Einrichtung (18, 20, 23) zur Messung der Zeit, die der Motor iür eine volle und genaue Umdrehung aus einer oberen Totlage in die nächste benötigt, eine Einrichtung (18, 20, 30, 32) zur gleichzeitigen Messung der Zeit, die der Motor zur Drehung von dem Moment, indem die Zündkerze eines ausgewählten Zylinders zündet, bis zu dem Moment, zu dem der Kolben dieses Zylinders seine obere Totlage erreicht, benötigt, ferner eine Einrichtung (29, 33) zur Bestimmung der Zeit, die der Motor zur Drehung um einen Winkelgrad benötigt, sowie eine Einrichtung zur Tailung der Zeit, die der Motor zur Drehung vom Moment der Zündung bis zum Moment der oberen Totlage des Kolbens benötigt, durch diejenige Zeit, die der Motor durch einen V/inkelgrad benötigt, und damit zur Bestimmung des Zündwinkels des Motors.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung der Motordrehzahl auf der Basis der Zeit, die der Motor für eine Umdrehung benötigt.

3. Vorrichtung zur Messung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24) zur Erzeugung von Spannungsimpulsen gleichmäßiger Frequenz, eine Einrichtung (23, 30) zur Zählung der Impulse über mindestens eine volle und genaue Umdrehung des llotors und gleichzeitig zur Zählung der Impulse zwischen dem Moment der Zünuung der Zündkerze eines ausgewählten Zylinders und dem Moment dor oberen Totlage des Kolbens in diesem Zylinder, ferner eine Einrichtung (29, 33) zur Bestimraurg der Anzahl von Impulsen für einen Grad der Motordrehung und zum Dividieren der Anzahl von Impulsen zwischt" dem Moment der Zündung und der Totlage durch die Zahl der Impulse während der Drehung um einen Grad und damit zur Bestimmung des Zündwinkels.

4. Vorrichtung zur Ermittlung des Zündwinkels von Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch einen Oszillator (24) zur Erzeugung elektrischer Impulse gleichmäßiger Frequenz, eine Einrichtung (18, 20) zur Erzeugung eines elektrischen Signals in dem Moment, zu dem der Kolben eines ausgewählten Zylinders seine obere Totlage erreicht, eine auf dieses elektrische Signal ansprechende Einrichtung (23), die eine erste Zählung der Impulse ""On dem Moment der oberen Totlage beginnt und für mindestens eine volle und genaue Motorurodrehung fortsetzt, ferner eine Einrichtung (29, 33), die den ersten Zählwert

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in. uis Zeit für einer. Grad <1rt T-To-fcoruradrehung umwandelte eine Einrichtung (32), die während der ersten Zählung arbeitet und einen elektrischen Impuls in dem Moment erzeugt, zu dem die Zündkerze des ausgewählten Zylinders zündet, eine auf den elektrischen Impuls ansprechende Einrichtung (30), die eine zweite Zählung der Impulse vom Moment der Zündung bis zu dem Moment der nächsten oberen Totlage beginnt, ferner eine Einrichtung (29, 33), die den zweiten Zählwert in diejenige Zeit umwandelt, die der Hotor zur Drehung zwischen dem iioment der Zündung und der· oberen Totlage benötigt, cowie eine Einrichtung zur Teilung der Zeit, die der Motor zwischen der Zündung und der deren Totlage benötigt, durch die Zeit für einen Grad der Motordrehung und damit zur Ermittlung des Zündwinke Is.

5. Vorrichtung nach Anspruch h, gekennzeich net durch eine Einrichtung, die den ersten Impuls-Zählwert zu der Kotordrehzahl in Beziehung setzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (A3) zum Vergleichen des erhaltenen Zündv.'ir.kels mit einem vorbestimmten Zündwinkelbereich.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen auf die Vergleichseinrichtung (43) ansprechenden Servomechanismus (37) zum Einstellen des Motorverxeilers (38) in eine Stellung, in der er einen Zündwinkel innerhalb des vorbestimmten Bereichs erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Oszillator (24) ein Frequenzteiler (28) verbunden ist und daß die erste Zählung über zwei volle und genaue Motorumdrehungen erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h λ ο t , daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Signals in der oberen Totlage die Form eines magnetischen Aufnehmers (20) oder einer fotoelektrischen Einrichtung (52, 53; 56, 57) hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Signals bei Zündung der Zündkerze die Form einer die Zündkerzenleitung (26) umgebenden Spule, Schleife oder Klammer (32) oder eines die Zündkerze ersetzenden Widerstands (62) zur nicht-induktiven Erzeugung des Zündsignals hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die auf die Signale ansprechenden Einrichtungen Signalwandler (22) zur Umsetzung der elektrischen Impulse in mit dem System komp_atible Signale, eine mit den Signalwandlern verbundene Steuereinheit (27) zum Empfang dieser Signale, einen mit der Steuereinheit verbundenen binären Zeitzähler (30), einen mit der Steuereinheit verbundenen binären Drehzahlzühler (23), einen ebenfalls mit der Steuereinheit verbundenen Multiplikationszähler (3M, eine an die binären Zähler angeschlossene arithmetische Einheit- die aus einem Addieier (33) und einem Register (29) best«.:;.· und ein Signal von dem Hultiplikationszähler ampfängt, sowie einen mit der arithmetischen Einheit verbundenen binärcodierten dezimalen Zeitzähler (35) zur Zählung der Impulse und Speicherung des Ergebnisses umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeich net durch eine Anzeigeeinheit (3S) zur Erzeugung einer sichtbaren Ablesung des Zündwinkels_v

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeich net durch einen mit der Steuereinheit (27) verbundenen Wahlschalter (48) zur Auswahl der Anzahl von Mittelwerten, über die der Zündwinkel berechnet wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, geken nzeichn fi t durch ein mit dt-r Steuer einheit (ί'7) verbundenen Betr-'ebsarten-'V.'ahlschaltar (^7) zur Durchführung einer internen Prüfung deü Systems.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen binärcodierten dezimalen Drehzahlzähler (?9).

16. Vorrichtung nach Anspruch 1^, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (Λ1) zur "i'rzeu^unr; einer sichtbaren Ablesung der Drehzahl ö.cs ^u prv· "enden ::ot<-rs,

1?. Vorrichtung nach .'.nepruch 16, ge k ennzeichn e t durch einen Zündv/inkelkompi-r-tcr ('■?:), der den berechneten Zündv/inkel mi^-:; einen vortestirnrrten Zündv/inlcelbereich vergleicht und das Vergleichssrgebnir, anzeigt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Drehzthlkonparotor (42), der die berechnete Drehzahl mit einem vorbestimmten Drehzahlbereich vergleicht und die Zündv;inkelanzeige (3o) loccht, \:enn die Drehzahl außerhalb des bestimmten Bereichs liegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen mit dem Zündv/inkelkcir.pe.re tor (43) verbundenen Servomechanismus (37) zur Einstellung des Verteilers (38) zur Erzeugung eines geväinschten Zündv/inkeis.