DE2912773A1

DE2912773A1 - Measuring IC engine running unevenness - using accelerometer or speed transducer with output filter, rectifier and integrator

Info

Publication number: DE2912773A1
Application number: DE19792912773
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Mausner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1980-10-09

Abstract

The device is for measurement of unevenness in the running of an IC engine and generation of a corresp. measurement signal. It gives measurement results independent of engine revolution rate and is simple is design. Disturbance effects not related to uneven running are eliminated from the output signal. The measurement circuit contains a filter whose output feeds a rectifier via an amplifier. The rectifier drives an intergrator consisting of a low pass filter of large time constant. The centre of the filter pass band may be varied according to the engine revolution rate. Similarly, the amplifier gain may vary with engine speed. The unevenness sensor consists of an accelerometer or speed transducer. The integrator output is proportional to engine roughness.

Description

Vorrichtung zum Messen der Laufunruhe eines Motors Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Messen der Laufunruhe eines Motors nach der Gattung des Hauptanspruchs.Device for measuring the uneven running of an engine State of the art The invention is based on a device for measuring the uneven running of an engine according to the genre of the main claim.

Die Laufunruhe eines Motors wird durch Schwankungen des Druckverlaufs in den Zylindern einer Brennkraftmaschine hervorgerufen, die wiederum durch die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches (gegeben durch die Luftzahl X ) beeinflußt werden. Zum Beispiel hat eine Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, welches der Brennkraftmaschine zugeführt wird, im allgemeinen eine Verminderung der Umsatzgeschwindigkeit des Gases im Brennraum zur Folge. Die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird vom Bereich der oberen Totpunktlage des Kolbens immer mehr in den Expansionshub des Kolbens verschoben. Die zyklischen Schwankungen des Verbrennungsablaufes und damit des Drehmomentes nehmen zu, so aaß die Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle größer werden. In der DE-OS 24 34 743 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine beschrieben, beI der die durch die Schwankungen des Druckverlaufs hervorgerufene Laufünruhe über die Änderungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bestimmt wird. DIese Einrichtung hat aber den Nachteil, daß die Messung der Laufunruhe drehzahlabhängig ist.The uneven running of an engine is caused by fluctuations in the pressure curve caused in the cylinders of an internal combustion engine, which in turn is caused by the Composition of the fuel-air mixture (given by the air ratio X) influenced will. For example, an emaciation of the fuel-air mixture has, which the internal combustion engine is supplied, generally a reduction the conversion rate of the gas in the combustion chamber result. The burning of the The fuel-air mixture is always from the top dead center of the piston moved more into the expansion stroke of the piston. The cyclical fluctuations of the The combustion process and thus the torque increase, so the fluctuations ate the angular velocity of the crankshaft become greater. In DE-OS 24 34 743 is a method and a device for regulating the operating behavior of a Internal combustion engine described, in which by the fluctuations in the pressure curve Smooth running caused by changes in the angular speed of the crankshaft is determined. However, this device has the disadvantage that the measurement of the uneven running is speed dependent.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Laufunruhemessung drehzahlunabhängig ist und auf einfache Weise durchzuführen ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß Störungen, die nicht zur Laufunruhe gehören, unterdrückt werden.Advantages of the invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that the uneven running measurement is speed-independent and can be carried out in a simple manner. Another advantage is that disturbances that do not belong to the uneven running are suppressed.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The figure shows a circuit configuration of the embodiment.

BeschreIbung des Ausführungsbeispiels Bei ar In der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist ei Sensor 1, der vorzugsweise als Beschleunigungsaufnehmer bzw. Geschwindigkeitsaufnehmer ausgebildet ist, über einen Vorverstärker 2 mit einem Filter 3 verbunden.DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENT At ar shown in the figure The exemplary embodiment is a sensor 1, which is preferably used as an accelerometer or speed sensor is formed, via a preamplifier 2 with a Filter 3 connected.

Als Filter 3 wird ein schmalbandiges Filter hoher Güte mit eIner Resonanzfrequenz von vorzugsweise 3 Hz gewählt.A narrow-band, high-quality filter with a resonance frequency is used as the filter 3 of preferably 3 Hz is chosen.

Das Filter 3 ist an einen weiteren Verstärker 4 angeschlossen. Der Verstärker 4 ist über Mittel zur Gleichrichturs mit einer Integrationsschaltung 6 verbunden.The filter 3 is connected to a further amplifier 4. Of the Amplifier 4 is via means for rectifying with an integration circuit 6 connected.

Die Integrationsschaltung 6 kann z.B. als Tiefpaß mit grober t-eltkonstante ausgebildet sein. Zur Bestimmung der Drehzahl der Kurbelwelle 7 wird eine Geberanordnung ver-.and , die eine mit der Kurbelwelle 7 verbundene Scheibe 8 aufweist, auf der umfangsseitig eine Marke 9 angebracht ist. Die Marke 9 wird durch einen Aufnehmer O abgetastet, der optisch oder induktiv arbeitet oder auf einem anderen Prinzip beruht (Hall-, Wiegand-Effekt). Der Aufnehmer 10 ist mit einem Frequenz-Spannungs-Wandler 11 verbunden, dessen Ausgang einerseits dem Filter 3 und andererseits dem Verstärker 4 zugeführt ist.The integration circuit 6 can e.g. be trained. A sensor arrangement is used to determine the speed of the crankshaft 7 ver-.and, which has a disk 8 connected to the crankshaft 7, on the a mark 9 is attached on the circumference. The mark 9 is made by a pickup O scanned, which works optically or inductively, or on some other principle is based (Hall, Wiegand effect). The transducer 10 is equipped with a frequency-to-voltage converter 11 connected, the output of which is on the one hand the filter 3 and on the other hand the amplifier 4 is supplied.

Die Motorschwingungen werden durch den Sensor 1, der am Iotorb~ock angebracht ist, erfaßt. Der Sensor 1 wanaelt die durch die Motorschwingungen hervorgerufene Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung in eine proportionale elektrische Spannung um. Der Ladungsvorverstärker 2 setzt die hohe Impedanz des Sensors 1 herab, so daß sich u.a. lange Kabel zwischen Vorverstärker 2 und einem nicht dargestellten Anzeigegerät verwenden lassen.The engine vibrations are determined by the sensor 1, which is located on the Iotorb ~ ock is appropriate, detected. The sensor 1 wanaelt the one caused by the engine vibrations Speed or acceleration into a proportional electrical voltage. The charge preamplifier 2 lowers the high impedance of the sensor 1, so that including long cables between preamplifier 2 and a display device (not shown) let use.

Durch das Filter 3 wird aus dem Frequenzspektrum ein niederfrequentes Signal herausgefiltert. Da Frequenzanalysen der Drehzahlschwankungen gezeigt haben, daß bei Erhöhung der Luftzahl A , d.h. bei abgemagerten Kraftstoff-LuSt-Gemisch, die Spektralanteile der Schwingung, die einem bandbegrenztem weißen Rauschen gleiche, besonders im niederfrequenten Frequenzbereich anwachsen, ist es möglich, das Filter 3 im genannten Frequenzbereich sehr schmalbandig zu machen und damit Störungen, die nicht zur Laufunruhe gehören zu unterdrücken. Das gefilterte Signal wird in dem Verstärker 4 verstärkt und durch die Mittel zur Gleichrichtung 5 gleichgerichtet. Die vorzugsweise als Tiefpaß mit großer Zeitkonstante ausgebildete Integrationsschaltung 6 erzeugt eine der Laufunruhe des Motors proportionale Spannung, da durch die große Zeitkonstante die Hüllkurve der Spannungsschwankungen gebildet wird.The filter 3 turns the frequency spectrum into a low-frequency one Signal filtered out. Since frequency analyzes of the speed fluctuations have shown that with an increase in the air ratio A, i.e. with a lean fuel-air mixture, the spectral components of the oscillation that resemble band-limited white noise, grow especially in the low frequency range, it is possible to use the filter 3 to make very narrow-band in the mentioned frequency range and thus interferences, to suppress those that do not belong to the uneven running. The filtered signal is in amplified by the amplifier 4 and rectified by the means for rectifying 5. The integration circuit, which is preferably designed as a low-pass filter with a large time constant 6 generates a voltage proportional to the uneven running of the motor, as the large Time constant the envelope curve of the voltage fluctuations is formed.

Die Bandbreite des Filters 3 wird vorzugsweise fest gewählt, es kann aber auch vorgesehen sein, sie mit der Drehzan- zu ändern. Falls es gewünscht wird, kann auch die Bandmitte der Drehzahl nachgeführt werden. Dazu wird mit Hilfe der mit der Kurbelwelle 7 starr verbundenen, sich drehenden Scheibe 8 mit Marke 9 und des Aufnehmers 10 die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt. Die -Drehzahl wird durch den Frequenzspannungswandler 11 in eine drehzahlabhängige Spannung verwandelt, durch die die Bandmitte des Filters 3 nachgeführt wird. Der Frequenz-Spannungs-Wandler 11 kann z.B. als PLL ausgebildet sein. Das drehzahlabhängige Ausgangssignal des Frequenz-Spannungs-Wandlers kann auch dazu dienen, den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 mit der Drehzahl zu ändern.The bandwidth of the filter 3 is preferably chosen to be fixed, it can but also be provided to change them with the Drehzan-. If it is desired, the middle of the belt can also be tracked to the speed. This is done with the help of the with the crankshaft 7 rigidly connected, rotating disc 8 with mark 9 and of the transducer 10 determines the speed of the internal combustion engine. The speed becomes converted into a speed-dependent voltage by the frequency voltage converter 11, through which the middle of the band of the filter 3 is tracked. The frequency-to-voltage converter 11 can e.g. be designed as a PLL. The speed-dependent output signal of the Frequency-to-voltage converter can also be used to adjust the gain of the amplifier 4 change with speed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einerseits als Diagnoseeinrichtung, die die Laufunruhe anzeigt, verwendet werden, andererseits kann sie in einen Regelkreis eingebaut werden, in dem der Istwert der Laufunruhe mit einem vorher bestimmten Sollwert verglichen wird und je nach Abweichung die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches geändert wird.The device according to the invention can be used on the one hand as a diagnostic device, which indicates the uneven running, can be used, on the other hand, it can be used in a control loop be installed, in which the actual value of the uneven running with a previously determined Setpoint is compared and, depending on the deviation, the composition of the fuel-air mixture will be changed.

Vorrichtung zur Messung der Laufunruhe eines Motors Zusammenfassung Es wird eine Vorrichtung zum Messen der Laufunruhe einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der ein vorzugsweise als Beschleunigungsaufnehmer bzw. Geschwindigkeitsaufnehmer (1) ausgebildeter Sensor, der am Motorblock befestigt ist, ein Signal abgibt, das u.a. die Laufunruhe charakterisiert. Aus dem breiten Frequenzband des Signals wird mit Hilfe eines schmalbandigen Filters (3) ein kleiner Frequenzbereich herausgefiltert, so daß Störungen, die nicht zur Laufunruhe gehören, unterdrückt werden. Das schmalbandige Signal wird verstärkt und durch Mittel zur Gleichrichtung (5) gleichgerichtet. Eine anschließende Integrationsschaltung (6), die vorzugsweise als Tiefpaß mit großer Zeitkonstante ausgebildet ist, erzeugt eine der Laufunruhe der Brennkraftmaschine proportionale Spannung.Device for measuring the uneven running of an engine Summary A device for measuring the uneven running of an internal combustion engine is proposed, in which one is preferably used as an accelerometer or speed sensor (1) trained sensor, which is attached to the engine block, emits a signal that among other things characterizes the uneven running. The broad frequency band of the signal becomes a small frequency range is filtered out with the help of a narrow-band filter (3), so that disturbances that do not belong to the uneven running are suppressed. The narrow band The signal is amplified and rectified by means for rectification (5). One subsequent integration circuit (6), preferably as a low-pass filter with a large Time constant is formed, generates one of the uneven running of the internal combustion engine proportional voltage.

Claims

Claims 1. Device for measuring the uneven running of an internal combustion engine with a sensor that emits a signal, that a filter (3) is provided, the means for rectification (5) - and an integration circuit (6) are connected downstream.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the integration circuit (6) is a low-pass filter with a large time constant.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that means for tracking the belt center (11) of the filter (3) Change of speed are provided.

. Device according to one. of claims 1 to 3, characterized in that that means for making the measurement gain of the amplifier (4) when changing the Speed are specified.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the sensor (1) as an accelerometer or read speed sensor is trained