DE2738325C2

DE2738325C2 - Prüfstand für dynamische Untersuchungen an Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2738325C2
Application number: DE2738325A
Authority: DE
Inventors: Severino Santa Ana Calif. D'Angelo; Clark E. Laguna Beach Calif. Fegraus
Original assignee: Clayton Manufacturing Co., El Monte, Calif.
Current assignee: Clayton Manufacturing Co
Priority date: 1976-08-30
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1990-06-21
Also published as: FR2363093A1; JPS5837491B2; GB1591378A; DE2738325A1; FR2363093B1; JPS5329177A; US4161116A

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für dynamische Untersuchungen an Kraftfahrzeugen, mit einer Rollenanordnung als Unterlage für ein Rad des Kraftfahrzeugs, mit einem Motor, der mit der Rollenanordnung drehmomentgekoppelt ist, mit einem Ist-Drehmomentsensor zur Messung des vom Kraftfahrzeug für die Rollenanordnung übertragenen Drehmoments, mit einem Ist-Drehzahlsensor zur Ermittlung der Ist-Drehzahl des Rades des Kraftfahrzeugs, mit einer Leistungssteuereinheit für den Motor, und mit einem Fehlersignalerzeuger.
Zur stationären Fahrzeugprüfung werden oft Dynamometer verwendet, und weil sich das zu prüfende Fahrzeug dabei nicht wirklich bewegt, müssen verschiedene Fahrzeug- bzw. Straßen-Parameter simuliert werden. Diese Parameter entsprechen den für die Beschleunigung oder Geschwindigkeitsaufrechterhaltung des Fahrzeugs notwendigen Kräften.
Der Parameter Trägheit ist eine Funktion der Fahrzeugmasse. Die Fahrzeugmaschine muß bei der positiven oder negativen Beschleunigung Trägheitskräfte überwinden.
Zur Aufrechterhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit muß die Fahrzeugmaschine geschwindigkeitsabhängige Kräfte überwinden. Diese als Straßenbelastung bezeichneten Kräfte enthalten die Anfahrreibung, die Rollreibung und die Windkräfte. Es gilt diejenigen Kräfte zu simulieren, die sonst auf das Fahrzeug einwirken, wenn es normal auf der Straße fährt. Bisher war es üblich, die Trägheit in gewissem Umfange dadurch zu simulieren, daß man dem Dynamometersystem verschiedene mechanisch ankoppelbare Schwungräder zusetzte. Die Straßenbelastung wird oft simuliert durch hydrokinetische Einrichtungen, Pumpen, elektrische Bremsen oder Elektromotoren. Meist werden Schwungräder in Verbindung mit einem Straßenbelastungs-Simuliersystem verwendet.
In einigen Fällen hat man dem System einen elektrischen Motorgenerator hinzugefügt, um elektrisch gesteuert belasten oder antreiben zu können. In anderen Fällen wiederum benutzte man ein einziges Schwungrad und einen Elektromotor, um mit Hilfe des Motors kontrolliert und gesteuert durch den Operateur die Trägheitskräfte zu vergrößern oder zu verkleinern (US-PS 29 82 128 und DE-AS 11 05 637).
Rein mechanische Simulatoren (Schwungrad-Systeme) gestatten eine genaue Trägheits-Simulation, sind aber teuer. Veränderungen müssen mechanisch eingebracht werden, indem man verschiedene Schwungradkombinationen in die mechanische Getriebekette ein- bzw. auskuppelt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Anzahl der möglichen Kombinationen begrenzt ist und abhängt von der Anzahl und Größe der vorhandenen Schwungräder. Ferner ist die genaue Trägheit allein von der Fähigkeit des Herstellers abhängig, das Trägheitsmoment des Schwungrades, der Lager, Kupplungen, Wellen und anderen Komponenten, die mit dem Dynamometer rotieren, zu errechnen. Dies ist sehr schwierig wegen der unterschiedlichen Formen, Abmessungen und Materialdichten dieser Bauelemente.
Aus diesem Grunde ist die genaue Feststellung der exakten Trägheit durch den Anwender fast unmöglich, und es gibt keine Möglichkeit zum Kalibrieren der Trägheit.
Die bekannten elektromechanischen Trägheitssimulatoren (US-PS 29 82 128 und DE-AS 11 05 637) gelten nicht als so genau wie mechanische Simulatoren. Dieses bekannte Steuersystem basiert auf der Messung der Rollgeschwindigkeit mit anschließender Berechnung der Beschleunigung und Erzeugung eines Drehmoment- Steuersignals. Da diese Operation im wesentlichen eine Differentiation eines Parameters (Geschwindigkeit) ist, der sich langsam in Relation zur Ursache eines Änderungs- Drehmomentes ändert, beinhaltet dieses System einen beträchtlichen Zeitversatz zwischen der Rollgeschwindigkeitsänderung und der Trägheitskorrektur. Eine übliche Trägheits- Reaktionszeit (bis auf 90% des Wertes) liegt in der Größenordnung von 0,5 Sekunden. Außerdem gibt es eine im Bereich zwischen 1-5 Sekunden liegende Einschwingzeit, die abhängig ist von Unterschieden zwischen dem gewünschten Trägheitswert und der mechanischen Eigenträgheit des Dynamometersystems in Abhängigkeit von der Größe der Änderung des Fahrzeugmomentes.
Insgesamt gesehen ermöglichen die derzeit verfügbaren elektromechanischen Dynamometersysteme Genauigkeiten bei der Einhaltung der Trägheit im gleichbleibenden Zustand, die in der Größenordnung von ±5% liegen (gegenüber ±1-3% bei Schwungradsystemen), und ferner Ansprechzeiten in der Größenordnung von 0,5 Sekunden (gegenüber vernachlässigbar kleinen Ansprechzeiten für Schwungradsysteme). Eine Verdoppelung der Straßenbelastungskräfte wird ermöglicht innerhalb ±3% (gegenüber ±10-30% bei der hydrokinetischen oder Bremstyp-Straßenbelastungssimulation).
Heutzutage besteht Bedarf für eine präzisere, genauere und schneller ansprechende Simulation der Fahrzeugträgheit und der Straßenbelastungseffekte, weil durch verschärfte Umweltschutzgesetze Prüfbestimmungen für die Überwachung der Fahrzeugabgas-Emissionen aufgestellt wurden. Außerdem besteht ein Bedarf für den Nachweis der Genauigkeit der Trägheits- und Straßenbelastungssimulation.
Der vorliegenden Aufgabe liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand für dynamische Untersuchungen an Kraftfahrzeugen vorzuschlagen, der eine Simulation von Trägheitskräften mit großer Genauigkeit zuläßt, ohne daß dabei wie bisher große Regelverzögerungen und Ungenauigkeiten auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine festverdrahtete Drehzahlberechnungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Ist-Drehmoment vom Ist-Drehmomentsensor und einen die Fahrzeugträgheit kennzeichnenden Wert erhält, eine Soll-Drehzahl berechnet und ein der Soll-Drehzahl entsprechendes Signal an den nachgeschalteten Fehlersignalerzeuger abgibt, daß der Fehlersignalerzeuger aus der Ist-Drehzahl und der berechneten Soll-Drehzahl ein Fehlersignal erzeugt und an die nachgeschaltete Leistungssteuereinheit abgibt, und daß die Leistungssteuereinheit den Motor so steuert, daß die Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl des Kraftfahrzeugrades gegen Null geht.
Der erfindungsgemäße Prüfstand kann auch für dynamische Untersuchungen an Motoren für Kraftfahrzeuge vorgesehen sein, oder es ist auch möglich, einen Prüfstand sowohl für Untersuchungen an Kraftfahrzeugen als auch an Kraftfahrzeugmaschinen auszubilden. Bei einem solchen Prüfstand wird hier anstelle der Räder des Kraftfahrzeuges der Ausgang der Kraftfahrzeugmaschine angezapft; weitere Einzelheiten sind im Anspruch 2 angegeben.
Aus der Literaturstelle BBC-Nachrichten, 1975, Heft 3, Seite 123 bis 131, ist es bereits bekannt, zur Steuerung und Regelung des Prüfstandes einen Prozeßrechner vorzusehen (siehe Seite 129); es werden jedoch an keiner Stelle Ausführungen gemacht, wie eine Simulation von Trägheitskräften erfolgen soll. Außerdem ist ein Prospektblatt (L 3036-10.469) der Firma Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH bekannt, das sich auf die Automatisierung von Prüfständen bezieht. Nach einem auf einem Lochstreifen gespeicherten Prüfprogramm werden bei der dort beschriebenen Einrichtung Wirbelstrom-Leistungsbremsen gesteuert, doch auch hier werden keinerlei Angaben über eine Simulation von Trägheitskräften gemacht.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ein schnelleres Ansprechverhalten und eine höhere Arbeitsgenauigkeit gegenüber bekannten Systemen, weil das Steuersignal abgeleitet wird von der Integration des Drehmomenteingangs - eines sich schnell ändernden Parameters -, der somit schneller zur Durchführung von Änderungen in der Systembelastung verfügbar ist. Der gleiche Motor wird benutzt als Brems- und Antriebselement für das einzige Schwungrad, und beide sind mechanisch gekoppelt mit einer rotierenden Rollenanordnung, auf der ein Treibrad des zu prüfenden Fahrzeugs aufliegt. Für die Fahrzeugmaschinen-Prüfung wird eine entsprechende Verbindung zur Kurbelwelle (Antriebswelle) hergestellt. Zu den hiermit prüfbaren Fahrzeugen gehören Motorzweiräder, Personenkraftwagen, Lastwagen, Busse und/oder andere Motorfahrzeuge.
Die vorliegende Erfindung ist im Prinzip ein elektromechanisches Dynamometersystem, welches die Einstellung der Trägheit im stetigen Zustand mit einer Genauigkeit erlaubt, die in der Größenordnung von ±0,5% liegt (gegenüber ±1-3% für Schwungradsysteme und ±5% für bekannte elektromechanische Systeme). Die Ansprechzeit ist vernachlässigbar klein (gleichwertig mit Schwungradsystemen und schneller als bei bekannten elektromechanischen Systemen mit Ansprechzeiten von 0,5 Sekunden). Die Verdoppelung der Straßenbelastungskräfte ist möglich innerhalb ±1% (gegenüber ±3-5% für bekannte elektromechanische Systeme und gegenüber ±10-30% für hydrokinetische oder Bremstyp- Straßenbelastungssimulatoren).
Grundsätzlich kann gesagt werden, daß erfindungsgemäß die präzise Simulation der Fahrzeugträgheit und Straßenbelastung ermöglicht wird durch präzise Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors. Diese Steuerung wird erreicht über eine Stromreguliereinrichtung, welche wiederum gesteuert wird durch eine analoge Rechenschaltung, die mit Eingängen von einem Drehmomentsensor und einem Geschwindigkeitskodierer gespeist wird, und ferner mit Signalen von anderen Einrichtungen, in die manuell oder über Vorprogramm Werte für die Fahrzeugträgheit und Straßenbelastungskoeffizienten eingegeben werden können. Die Errechnung der Straßenbelastungskräfte (F) erfolgt nach folgender Formel:
F = A + BV + CV ²,
worin A, B und C die Einflüsse durch solche Faktoren wie Anfahrmoment, Reibung und Windwiderstand, und V die Geschwindigkeit repräsentieren. Aus der Beschaffenheit der Trägheit und der Straßenbelastungskraft wird dann die Fahrzeugbeschleunigung und die Geschwindigkeit errechnet und verglichen mit der Ist-Geschwindigkeit, und dann wird ein Fehlersignal erzeugt, welches man in die obenerwähnte Stromsteuereinrichtung zur Kontrolle der Umlaufgeschwindigkeit des Gleichstrommotors einspeist.
Zusätzlich zu der simulierten Trägheitsmasse kann die Welle des Motors mit einer mechanischen Schwungradeinrichtung gekoppelt sein, die den Motor mit einem zusätzlichen Trägheitsmoment beaufschlagt. Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung der gesamten Simulationseinrichtung in einen bestimmten Trägheitsbereich zu verschieben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 ein Prinzip-Blockschaltbild des Prüfstandes,
Fig. 2 ein partielles Blockschaltbild von einem in der Anordnung von Fig. 1 enthaltenen Abschnitt einer Rechenschaltung,
Fig. 3a ein schematisches Schaltbild einer Signalaufbereitungseinheit aus Fig. 2,
Fig. 3b ein Impuls-Zeitdiagramm zu verschiedenen Punkten der Schaltung von Fig. 3a,
Fig. 4 ein Logik-Blockschaltbild eines digitalen Geschwindigkeitswandlers aus Fig. 2, und
Fig. 5 ein Blockschaltbild des mit dem Abschnitt von Fig. 2 verbundenen Ausgangsabschnitts der Rechenschaltung.
In der Simulatoranordnung von Fig. 1 liegt das Treibrad 10 eines zu prüfenden Fahrzeugs auf einer Walze 12 auf, mit der ein Drehmomentsensor 14 direkt gekoppelt ist, welcher das vom Fahrzeug-Treibrad 10 auf die Walze 12 abgegebene Drehmoment abtastet und weitermeldet. Das Trägheitsmoment eines mit dem Drehmomentsensor 14 gekoppelten Schwungrades 16 ist so bemessen, daß das kumulative Trägheitsmoment des aus Walze 12, mechanischen Kupplungen und Schwungrad 16 bestehenden Systems in der Mitte des zu simulierenden Trägheitsmoment-Bereiches liegt. Wenn das zu testende Fahrzeug eine größere oder kleinere Masse als der Effekt des Trägheitsmomentes von Schwungrad und Walze aufweist, dann sorgt ein später beschriebenener Gleichstrommotor 18 für den Ausgleich der Differenz. Ein direkt an die Welle des Gleichstrommotors 18 angeschlossener Geschwindigkeitskodierer 20 erzeugt für eine ebenfalls später beschriebene Rechenschaltung 28 ein real-time-Geschwindigkeitssignal. Ein zweiter Eingang des Rechners 28 ist direkt mit dem Drehmomentsensor 14 gekoppelt, so daß der Rechner 28 in real-time das tatsächlich über die Walze 12 abgegebene Drehmoment mitgeteilt erhält. Um für eine gegebene Geschwindigkeit ein bestimmtes Drehmoment aufrechtzuerhalten, steuert eine später beschriebene Leistungssteuereinheit 30 die Ansteuerung für den Gleichstrommotor 18, so daß während der Prüfung der richtige Drehmoment- und Geschwindigkeitspunkt einstellbar ist. Die Leistungssteuereinheit 30 läßt den Gleichstrommotor 18 entweder als Motor oder als Generator arbeiten.
Eine außerdem mit dem Drehmomentsensor 14 verbundene Hydropumpe 22 treibt einen passenden Hydromotor 24 an, der sich abgesetzt frontseitig vor dem Fahrzeug und dem Treibrad 10 zugeordnet befindet. Dieser Hydromotor 24 treibt einen großen Lüfter 26 an, der das Fahrzeug direkt anbläst und den Kühleffekt des Fahrtwindes bei einer bestimmten Geschwindigkeit simuliert. Steigt die Drehzahl der Walze 12 an, dann rotiert auch der Lüfter 26 schneller. Die Hydropumpe 22 stellt eine Belastung für die Walze 12 und die zwischengeschaltete mechanische Kupplung dar. Aufgrund dieser Verbindung trägt die Hydropumpe etwas zu den Kräften bei, die für die Trägheits- und Straßenkraft-Simulation nötig sind und deren Rest sich auf den Gleichstrommotor 18, das Schwungrad 16 und die Walze 12 verteilt.
Der Drehmomentsensor 14 erfaßt das von der Walze 12 auf Schwungrad 16, Hydropumpe 22 und Gleichstrommotor 18 übertragene Drehmoment und außerdem die Reibungs- und sonstigen Verluste in der mechanischen Kraftübertragung zwischen Sensor 14 und Motor 18. Der an den Sensor angeschlossene Rechner 28 erzeugt ein Geschwindigkeitssignal unter Berücksichtigung jeglicher Differenzen zwischen der errechneten Geschwindigkeit und der Ist-Geschwindigkeit, und dieses Signal wird in die Leistungssteuereinheit 30 eingegeben, um wiederum die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 18 zu beeinflussen.
Fig. 2 enthält den an den Geschwindigkeitskodierer 20 und den Drehmomentsensor 14 angeschlossenen Rechnerabschnitt. Vom Geschwindigkeitskodierer 20 geht ein Analogsignal zu einer Signalaufbereitungseinheit 32, die in erster Linie als Analog-Digitalwandler arbeitet und als Ausgangssignal Impulse abgibt, die in einem digitalen Teiler 34 geteilt werden, um dadurch einen Maßstabsfaktor zu erzielen. Der Ausgang des Teilers 34 wird in einen Zähler 36 eingegeben, der mit einer konventionellen Digitalablese-Einheit verbunden ist. Zweck des Zählers 36 ist es, einen Wegausgang oder eine Wegrelation zum Kodierer 20 zu erzeugen. Der Zähler 36 kann als Odometer bzw. Wegmesser angesehen werden. Ein zweiter Ausgang der Signalaufbereitungseinheit 32 geht in einen digitalen Geschwindigkeitswandler 38, dessen analoges Ausgangssignal anderweitig im Rechner gebraucht wird. Diese Differenzierschaltung ist konventioneller Bauart und erzeugt ein der Beschleunigung entsprechendes Analogsignal, welches zu Regelzwecken anderweitig im Rechner benutzt wird. Eine konventionelle 10 Volt-Referenzspannungsquelle 44 liefert dem Geschwindigkeitswandler 38 sowie anderen Teilen der Schaltung eine Referenzspannung. Der Ausgang des Drehmomentsensors 14 wird durch einen Verstärker 46 verstärkt, und daraus ergibt sich ein Analogsignal, welches dem Ist- Drehmoment entspricht und einer Summierschaltung 60 (Fig. 5) zugeführt wird.
Fig. 3a enthält die logische Schaltung der Signalaufbereitungseinheit 32 von Fig. 2. In diese Schaltung gehen drei Ausgangsleitungen von dem konventionell aufgebauten Geschwindigkeits-Kodierer 20 ein, und es erfolgt eine Analog-Digitalwandlung. Eingangsseitig enthält die Signalaufbereitungseinheit 32 ein Paar Verstärker 64, 66, denen die Sinussignale A und B (siehe Fig. 3b) zugeführt werden. Mit dem Ausgang von Verstärker 64 ist der erste Eingang, und mit dem Ausgang von Verstärker 66 der zweite Eingang eines Komparators 68 verbunden. Ist das Verstärker- Eingangssignal A größer als das Verstärker-Eingangssignal B, dann gibt der Komparator 68 einen Impuls E (siehe Fig. 3b) ab. Das A-Signal von Verstärker 64 wird durch einen invertierenden Verstärker 76 umgekehrt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines zweiten Komparators 70 verbunden ist. Der zweite Eingang von Komparator 70 ist mit dem Ausgang von Verstärker 66 verbunden und bezieht das B -Eingangssignal. Der Ausgang von Komparator 70 entspricht den Impulsen F von Fig. 3b. Die Signale E und F gehen an die beiden Eingänge eines Exklusiv-ODER-Gatters 78. An die Ausgänge der Verstärker 64 und 66 ist außerdem je ein konventioneller Null-Detektor 72 bzw. 74 angeschlossen, um somit entweder auf das A- oder das B-Eingangssignal zu reagieren und dementsprechend entweder das Ausgangssignal C oder D von Fig. 3b zu erzeugen.
Die Signale C und D gehen zu den beiden Eingängen eines zweiten Exklusiv-ODER-Gatters 80, und die Ausgänge der beiden Gatter 78 und 80 steuern ein nachgeschaltetes Exklusiv-ODER-Gatter 82 an, welches seinerseits das Signal G in Fig. 3b erzeugt. Das Signal G geht über eine Leitung 86 zum ersten Eingang eines abschließenden Exklusiv- ODER-Gatters 84. Zwischen dem Ausgang von Gatter 82 und dem zweiten Eingang von Gatter 84 liegt eine Verzögerungsschaltung, bestehend aus einem zwischen dem Ausgang von Gatter 82 und dem zweiten Eingang von Gatter 84 in Reihe geschalteten Widerstand 88 und einem zwischen dem zweiten Eingang von Gatter 84 und Masse 92 angeschlossenen Kondensator 90. Die Ausgangssignale der gesamten Signalaufbereitungseinheit 32 werden am Ausgang von Gatter 84 gebildet und sind unter H in Fig. 3b dargestellt.
Fig. 4 zeigt Schaltungseinzelheiten des digitalen Geschwindigkeitswandlers 38 von Fig. 2. Darin ist der erste Eingang eines UND-Gatters 94 mit dem Ausgang des Exklusiv-ODER- Gatters 84 von Fig. 3a verbunden. Das UND-Gatter 94 treibt einen Zähler 96, bis dieser durch einen Taktimpuls aus einem Präzisions-Taktgeber 100 zurückgesetzt wird. Vor dem Rücksetzvorgang wird der Inhalt des Zählers 96 mittels eines ebenfalls vom Präzisions-Taktgeber 100 kommenden Übertragungssignals in eine konventionelle Verriegelung 98 übertragen. Die Digitalinformation aus der Verriegelung 98 geht zum Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 102, welcher den Digitaleingang in ein Analog-Signal verwandelt, der zuvor bereits als der Analog-Ausgang des digitalen Geschwindigkeitswandlers 38 bezeichnet wurde. Ein zweiter Eingang des Digital-Analog-Wandlers 102 ist mit der 10-Volt- Referenzspannung verbunden.
Mittels eines entweder als Druckknopf oder Kippschalter ausgebildeten Schalters 48 (Fig. 5) wählt man die Fahrzeugträgheit aus. Der Schalter 48 treibt einen Aufwärts-Abwärts-Zähler 50, der ein der gewählten Trägheit für das zu prüfende Fahrzeug entsprechendes digitales Signal abgibt. Dieses digitale Signal vom Zähler 50 geht an eine Anzahl konventioneller digitaler Vervielfacherschaltungen 52, 54 und 58. Dem ersten Vervielfacher 52 wird ein der Geschwindigkeit von einem nachher erläuterten Integrator 63 entsprechendes Analog- Signal eingegeben, was zu einem analogen Ausgangssignal führt. Aufgrund der Vervielfachung der analogen und digitalen Signale im Vervielfacher 52 wird der zweite Ausdruck der zuvor festgelegten Straßenbelastungs-Gleichung abgeleitet. In ähnlicher Weise vervielfacht der Vervielfacher 54ein digitales Signal vom Zähler 50 und das Quadrat des Geschwindigkeits-Eingangs von einem Vervielfacher 55, um den dritten Ausdruck der Straßenbelastungs-Gleichung in Analogform abzuleiten. Der Vervielfacher 55 ist ein konventioneller Analog-Vervielfacher und wird hier als Quadriereinrichtung benutzt, um am Ausgang das Quadrat der Geschwindigkeit verfügbar zu machen. Zu einem ersten Eingang des Vervielfachers 58 geht eine Referenzspannung in Verbindung mit einem zweiten Digitaleingang vom Zähler 50, und das führt zu einer Konstante A oder dem Ursprungsausdruck der Straßenbelastungs-Gleichung. Somit erbringen die drei Vervielfacher 52, 54 und 58 die drei Ausdrücke für die Straßenbelastungs-Gleichung. Die Summierschaltung 60 addiert die Ausgänge von den Vervielfacherschaltungen 52, 54 und 58 und subtrahiert das Ergebnis von dem Ist-Drehmomentsignal. Das Ausgangssignal der Summierschaltung 60 ist ein Netto- Drehmoment-Signal 59, und dieses geht zum ersten Eingang des bereits erwähnten Integrators 63.
Zusätzlich zu den erwähnten drei Ausdrücken der Straßenbelastungs-Gleichung muß noch die Trägheit berücksichtigt werden. Der zweite Eingang 61 des Integrators 63 kommt vom Ausgang des Zählers 50. Das Signal auf Leitung 61 ist somit proportional der auf Zähler 50 gewählten Trägheit.
Der Integrator 63 ist eine konventionelle Type und verwendet eine programmierbare Zeitkonstante 65, die beispielsweise durch mehrere Widerstände realisierbar ist, welche selektiv abhängig von dem auf Leitung 61 anstehenden Signal auf eine Zeitkonstanten-Schaltung zuschaltbar sind. Somit ist die Zeitkonstante direkt proportional der gewählten Trägheit. Der Ausgang der programmierbaren Zeitkonstante 65 geht zu einem konventionellen Operationsverstärker, zu dem ein Verstärker 67 und ein Kondensator 69 gehören. Der Ausgang 28 a des Integrators 63 ist ein Geschwindigkeitssignal, dessen Änderungsrate proportional dem Netto-Drehmomentsignal 59und umgekehrt proportional dem Trägheitssignal auf Leitung bzw. Eingang 61 ist. Der Ausgang des Integrators 63 wird einem Fehlersignalerzeuger 71 zugeführt, der ein konventioneller Operationsverstärker sein kann. Ein zweiter Eingang für den Fehlersignalerzeuger kommt von dem digitalen Geschwindigkeitswandler 38 (Fig. 2). Der Fehlersignalerzeuger 71 vergleicht die Ist-Geschwindigkeit vom Wandler 38 mit dem errechneten Geschwindigkeitssignal vom Integrator 63, um sicherzustellen, daß das vom Integrator 63 errechnete Geschwindigkeitssignal mit dem vom Wandler 38 gemessenen Ist-Geschwindigkeitssignal identisch ist. Dies wird realisiert durch Beeinflussung des Signals zur Leistungssteuereinheit 30, welche wiederum die Drehzahl des Gleichstrommotors 18 so beeinflußt, daß das Ist-Geschwindigkeitssignal vom Wandler dem errechneten Geschwindigkeitssignal bei Punkt 28 a gleich ist. Auf diese Weise sorgt der Gleichstrommotor 18 für das notwendige Brems- oder Antriebs- Drehmoment zur präzisen Simulation von Trägheits- und Straßenbelastung.
Selbstverständlich kann anstelle des hier benutzten Gleichstrommotors 18 auch ein Wechselstrommotor verwendet werden, wie der Fachmann weiß.
Der Prüfstand kann auch zur Prüfung von Kraftfahrzeugmaschinen verwendet werden. Dies ist in Fig. 1 in Form einer Verbindung zwischen der Maschinenkurbelwelle und der Welle vom Motor 18 durch unterbrochene Linien angedeutet. Bei dieser Version kann die Walze 12 entfallen.

Claims

1. Prüfstand für dynamische Untersuchungen an Kraftfahrzeugen,

mit einer Rollenanordnung als Unterlage für ein Rad des Kraftfahrzeugs,

mit einem Motor, der mit der Rollenanordnung drehmomentgekoppelt ist,

mit einem Ist-Drehmomentsensor zur Messung des vom Kraftfahrzeug auf die Rollenanordnung übertragenen Drehmoments,

mit einem Ist-Drehzahlsensor zur Ermittlung der Ist-Drehzahl des Rades des Kraftfahrzeugs,

mit einer Leistungssteuereinheit für den Motor, und

mit einem Fehlersignalerzeuger,

dadurch gekennzeichnet,
daß eine festverdrahtete Drehzahlberechnungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Ist- Drehmoment vom Ist-Drehmomentsensor (14) und einen die Fahrzeugträgheit kennzeichnenden Wert erhält, eine Soll- Drehzahl berechnet und ein der Soll-Drehzahl entsprechendes Signal an den nachgeschalteten Fehlersignalerzeuger (71) abgibt,

daß der Fehlersignalerzeuger (71) aus der Ist-Drehzahl und der berechneten Soll-Drehzahl ein Fehlersignal erzeugt und an die nachgeschaltete Leistungssteuereinheit (30) abgibt, und
daß die Leistungssteuereinheit den Motor (18) so steuert, daß die Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl des Kraftfahrzeugrades (10) gegen Null geht.

2. Prüfstand für dynamische Untersuchungen an Kraftfahrzeugmaschinen,

mit einer an den Ausgang der Kraftfahrzeugmaschine ankoppelbaren Kupplungseinrichtung,

mit einem Motor, der mit der Kupplungseinrichtung drehmomentgekoppelt ist,

mit einem Ist-Drehmomentsensor zur Messung des von der Kraftfahrzeugmaschine auf die Kupplungseinrichtung übertragenen Drehmoments,

mit einem Ist-Drehzahlsensor zur Ermittlung der Ist-Drehzahl der Kraftfahrzeugmaschine,

mit einer Leistungssteuereinheit für den Motor, und

mit einem Fehlersignalerzeuger,

dadurch gekennzeichnet, daß
eine festverdrahtete Drehzahlberechnungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Ist- Drehmoment vom Ist-Drehmomentsensor (14) und einen die Fahrzeugträgheit kennzeichnenden Wert erhält, eine Soll- Drehzahl berechnet und ein der Soll-Drehzahl entsprechendes Signal an den nachgeschalteten Fehlersignalerzeuger (71) abgibt,
daß der Fehlersignalerzeuger (71) aus der Ist-Drehzahl und der berechneten Soll-Drehzahl ein Fehlersignal erzeugt und an die Leistungssteuereinheit (30) abgibt, und
daß die Leistungssteuereinheit den Motor (18) so steuert, daß die Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl der Kraftfahrzeugmaschine gegen Null geht.

3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die festverdrahtete Drehzahlberechnungs-Schaltung eine Summierschaltung (60) aufweist, an deren Eingang der Ist-Drehmomentsensor (14) angeschlossen ist und deren Ausgang mit einer Integrierschaltung (63) verbunden ist, daß das Ausgangssignal der Integrierschaltung (63) als Soll-Drehzahlsignal dem Fehlersignalerzeuger (71) und einer in der Drehzahlberechnungs-Schaltung enthaltenen Lastsimulationseinrichtung (52-58) zugeführt wird, deren Ausgangssignal einem Eingang der Summierschaltung (60) zugeführt wird.

4. Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrierschaltung (63) der die Fahrzeugträgheit kennzeichnende Wert zugeführt wird.

5. Prüfstand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Motors (18) mit einer Schwungradeinrichtung (16) gekoppelt ist, die den Motor (18) mit einem zusätzlichen Trägheitsmoment beaufschlagt.