SE466572B - Maetfoerfarande vid fordon, saerskilt foer bestaemning av rotationshastigheten hos en vevaxel i en foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 466 572 2 en varvtals- eller rotationshastighetsmätning, varför givare av konventionellt slag är mindre fördelaktiga. Under startförloppet roterar vevaxeln endast ett fåtal varv, med en hastighet som varierar kraftigt. Under kontinuerlig drift roterar vevaxeln med ett förhållandevis stabilt varvtal, som ger möjlighet att medelvärdesbilda under ett flertal varv. Ett sådant medelvärde blir då relativt exakt eftersom variationen i varvtal är liten. Under startför- loppet varierar alltså rotationshastigheten hos vevaxeln kraftigt, varför ett medelvärde skulle bli grovt miss- visande.

Konventionella givare har i allmänhet inte tillräckligt hög noggrannhet och upplösning för en mätning under motorns start. En givare för ett sådant ändamål skulle alltså bli onödigt dyr.

En stor fördel vore om det ginge att helt kunna slippa ifrån en givarenhet av konventionellt slag.

Med föreliggande uppfinning uppvås en mätning av rotations- hastigheten hos en förbränningsmotors vevaxel. Denna mätning är särskilt användbar under motorns startförlopp, och undanröjer behovet av konventionella varvtalsgivare genom att utnyttja en befintlig ström- eller spännings- mätning i anslutning till fordonets startmotor.

Ovanstående ändamål uppnås medelst ett mätförfarande av i inledningen nämnt slag, vilket kännetecknas av att spän- ningen över en i strömkretsen mellan batteriet och start- motorn placerad.mätshunt mätes vid ett flertal, väsentligen periodiskt återkommande, tillfällen i samband med en aktivering av startmotorn, att värden på den från startbat- teriet till startmotorn levererade strömmen härledes ur spänningsmätningarna och lagras i en till en. mätdator hörande minnesenhet, samt användes vid bestämning av status hos förbränningsmotorn och dess startkrets. 10 15 20 25 30 35 466 572 3 Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna, där figur 1 visar schematiskt variationerna hos startmotorströmmen hos ett motorfordon, och figur 2 visar schematiskt uppbyggnaden hos ett mätsystem för den uppfinningsenliga mätningen.

Vid startförsök av en förbränningsmotor kommer på konven- tionellt vis en startmotor att aktiveras. Med begreppet förbränningsmotor avses här en motor med ett periodiskt expansions- och kompressionsförlopp. Startmotorn står vid ett startförsök i kontakt med svänghjulet på motorn och bringar på känt sätt vevaxeln att rotera.

Då motorns respektive cylindrar befinner sig i sina kompressionsslag krävs ett förhållandevis stort kraftuttag ur startmotorn för att denna ska kunna förmå driva runt motorns vevaxel. På motsvarande vis kommer vid cylindrarnas expansionsslag ett betydlig mindre kraftuttag ur start- motorn att krävas för att bibehålla vevaxelns rotations- rörelse.

Detta periodiskt varierande kraftuttag som krävs av startmotorn står vidare i proportion till den från start- batteriet till startmotorn levererade startmotorströmmen.

Eftersom kompressions- respektive expansionsslagen hos motorns cylindrar uppträder på ett periodiskt återkommande sätt kommer alltså strömvariationerna hos startmotorn att variera på motsvarande vis. Detta fenomen åskådliggörs i figur 1. Härvid beskriver de tre markerade strömtopparna belastningsmaxima och de tre markerade strömdalarna belastningsminima för nämnda startmotor. Belastningsmaxima infinner sig då en viss kolv hos förbränningsmotorn är i rörelse och har nått sitt kompressionsmaximum strax före sitt övre vändläge.

Såsom visas i figur 1 kommer alltså tiden mellan två maxima 10 15 20 25 30 35 466 572 4 hos startmotorströmmen att motsvara tiden mellan två kompressionstillfällen hos motorns cylindrar. Med kännedom om antalet cylindrar hos den aktuella motortypen kan man bestämma ett numeriskt värde på rotationshastigheten hos motorns utgående vevaxel.

I figur 2 visas förenklat den elektriska kopplingen hos ett mätsystem avsett för den uppfinningsenliga mätningen av rotationshastigheten. Till ett startbatteri 1 finns på sedvanligt vis anslutet en startmotor 2, vilken står i kontakt med fordonets förbränningsmotor (ej visad) under startförloppet. Mellan startbatteriet 1 och startmotorn 2 finns vidare ansluten en mätshunt 3, vilken förslagsvis utgörs av en elektrisk ledare med noggrant definierad resistans.

Mätshunten 3 är ansluten till en mätförstärkare 4 med vars hjälp man mäter det spänningsfall som strömmen (i) orsakar över mätshunten 3. När ett startförsök av motorn föreligger mätes således spänningen (u) över mätshunten 3. Mätförstär- karen 4 är i sin tur ansluten till en analog/digital- omvandlare 5, till vilken de analoga mätvärdena från mätförstärkaren 4 matas och därefter digitalomvandlas. De digitala mätvärdena lagras sedan i en minnesenhet 6 hörande till en mikroprocessorbaserad mätdator (ej visad). Det ska här påpekas att vad som ovan nämnts om mätsystemets olika beståndsdelar är för fackmannen känd teknik, och det utgör alltså i sig ingen del i den föreliggande uppfinningen.

Vid ett startförsök kommer ett stort antal mätningar av spänningen (u) över mätshunten 3 att utföras. Mellan varje mättillfälle förflyter en på förhand bestämd tid, vilken beror på mätfrekvensen, d.v.s. den frekvens som svarar mot tidenimellan.två.mättillfällen. Fackmannen inser härvid att värdet på den lägsta tänkbara mätfrekvensen måste, enligt det s.k. samplingsteoremet, överstiga det.dubbla förväntade värdet på det maximala startvarvtalet hos motorn. Begreppet 10 15 20 25 30 »ss 466 572 5 startvarvtal skall här anses vara ekvivalent med frekvensen hos den i viss mån periodiskt varierande startmotorströmmen (i). Mätningen blir givetvis noggrannare ju högre mätfrek- vensen är. Vid ett tillräckligt högt värde på.mätfrekvensen kan även erhållas ett mått på rotationshastighetens derivata, d.v.s. den mot ett visst tidsögonblick svarande öknings- respektive minskningstakten hos vevaxelns rota- tionshastighet.

Eftersom mätshuntens 3 resistans är känd på förhand kan mätdatorn beräkna de till olika uppmätta spänningsvärdena (u) svarande strömvärdena (i). Dessa strömvärden kommer sedan att lagras i minnesenheten 6.

Enligt någon lämplig beräkningsalgoritnnkan sedan mätdatorn utifrån de på så sätt lagrade värdena på startmotorströmmen (i) bestämma dess maximivärden under ett startförsök.

Enligt vad som ovan har beskrivits kommer dessa maximi- värden att återkomma på tidpunkter som bestäms av motorns varvtal. Eftersonlmätfrekvensen, och alltså tiden mellan de olika mättillfällena under ett startförlopp, är på förhand känd, kan man alltså bestämma den tid som har förflutit mellan två konsekutiva maxima hos startmotorströmmen. Ur detta värde fås sedan motorns rotationshastighet.

I stället för att mäta startmotorströmmen skulle man kunna mäta spänningen över startmotorns poler, eftersom denna spänning varierar periodiskt på samma sätt som startmotor- strömmen.

Dessutom kan ett mått på de olika cylindrarnas kompression bestämmas genom analys av variationerna hos startmotor- strömmen. En låg kompression motsvaras av lägre, avrundade toppar hos ett ström-tiddiagram av den typ som visas i figur 1. Detta beror i sin tur på att ett lägre kraftuttag krävs ur startmotorn vid startförsök. På motsvarande vis kommer en förhöjd kompression hos en viss cylinder att 466 572 6 registreras som högre tappar hos startmotorströmmen.

(S7 1/ \

Claims (3)

10 15 20 25 30 466 572 PATENTKRAV

1. Mätförfarande vid fordon, särskilt för bestämning av rotationshastigheten hos en vevaxel i en förbränningsmotor vilken vid startförsök är ansluten till en startmotor (2) som drivs av ett startbatteri (1), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att spänningen (u) över en i strömkretsen mellan batteriet (1) och startmotorn (2) placerad mätshunt (3) mätes vid ett flertal, väsentligen periodiskt återko- mmande, tillfällen i samband med en aktivering av start- motorn (2), att värden på den från startbatteriet (1) till startmotorn (2) levererade strömmen (i) härledes ur spänningsmätningarna och lagras i en till en 'mätdator hörande minnesenhet (6), samt användes vid bestämning av status hos förbränningsmotorn och dess startkrets.

2. Mätförfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a t d ä r a v , att variationer i vinkelhastigheten hos förbränningsmotorns vevaxel härledes ur lagrade värden på strömmen (i).

3. Mätförfarande enligt något av patentkraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att i minnesenheten (6) lagrade värden på strömmen (i) jämföres med mot givna kompressionsvärden i förbränningsmotorns respektive cylindrar svarande värden på strömmen, samt att ett mått på det faktiska kompressionsvärdet hos förbränningsmotorns respektive cylindrar härledes ur jämförelse mellan lagrade värden på strömmen (i) och mot givna kompressionsvärden svarande värden på strömmen.