DE2211864A1 - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Leistung einer Maschine - Google Patents

Description

221186 A

Dipl. -Phys. Leo Thul · ^{c Ä} ' ' ^v

Patentanwalt
7 Stuttgart
Kurze Straße 3

E. F. Holben- T. R. Metz 6-1

CONOFLOWCORPORATION, PROVIDENCE, RHODE ISL'AND, USA

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Leistung einer Maschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Leistung einer Maschine.

In bekannten Kraftstoffverbrauchsmeßgeräten, die den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen anzeigen, ist üblicherweise ein erster ' Signalgenerator vorhanden, der ein Signal erzeugt, dessen Größe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist sowie ein weiterer Signalgenerator, der Impulse liefert, deren Dauer und gegenseitiger Abstand umgekehrt proportional zu der pro Zeiteinheit vom. Fahrzeug verbrauchten Kraftstoffmenge ist. Auf die

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Impulse vom zweiten Signalgenerator ansprechende Schaltmittel steuern Einrichtungen zum Integrieren und speichern das Signal des ersten Signalgenerators und Meßschaltmittel tasten das gespeicherte Signal ab, um eine Anzeige des vom Fahrzeug verbrauchten Kraftstoffs zu liefern. Die Anordnung wird üblicherweise in einem progressiven Zyklus gesteuert, der eine Ladeperiode umfaßt, in der das Signal vom ersten Signalgenerator gespeichert wird, eine Entladeperiode, in der das gespeicherte Signal zur Verfügung gestellt wird, sowie eine Periode, in der das gespeicherte Signal zur Anzeige des Kraftstoffverbrauchs an ein Meßgerät gd egt wird.

In einem bekannten Kraftstoffverbrauchsmeßgerät dieser Art liefert der Tachometer ein Impulssignal, dessen Impulsfolgefrequenz der Fahrzeuggeschwindigkeit proportional ist. Aus diesem Impulssigaal wird eine elektrische Spannung abgeleitet, deren Wert sich mit der Impulsfolgefrequenz ändert. Die Spannung wird entweder an einen Operationsverstärker gelegt, dessen Verstärkungsgrad durch ein Signal eines Kraftstoffmeßgebers gesteuert wird, oder an eine Schaltungsanordnung, deren Widerstand vom Kraftstoffmeßgeber gesteuert wird. Das Ausgangs signal des Verstärkers oder der Strom in der Schaltungsanordnung kann direkt einem Amperemeter zugeführt werden, das in Liter pro Kilometer (oder Meilen pro Gallone) geeicht sein kann. Diese bekannten Geräte haben im Hinblick auf den mit ihnen möglichen Grad der Analyse sowie auf die Geschwindigkeit der Anzeige und Genauigkeit der Resultate nur einen beschränkten Anwendungsbereich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Leistung einer Maschine anzugeben,

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die einen hohen Analysengrad, eine schnelle Anzeige und die Erzielung genauer Resultate ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß nach dem im Zuge einer Drehzahlmessung festgestellten Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl der Maschine die Zeit gemessen wird, in der die Maschine eine vorgegebene Kraftstoffmenge verbraucht, und daß danach aus der so gemessenen Zeit die Nutzleistung der Maschine bestimmt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bestimmung der Nutzleistung aus dem gemessenen Zeitwert unter Berücksichtigung eines vorgegebenen, vom verwendeten Durchflußmesser abhängigen Meßfaktors und eines vorgegebenen, von der Maschine abhängigen Maschinenfaktort; <_. ~ ¹^t.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Maschinenfaktor den Kraftstoffverbrauch der Maschine in Abhängigkeit von der Arbeit kennzeichnet (z. B. kg/PSh).

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Leistung einer Maschine so ausgebildet, daß die Drehzahl der Maschine überwachende Schaltmittel vorgesehen sind, die bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl ein Schaltsignal erzeugen, das einerseits die Wirksanischaltung von Zeitmeßschaltmitteln zur Folge hat und andererseits Zählschaltmittel auf von einem Kraftstoffverbrauchsmeßgeber gelieferte Kraftstoffmeßimpulse ansprechen läßt, daß diese Zählschaltmittel beim Erreichen eines vorgegebenen Zählstandes ein Sperrsignal erzeugen/ das die Zeit-

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meßschaltmittel anhält, daß Speichermittel vorgesehen sind, die den von den Zeitmeßschaltmitteln gemessenen Zeitwert speichern, und daß mit diesen Speichermitteln einstellbare Schaltmittel in Verbindung stehen, die die Nutzleistung der Maschine bestimmen.

Nachfolgend wird die Erfindung mit ihren weiteren Merkmalen und Besonderheiten anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein funktionelles Blockschaltbild einer Einrichtung zur erfindungsgemäßen Bestimmung der Leistung einer Maschine,

Fig. 2 die gegenseitige Zuordnung der Figuren 2a - 2d und

Fig. 2a -

2d eine bevorzugte schaltungstechnische Ausführungsform einer Einrichtung, wie sie anhand von Fig. 1 erläutert wurde.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten funktionellen Blockschaltbild wird davon ausgegangen, daß die gesamte Einrichtung in eine Ausgangsstellung gebracht wurde, so daß sich alle Speicher, Zähler und logischen Schaltglieder in ihrem Nullzustand befinden. Vor der Inbetriebnahme" werden mittels Drehzahlwählschalter, Meßgerätumdrehungszahlwählschalter., Meßfaktorschalter und Maschinenfaktorschalter vorbestimmte Date in die Einrichtung eingegeben. Die Bestimmung

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der Nutzleistung aus diesen Faktoren erfolgt gemäß folgender Formel:

Nutzleistung (Brems-PS) =

Meßfaktor χ (N) Meßgerätumdrehungen

Maschinenfaktor χ Zeit pro Meßgerätumdrehung χ (N) Meßgerätumdrehungen

In diesei Formel ist der Maschinenfaktor in Brennstoffmenge in k% (oder in Pfund) pro Brems-PS-Stunde und der Meßfaktor in kg (oder Pfund) pro Liter (oder Gallone) mal Liter (oder Gallonen) pro Meßgerätumdrehung mal Sekunden pro Stunde angegeben.

Nachdem die Schalter eingestellt sind und die Anordnung über den Einschaltkreis 10 in Betrieb genommen ist, führen Eingangstors ehaltmittel 12 die die Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) der Maschine kennzeichnenden Impulse vom Tachometer 11 der Maschine einem einstellbaren Schalternetzwerk 13 zu, das die Drehzahlimpulse zählt. Das Schalternetzwerk 13 liefert über die Leitung 14 ein impulsförmiges Ausgangssignal, sobald die gewünschte Drehzahl der Maschine erreicht ist. Dieses impulsförmige Ausgangssignal triggert das Steuer-Flipflop .15, das über die Leitung 16 das Steuertor 17 öffnet. Das Staj ertor 17 läßt daraufhin von dem Oszillator 18 gelieferten Zeittaktimpulse - für das beschriebene Beispiel sei ihre Frequenz mit 100 Hz angenommen zu einem Totalisierregister durch. Gleichzeitig schaltet das Steuer-Flipflop 15 über die Leitung

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auch die Eingangstorschaltmittel 12 so um, daß diese nunmehr den Durchgang von Impulsen vom Kraftstoffmeßgeber 21 zu einem Zählteil des einstellbaren Schalternetzwerkes 13 gestatten; letzteres zählt daher nunmehr die Kraftstoffmeßimpulse. Ein Meßgerätumdrehungszähler 22 prüft, ob der Zählstand eine vorbestimmte Anzahl von Kraftstoffmeßimpulsen erreicht hat.

Die Kraftstoffmeßimpulse können von einem digitalen Durchflußmesser geliefert werden, der zur Messung des durchfließenden Flüssigkeitsvolumens eine Impulsscheibe aufweist, die pro Umdrehung (hier Meßgerätumdrehung genannt) eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt. Durchflußmesser dieser Art werden durch die ConoflowCorporation, Blackwood, New Jersey, vertrieben. Zwei Ausführungsformen sind Type DP-31-1448 für ein Durchflußvolumen von 0, 3 - 6, 0 Gallonen (1, 135 - 22, 71 L) pro Stunde, und Type DP-40-1449 für eine Durchflußmenge von 4, 0 - 80, 0 Gallonen (15, 14 - 302, 8 L) pro Stunde; beide Typen erzeugen 720 Impulse pro Umdrehung der Impulsscheibe (also pro Meßgerätumdrehung). Bei Verwendung solcher Durchflußmesser, die 720 Impulse pro Meßgerätumdrehung liefern, wird der Meßgerätumdrehungszähler 22 so eingestellt, daß er auf 720 Kraftstoffmeßimpulse anspricht.

Sobald 720 Impulse gezählt sind, sendet der Zähler 22 über die Leistung 23 einen Impuls aus, um anzuzeigen, daß eine Meßgerätumdrehung vollendet ist. Dieser Impuls gelangt auf einen MeßgerätumdrehungszahlschaLter 24. Wenn dieser vorher auf eine (N- 1) Meßgerätumdrehung eingestellt wurde, bringt er über die Leitung 25 einen Sperrimpuls zur Aussendung, der das Flipflop 15 umschaltet und damit über die Leitung 16 das Steuertor 17 sperrt. Damit wird die

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Zufuhr weiterer Zeittaktimpulse zum Totalisierregister 19 verhindert. Wäre der MeßgerätumdrehungsZahlschalter 24 auf eine andere Meßgerätumdrehungszahl, z. B. N = drei, vier, fünf, usw. eingestellt worden, so wäre der Sperriinpuls erst nach Vollendung von einer entsprechenden Anzahl von Umdrehungen der Impulsscheibe des Durchflußmessers zur Aussendung gelangt.

Über die Leitung 16'veranlaßt der die Zeittaktzählung anhaltende Sperrimpuls auch das Schalttor 26 dazu, den Speicher 27 zu verriegeln. Daher bleibt in diesem Speicher, dem kontinuierlich der jeweils im Totalisierregister 19 akkumulierte. Zeitwert zugeführt wurde, der letzte Zeitwert gespeichert. Die im Speicher 27 gespeicherte Zahl gibt die Zeit in Sekunden an, die für eine bzw. mehrere Meßgerätumdrehungen (Umdrehungen der Impulsscheibe des Durchflußmessers) benötigt wurde. Diese Zahl bleibt gespeichert und der BCD-Ausgang des Speichers wird außerdem im Dekodierer 28 dekodiert und durch ein digitales Ausgabeanzeigegerät 29 zur Anzeige gebracht. Diese digitale Anzeige gibt die Zeit in Hundertstelsekunden an.

Es wird darauf hingewiesen, daß eine der vorgebbaren Ausgangsbedingungen für die Durchführung dieses Tests sicherstellen soll, daß die Maschine bei vorgegebener Last getestet wird. Eine Möglichkeit hierfür ist die Verwendung eines Rahmenschalters, der geschlossen bleiben muli für die Zeitdauer, die erforderlich ist für die Durchführung des Te-rs bei der vorgegebenen Drehzahl. Dieser Schalter steht mit einer-" im Schaltkreis 30 angeordneten Abtaster in Verbindung, der bewirkt, daß, wenn der Schalter länger als eine vor-Zeitr vier offen ist, ein Sperrimpuls erzeugt wird, der an-

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gibt, daß die Testbedingungen nicht eingehalten wurden. Der Test wird dann zu wiederholen sein.

Ein binär kodiertes Dezimalsignal D3, das den gespeicherten Zeitwert angibt, wird über die Leitung 31 auch einem einstellbaren Frequenzteiler 32 zugeführt und zur Bestimmung der Nutzleistung (Brems-PS) verwendet. Zur Durchführung dieser Leistungsbestimmung erfolgt nun manuell oder automatisch die Einschaltung des Anlassers 33. In der Einrichtung nach Fig. 1 wird dadurch die Zufuhr eines vom Oszillator 18gelieferten 10 MHz-Taktes Dl zum einstellbaren Frequenzteiler 34 ermöglicht. Dieser teilt die 10 MHz des Taktsignals durch den zuvor mittels einer Anzahl von Wählschaltern für den Frequenzteiler 34 eingestellten Maschinenfaktor. Das Au s gangs signal D2 des Frequenzteilers 34 hat eine Frequenz, die gleich ist 10 MHz dividiert durch den für die zu testende Maschine eingestellten Maschinenfaktor. Dieses Ausgangssignal D2 wird dann dem einstellbaren Frequenzteiler 32 zugeführt, der es durch das vom Speicher 27 gelieferte Dezimalsignal D3 teilt.

Ein einstellbarer Meßfaktorimpulsgenerator 35 erhält ebenfalls Taktimpulse vom Oszillator 18 und erzeugt ein Aus gangs signal, dessen Frequenz dem Meßfaktor proportional ist. Der eingestellte Meßfaktor hängt vom verwendeten Durchflußmesser ab und stellt die zuvor erläuterte Volumenmeßanzeige dar. Das Ausgangssignal des Meßfak torimpulsgenerators 35 wird einem "Teile durch N" -Netzwerk 36 zugeführt, das auf denselben Wert N eingestellt ist, der auch für die Einstellung des MeßgerätumdrehungsZahlschalters 24 maßgebend war. Das Ausgangssignal des Netzwerks 36 sperrt den "mal N"-Impulsvervielfacher 37, der, nachdem er vom Anlaßer 33 aktiv geschaltet wurde, das Impulssignal D4 zum Totalisierregister

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19 zuführt. Der "mal N"-Impulsvervielfacher 37 bleibt daher für eine Zeitdauer D5 eingeschaltet, die von der Frequenz des vom Meßfaktorimpulsgenerator 35 gelieferten Signals abhängt. Die genannte Zeitdauer D5 dauert vom als Startimpuls wirkenden Impuls auf der Leitung 38 bis zum ersten auf derLeitung 39 auftretenden Impuls, der als Stopimpuls wirkt.

Die über den Impuls vervielfacher 37 weitergeleiteten Impulse des Impulssignals D4 sind daher ein Maß für die Nutzleistung. Sie werden dem Totalisierregister 19 zugeführt, das nunmehr als Nutzlei stungs-Totalisierregister wirkt. Der Speicher 27, der auf den neuen, vom Totalisierregister 19 eingenommenen Stand gebracht ist, wird versiegelt, wenn der auf der Leitung 39 auftretende Stopimpuls über die Leitung 39'das Schalttor 26 beeinflußt. Die neue im Speicher 27 gespeicherte Zahl entspricht der Nutzleistung der Maschine. Sie wird dann im Dekodierer 28 dekodiert und durch das Ausgabeanzeigegerät 29 zur Anzeige gebracht. Die Anzeige entspricht der Nutzleistung der Maschine bei der dem Test zugrunde liegenden Last.

Die mit Dl bis D4 bezeichneten Signale stehen in folgender Beziehung zu der Basisformel für die Nutzleistung:

Dl=Ix 10⁷ Hz

1 χ 10? Hz

Maschinenfaktor
D3 = Zeit pro Meßgerätumdrehun-g χ Anzahl N der Meßgerätumdrehungen
D2

D4 =

D3

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Außerdem ist D5 = Meßfaktor Zeitspanne.

Die im Zusammenhang mit dem Blockschaltbild nach Fig. 1 erläuterte Anordnung kann im einzelnen schaltungs technischen die nachfolgend anhand der Fig. 2a bis 2d dargestellte Ausführungsform haben. In dieser haben die Schalter SWl bis SW6 folgende Funktionen:

Schalter SWl bestimmt die Betriebsart "Test" oder "Rechnen". Er ist in der Stellung "Test" dargestellt.

Schalter SW2 bestimmt, ob die Maschinendrehzahl oder das Kraftstoffgebersignal angezeigt wird. Er ist in der Stellung "Drehzahl¹;¹ dargestellt.

Schalter SW3 ist ein Rückstellschalter für die Anordnung. Schalter SW4 bezeichnet die Meßgerättype (Type DP-3 1-1448 oder DP-40-1449). Er ist in der die Type DP-31-1448 angebenden Stellung dargestellt.

Schalter SWo ist ein Rahmenschalter für Vollastüberschreitung. Schalter SW6 ist ein Drehzahlüberschreitungsschalter.

Wenn nichts anderes angegeben ist, sind alle in Fig. 2a - 2d gezeigten NAND-Tore vom Typ SN7400, alle Inverter vom Typ SN7404 und alle NOR-Tore vom Typ SN7402. Die Widerstandswerte sind in Ohm angegeben und die Spannung V = +5, 0 Volt.

Ein Rückstellsystem 100 umfaßt den Schalter SW3, der Spannung an alle Rückstelleingänge "R" der logischen Schaltungen legt, um die gesamte Logik vor Beginn eines Tests in die Ausgangsstellung zu bringen. Eine Taktoszillatoranordnung 101 umfaßt einen 10 MHz Quarzoszillator 101a, eine Anzahl von Dekadenteilern lOlb-lOli (vom Typ SN7490) sowie

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einen "Teile durch 3"-Teiler lOlj (vom Typ MC 4016). Die gesamte Anordnung setzt die 10 MHz des Quarzoszillators in ein 1 Hz- und ein 0, 33 Hz-Signal um, die an den Schalter SW2 gelegt sind. Der Schalter SW2 legt selektiv eines der beiden Signale an die nachfolgende monostabile Schaltung 108a (vom Typ SN74121).

Die Dekadenteiler 102a - 102d (vom Typ SN7490) wirken als Totalisierregister und dienen, je nach Stellung des Schalters SWlD, zur Impulszählung für die verschiedenen Betriebsarten. Die Ausgänge der Dekadenteiler 102a - 102d sind direkt mit den Speicherregistern 103a und 103b (vom Typ SN74100) verbunden. Das Schalttor 104, das den Schalter SWlE umfaßt sowie drei NAND-Tore 104a, 104b und 104c, deren Ausgänge mit dem NAND-Tor 104d (vom Typ SN7440) verbunden sind, sperrt im geeigneten Augenblick die Speicherregister 103a und 103b, so daß diese dann die zuletzt von den Teilern 102a - 102d zugeführte Information speichern. Die BCD-Ausgänge der den Speicher 103 bildenden Speicherregister 103a und 103b sind mit einem Dekodierer verbunden, der die Dekodier-Treiber 106a 106d umfaßt (vom Typ SN7447). Die Ausgänge der Dekodier-Treiber sind mit einem vierstelligen Ausgabeanzeigegerät 107 verbunden, das direkt den im Speicher 103 gespeicherten Wert anzeigt.

Bevor auf die Wirkungsweise der Einrichtung näher eingegangen wird, ist ciarauf hinzuweisen, daß dieses Ausführungsbeispiel für drei Betriebsarten -in Abhängigkeit von der Stellung des Schalters SWl eingerichtet ist. Diese drei Betriebsarten sind : "Abwechselnder Betrieb", "Test" und "Rechnen". Bevor min auf die beiden wesentlicheren Betriebsarten "Test" und "Rechnen" eingegangen wird, sei kurz die Betriebsart "Abwechselnder Betrieb" erläutert. Wenn der

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Schalter SWl in die für diese Betriebsart vorgesehene Stellung ABW gebracht ist, kann vom Ausgabeanzeigegerät 107 direkt die Drehzahl oder die Frequenz (in Hz) des vom Kraftstoffmeßgeber gelieferten Signals abgelesen werden. Durch geeignete Stellung der Schalter werden die Eingangstorschaltmittel veranlaßt, entweder Impulse vom Tachometer (Drehzahlgeberimpulse) oder vom Kraftstoffmeßgeber aufzunehmen, wobei der Schalter SW2 die Zeitfolge bestimmt. In der gezeigten Stellung des Schalters SW2 gelangt auf dem Ausgabeanzeigegerät die Drehzahl zur Anzeige. Mit dem Schalter SW2 ist ein Rückstellzeitmeßkreis 108 verbunden, der einen Schalter SWlF, die monostabile Schaltung 108a (vom Typ SN74121), einen Inverter 108b und ein NAND-Tor 108c (vom Typ SN 7440) umfaßt. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß beim Zählen (in Hz) der Impulse vom Kraftstoffmeßgeber der von den Dekadenteilern 102 des Totalisierregisters erreichte Zählstand vom Zeitmeßkreis 108 gesteuert jede Sekunde zum Speicher 103 übertragen wird. Sobald - vom Schalttor gesteuert - der Zählstand im Speicher abgespeichert ist, werden die Dekadenteiler 102a bis 102d durch den Rückstellzeitmeßkreis 108 zurückgestellt und das Zählen beginnt wieder bei Null. Jeder im Speicher gespeicherte Zählstand wird dann automatisch im Dekpdierer 106 dekodiert und im Ausgabeanzeigegerät 107 zur Anzeige gebracht. Behri Zählen der vom Tachometer (Drehzahlgeber) gelieferten Impulse werdai die Dekadenzähler 102a - 102d jeweils nach 3 Sekunden zurückgestellt; dabei wird eine Anzeige in Umdrehungen pro Minute erreicht.

Wenn der Rückstellschalter und der Betriebsart-Schalter SWl in der gezeigten Lage "Test" sind, ist das Flipflop 1 vorbereitet und sein Ausgang befindet sich im logischen Zustand "l", während sich der Ausgang Q im logischen Zustand "O" befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgang Q des Flipflop 2 im logischen Zustand "l". Dies be-

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einflußt die Eingangstorschaltmittel so, daß pro Maschinenumdrehung 10 Tachometerimpulse, die von einem 20-poligen Tachometer geliefert werden, aufgenommen werden. Diese Impulse werden in Rechteckform gebracht und verdoppelt mittels der Tachometereingangsschaltung 109, welche die Transistoren 109a bis 109e sowie einen FET (Feldeffekttransistor) 109f umfaßt, die so geschaltet sind, daß sie dem Eingangs-NAND-Tor HOa (Typ SN7413) pro Maschinenumdrehung 20 Impulse zuführen. Die NAND-Tore 110a und HOb sind in Reihe geschaltet und sie werden zufolge der einlangenden Tachometerimpulse wirksam, da im eingeschalteten Zustand der Flipflops 1 und das NAND-Tor HOb über den Inverter HOc und das Tor HOd vorbereitet ist. Die Impulse werden auch über das NOR-Tor IHa den NAND-. Toren IHb und 111c zugeführt. Das NAND-Tor HIc ist durch das NAND-Tor IHd, das mit dem FlifLop 4 und der 1 KHz-Taktquelle verbunden ist, vorbereitet. Die über die Torschaltungen geleiteten Tachometerimpulse werden den drei Dekadenteilern 112a, 112b und 112c (vom Typ SN7490) zugeführt, die im gezeigten Zustand eine Rückstellzeit von 0, 3 Sekunden haben. Das BCD-Ausgangssignal der Dekadenteiler 112a - 112c wird den BCD-Dezimal-Wandlern 113a, 113b und ,113c (vom Typ SN7442) zugeführt, deren Ausgänge mit drei je 10 Stellungen aufweisenden Drehzahl-Wählschaltern 114a, 114d und 114c verbunden sind. Diese Schalter sind auf die Drehzahl eingestellt, bei der die Maschine getestet werden soll. Der niedrigste Stellenwert ist weggelassen; d. h. für eine Drehzahl von 1. 900 Umdrehungen pro Minute ist die Einstellung 190. Wenn die eingestellte Drehzahl erreicht ist, sendet das NOR-Tor 115 (Typ SN7425) einen Impuls aus, der über das NOR-Tor 117 zum FlipfLop 1 (Typ SN7493) gelangt und dieses umschaltet. Der Drehzahlüberschreitungsschalter SW6 wird das Flipflop auch umschalten/ wenn dies für eine Fortsetzung des Test erwünscht ist.

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Mit der Umschaltung des Flipflop 1 nimmt dessen Ausgang ζΓ den logischen Zustand "O" und dessen Ausgang Q den logischen Zustand "1" an. Dies sperrt das NAND-Tor HOa, womit die weitere Zufuhr von Tachometerimpulsen zu den Dekadenteilern 112 unterbunden ist. Das NOR-TOR HOd führt den Dekadenzählern 112 jetzt Kraftstoffmeßgeberimpulse zu. Die Kraftstoffmeßgeberimpulse werden über eine Kraftstoffmeßgebereingangsschaltung geführt, die ein Paar Kollektor-Basis gekoppelter Transistoren 118a und 118b umfaßt sowie eine Koppeldiode 118c, welche die Impulse über die Tore 110 und 111 den Dekadenteilern 112 zuführt. Mittlerweile wurden die Dekadenteiler 112 durch das Flipflop 1, dessen Ausgang Q den logischen Zustand "1" aufweist, über den Inverter 119a und das NAND-Tor 120 (Typ SN 7420) zurückgestellt. Zufolge des logischen "l"-Zustandes des Ausgangs Q vom Flipflop 1 wird über die Leitung 121a auch das NAND-Tor 121 eingeschaltet. Das NAND-Tor 121 (vom Typ SN 7430) ist so geschaltet, daß es 720 B CD-Ausgangsimpulse auf den Leitungen 121b detektiert, die den Zählstand darstellen, der einer Meßgeräteumdrehung entspricht. Der Zählstand 720 gilt für die Anzahl der Impulse pro Meßgerätumdrehung für den verwendeten Durchflußnaesser. Für andere Durchflußmesser, die eine andere Anzahl von Impulsen pro Meßgerätumdrehung liefern, kann das NAND-Tor 121 geändert oder anders geschaltet werden. Weiter schaltet der Ausgang Q des Flipflop 1 im logischen Zustand "l" auch das NAND-Tor 122 ein, so daß die Taktimpulse mit einer Frequenz von 100 Hz den Dekaden zählern 102a 102d zugeführt werden, welche nun die Funktion eines Kraftstofftotalisierregisters erfüllen, das die Zeit bestimmt, die der Durchflußmesser für die vorgegebene Anzahl von Meßgerätumdrehungen benötigt. Der Meßgerätumdrehungsschalter umfaßt den Teiler 123a (vom Typ MC4016) und den BCD-Schalter 123b, der auf N = 1 bis N = 9 Meßgerätumdrehungen eingestellt werden kann. Die Meßgerät-

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Umdrehungen müssen vollendet sein, bevor das NAND-Tor 122 gesperrt wird. Der Ausgang Q des Flipflops 1 im logischen Zustand "l" schaltet auch das Flipflop 6 (vom Typ SN7413) ein zur Steuerung des Eingangs von Tor 111b.

Dem Maschinenrahmen ist ein Rahmenschalter zugeordnet der bei der Zeitkonstante, wie sie durch den Widerstand 124a und dem Kondensator 124b gegeben ist, für langer als 0, 2 Sek. geschlossen bleiben muß, bzw.-nicht öffnen darf. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird ein Signal über die Tore 124c (vom Typ SN7413), 124d und 124e das NAND-Tor 111b sperren und die Weiterführung des Tests verhindern. Diesdient dazu, einen Test bei der gewählten Drehzahl unter voller Last durchzuführen bzw. bei Nichteinhaltung der Bedingungen den Test zu stoppen und anzuzeigen, daß er wiederholt werden muß. Ein Geber bewirkt eine optische Anzeige der Vollast und ist außerdem mit dem Schalter SW5 verbunden, der eine Durchführung des Tests ohne Rücksicht auf den Maschinenrahmenschalter gestattet.

Sobald das NAND-Tor 121 die 720 Impulse detektiert hat, wird das von ihm gelieferte Ausgangssignal über das NAND-Tor 125 dem Teiler 123a zugeführt und dann, sobald dieser die durch die Einstellung des BCD-Schalters 123b gegebene Bedingung erfüllt hat, dem Inverter 126. Das Au s gangs signal, vom NAND-Tor 125 wird auch über den Inverter Ϊ27 dem NAND-Tor 128 zugeführt, dem zur Erzeugung eines Rückstellimpulses auch ein Eingangssignal vom NAND-Tor 129 (Typ SN7420) zugeführt werden muß. Das Aus gangs signal vom Inverter 126 stellt das Flipflop 1 zurück, das seinerseits das Tor 122 sperrt und somit die Zufuhr weiterer Zeittaktimpulse verhindert, und das durch die Einschaltung des Tores 104b den Speicher 103 sperrt, so daß die zur Zählung der 720 Impulse mal der vorgewählten Anzahl (N) von Meß-

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gerätumdrehungen benötigte Zeit festgehalten wird. Sie wird in den Speicherregistern 103a und 103b festgehalten, deren BCD-Ausgänge in den Dekodierern dekodiert und in dem vierstelligen Ausgabeanzeigegerät angezeigt werden, diesmal in Hundertstel-sekunden.

Der Ausgangsimpuls des Inverters 126 schaltet das Flipflop 3 (vom Typ SN7473) um, so daß dessen Ausgang Q den logischen Zustand "O" annimmt. Das NOR-Tor 130 (vom Typ SN 7425) wird vorbereitet und die Flipflops 4 und 5 (Typ SN7473) für die Betriebsart "Rechnen" eingeschaltet. Die vorgehend geschilderte Test-Sequenz der Anordnung kann wie folgt zusammengefaßt werden: Mit dem Betriebsartschalter in der Stellung "Test" zählen die Dekadenteiler Tachometerimpulse zur Anzeige der vorgewählten Drehzahl, bei der die Maschinenleistung bestimmt werden soll· Ein Ausgangsimpuls, der anzeigt, daß die Maschine die gewählte Drehzahl erreicht hat, schaltet die Eingangstorschaltmittel so um, daß jetzt die Kraftstoffmeßgeberimpulse den Dekadenteilern zugeführt werden, und daß gleichzeitig ein Taktsignal an vier Dekadenteiler gelegt wird. Wenn ein BCD-Ausgang von 720 Impulsen gezählt ist und ein voreingestellter Teiler angibt, daß der eingestellten Bedingung genüge getan ist, bewirkt die Logik, daß weitere Taktimpulse nicht mehr in die vier Dekadenzähler gelangen können und daß der zuletzt erreichte Zählstand in einem Speicher festgehalten wird. Das 100 Hz-Signal von der Taktimpuls-Quelle wird abgeschaltet und im Speicher bleibt die Zeit in Sekunden gespeichert. Diese Zeitangabe wird in den Dekodierern 106 dekodiert und das Ausgabeanzeigegerät 107 bringt die Zeit in Hundertstel-sekunden zur Anzeige. Die Zeitangabe wird außerdem im Speicher weiter festgehalten bis sie für die Leistungsberechnung gebraucht wird.

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Zur Durchführung der Berechnung der Leistung wird der Betriebsartschalter SWl in die Stellung "Rechnen" gebracht. Dies bewirkt die Rückstellung der Teiler 102. Weiter wird das Tor 104c zum Empfang eines Torimpulses vom Flipflop 5 vorbereitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die monostabile Schaltung 131 (vom Typ SN74121) eingeschaltet, wodurch sie einen etwa 50 Mikrosekunden langen Impuls liefert, während dem ihr Ausgang Q den logischen Zustand "l" annimmt und bewirkt, daß die Zeitbasis auf Null zurückgestellt wird." Außerdem wird am Ende des 50 Mikrosekunden-Impulses das Flipflop 4 umgeschaltet. Die Rückstellung der Zeitbasis (Dekadenteiler 101b - 101g) auf Null ermöglicht einen synchronen Beginn des Zähl ens vom Stand Null aus. Ein 1 KHz-Taktimpuls wird über die Tore 11 Id und 111c den Teilern 112 zugeführt. Die Tore werden durch das Flipflop 4, dessen Ausgang Q den logischen Zustand "l" aufweist, gesteuert. Die Ausgänge der Teiler 112 werden den BCD/Dezimal-Wandlern 113a 113c zugeführt, deren Ausgangssignale an drei jeweils 10 Stellungen aufweisenden Meßfaktorschalter 132a - 132c gelegt sind. Die Meßfaktorschalter sind so eingestellt, daß sie den Meßfaktor K des Meßgeräts angeben. Für das besondere, als Beispiel angegebene Meßgerät vom Typ DP-31-1448 beträgt dieser Faktor 242, während dieser Faktor für das Meßgerät vom Typ DP-40-1449 den Wert 167 hat. Das NOR-Tor 130, das durch das Flipflop 3 vorbereitet wurde, führt einen Impuls über den Inverter 116 und das Tor 125 in den einstellbaren Teiler 123a, der als "Teile durchN'-Netzwerk für das Signal wirkt und dessen Ausgangsfrequenz dem Meßfaktor proportional ist. Das Ausgangssignal des Teilers 123a stellt über den Inverter 126 das Flipflop 4 zurück. Das Ausgangssignal des Tores 125 bewirkt auch die Rückstellung der Teilerll2a - 112c.

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Vom Quarzoszillator 101a gelieferte 10 MHz-Taktimpulse gelangen zu den einstellbaren Teilern 133a - 133d (vom Typ MC4016), denen einstellbare Maschinenfaktorwählschalter (BCD-Schalter) 134a 134d zugeordnet sind. Die Maschinenfaktorwählschalter werden entsprechend dem Maschinenfaktor der zu testenden Maschine eingestellt. Der Maschinenfaktor ist gleich dem für die betreffende Maschine geltenden Wert von Kilogramm (oder Pfund) Brennstoff pro Brems-PS-Stunde. Die Teiler 133a - 133d teilen die Frequenz von 10 MHz durch den Maschinenfaktor und ihr Ausgangssignal gelangt auf die einstellbaren Teiler 135a - 135d (vom Typ MC4016). Das Ausgangssignal der Teiler 135a - 135d gelangt zu den Teilern 102 und zwar vom Beginn der "Rechnen¹-¹ Phase bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Teiler 135d angehalten wird. Da der Ausgang Q des Flipflops 1 im logischen Zustand "l" ist, ist das Flipflop 5 eingeschaltet. Der Impuls über den Inverter 126 stellt das Flipflop 4 zurück, dessen Ausgang Q damit wieder den logischen "θ"- Zustand annimmt und den Teiler 135d über dessen Eingang MR sperrt. Bei der Rückstellung des Flipflops 4 wird auch das Flipflop 5 umgeschaltet, wobei dessen Ausgang Q den logischen Zustand "l" annimmt. Dadurch werden die Speicherregister 103a und 103b über das Tor 104c verriegelt. Sie werden daher die ihnen zuletzt von den Teilern 102 übermittelte Information weiter speichern. Diese Information wird im Dekodierer 106 dekodiert und im Ausgabeanzeigegerät zur Anzeige gebracht. Das Ausgabeanzeigegerät 107 zeigt dabei direkt die Nutzleistung der getesteten Maschine an.

Im Vorhergehenden wurde eine Einrichtung beschrieben, in der ein einstellbares Netzwerk anzeigt, wann die Maschine eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat. Ab diesem Zeitpunkt gestatten logische Schaltmittel die Zufuhr von Taktimpulsen zu einem Totalisierregister, während einstellbare Zähler das Erreichen einer vorbestimmten Anzahl

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von Impulsen eines Kraftstoffmeßgebers feststellen. Sobald die vorbestimmte Anzahl von Kraftstoffmeßgeberimpulsen erreicht ist, wird die weitere Zufuhr von Taktimpulsen zum Totalisierregister unterbunden. Der erreichte Zählstand des Totalisierregisters wird in einem Speicher festgehalten zur späteren Verwendung bei der Bestimmung der Nutzleistung. Die Schaltmittel zur Bestimmung der Nutzleistung, die einen einstellbaren Meßfaktorgenerator und einstellbare Frequenzteiler umfassen,, werden nach ihrer Einschaltung von einer Taktimpulsquelle synchronisiert und erzeugen Nutzleistungsimpulse, die gezählt werden und für die der erreichte Zählstand in einem Speicher festgehalten wird,- Der gespeicherte Zählstand wird dekodiert und nach vollendeter Test- und Rechnen-Phase als Resultat zur Anzeige gebracht. Danach ist die Einrichtung erst wieder verwendbar, nachdem sie in die Ausgangsstellung zurückstellt wird.

18 Patentansprüche
5 Bl. Zeichnungen :

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Claims (18)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der Leistung einer Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem im Zuge einer Drehzahlmessung festgestellten Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl der Maschine die Zeit gemessen wird, in der die Maschine eine vorgegebene Kraftstoffmenge verbraucht, und daß danach aus der so gemessenen Zeit die Nutzleistung der Maschine bestimmt wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Nutzleistung aus dem gemessenen Zeitwert unter Berücksichtigung eines vorgegebenen, vom verwendeten Durchflußmesser abhängigen Meßfaktors und eines vorgegebenen, von der Maschine abhängigen Maschinenfaktors erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenfaktor den Kraftstoffverbrauch der Maschine in Abhängigkeit von der Arbeit kennzeichnet (z. B. kg/PSh).

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Maschine überwachende Schaltmittel (11, 12, 13) vorgesehen sind, die bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl ein Schaltsignal (auf Leitung 14) erzeugen, das einerseits die Wirksamschaltung von Zeitmeßschaltmitteln (18, 19) zur Folge hat und andererseits

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Zählschaltmittel (22, 24) auf von einem Kraftstoffverbrauchs meßgeber (21) gelieferte Kraftstoffmeßimpulse ansprechen läßt, daß diese Zählschaltmittel (22) bei Erreichen eines vorgegebenen Zählstandes ein Sperrsignal (über Leitung 25) erzeugen, das die Zeitmeßschaltmittel (18, 19) anhält, daß Speichermittel (27) vorgesehen sind, die den von den Zeitmeßschaltmitteln (18, 19) gemessenen Zeitwert speichern, und daß mit diesen Speichermittelri (27) einstellbare Schaltmittel in Verbindung stehen, die die Nutzleistung der Maschine bestimmen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltmittel ein Totalisierregister (19) umfassen, das von einem Taktgenerator (18) gelieferte Taktimpulse zählt.

6. Einrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltsignal Steuerschaltmittel (15, 17) so beeinflußt, daß sie die Zufuhr von Taktimpulsen zum Totalisierregister gestatten.

7. Einrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrsignal die Steuerschaltmittel (15, 17) so beeinflußt, daß sie die Zufuhr von Taktimpulsen zum Totalisierregister (19) unterbinden.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltmittel ein vom Schaltsignal ein- und vom Sperrsignal ausschaltbares Steuer-Flipflop (15) umfassen, sowie ein Steuertor (17), das nur bei eingeschaltetem Steuer-Flipflop (15) Taktimpulse zum Totalisierregister (19) durchläßt.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß schaltbare Eingangstorschaltmittel (12) in einem ersten Schaltzustand von einem Drehzahlgeber (11) gelieferte Impulse einem einstellbaren Schalternetzwerk (13) zuführen und in einem zweiten Schaltzustand die vom Kraftstoffverbrauchmeßgeber (21) gelieferten Impulse einstellbaren Zählschaltmitteln zuführen.

10. Einrichtung nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangstors chaltmittel (12) bezüglich ihres Schaltzustandes vom Steuer-Flipflop (15) gesteuert sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Bestimmung der Nutzleistung einen einstellbaren Meßfaktorgenerator (35), einen ersten und einen zweiten einstellbaren Frequenzteiler (32, 34) sowie einen mit dem einstellbaren Meßfaktorgenerator (35) und dem. zweiten einstellbaren Frequenzteiler (32) verbundenen Impulsvervielfacher (37)^ der Nutzleistungsimpulse abgibt, aufweisen.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g ekennzeichnet, daß der Meßfaktorgenerator (35) von einer Taktimpulsquelle (18) gesteuert ein Signal erzeugt, dessen Frequenz einem eingestellten, vom verwendeten DurchflLußmesser abhängigen Meßfaktor proportional ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzteiler (34) ein ihm vom Taktimpulsgenerator (18) zugeführtes Taktimpulssignal (Dl) durch einen eingestellten, den Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit von der Arbeit (z. B.

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kg/PSh) kennzeichnenden Maschinenfaktor teilt.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Frequenzteiler (32) das Aus gangs signal (D2) des ersten Frequenzteilers (34) durch den in den Speichermitteln (27) gespeicherten Zeitwert (D3) teilt.

15. Einr ichtung nach Anspruch 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsvervielfacher (37) aus dem Ausgangssignal (D4) des zweiten Frequenzteilers (32) Nutzleistungsimpulse ableitet, die einem Totalisierregister (19) zugeführt werden.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsvervielfacher (37) sein Ausgangssignal vom Zeitpunkt der Einschaltung (Anlasser 33) der der Bestimmung der Nutzleistung dienenden Schaltmittel bis zum Auftreten eines vom Meßfaktorgenerator (35, 36) gelieferten Stopsignals abgibt.

17. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Totalisierregister (19) Speichermittel (27) verbunden sind, die den vom Totalisierregister akkumulierten Wert speichern.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch ^kennzeichnet, daß mit den Speichermitteln (27) über Dekodiermittel (28) eine Ausgabeanzeigeeinrichtung (29) verbunden ist.

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