DE2649682A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung von vergasern im labor - Google Patents

Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an jeder beliebigen Stelle von Punkten des Vergaser-Arbeitsbereichs unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Bestimmung der Luft- und Kraftstoff-Strömungsleistungen durch den zu prüfenden Vergaser, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeigneter Prüfstand vorgesehen wird, auf dem jeweils ein Vergaser montiert wird, daß auf dem Prüfstand eine geeignete Prüfkammer zum dichten Umschließen des Vergasers vorgesehen wird, daß der Druck innerhalb der Prüfkammer mit optimierter Proportional-, Integral- und Differentialregelung derart gesteuert wird, daß an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, ein gewünschter Druck erzeugt wird, daß der Druck des in den Vergaser gelangenden Kraftstoffs gesteuert wird, daß durch Erzeugung eines Unterdrucks stromabwärts von dem Vergaser eine Luftströmung durch den Vergaser herbeigeführt wird, daß die Vergaser-Drosselklappe verschwenkt wird, bis eine gewünschte vorgegebene Luftströmung erreicht ist, und daß die in den Vergaser gelangenden Luft- und Kraftstoff-Strömungsleistungen bestimmt werden. \

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Vergaser gelangende Luft-Massenströmungsleistung bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Vergaser gelangende Kraftstoff-Massenströmungsleistung bestimmt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet> daß das .Kraftstoff/Luft-Verhältnis aus den vorher bestimmten Werten der Luft- und der Kraftstoff-Massenströmungen berechnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Luft-Massenströmungsleistung die eingeleitete Luftströmung durch eine Strömungsbegrenzungseinrichtung vor dem Vergaser geleitet, die Druckdifferenz an der Einrichtung gemessen, Druck und Temperatur der durch die Einrichtung strömenden Luft gemessen und die tatsächliche Massenströmungsleistung der ...in die Prüf kammer gelangenden Luft aus den Werten von Druckdifferenz, Temperatur und Absolutdruck berechnet wird.·

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als strömungsbegrenzende Einrichtung mindestens eine Unterschalldüse verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als strömungsbegrenzende Einrichtung mindestens ein Laminarströmungsrohr verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasersystem in einem Raum mit gesteuerter Umgebung eingesetzt wird, und der Druck der in die strömungsbegrenzende Einrichtung gelangenden Lμft konstant gehalten wird.

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Si. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bia 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergaserprüfsystem Luft aus einem Luftversorgungssystem mit gesteuerter Temperatur, gesteuertem Druck und gesteuerter Feuchtigkeit entnimmt und der Druck der in das System gelangenden "Luft konstant gehalten wird,

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der. Kraftstoff-Massenströmung sie istung eine Kraftstoff Versorgung vorgesehen, der Kraftstoff durch einen Kraftstoffmassenströmungs-Übertrager vor dem Vergaser geleitet, die Druckdifferenz an dem Übertrager gemessen und die tatsächliche Kraftstoff-Massenströmung sie istung aus der Druckdifferenz berechnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Kraftstoffmassenströmungs-Übertragers und Druckdifferenzübertragers ein volumetrischer Strömungsübertrager verwendet wird und daß die Temperatur des in den Vergaser strömenden Kraftstoffs gemessen und die Kraftstoff-Massenströmungsleistung aus den Meßwerten berechnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Kraftstoffmassenströmungs-Übertragers ein Satz von Meßblenden verwendet und die Druckdifferenz durch einen Druckdifferenzübertrager gemessen wird, und daß die Temperatür des in den Vergaser strömenden Kraftstoffs gemessen und die Kraftstoff-Massenströmungsleistung aus den Meßwerten berechnet wird.

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13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da*3 zur Messung des tatsächlichen an den Vergaser gelangenden Kraftstoffdrucks die Druckdifferenz zwischen dem Übertrager und dem Luftdruck innnerhalb der Prüfkammer gemessen und der Kraftstoffdruck aus diesen Messungen berechnet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der tatsächliche an den Vergaser gelangende Kraftstoffdruck ständig automatisch gesteuert wird, daß der Kraftstoffdruck gemessen, der gemessene Kraftstoffdruck mit dem gewünschten Kraftstoffdruck verglichen und der Kraftstoffdruck bei Bedarf an einer Stelle hinter dem Druckdifferenzübertrager geregelt wird, um den gewünschten Krafistoffdruck zu erzielen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugunterdruck an dem Vergaser gemessen und berechnet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Ansaugunterdrucks der zu einem gegebenen Zeitpunkt vorhandene tatsächliche Ansaugunterdruqk gemessen und berechnet wird, der tatsächliche Wert mit dem gewünschten Wert verglichen wird, ein Leitungsventil vorgesehen wird, das mit einer optimalen Kombination aus Proportional-, Integral- und Differentialregelung für jeden Prüfpunkt arbeitet, um den Ansaugunterdruck unter dem Vergaser zu steuern, und daß das L_eitungsventil bei Bedarf so verstellt wird, daß der gewünschte Ansaugunterdruck erzielt wird.

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17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umgehungsventil vorgesehen und gemäß einem auf die Arbeitsweise des Leitungsventils bezogenen Signal derart gesteuert wird, daß die Arbeitsweise des Leitungsventils unabhängig von dem erforderlichen Ansaugunterdruck innerhalb eines gewünschten Teils seines Arbeitsbereichs gehalten wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgehungsventil mit einer optimalen Kombination aus Proportional-, Integral- und Differentialregelung für jeden Prüfpunkt betrieben wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die in das System gelangende Luft durch ein Ventil gesteuert wird, um den Druck innerhalb der Prüfkammer konstant zu halten.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus einer bezüglich Druck, Temperatur und Feuchtigkeit geregelten Luftversorgung entnommen wird und daß das Ventil stromaufwärts von der Luftströmungs-Meßeinrichtung angeordnet ist.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus einem Raum mit gesteuerter Umgebung entnommen wird und das Ventil stromabwärts von der Luftströmungs-Meßeinrichtung angeordnet ist.

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22. Verfahren nach Anspruch 16, 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Labor-Vergaserprüfung begonnen wird, daß das Ansaugunterdruck-Leitungsventil, das Ansaugunterdruck-Umgehungsventil und das Ventil zur Steuerung des Drucks in der Prüfkammer durch Berechnung des Proportionalbandes, der Rückstellzeit und der Vorhaltzeit für jedes dieser Ventile mit der optimalen Kombination aus Proportional-, Integral- und Differentialregelung für jeden Prüfpunkt versehen werden, daß ein Ausgangssignal entsprechend jedem Prüfpunkt für jedes der Ventile erzeugt wird, daß die Drosselstellung und der Kraftstoffdruck für jeden Prüfpunkt eingestellt werden, daß eine Pause vorbestimmter Dauer eingelegt .wird, daß der Kammerdruck, der Ansaugunterdruck, die Lüft-Massenströmung, die Kraftstoff-Massenströmung, der Kraftstoffdruck und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis für jeden Prüfpunkt berechnet werden, daß ein Zykluszählwert am Beginn jeder Prüfung auf Null gestellt wird, daß geprüft wird, ob der Zyklus zählwert gleich Null ist, und, falls ja, geprüft wird, ob sämtliche Werte annehmbar sind, daß ferner, falls sämtliche Werte annehmbar sind, geprüft wird, ob die Prüfungs-Zeitgrenze erreicht ist, und, falls nicht, die Werte des Proportionalbandes, der Rückstellzeit und der Vorhaltzeit für jedes Ventil weiterhin neu berechnet und die Ausgangssignale neu erzeugt werden, und daß die Werte in Intervallen, die der vorgegebenen Zeitspanne gleich sind, neu berechnet werden, bis die Werte annehmbar sind oder die Zeitgrenze erreicht worden ist, um die Steuerung der Ventile kontinuierlich derart zu optimieren, daß annehmbare Werte rasch erzielt werden.

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23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung des Druckes in der Prüfkammer und Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks stromabwärts von dem Vergaser vorgesehen werden, daß die Labor-Vergaserprüfung begonnen wird, daß die besagten Mittel durch Berechnung des jeweiligen Proportionalbandes, der jeweiligen Rückstellzeit und der jeweiligen Vorhaltzeit mit einer optimalen Kombination aus Proportional-, Integral- und Differentialregelung für jeden Prüfpunkt versehen werden, daß entsprechend jedem Prüfpunkt Ausgangssignale für die besagten Mittel erzeugt werden, daß die Drosselstellung und der Kraftstoffdruck entsprechend jedem Prüfpunkt eingestellt v/erden, daß eine Pause vorgegebener Dauer eingelegt wird, daß der Kammerdruck, der Ansaugunter druck, die Luft-Ma ssen strömung,, die liraftstoff-Massenströmung, der Kraftstoffdruck und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis für jeden Prüfpunkt berechnet werden, daß ein Zykluszählwert am Beginn jeder Prüfung auf Null eingestellt wird, daß geprüft wird, ob der Zykluszählwert gleich Null ist und, falls ja, geprüft wird, ob sämtliehe ¥erte annehmbar sind, daß dann, wenn sämtliche Werte annehmbar sind, geprüft wird, ob die Prüfungs-Zeitgrenze erreicht worden ist, und, falls nicht, die Werte des Proportionalbandes, der Rückstellzeit und der Vorhaltzeit für jedes der besagten Mittel kontinuierlich neu berechnet und die Ausgangssignale neu erzeugt werden, und daß die Werte in Intervallen neu berechnet werden, die gleich sind der vorgegebenen Zeitspanne, bis die Werte annehmbar sind oder die Zeitgrenze erreicht ist, um die Steuerung der besagten Mittel kontinuierlich derart zu optimieren, daß annehmbare

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Werte erreicht v/erden.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung, daß sämtliche ¥erte annehmbar sind oder die Prüfungs-Zeitgrenze erreicht ist, der Zykluszählwert um eins erhöht wird, daß geprüft wird, ob der Zykluszählwert gleich einem vorgegebenen gewünschten Gesamt-Zykluszählwert ist, daß· dann, wenn dies nicht- der Fell ist, eine Pause der vorgegebenen Dauer eingelegt wird, daß der Kammerdruck, der Ansaugunterdruck, die Luft-Massenströmung, die Kraftstoff-Massenströmung, der Kraftstoffdruck und das Kraftstoff /Luft-Verhältnis., erneut berechnet werden, daß nach der Feststellung, daß der Zykluszählwert nicht gleich Null ist, der Zykluszählwert wiederum um eins erhöht wird, daß die besagten Werte erneut berechnet werden, bis der Zykluszählwert gleich dem vorgegebenen gewünschten Gesamtzählwert ist, und daß der Mittelwert aus einer dem gewünschten Gesamtzykluszahlwert gleichen Anzahl von Werten berechnet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwerte des Kammerdrucks, des Ansaugunterdrucks, der Luft-Massenströmung, der Kraftstoff-Massenstr*ömung, des Kraftstoffdrucks und des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses angezeigt werden, daß der Zykluszählwert auf Null zurückge- . stellt wird, daß geprüft wird, ob mit automatischem Zyklus gearbeitet wird und, falls nein, die Prüfung angehalten wird, bzw. falls ja, die Prüfung für den nächsten Prüfpunkt fortgesetzt wird.

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26. Vorrichtung zur Prüfung von Vergasern an jeder beliebigen Zahl von gewünschten Punkten innerhalb des Vergaser-Arbeitsbereichs unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Bestimmung der Luftströmung und der Kraftstoffströmung durch den Vergaser, gekennzeichnet durch eine dichte Kammer (72.), a*¹ deren Außenseite sich ein zu prüfender Vergaser (73) während der Prüfung dicht derart anbringen läßt, daß die Eintrittsöffnung des Vergasers (73) mit dem Einlaß der Kammer (72) in Verbindung steht, während die Kammer auslaßseitig an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist, eine Einrichtung (68), die eine den Vergaser umgebende abgedichtete Prüf kammer (88) mit einem Einlaß (-92) oberhalb der erstgenannten Kammer (72) umschließt, eine Einrichtung, die durch Erzeugung eines Unterdrucks stromabwärts von der erstgenannten Kammer (72) eine Luftströmung durch den Einlaß (92) der Prüfkammer (88) und somit durch den Vergaser erzeugt, eine Einrichtung (90), die den Druck innerhalb der Prüfkammer (88) steuert, um an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, einen gewünschten Kammerdruck herbeizuführen, wobei die Drucksteuereinrichtung (90) mit einer optimierten Kombination aus Proportional-, Integral- und Differentialregelung für jeden Prüfpunkt arbeitet, eine Einrichtung (75), die den Druck des in den Vergaser gelangenden Kraftstoffs steuert, eine Einrichtung (76), die die Drosselklappe (78) des Vergasers verschwenkt, bis eine gewünschte vorgegebene. Luftströmung erreicht ist, sowie eine Einrichtung (75, 91), die die Luft- und Kraftstoff-Strömungsleistungen durch den Vergaser bestimmt. (Fig. 4, 5}

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27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch, eine Einrichtung (75) zur Bestimmung der in den "Vergaser gelangenden Kraftstoff-Massenströmungsleistung. (Fig. 4, 5)

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (91) zur Bestimmung der in den Vergaser gelangenden Luft-Massenströmungsleistung.(Fig. 4, 5)

29. Vorrichtung nach Anspruch 27 und 28, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (28), die aus den Werten der Kraftstoff- und Luft-Massenströmungen das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des jeweiligen Vergasers berechnet. (Fig._c4, 5)

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Luftströmung durch den Einlaß (92) der Prüfkammer (88) eine Einrichtung umfaßt, die einen Unterdruck erzeugt, ferner eine bezüglich Temperatur, Druck und Feuchtigkeit gesteuerte Luftversorgung, eine erweiterte Kammer, deren Einlaß mit der Luftversorgung und deren Auslaß mit dem Einlaß (92) der Prüf kammer (88) verbunden ist und die von einer Wand in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei mindestens eine in der Trennwand montierte strömungsbegrenzende Einrichtung (143, 145) Luft durch die erweiterte Kammer strömen läßt, ferner einen Luftströmungs-Druckdifferenzübertrager (142), der den Druckabfall an der strömungsbegrenzenden Einrichtung (143, 145) mißt und ein auf diesen Druckabfall bezogenes Signal erzeugt, eine Einrichtung (141), die den Absolutdruck stromaufwärts von der strömungsbegrenzenden

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Einrichtung (143, 145) mißt, eine Einrichtung (140) zur Messung .der Temperatur stromaufwärts von der strömungsbegrenzenden Einrichtung (143, 145) sowie eine Einrichtung (28), die aus der Druckdifferenz, dem Absolutdruck und der Temperatur die tatsächliche MassenStrömungsleistung der durch die strömungsbegrenzende Einrichtung (143, 145) strömenden Luft berechnet. (Fig. 11)

31 . Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß an den Luftströmungs-Druckdifferenzwandler (142) eine Signalaufbereitungsstufe (139) angeschlossen ist, die das auf den Druckabfall bezogene Signal in ein in dem System verwendbares Signal umsetzt, und daß ein Analog/Digital-Wandler (105) vorgesehen ist, von dem ein Eingang an die Signalaufbereitungsstufe (139) angeschlossen und der entsprechende Ausgang mit der Recheneinrichtung (28) verbunden ist. (Fig. 11)

32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung des Absolutdrucks einen Absolutdruck-Übertrager (141) umfaßt, ferner eine an diesen angeschlossene Signalaufbereitungsstufe (138), die das Signal des Übertragers (141) in ein in dem System verwendbares Signal umsetzt, sowie einen Analog/Digital-Wandler (105), von dem ein Eingang an die Signalaufbereitungsstufe angeschlossen und der entsprechende Ausgang mit der Recheneinrichtung (28) verbunden ist. (Fig. 11).

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33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Temperatur einen mit der stromaufwärtigen Seite der Strömungsbegrenzenden Einrichtung (143, 145) verbundenen Temperaturübertrager (140) umfaßt, der ein auf die Lufttemperatur bezogenes Ausgangssignal erzeugt, ferner eine mit dem Temperaturübertrager (140) verbundene Signalaufbereitungsstufe (137), die das Ausgangssignal in ein in dem System verwendbares Signal umsetzt, sowie einen Analog/Digital-Wandler (105), von dem ein Eingang an die Signalaufbereitungsstufe (137) angeschlossen und der entsprechende Ausgang mit der Recheneinrichtung (28) verbunden ist.(Fig. 11)

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (91) zur Messung und Erzeugung einer vorgegebenen Luftströmung die Luft aus einem Raum mit gesteuerter Umgebung entnimmt und daß die Anordnung eines Luftsteuerventils (133) und der strömungsbegrenzenden Einrichtung (143, 145) umgekehrt ist. (Fig. 12, 14)

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsbegrenzende Einrichtung (143) mindestens ein Laminarströmungsrohr umfaßt. (Fig. 11, 12)

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsbegrenzende Einrichtung (145) mindestens eine Unterschalldüse umfaßt. (Fig. 13, 14)

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37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 36, gekennzeichnet, durch eine Einrichtung zur Zuführung von Kraftstoff zu dem Prüfsystem, einen an die Zuführeinrichtung ange-■■ schlossenen ersten Druckregler (150), einen an den ersten Druckregler (150) angeschlossenen Kraftstoff-Kassenströmungsübertrager (151), einen zweiten Druckregler (15^), der am einen Ende mit dem Übertrager (151) und am anderen Ende mit dem Vergaser in Verbindung steht, eine Einrichtung (153... 155) zur Messung der Druckdifferenz an dem Übertrager (151) sowie eine Einrichtung (28), die aus der Druckdifferenz die in den Vergaser gelangende Kraftstoff-Massenströmungsleistung berechnet. (Fig. 15)

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (159) zur Messung der Temperatur des in den Vergaser gelangenden Kraftstoffs, wobei der Massenströmungsübertrager (151) durch einen Satz von Meßblenden (165) ersetzt ist und der Druckdifferenzübertrager (153) den Druckabfall an den Meßblenden (165) mißt, und wobei die Recheneinrichtung (28) die Kraftstoff-Massenströmungsleistung aus der Druckdifferenz und der Temperatur berechnet. (Fig. 16)

39· Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblenden (165) und der Druckdifferenzübertrager (153) durch einen volumetrisehen Strömungsübertrager (166) ersetzt sind. (Fig. 17)

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Messung des an den Ver-

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gaser gelangenden Kraftetoffdrucks mit einem Kraftstoff-Druckdifferenzübertrager (168), der zu einem gegebenen Zeitig punkt den Druck des in den Vergaser strömenden Kraftstoffs mißt und ein auf diesen Druck bezogenes Ausgangssignal erzeugt, einer mit dem Übertrager verbundenen und mit dem Innern der Prüfkammer (88) in Verbindung stehenden ersten Druckmeßsonde, einer mit der Kraftstoffleitung (74) unmittelbar vor Einführung des Kraftstoffs in den Vergaser in Verbindung stehenden zweiten Sonde, einer an den Übertrager (168) angeschlossenen Signalaufbereitungsstufe (169), die das Aus gangs signal in ein in dem System verwendbares Signal umsetzt, und einem Analog/Digital-Umsetzer (105), von dem ein Eingang an die Signalaufbereitungsstufe (169) angeschlossen und der entsprechende Ausgang mit der Recheneinrichtung (28) verbunden ist. (Fig. 16)

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur automatischen Steuerung des an den Vergaser gelangenden Kraftstoffdrucks, die aus einem Vergleich des tatsächlichen mit dem gewünschten Kraftstoffdruck ein Ausgangssignal erzeugt, mit einer an die Einrichtung (28) zur Berechnung des Kraftstoffdrucks angeschlossenen Motorsteuerschaltung (170) und einem daran angeschlossenen Motor (171), der den zweiten Druckregler (152) in der Richtung verschwenkt, in der der tatsächliche Kraftstoffdruck an den gewünschten Kraftstoffdruck angenähert wird. (Fig. 16)

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 41, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (89) zur Messung des Ansaug-

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unterdrucks mit einer Leitung, die an ihrem einen Ende mit der Vergasereinlaßöffnung und an ihrem anderen Ende mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht, ferner mit einer Einrichtung (103), die den Druckabfall am Vergaser mißt, und mit einer Einrichtung (28), die aus dem Druckabfall den zu einem gegebenen Zeitpunkt vorhandenen tatsächlichen Ansaugunterdruck berechnet. (Fig. 6)

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung des Druckabfalls einen an den Vergaser angeschalteten Druckdifferenzübertrager (103) umfaßt, der ein auf den Druckabfall bezogenes Ausgangssignal erzeugt, eine an den Übertrager (103) angeschlossene Signalaufbereitungsstufe (104) und einen Analog/Digital-Wandler (105), von dem ein Eingang an die Signalaufbereitungsstufe (105) angeschlossen und ein Ausgang mit der Recheneinrichtung (28) verbunden ist. (Fig. 6)

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (28), die den tatsächlichen mit einem gewünschten Ansaugunterdruck vergleicht und ein in die Leitung zwischen,der Unterdruckquelle und dem Vergaser eingeschaltetes Leitungsventil (107) mit einer optimalen Kombination aus Proportional-, Integral- und Differential-Steuerung für jeden Prüfpunkt versorgt, sowie eine Einrichtung (106, 109, 110), die das Leitungsventil (107) so einstellt, wie es zur • Erzielung des gewünschten Ansaugunterdrucks erforderlich ist, (Fig. 6)

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45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen ersten Digital/Analog-Wandler (10β) umfaßt, von dem ein Eingang mit der Recheneinrichtung (28) und der Ausgang mit einem Spannungs/Strom-Übertrager (110) verbunden ist, sowie einen Strom/Druckübertrager (109), dessen Eingang an den Strom/Spannungs-Übertrager (110) und dessen Ausgang an das Leitungsventil (107) angeschlossen ist. (Fig. 6)

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (108, 113), die das Leitungsventil (107) unabhängig von dem erforderlichen Ansaugunterdruck innerhalb eines gewünschten Abschnitts seines Arbeitsbereichs hält. (Fig. 6)

47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (108, 113), die das Leitungsventil (107) innnerhalb des gewünschten Abschnitts seines Arbeitsbereichs hält, eine Steuerschaltung (113) umfaßt, die eingangsseitig an den ersten Digital/Analog-Wandler (106) angeschlossen ist, einen an die Steuerschaltung angeschlossenen zweiten Spannungs/Strom-Übertrager (112), einen daran angeschlossenen Strom/Druck-Übertrager (111), eine Umgehungsleitung, die mit der an die Vergasereinlaßöffnung angeschlossenen Leitung stromabwärts von dem Leitungsventil (107) in Verbindung steht, sowie ein in die Umgehungsleitung eingeschaltetes Umgehungsventil (108), das an den Ausgang des zweiten Strom/Druck-Übertragers (111) angeschlossen ist.(Fig. 6)

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48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (113) einen Zweifach-Analogvergleicher (119) umfaßt, der mit einem Eingang an den ersten Digital/Analog-Wandler (106) angeschlossen ist, einen an den Analogvergleicher (119) angeschlossenen analogen Zweifach-Grenzwertgeber (117), ein Paar von NAND-Gliedern (120, 121), von denen jeweils ein Eingang an jeweils einen Ausgang des Zweifach-Analogvergleichers (119) und jeweils ein zweiter Eingang an jeweils einen Ausgang eines Zweifach-Digitalvergleichers (125) angeschlossen ist, einen umsteuerbaren Zähler (123), dessen niedrige und hohe Eingänge jeweils mit den Ausgängen der beiden NAND-Glieder (120, 121) verbunden sind, ein drittes NAND-Glied (122), dessen Eingänge mit den Ausgängen der ersten beiden NAND-Glieder (120, 121) verbunden sind und dessen Ausgang an den Aufsteuereingang des Zählers (123) angeschlossen ist, einen an den Eingang des Zweifach-Digitalvergleichers (125) angeschlossenen digitalen Zweifach-Grenzwertgeber (126), wobei der Eingang des Zweifach-Digitalvergleichers (125) ferner an den Ausgang des Zählers (123) angeschlossen ist, einen mit dem Zähler (123) verbundenen Oszillator (118) sowie einen an den Ausgang des Zählers (123) angeschlossenen zugeordneten Digital/Analog-vvandler (124), der dem zweiten Spannungs/Strom-Übertrager (112) ein Ausgangssignal zuführt, um das Umgehungsventil (108) in Abhängigkeit von Änderungen in der Stellung des Leitungsventils (107) zu öffnen und zu schließen und somit das Leitungsventil (.107) innerhalb dem gewünschten Abschnitt seines Arbeitsbereichs zu halten.(Fig. 7)

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49· Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (113) durch einen zweiten Digital/ Analog-Wandler (106) ersetzt ist, dessen Eingang mit der Recheneinrichtung (28) und dessen Ausgang mit dem zweiten Spannungs/Strom-Übertrager (112) verbunden ist. (Fig. S)

50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 49, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (90) zur Messung des Kammerdrucks.

51 . Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (90) zur Messung des .Kammerdrucks einen an die Prüfkammer (88) funktionsmäßig angeschlossenen Absolutdruckübertrager (135) umfaßt, ferner eine an den Übertrager (135) angeschlossene Signalaufbereitungsstufe (134), die das Signal des Übertragers (135) in ein in dem System verwendbares Signal umsetzt, sowie einen Analog/Digital-Wandler (105), von dem ein Eingang an die Signalaufbereitungsstufe (134) angeschlossen und der entsprechende Ausgang mit einer Einrichtung (28) zur Berechnung des Kammerdrucks verbunden ist. (Fig. 9)

52. Vorrichtung nach Anspruch 51, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Steuerung des Kammerdrucks mit einem Digital/Analog-Wandler (106), der an die. Recheneinrichtung (28) angeschlossen ist und aus dem Vergleich des tatsächlichegeraessenen Kammerdrucks mit einem gewünschten.Kammerdruck ein Signal erhält, ferner einen an den Wandler angeschlossenen Spannungs/Strom-Übertrager (131) und ein an

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den Übertrager (131) angeschlossenes Kammerdruckventil (133), das zwischen die Luftversorgung und die Einrichtung (136) zur Bestimmung der Luftströmung eingeschaltet ist.(Fig. 9)

53. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammerdruckventil (133) stromabwärts von der Einrichtung (136) zur Bestimmung der Luftströmung angeordnet ist. (Fig. 10)

54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 53, gekennzeichnet durch Einrichtungen (89, 90) zur Steuerung des Kammerdrucks und zur Erzeugung eines Ansaugunterdrucks für den Vergaser sowie eine Einrichtung (28), die die zuerst genannten Einrichtungen jeweils mit Optimalwerten einer Proportional-, Integral- und Differentialregelung für jeden Prüfpunkt durch Berechnung des Proportionalbandes, der Rückstellzeit und der Vorhaltzeit für jede Einrichtung versorgt, die ein Ausgangssignal entsprechend jedem Prüfpunkt für jede Einrichtung erzeugt, die entsprechend jedem Prüfpunkt die Drosselstellung und den Kraftstoffdruck einstellt, eine Pause vorbestimmter Dauer einlegt, den Kammerdruck, den Ansaugunterdruck, die Luft-Massenströmung, die Kraftstoff-Massenströmung, den Kraftstoffdruck und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis für jeden Prüfpunkt berechnet, die am Beginn jeder Prüfung einen Zykluszähler auf Null stellt, die prüft, ob der Zykluszähler auf Null steht, und, wenn ja, prüft, ob sämtliche Werte annehmbar sind,.die ferner, wenn alle Werte annehmbar sind, prüft, ob die Prüfungszeitgrenze erreicht ist, und, wenn dies nicht der Fall ist,

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die Vierte des Proportionalbandes, der Rückstellzeit und der Vorhaltzeit für jede Einrichtung kontinuierlich erneut berechnet und die Ausgangssignale erzeugt, und die die Vierte in der vorgegebenen Zeitspanne gleichen Intervallen immer wieder berechnet, bis die Werte annehmbar sind, oder die Zeitgrenze erreicht ist, um die Ventilsteuerung zu optimieren und annehmbare ¥erte rasch zu erzielen. (Fig. 28)

55. Vorrichtung nach Anspruch 54, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die feststellt, ob sämtliche ¥erte annehmbar sind, eine Einrichtung, die feststellt, ob die Prüfungs-Zeitgrenze erreicht ist, eine Einrichtung, die den Zykluszähler um eins erhöht, eine Einrichtung, die feststellt, ob der Zykluszähler auf einer vorgegebenen gewünschten Gesamtzyklus zahl steht, und, wenn nein, eine Pause einer der vorgegebenen Zeitspanne entsprechenden Dauer einlegt, eine Einrichtung, die den Kammerdruck, den Ansaugunterdruck, die Luft-Massenströmung, die Kraftstoff-Massenströmung, den Kraftstoffdruck und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis erneut berechnet, eine Einrichtung, die feststellt, daß der Zykluszähler nicht auf Null steht, und ihn immer wieder um eins erhöht und die besagten ¥erte erneut berechne-^ bis der Zykluszähler die vorgegebene gewünschte Gesamtzahl erreicht hat, sowie eine Einrichtung, die das Mittel aus einer der gewünschten Gesamtzykluszahl entsprechenden Anzahl der besagten Vierte berechnet. (Fig. 28)

56. Vorrichtung nach Anspruch 55, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (98...102) zur Anzeige der Mittelwerte des

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Kammerdrucks, des Ansaugunterdrucks, der Luft-KasGenatrömung, der Kraftstoff-Massenströmung, des Kraftstoffdrucks und des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses, sowie eine Einrichtung., die den Zykluszähler auf Null zurückstellt und prüft, ob mit einem automatischen Zyklus gearbeitet wird, und die, falls nein, die Prüfung beendet, bzw., falls ja, die Prüfung mit dem nächsten Prüfpunkt fortsetzt. (Fig. 25)

57· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung (90) einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt. · . c

58. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

59. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung der tatsächlichen Luft-Massenströmungsleistung einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung der Kraftstoff-Massenströmungsleistung einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

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61. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis cO, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung des Kraftstoffdrucks einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

62. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur automatischen Steuerung des Kraftstoffdrucks einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

63. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung des An-Saugunterdrucks einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

64. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den tatsächlichen mit einem gewünschten Ansaugunterdruck vergleicht und die optimale Steuerung für jeden Prüfpunkt besorgt, einen Rechner (28) mit einer R-echncr-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

65. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 51 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung des Kammerdrucks einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) umfaßt.

66. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 54 bis 65, gekennzeichnet durch einen Rechner (28) mit einer Rechner-Zwischenschaltung (97) zur Durchführung der Rechen- und Steuerfunktionen. 709822/0285

PS/Ctf

PAT EN^ANWÄLTE 2 6 A 9 6 8

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HGPF EBBINGHAUS

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Scans Associates, Inc.

DA-5376 ■ 29. Oktober 1976

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Vergasern im Labor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern im Labor, um deren Kraftstoff/Luft-Verhältnis zu ermitteln; insbesondere betrifft die Erfindung eine vollständig automatisierte Vorrichtung zur Durchführung einer derartigen Prüfung.

Der Erfinder ist seit vielen Jahren mit der Herstellung von Vergaserprüfständen und dergleichen befaßt, und zwar sowohl von Prüfständen zur Fertigungsprüfung, die dazu dienen festzustellen, ob ein Vergaser vorgegebene Normwerte einhält, als auch von Prüfständen zur Laborprüfung zur Bestimmung der absoluten Kraftstoff- und Luftströmungswerte durch den Vergaser, aus denen sich Normwerte für die Fertigungsprüfung von Vergasern aufstellen lassen.

Wie sich aus dem oben gesagten ergibt, gelten bei der Fertigungsprüfung von Vergasern andere Überlegungen als bei der Laborprüfung. Bei der Fertigungsprüfung, bei der vom Hersteller des Vergasers bestimmte Normwerte vorgegeben sind, an denen sämtliche in Massenfertigung hergestellten Vergaser zu messen sind, liegt das Hauptinteresse auf der Prüfgeschwindigkeit in Verbindung mit einer guten Genauigkeit, wobei jedoch die Genauigkeit nicht ganz so hoch zu sein braucht wie bei der Laborprüfung, bei der die Normwerte zuerst aufgestellt werden.

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Im Interesse einer raschen Fertigungsprüfung kann man daher die Vergaser unter Verwendung der Strömung mit Schallgeschwindigkeit prüfen, wobei sich eine vorgegebene Luft-Massenströmungsleistung durch ein kritisches Venturimeter, insbesondere ein solches mit variabler Querschnittsfläche oder dergleichen, bestimmen läßt, da die Massenströmungsleistung direkt proportional zu dem Druck stromaufwärts von dem Venturimeter ist, wenn dieses kritisch arbeitet. Ist die Massenströmungsleistung bestimmt, so wird die Drosselklappe des Vergasers derart verschwenkt, daß ein bestimmter Ansaug-Unterdruck erzeugt wird. In diesem Moment kann das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Vergasers leicht gemessen werden, da die Luft-Massenströmungsleistung durch den Vergaser bekannt und die Kraftstoff-Massenströmungsleistung ohne weiteres meßbar ist.

Eine hervorragende Darstellung der Entwicklung der Vergaserprüfstände für die Fertigungsprüfung, in der die in dieser Technik auftretenden Probleme und deren Lösungen aufgezeigt sind, findet sich in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2 526 113. Zwar soll diese Darlegung hier nicht wiederholt werden; eine kurze Zusammenfassung ist jedoch wegen der parallelen Entwicklung der im folgenden zu erörtenden Vergaserprüfstände für die Laborprüfung am Platz.

Zu der Zeit, als die Fertigungsprüfung von Vergasern mehr oder weniger genormt war und die Prüfung an vier oder mehr Punkten des Vergaser-Arbeitsbereichs erfolgte, war der Anmelder einer der führenden Hersteller auf dem Gebiet der Prüfeinrichtungen und Inhaber eines Patentes für ein Vergaser-Prüfsystem auf der Grundlage der Strömung mit Schallgeschwindigkeit, wobei die Luft-Massenströmungsleistung wie oben dargelegt eingestellt wurde und der Ansaug-Unterdruck durch Verschwenken der Vergaserdrossel mit Hilfe eines pneumatischen Drosseleinstellgliedes eingestellt wurde; dabei erfolgte auch die Berechnung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses wie oben beschrieben.

Da -jedoch die große Variable bei der Fertigungsprüfung von V-srgasern nicht die Einstellung der Luft-

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strömung oder die Messung der Kraftstoffströmung ist sondern die Einstellung der Drosselklappe, machten die Anforderungen bei der Prüfung von Vergasern mit immer höheren Geschwindigkeiten den Fertigungsprüfstand mit pneumatischem Drosseleinsteller für viele Anwendungszwecke unbefriedigend.

Um die Geschwindigkeit zu erhöhen wurde der pneumatische Drosseleinsteller durch einen elektrischen Drosseleinsteller ersetzt, der den gewünschten Ansaug-Unterdruck rascher erreichen ließ. Zur Erzielung höherer Flexibilität in der Einstellung der Luft-Massenströmungsleistung wurden ferner die früher verwendeten mehrfachen kritischen Venturimesser durch kritische Venturimesser mit variablem Querschnitt ersetzt.

Die Notweadigkeit, Vergaser mit noch höheren Geschwindigkeiten zu prüfen, führte jedoch bald dazu, daß der elektrische Drosseleinsteller, der mit einer einzelnen Geschwindigkeit arbeitete, durch eineit. solchen mit Zweifach-Geschwindigkeit ersetzt wurde, wodurch es möglich wurde, die Drosselklappe zwischen den Prüfpunkten schneller und bei Erreichen der Prüfpunkte langsamer zu bewegen, um ein Überschwingen zu vermeiden. Diese Vorrichtung wurde wiederum durch die in der oben erwähnten DT-OS 2 526 113 beschriebene proportionale Steuerung der Vergaser-Drosselstellung ersetzt .

Wie in der Vergangenheit, als das Erfordernis einer immer rascheren Fertigungsprüfung von Vergasern zu der Entwicklung des soeben beschriebenen Fertigungsprüfstands führte, bestehen auch heute Erfordernisse, die beim Laborprüfstand für Vergaser die gleiche Entwicklung bedingen.

Die Notwendigkeit immer umfassenderer Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an Vergasern zur Steuerung der Motorabgase führt zu der Notwendigkeit einer immer durchgreifenderen Prüfung von Vergaser-Prototypen, was wiederum bedingt, daß die Laborprüfung von Vergasern schneller als bisher durchgeführt werden muß·.

Um jedoch diese Entwicklung der Vergaser-Laborprüfstände, die in dieser Technik vorhandenen Probleme und die erfindun'gsgemäße Lösung dieser Probleme zu verstehen, ist zunächst ein Verständnis der drei grundsätzlichen Arten

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von Laborprüfungen erforderlich. Der erste Prüfungstyp umfaßt dabei die Laborprüfung des Vergasers an vielen Prüfpunkten, deren jeder einem bestimmten Ansaug-Unterdruck, einer bestimmten Luftströmung und einem bestimmten Kammerdruck entspricht, sowie die Ermittlung der Luft- und Kraftstoff-Massenströmungsleistungen an dem jeweiligen Prüfpunkt zur Gewinnung eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses. Der zweite Prüfungstyp ist im Englischen als "Balanced-Box" -Vergaserprüfung bekannt, wobei an sämtlichen Prüfpunkten mit Ausnahme Leerlauf und weit geöffneter Drosselklappe der vorhandene Ansaug-Unterdruck eine Funktion der Eigenschaften der Vakuumpumpe ist.

Bei dem dritten Prüfungstyp handelt es sich um eine Prüfung bei konstantem Ansaug-Unterdruck, wobei an sämtliehen Prüfpunkten mit einem einzigen Ansaug-Unterdruck gearbeitet wird und die einzige Flexibilität in unterschiedlichen Drosseleinstellungen best.eht.

Bei der Laborprüfung wird, da üblicherweise mit Unterschallströmung gearbeitet wird, die Vergaserdrosselklappe auf eine gewünschte Stellung, beispielsweise Leerlauf, eingestellt, und es wird eine Luftströmung durch den Vergaser erzeugt, bis der gewünschte Ansaug-Unterdruck erreicht ist. In diesem Moment läßt sich die Luft-Kassenströmungsleistung aus dem Druckunterschied am Vergaser - 25 bestimmen, woraufhin dann das Kraftstoff/Luft-Verhältnis gemessen werden könnte. Bei dem ersten Laborprüfstand, mit dem der Erfinder vertraut ist, wurde ein vollständig pneumatischer Prüfstand verwendet, und die Luftströmung wurde durch sieben oder acht Unterschalldüsen erzeugt, von denen immer nur eine in Verbindung mit individuellen Skalen an einem Neigungsmeßgerät verwendet werden mußte, an dem der Druckunterschied an der jeweiligen -Düse abgelesen wurde. Dieser Prüfstand hatte keine Kammerdrucksteuerung, so daß keine Prüfungen bezüglich der Höhe (über NN) durchgeführt werden konnten; bei sämtlichen Prüfungen handelte es sich um "Balanced-Box"-Prüfungen. Ein derartiger Prüfstand vermittelte offensichtlich nur geringe Flexibilität, er arbeitete langsam und war, da es sich um einen pneumatischen Prüfstand handelte, wegen der Emp-

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findlichkeit der pneumatischen Meßgeräte schwierig zu handhaben.

Derartige Prüfstände werden zwar heute noch dort verwendet, wo verhältnismäßig langsame Prüfungen mit geringer Flexibilität annehmbar sind; höhere Genauigkeitsanforderungen führten jedoch notwendigerweise bald zu Änderungen an den Laborprüfständen. Der erste Schritt in der Entwicklung der Laborprüfstände bestand darin, daß die Unterschalldüse durch Laminarströmungsrohre ersetzt wurde, in denen die Luft-Massenströmungsleistung durch Messung des Druckunterschieds an den Strömungsröhren schneller und viel genauer berechnet werden konnte. Dieser Vorteil in Verbindung mit dem Ersatz des Glasrohr-Kraftstoffströmungsmessers gestattete eine viel raschere und genauere Berechnung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses und löste ein Hauptproblem in der Technik der Vergaserprüfung.

Um die Laborprüfung noch schneller zu gestalten, wurde versucht, bei der Vergaserprüfung auf Schallströmung überzugehen. Wie oben in Verbindung mit Fertigungsprüfständen erwähnt, erreicht man in der Tat eine viel raschere Prüfung dadurch, daß die Luft-Massenströmungsleistung durch den Vergaser stromabwärts von diesem eingestellt und dann lediglich die Drosselklappe so verschwenkt wird, daß der gewünschte Ansaug-Unterdruck erzielt wird. Durch die Verwendung von Schallströmung lassen sich ferner Prüfungen durchführen, ohne daß eine abgeschlossene Kammer für den Vergaser erforderlich ist. So vorteilhaft dieses Verfahren auch war, erwies es sich jedoch als ziemlich aufwendig, da zur Berechnung und Einstellung der Luftströmung ein Computer oder Rechner erforderlich war. Aus praktischen Erwägungen hielt man es daher für absolut erforderlich, einen mit Unterschallströmung arbeitenden weniger aufwendigen Prüfstand anzubieten; ein Hauptproblem bestand jedoch dabei darin, die Genauigkeit· zu erreichen, wie sie unter Verwendung der rechnergesteuerten Schallströmung erzielt wurde. Aus diesem Grund bestand der nächste Schritt darin, einen elektronischen Vergaserprüfstand zu entwickeln, der mit einem Flotron zur Messung der Kraftstoff-Massenströmungsleistung und mit den oben beschriebenen LaminarStrömungsrohren zur Messung der

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Luft-Massenströmungsleistung arbeitete, sowie pneumatische Signale vollständig zu eliminieren, so daß der Prüfstand genauer und leichter zu bedienen war.

Um die Flexibilität des mit Schallströmung arbeitenden Prüfstands zu erreichen wurde dabei ein System zur Steuerung des Ansaug-Unterdrucks geschaffen, wodurch es möglich wurde, alle drei oben beschriebenen Arten von Vergaserprüfungen durchzuführen. Für die "Balanced-Box"-Prüfung wurde somit ein Laborprüfstand geschaffen, der nur wenig langsamer arbeitete als das Schallströmungs-Prüfsystem, jedoch die Flexibilität aufwies, daß sich auch die anderen Prüfungsarten zwar signifikant langsamer aber zu einem wesentlich geringeren Preis durchführen ließen.

Dieser Prüfstand löste die Probleme, die in der Technik lange bestanden hatten, nämlich einen genauen und flexiblen Prüfstand zu einem vernünftigen Preis zu scha.ffen, und dieser Prüfstand fand auf dem Gebiet der Vergaserprüfung breite Aufnahme und wurde jahrelang verwendet; außerdem war er genügend flexibel, um alle Anforderungen in der Technologie der Vergaserprüfung bis heute zu erfüllen .

In einigen Fällen, in denen höhere Geschwindigkeit verlangt wurde, ließ sich ein solcher Prüfstand in Verbindung mit einem Rechner betreiben, was zwar nicht zu neuen Ergebnissen, wohl aber zu einer etwas höheren Geschwindigkeit führte.

Die üblichste Prüfungsart war bisher die "Balanced-Box" -Prüfung, die den besten Kompromiß zwischen einer verhältnismäßig einfachen und leicht durchzuführenden Prüfung und der Möglichkeit darstellte, eine große Anzahl von Prüfpunkten zu prüfen, was eine vernünftige Annäherungan die Arbeitsbedingungen ergab. Diese Prüfung erfordert auch keine Steuerung des Ansaug-Unterdrucks.

Da jedoch nach wie vor das Erfordernis höherer Genauigkeit bestand, wuchs das Bedürfnis, Vergaser an tatsächliche Arbeitsbedingungen darstellenden Punkten, einschließlich an den Betrieb in unterschiedlichen Höhen darstellenden Punkten, zu prüfen. Dies machte die Verwendung einer Prüfung immer stärker erforderlich, bei der der Vergaser an vielen

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speziellen Prüfpunkten untersucht wurde, einschließlich solchen Prüfpunkten, an denen eine bestimmte Seehöhe simuliert wurde, was durch eine Kammerdrucksteuerung ermöglicht wurde.

Es stellte sich bald heraus_? daß derartige Prüfungen an den gemäß dem Stand der Technik verfügbaren Prüfständen unzweckmäßig waren, da ein geeignetes Verfahren zur Steuerung des Ansaug-Unterdrucks und des Kammerdrucks fehlte.

Andererseits führte die heutige Technologie ähnlich wie bei den Fertigungsprüfständen unvermeidlich dazu, nach Wegen zu suchen, um die Laborprüfung von Vergasern noch rascher zu gestalten. Da auf der genannten Stufe der Vergaser-Laborprüfung die Ermittlung der Kraftstoffströmung und die Berechnung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses schnell erfolgten, sobald die Luft-Massenströmungsleistung bestimmt und die Kraftstoff-Massenströmungsleistung gemessen waren, mußte sich eine Erhöhung der Geschwindigkeit bei der Laborprüfung von Vergasern aufgrund einer besseren Steuerung der Luftströmung in dem Prüfstand ergeben. Wie ersichtlich, bildet die Luftströmung einen Hauptfaktor in der Einstellung des Kammerdrucks und des Ansaugunterdrucks.

Grundsätzlich gehörte zur Einstellung des Kammerdrucks die Einstellung der Luftströmung durch ein reglerbetätigtes Ventil. Da der das Ventil und den Regler umfassende Mechanismus in der Lage sein mußte, rasch zu arbeiten, wenn Änderungen in dem Kammerdruck auftraten, die für die Testpunkte des Vergasers erforderlich sind, und da ferner die Luftmessung ein schwierig zu steuernder Vorgang ist, handelte es sich bei den in dem alten System verwendeten Reglern um sogenannte Drei-Betriebsarten-Regler, bei denen das System zur Messung und Steuerung des Drucks der Lufströmung durch die Kammer unter der Haube des Prüfstands durch eine Kombination aus einer Proportional-^ einer Integral- und einer Differentialregelung gesteuert wurde. Diese Begriffe sollen weiter unten in der Beschreibung erläutert werden. Es kann jedoch nicht genug betont werden, daß die Steuerung der Luftströmung beim Stand der Technik ein äußerst schwieriges Problem darstellte,· da eine Kombination aller drei Steuerarten durchgeführt wurde.

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Um dieses Problem zu veranschaulichen, genügt es darauf hinzuweisen, daß es für jede Lufströmung für die Proportional-, Integral- und Differentialv/erte einen Optimalwert gibt. Bei dem alten System war es üblich, ein gekauftes Erzeugnis zu verwenden, bei dem diese Werte eingestellt waren, und diese Werte bildeten bestenfalls einen Kompromiß und waren den Optimalwerten für einen Prüfpunkt nur angenähert. ¥urde auf einen anderen Prüfpunkt übergegangen, so führte die Tatsache, daß schon für den ersten Prüfpunkt keine Optimalwerte vorlagen, zu einer von zwei sehr ernsthaften Situationen. Entweder brauchte das System sehr lange, um den neuen gewünschten Wert des Kammerdrucks zu erreichen, oder das System verhielt sich zyklisch und erreichte den gewünschten ¥ert vielleicht überhaupt nicht.

Ein ähnliches aber noch ernsthafteres Problem besteht bei der Einstellung und Steuerung des Ansaugunterdrucks zwischen unterschiedlichen Prüf punkten-. Werden beispielsweise Prüfungen durchgeführt, bei denen der Ansaug-Unterdruck für sämtliche Früf punkte konstant gehalten werden soll, so tritt jedesmal dann, wenn auf einen neuen Prüfpunkt übergegangen wird - bei einer Laborprüfung mögen dabei mehrere Prüfpunkte vorhanden sein, an der der Vergaser geprüft werden soll - wobei jedesmal die Vergaser-Drosselklappe in eine neue Stellung bewegt wird, in dem den Ansaugunterdruck steuernden System eine erhebliche Störung auf. Soll nun die Prüfung rasch durchgeführt v/erden, so muß diese Störung natürlich so rasch wie möglich korrigiert werden.

Das hier vorliegende Problem ist ähnlich dem oben für das Kammerdruck-Steuersystem beschriebenen Problem, da zu jedem Prüfpunkt optimale Proportional-, Integral- und Differentialwerte gehören, um die Störung in dem System so rasch wie möglich zu korrigieren. Das Fehlen von Optimalwerten für jeden Prüfpunkt ist jedoch in dem Ansaugunter- druck-Steuer sy stem noch gravierender als in dem Kammerdruck-Steuersystem, da üblicherweise mit im einzelnen noch zu beschreibenden zwei Ventilen gearbeitet wird, nämlich einen in der Leitung vorgesehenen Ansaug-Unterdruckventil niit einem PID-Regler und einem manuell betätigbaren Umgehungs-

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ventil. Außerdem ändert sich bei Veränderung des Ansaugunterdrucks auch der Kammerdruck, so daß es für die Steuerung des Ansaugunterdrucks noch stärker auf die Möglichkeit ankommt, für jeden Prüfpunkt die Regler mit neuen Proportional-, Integral- und Differentialwerten zu versorgen. Um dies in dem alten System durchzuführen, wären selbst dann, wenn die Knüppelregler für den Kammerdruck und den Ansaugunterdruck durch Steuerungen ersetzt würden, die die Möglichkeit mehrerer vorgewählter Einstellungen aufweisen, zahlreiche Potentiometer und Relais oder Schalter sowie ein vollständiges neues System, mit dem sich bestimmen läßt, wann die verschiedenen 35 in Stellungen benutzt v/erden sollen, erforderlich. Ein derartiges Spezialsystem wäre außerordentlich kompliziert und aufwendig und würde eine Analyse der Kammerdruck-,Αηsaugunterdruck- und Luftströmungs-Bedingungen erfordern, um zu ermitteln, welche Einstellungen erforderlich sind; dennoch wäre die Anzahl der erforderlichen Einstellungen unbestimmt.

Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es also, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Prüfung von Vergasern im Labor zu schaffen, wobei die obigen Schwierigkeiten und Nachteile überwunden und weitgehend eliminiert sind, um ein viel einfacheres, schnelleres und genaueres Vergaserprüfsystem bei vernünftigen Kosten zu erzielen.

Ein v/eiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Vergaserprüfsystem zu schaffen, das in der Lage ist, Vergaser an mehreren Punkten innerhalb ihres Arbeitsbereichs rasch und genau zu prüfen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Vergaser auf die oben erwähnte Art zu prüfen und ein System zur Steuerung des Ansaugunterdrucks in dem Vergaser an jedem Prüfpunkt zu schaffen, das genau ist, und es gestattet, in dem Vergaser verschiedene Ansaugunterdrucke schnell zu erzeugen.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, ein Ansaugunterdruck-Meß- und Steuersystem zur Prüfung von Vergasern im Labor zu" vermitteln, bei dem die Erzeugung des Ansaur-Unterdrucks in dem Vergaser durch über Drei-Betriebsarten-

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oder PID-Regler gesteuerte Leitungs- und Umgehungsventile unterstützt wird.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, die PID-Regler für die Leitungs- und Umgehungsventile mit der Fähigkeit mehrfacher vorgegebener Proportional-, Integral- und Differentialeinstellungen auszustatten, so daß jede Störung in dem den Ansaugunterdruck messenden und steuernden System schnellstmöglich bearbeitet werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die erfindungsgemäßen PID-Regler durch einen Computer oder Rechner zu unterstützen, so daß die Regler für jeden Testpunkt innerhalb des Arbeitsbereichs des jeweils zu prüfenden Vergasers mit den optimalen Proportional-, Integral- und Differentialeinstellungen versorgt wird.

Ziel der Erfindung ist es weiterhin, einen Labor-Vergaserprüfstand zu schaffen, der ein Ansaugunterdruck-Meß- und Steuersystem der obigen Art aufweist.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, den oben erwähnten Prüfstand mit einem Kammerdruck-Steuersystem auszustatten, wobei der in diesem System verwendete Regler ein PID-Regler mit der Fähigkeit mehrfacher Proportionale, Integral- und Differentialeinstellungen ist, sowie dieses System durch einen Rechner zu unterstützen, so daß der Regler für jeden Prüfpunkt mit den optimalen Proportional-, Integral-.und Differentialwerten versorgt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Laborprüfstand zu schaffen, der außer den Systemen zur Messung und Steuerung des Kammerdrucks und des Ansaugunterdrucks Systeme zur Steuerung der Luft- und Kraftstoffströmungen aufweist, wobei sämtliche Systeme von^einem Rechner unterstützt werden und in einem vollständigen Labor-Vergaserprüfstand zu dem Zweck zusammengefaßt sind, genaue Bestimmungen des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des jeweils zu prüfenden Vergasers an mehreren Prüfpunkten auf das genaueste und schnellste zu vermitteln.

Ziel der Erfindung ist es weiterhin, einen einheitlichen Prüfstand der oben beschriebenen Art zu schaffen, der aufgrund der Rechnersteuerung die Erzeugung von optimalen Proportional-Integral- und Differentialwerten für

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Jeden" Vergaserprüfpunkt ermöglicht, verhältnismäßig unaufwendig und in seiner Arbeitsweise zuverlässig ist.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Prüfstands; Fig. 2 einen Teilausschnitt aus dem Prüfstand nach Fig. 1 mit der Steuertafel in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 " eine perspektivische Ansicht des Bereichs unter der Haube des in Fig. 1 gezeigten Prüfstands, wobei ein in dem Prüfstand zum Zwecke der Prüfung und Einstellung montierter Vergaser dargestellt ist;

Fig. 4 eine schematische Gesamtdarstellung eines Prüfsystems mit dem erfindungsgemäßen Aufbau, wobei Systeme zur Steuerung des Kammerdrucks, der Luftströmung, des Ansaugunterdrucks und der Kraftstoffströmung als Untersysterne dargestellt

sind;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Systems, das dem nach Fig. 4 im wesentlichen gleich ist, jedoch zur Verwendung in einem Raum bestimmt ist, in dem die Umgebung so gesteuert ist, daß die

gewünschten Prüfbedingungen erzeugt werden; Fig. 6 eine schematische Ansicht des Systems zur Messung und Steuerung des Ansaugunterdrucks, wie es in Fig. 4 oder 5 verwendet werden kann; Fig. 7 eine schematische Darstellung der in dem gestrichelten Kasten nach Fig. 6 enthaltenen Steuerschaltung;

Fig. 8 eine der Fig. 6 im wesentlichen ähnliche Darstellung, wobei das Ansaugunterdruck-Umgehungsventil für Rechnerbetrieb ausgelegt ist;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Systems zur Steuerung des Kammerdrucks, wie es in dem Aufbau nach Fig. 4 enthalten sein mag; Fig. 10 eine Teildarstellung zur Erläuterung der

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Änderungen, wie sie in dem Aufbau nach Fig. 9 erforderlich sind, um das Kammerdruck-Steuersystem in der Vorrichtung nach Fig. 5 verwenden zu können;

Fig. 11 eine schematische Darstellung des in Fig. 4

gezeigten Systems zur Messung und Steuerung der Luftströmung unter Verwendung von Laminarströmung er ohr en zur Messung der Luftströmung; Fig. 12 eine schematische Teilansicht, die Vertauschung der Laminarströmungsröhre und des

Kammerdruckventils in Fig. 11 veranschaulicht, um das System zur Messung und Steuerung der Luftströmung zur Verwendung in dem System nach Fig. 5 in einem Raum mit gesteuerter Atmosphäre anzupassen;

Fig. 13 eine cchematische Teildarstellung, die den

Ersatz der Laminarströmungsröhre nach Fig. durch Unterschalldüsen veranschaulicht; Fig. 14 eine der Fig. 13 im wesentlichen ähnliche Darstellung, wobei lediglich die Anordnung der

Unterschalldüsen und des Kammerdruckventils zur Verwendung in dem System nach Fig. 5 umgedreht ist;
Fig. 15 eine schematische Darstellung des in Fig. 4 und 5 gezeigten Systems zur Messung der Kraftstoffströmung, das mit einem Massenströmungswandler zur Verwendung bei der Steuerung und Messung der Kraftstoffströmung arbeitet; Fig. 16 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Variante des in Fig. 15 gezeigten Systems

zur Messung der Kraftstoffströmung, wobei anstelle des Massenströmungswandlers mit Meßblenden zur Messung der Kraftstoffströmungs-Leistung gearbeitet wird und wobei zusätzliehe Apparaturen zur Steuerung des Kraftstoff drucks und zur Messung der Kraftstofftemperatur dargestellt sind; Fig". 17 eine schematische Teildarstellung einer

Variante der Fig. 16, wobei anstelle der Meß-

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ar

blenden ein Voluinenströmungswandler zur Messung der Kraftstoffströmung verwendet wird;

Fig. 18 ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen

der prozentualen Öffnung eines Ventils und der Luftströmung durch dieses Ventil darge

stellt ist;

Fig. 19 ein Diagramm, in dem die Wirkung von zu niedrigen, richtigen und zu hohen Einstellungen für das Proportionalband eines PID-Reglers gezeigt ist;

Fig. 20 ein Diagramm, das die Wirkungen zu niedriger, richtiger und zu hoher Einstellungen für die Integral- oder Rückstellzeiten eines PID-Reglers zeigt;

Fig. 21 ein Diagramm, das die Wirkungen zu niedriger,

richtiger und zu hoher Einstellungen für die Differential- oder Vorhaltzeit eines PID-Reglers zeigt;

Fig. 22 ein der Fig. 19 teilweise entsprechendes Diagramm, das die Wirkungen der Wahl zu

breiter, zu schmaler und richtiger Proportionalbänder bei einem schwierig zu steuernden Prozeß sowie die sich dabei ergebenden Abweichungen zeigt;

Fig. 23 ein Diagramm, das die Wirkungen der Wahl einer

zu kurzen, zu langen und richtigen Integralbzw. Rückstellzeit in einem Prozeß mit Proportional- und Integralregelung zeigt;

Fig, 24 ein Diagramm, das die Wirkungen der Wahl einer zu kurzen, zu langen und richtigen Differential

bzw. Vorhaltzeit bei einem Proportionalintegral-Differential-Regler zeigt;

Fig. 25 ein Diagramm, das den Unterschied in der Erholungszeit bzw. im Regelverlauf zwischen einem PI- und einem PID-Regler darstellt; Fig. 26 ein der Fig. 25 entsprechendes Diagramm, in

dem die beiden Kurven zum leichteren Vergleich übereinander gelegt sind;

Fig. 27 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung

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zwischen der Ventileinstellung und der Änderung in der Messung für verschiedene Werte des Proportionalbandes; und

Fig. 28 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer der Verfahren, nach denen ein erfindungsgemäß

aufgebauter Vergaser-Laborprüfstand arbeiten kann, um eine Prüfung bei einem speziellen Ansaugunterdruck und Kammerdruck durchzuführen. Gemäß Fig. 1 ist die Erfindung in einem generell mit 25 bezeichneten Prüfstand verkörpert. Dieser Prüfstand besteht aus einem generell den rechten Teil der Fig. 1 bildenden Strömungsteil 26 und einem den linken Teil in Fig. 1 bildenden Konsolteil 27. In dem Konsolteil 27 des Prüfstands ist ein Rechner 28 untergebracht, der Einrichtungen zum Betrieb mit einem Kassettenspeicher 29 aufweist. Mit dem Rechner 28 ist ein externes Ausgabegerät 30 verbunden, das Berichte mit den Ergebnissen der von dem:.Prüfstand 25 durchgeführten Prüfungen sowie über die Eichung des Prüstands selbst ausgibt.

Wie in dem vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2 dargestellt, ist in dem Konsolteil 27 des Prüfstands 25 ferner eine generell mit 33 bezeichnete Einrichtung zur Steuerung der Stellung der Vergaserdrosselklappe während der Prüfung vorgesehen. Diese Einrichtung umfaßt eine Anzeige 34, die die Winkelstellung der Drosselklappe anzeigt, sowie eine Gruppe von Drucktasten 35, die bei Bedarf zur manuellen Steuerung der Vergaserdrosselklappe dienen. Unter der Steuereinrichtung 33 ist eine generell mit 36 bezeichnete zweite Steuertafel mit einer Reihe von Drucktasten-Schaltern angeordnet, die die Energieversorgung der Untersysteme wie etwa des Unterdrucksystems oder des Kraftstoffsystems, die Energieversorgung des Vergasers usw. steuern.

Ferner sind in dem Konsolteil 27 des Prüfstands 25 weitere Steuertafeln vorgesehen, die generell mit 37 und 38 bezeichnet sind. Davon hat die obere Steuertafel 37 mehrere Abschnitte, darunter eine zugeordnete Anzeige 39, an der der Wert für die Luftströmung zu dem jeweils gegebenen Zeitpunkt erscheint, sowie vier Gruppen von Drucktasten, die mit den Ziffern 40 bis 43 bezeichnet sind.

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Die erste Gruppe von Drucktasten 40 bestimmt, ob die 'Vergaserdrossel manuell mit Hilfe der Drucktasten 35 oder durch den Rechner gesteuert werden soll.

Die zweite Gruppe Drucktasten 41 bestimmt, ob der Ansaugunterdruck in dem Prüfstand durch den Rechner oder manuell mit Hilfe von Potentiometern 50 und 51 gesteuert werden soll, wobei diese Potentiometer zur Einstellung des Ansaugunterdrucks bzw. des Ansaugunterdruck-Umgehungsventils dienen.

Die dritte Gruppe Drucktasten 42 dient zur Bestimmung, ob der Kammerdruck automatisch durch den Rechner 28 oder manuell mit Hilfe eines Kammerdruck-Potentiometers 52 gesteuert werden soll.

Die vierte Gruppe Drucktasten 43 dient zur Bestimmung der Arbeitsweise des Prüfstandes, nämlich manuell, Rechner/ manuell, Rechner oder Eichung. ₍.

Schließlich umfaßt die obere Steuertafel 37 eine all-. gemeine Anzeige 44, die dazu dient, diejenige Funktion anzuzeigen, die durch Anzeigefunktionsschalter 45 und 46 gewählt ist. Unter den Anzeigefunktionsschaltern 45 ist eine Tastatur 53 angeordnet, an der in Verbindung mit zugehörigen Tasten 54 und 55 die Bedienungsperson des PrüfStandes die gewünschten Prüf parameter in den Rechner 28 eingeben kann. Die untere Steuertafel 38 umfaßt zusätzlich zu den bereits erwähnten Teilen Steuertasten 56 für die Luftströmung, mit denen sich wählen läßt, ob die Luftströmung durch den Rechner oder manuell durch die Bedienungsperson gesteuert werden soll, sowie ein zugehöriges in Prozent geeichtes Luftströmungs-Meßgerät 57, das anzeigt, bei welchem Prozentsatz der maximalen Luftströmung der Prüfstand arbeitet.

Eine ähnliche Anordnung von Steuerungen ist für die Kraftstoffströmung in Form von Steuertasten 58 vorgesehen, an denen die Bedienungsperson wählen kann, ob die Kraftstoffströmung von dem Rechner oder manuell gesteuert werden soll. Ein zugehöriges in Prozent geeichtes Kraftstoffströmuhgs-Meßgerät 59 zeigt an, welcher Prozentsatz der maximalen Kraftstoffströmung in dem jeweils betrachteten Zeitpunkt besteht.

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- S&r -

Gemäß Fig. 1 ist an dem Konsolteil 27 des Prüfstand? 25 schließlich ein Kammerdruckmesser 60 angeordnet, der kontinuierlich anzeigt, welcher Absolutdruck in der Kammer unter der Haube 68 herrscht. Anhand eines Kraftstoff-Reglers 62 in Verbindung mit einem Kraftstoff-Druckmesser 61 kann die Bedienungsperson den Kraftstoffdruck im Vergaser ständig regulieren; zur einfacheren Bedienung beim Wechsel der Vergaser dient ferner ein manuelles Ansaugunterdruck-Abschaltventil 63, das es ermöglicht, die Vergaser zu wechseln, ohne die (nicht gezeigte) Vakuumpumpe ständig abzuschalten.

Auf dem Strömungsteil 26 des Prüf stands 2.5 ist die oben schon erwähnte Haube 68 zu sehen, die in vertikaler Richtung mit Hilfe von Hydraulikzylindern 69 auf und ab bewegbar ist. Die Haube 68, die dazu dient, in ihrer abgesenkten Stellung eine geeignete Prüfkammer 88 zu umschließen, weist ein Glasfenster 70 auf, durch das die Bedienungsperson in die Prüfkammer blicken und die Vergaserprüfung beobachten kann. . In ihrer abgesenkten Stellung steht die Haube 68 in dichtem Eingriff mit einer Platte 71, die unter der Haube ein geeignetes Testfeld bildet.

Gemäß Fig. 3 ist in der von der Haube 68 und der Platte 71 begrenzten Prüfkammer 88 ein Aufsatz 72 montiert, auf dem ein zu prüfender Vergaser 73 angeordnet ist. Dem Vergaser 73 wird Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 74 zugeführt, die den Ausgang des in Fig. 4, 5, 15 und 16 gezeigten Meßsystems für die Kraftstoffströmung bildet. An den Vergaser 73 ist ferner ein Drosseleinsteller 76 angeschlossen, der über einen geeigneten elektrischen Draht 77 mit einer Energiequelle verbunden ist.

Besteht der Zweck einer einzelnen Prüfung lediglich darin zu bestimmen, ob ein bestimmter Vergaser überhaupt Strömung erzeugt, so sind keinerlei Einstellungen von Bauteilen wie etwa einer Leerlaufschraube 84 oder eines Starterklappenhebels 83 erforderlich. Soll jedoch während der Laborprüfung ein Vergaser auf einen bestimmten Arbeitspunkt eingestellt werden, so kann dies an den verschiedenen Bauteilen des Vergasers ohne Anheben der Haube 68 etwa mit Hilfe eines Starterklappen-Steuerknopfes 79 geschehen, der mit der abgedichteten Prüfkammer 88 über ein Kabel 81 in

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Verbindung steht, und bei Verdrehen eine Verschwenkung des Hebels 83 bewirkt.

In ähnlicher Weise bewirkt eine Verdrehung eines Leerlauf sehr auben-Steuerknopf es 80 eine Verdrehung der Leerlaufschraube 84 über ein Kabel 82. Je nach den Erfordernissen der durchzuführenden Prüfung können weitere Einstellmöglichkeiten in ähnlicher Weise vorgesehen sein. Bei Bedarf können Einstellungen wie die oben genannten auch unter Verwendung von Elektromotoren durchgeführt werden, die durch Vorrichtungen an der Steuertafel gesteuert werden könnten; eine derartige Steuereinrichtung für die Stellung der Vergaserdrosselklappe ist mit 33 bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 ist an dem Strömungsteil 26 des Prüfstandes 23 eine Gruppe von Manometerrohren 86 angeordnet, die zur Verwendung durch die Bedienungsperson vorgesehen sind und über die in Fig. 3 angedeuteten=Trennwandverbindungen 87 mit dem Innern der Prüfkammer 88 verbunden . werden können.

In Fig. 4 ist ein Grundsystem für den Aufbau der Erfindung gezeigt. Beim Betrieb wird der jeweilige Vergaser 73 unter der Haube 68 in der oben beschriebenen Weise auf dem Aufsatz 72 montiert. Die Haube 68 wird dann abgesenkt, so daß sie die Prüfkammer 88 dicht verschließt. Der nächste Schritt bei der Vergaserprüfung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß ein Meß- und Steuersystem für den Ansaugunterdruck in Betrieb gesetzt wird, so daß Luft aus einer Luftversorgung (einem gesteuerten Raum oder einem Versorgungssystem) durch ein Kammerdruck-Meß- und Steuersystem 90, ein Luftströmungs-Meß- und Steuersystem 91 und eine Leitung 92 in das Innere der Prüfkammer 88 strömt. Von dort strömt die Luft durch den Vergaser 73, eine Leitung 93, das Ansaugunterdruck-Meß- und Steuersystem 89 sowie eine Leitung 94 zu einer (nicht gezeigten) Vakuumquelle und schließlich an die Atmosphäre.

Die durch den Vergaser 73 strömende Luft saugt Kraftstoff aus der mit einem Kraftstoffströmungs-Meßsystem 75 verbundenen Kraftstoffleitung 74 in den Vergaser. Das Meßsystem 75 ist seinerseits mit einer (nicht gezeigten) Kraftstoffversorgung verbunden.

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Eine detaillierte Beschreibung der Vakuumquelle dürfte sich erübrigen, da es sich dabei normalerweise um eine Vakuumpumpe handelt, von der zahlreiche Modelle zur Verfügung stehen. Dabei kann jede beliebige Vakuumpumpe verv/endet werden, vorausgesetzt, daß ihre Größe ausreicht, um die erforderliche Luftströmung durch den zu prüfenden Vergaser zu erzeugen, so daß sämtliche gewünschten Prüfungen durchgeführt werden können.

Ähnlich braucht es sich bei der Luftversorgung lediglieh um eine Luftquelle zu handeln, die bezüglich Temperatur, Druck und Feuchtigkeit gesteuert ist. Wiederum stehen zahlreiche Luftversorgungssysteme zur Verfügung, wobei jedes beliebige System verwendet werden kann, vorausgesetzt, daß es ausreichende Kapazität aufweist, um die gewünschte Luftmenge durch den zu prüfenden Vergaser strömen zu lassen, so daß der Vergaser unter sämtlichen gewünschten Bedingungen geprüft werden kann.

Das Kraftstoff-Versorgungssystem besteht im wesentlichen au?; einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff bei ge-

"20 wünschtem Druck und gewünschter Temperatur in ausreichender Menge liefern kann, so daß der jeweils geprüfte Vergaser bei jedem beliebigen Punkt seines Arbeitsbereichs betrieben werden kann. Wiederum kann eines von mehreren verfügbaren Kraftstoff-Versorgungssystemen eingesetzt werden.

Bei der Vergaserprüfung bewirkt also das Ansaugunterdruck-Meß- und Steuersystem 89, daß Luft durch den Vergaser 73 strömt. Bei normalen Vergaserprüfungen ist es zweckmäßig, den Druck unter der Haube 68 durch das Kammerdrucksystem 90 auf Seehöhe einzustellen und für sämtliche Prüfpunkte konstant zu halten. Bei der Durchführung einer Vergaserprüfung im Labor ist es, da mit Unterschallströmung gearbeitet wird, erforderlich, für jeden einzelnen Strömungswert, an dem der Vergaser geprüft werden soll, eine vorgegebene Luftströmung bei einem bestimmten Ansaugunterdruck und Kammerdruck zu erreichen. Ist die Luftströmung hergestellt, so bewirkt das Luftströmungs-Meß- und Steuersystem mit Hilfe des Drosseleinstellers 76 eine Verschwenkung der Drosselklappe in dem Vergaser, bis die gewünschte Luftströmung durch den Vergaser vorliegt. In

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diesem Moment ist also eine bestimmte Luftströmung bei einem vorgegebenen Ansaugunterdruck und einem vorgegebenen Kammerdruck erreicht. Mit der gewünschten Strömung durch den Vergaser besteht nun die Möglichkeit, die Massen-Strömungsleistung durch den Vergaser zu .ermitteln; wird die 'in den Vergaser eintretende Kraftstoff-Massenströmungsleistung gemessen, so läßt sich das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des jeweiligen Vergasers an dem vorgegebenen Prüfpunkt bestimmen. Die in den Vergaser eintretende Kraftstoff-Massenströmungsleistung wird dabei durch das Kraftstoff strömungs-Meßsystem 75 vorgegeben.

Wie oben erörtert, wird darauf hingewiesen, daß es sich bei der bisher beschriebenen Methode zur Prüfung von Vergasern nur um eine von drei möglichen Arten von Vergaser-Prüfungen handelt, die durchgeführt werden können und an sich bekannt sind. Bei der oben beschriebenen Prüfung wird der Vergaser bei einem bestimmten Ansaugunterdruck, einer bestimmten Luftströmung und einem bestimmten Kammerdruck gemessen, wobei die Luft- und die Kraftstoff-Massen-

Strömungsleistungen an diesem speziellen Arbeitspunkt ermittelt werden, um ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis aufzufinden.. Bekannt ist ferner auch die "Balanced-Box"-Vergaserprüfung, bei der der vorhandene Ansaugunterdruck an allen Stellen mit Ausnahme Leerlauf und weit geöffneter Drosselklappe eine Funktion der Eigenschaften der Vakuumpumpe ist. An allen Punkten mit Ausnahme Leerlauf und weit geöffneter Drosselklappe hat diese Prüfung sehr wenig Flexibilität, da die Werte des Ansaugunterdrucks, die sich aus den Eigenschaften der Pumpe ergeben, hingenommen werden müssen, auch wenn sie möglicherweise nicht dem gewünschten Prüfpunkt entsprechen.

Bei der dem Erfinder bekannten dritten Art von Vergaserprüfung handelt es sich um eine Prüfung mit konstantem Ansaugunterdruck, wobei die Strömung für sämtliche Prüfpunkte bei einem einzigen Ansaugunterdruck stattfindet, und die einzige Flexibilität in den unterschiedlichen Drosselstellungen besteht. Gegenstand der Erfindung ist keine der Vergaserprüfungen an sich; vielmehr geht es um die Entwicklung eines neuen Vergaserprüfsystems, das die

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.air-

weiter unten zu erörternden Regler- und sonstigen Probleme überwindet und in dein die Verwendung des Rechners 28 sowie einer Rechner-Zwischenschaltung 97 viel rascher als bisher möglich zu den gewünschten Bedingungen für jeden beliebigen Prüfpunkt führt, wobei ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung des Rechners darin besteht, daß direkte Anzeigen 98 für die Kraftstoffströmung, 99 für die Luftströmung, 100 für den Ansaug-Uhterdruck, 101 für den Ifemmerdruck und 102 für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis vermittelt werden können.

Das erfindungsgemäße System eignet sich ferner zur Verwendung sowohl in einem System gemäß Fig. 4, bei dem eine Luftversorgung zur Zuführung von Luft mit gewünschtem Druck, gewünschter Temperatur und gewünschter Feuchtigkeit zur Verfügung steht, als auch in einem System nach Fig. 5, bei dem ein Raum mit gesteuerter Umgebung zur Verfügung steht, in dem die gleichen Parameter -Luftdruck, Temperatur und Feuchtigkeit gesteuert sind.

Vor einer detaillierten Beschreibung des Ansaugunterdruck-Meß- und Steuersystems 89, das im einzelnen in Fig. 6 veranschaulicht ist, des Kammer druck-Meß- und Steuersystems 90, das im einzelnen in Fig. 9 dargestellt ist, und des Luftströmungs-Meß- und Steuersystems 91, das im einzelnen in Fig. 11 veranschaulicht ist, erscheint zum Verständnis der Erfindung ein kurzer überblick über die Definitionen und V/lr klingen der differenzierenden, integrierenden und proportionalen Regelung angebracht.

Bei der proportionalen Regelung besteht eine kontinuierliche lineare Beziehung einerseits zwischen dem Wert der gesteuerten Veränderlichen, in diesem Fall der Luftströmung, und andererseits der Stellung des letztlichen Steuerelements, bei dem es sich in diesem Fall um ein Ventil handeln mag. Bei einer proportionalen Regelung arbeitet der Regler gemäß einem sogenannten Proportionalband, wobei dieses Band, ausgedrückt als Prozentsatz, den Bereich von Werten der veränderlichen Regelgröße bildet, der dem vollen Arbeitsbereich des Ventils entspricht. Verursacht beispielsweise eine 50 %-Änderung in der Luftströmung eine Umstellung des Ventils aus einer vollständig

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.,er..

geschlossenen Stellung in eine vollständig geöffnete Stellung, so wird dies als 50 ^-Proportionalband bezeich- - net. Bei einfach zu steuernden Verfahren reicht eine Proportionalregelung aus, wobei jedoch das Proportionalband sorgfältig ausgewählt werden muß.

Fig. 19 veranschaulicht, wie wichtig die Wahl des richtigen Proportionalbandes ist, wenn ein gewisser Wert konstant gehalten werden soll und in dem System eine Störung vorliegt. Nach Auftreten der Störung weist das System gemäß der Kurve A ein zyklisches Verhalten auf, falls ein zu geringes Proportionalband gewählt wird. Die Wahl eines zu hohen Proportionalbandes führt andererseits zu einer starken und längeren Abweichung von dem gewünschten Wert oder eingestellten Punkt, wie dies durch die Kurve C in Fig. 19 veranschaulicht ist. Die Kurve B zeigt den richtigen Wert, bei dem das System nach Auftreten der Störung am raschesten zu dem eingestellten Punkt zurückkehrt.

Auch bei einer Proportionalregelung gibt es beispielsweise in einem Temperaturregelsystem für jede Stellung des Steuerventils eine entsprechende Temperatur. Dabei stabilisiert sich der Vorgang bei irgendeiner Temperatur innerhalb des Proportionalbandes. Wie in Fig. 27 gezeigt, ist bei einem Proportionalband von 10 % das Ventil bei 45 % der Meßspanne geöffnet und bei 55% geschlossen. Der Vorgang kann sich bei jeder beliebigen Temperatur innerhalb dieser Grenzwerte stabilisieren. Dies führt zu einem als Regelabweichung bezeichneten Problem, da sich das System an einem Wert stabilisieren kann, das von der ursprünglichen Temperatur um mehrere Grad abweicht.

Insbesondere bei schwierig zu steuernden Vorgängen, die ein breites Proportionalband erfordern, kann dieser Effekt unerwünscht sein. Die Kurven in Fig. 22 entsprechen denen nach Fig. 19, wobei die Regelabweichung bei einem zu weiten Proportionalband gemäß der Kurve C erheblich sein kann. Derartige Vorgänge erfordern zusätzlich eine integrierende Regelung, da es erforderlich ist, mit einer Funktion zu arbeiten, bei der Regler die Veränderliche nicht in einem Bereich sondern an einem eingestellten Wert

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hält. Ein derartiger Proportional-Integral-Regier wird auch als Zwei-Betriebsarten-Regler bezeichnet.'

Die Wirkung einer integrierenden Regelung allein ist in Fig. 20 veranschaulicht, wobei die Kurven A, B und

. 5 C wiederum die Wirkungen einer zu kurzen, richtigen bzw. zu langen Rückstellzeit darstellen. Die Kurven für eine Steuerung mit proportionaler und integrierender Funktion sind in Fig. 23 gezeigt, aus der hervorgeht, daß die Wirkung der Regelabweichung letzten Endes unabhängig davon eliminiert wird, ob die Rückstellzeit zu kurz (Kurve X), zu lang (Kurve Z) oder richtig (Kurve Y) ist.

In extrem schwierigen Regelfällen können auch Proportional-Integral-Regler zu langsam sein; in diesen Fällen wird eine differenzierende Regelwirkung zusätzlich vorgesehen, um die kürzest mögliche Erholungszeit zu erreichen. Regler mit proportionaler, integrierender und differenzierender Wirkung werden oft auch als Dr-.ei-Betriebsarten-Regler bezeichnet, und es handelt sich dabei um denjenigen Reglertyp, der bei der Erfindung benutzt wird.

Die differenzierende Regelwirkung ist proportional zur Änderungsgeschwindigkeit der Messung und bewirkt, daß das Steuerventil eine richtige Stellung rascher als bei einem Zwei-Betriebsarten-Regler erreicht. Im wesentlichen unter-'stützt die zusätzliche Maßnahme der differenzierenden Regelwirkung das System in der Vorwegnähme von Änderungen. Die integrierende Wirkung allein ist in Fig. 21 veranschaulicht, wobei wiederum die Kurven A, B und C die Wirkungen einer zu kurzen, richtigen bzw. zu langen Vorhaltzeit darstellen.

Fig. 24 zeigt die Kurven für Proportional-Integral-Differential-Rege lung, die die kürzest mögliche Erholungs-zeit vermittelt. Für den PID-Regler ist die Wahl der richtigen Vorhaltzeit kritisch, da bei einer zu langen Vorhaltzeit (Kurve X) das System wiederum zu einem zyklischen Verhalten gebracht wird. Die Wahl einer zu kurzen Vorhaltzeit (Kurve Z) bewirkt dagegen eine zu starke Abweichung von dem eingestellten Punkt, während die Kurve Y die optimale Ansprechzeit darstellt.

Der zeitliche Unterschied zwischen einem System mit

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proportionaler und integrierender Regelung allein und einem System mit proportionaler, integrierender und differenzierender Wirkung ist in Fig. 25 und 26 deutlich gezeigt. Die Erholungszeit für einen Zwei-Betriebsarten-Regler ist an der mit PI bezeichneten Kurve in Fig. 25 durch T2 dargestellt, während die Erholungszeit eines Drei-Betriebsarten-Regiers gemäß der mit PID bezeichneten Kurve mit T3 dargestellt ist. "Wie ersichtlich, beträgt T3 ungefähr die Hälfte von T2. Zum besseren Vergleich sind diese Kurven in Fig. 26 übereinander gelegt.

Eine weitere Erörterung über die Art der verfügbaren Regelfunktionen dürfte sich erübrigen, da der Fachmann auf dem Gebiet der Steuerungen und Regelungen über derartige Kenntnisse ohne weiteres verfügt. Für den Fall, daß weitere Informationen auf diesem Gebiet erwünscht sind, wird darauf hingewiesen, daß mehrere sehr gute Literaturstellen zur Verfügung stehen, darunter, ein Aufsatz mit dem Titel "Basic Control Modes" von L.M. Soule, Foxboro Co., erschienen in "Chemical Engineering" Ausgabe Oktober 20, 1969, Seiten 115 bis II9. Eine weitere sehr gute Veröffentlichung zu diesem Thema bildet ein Vortrag mit dem Titel "Principles of Automatic Control" von Malcolm B. Hall, Foxboro Co., gehalten beim "Process Instrumentation Course" der Canadian Pulp and Paper Association. Mehrere technische Aufsätze sind ferner von der Foxboro Co., Foxboro, Massachusetts, USA,einem führenden Hersteller von PI- und PID-Reglern, veröffentlicht worden. Darunter bilden die Schriften TI 3-1a, TI 3-1Oa und 11-454 der Technical Information Series sehr brauchbare Veröffentlichungen. Zum weiteren Verständnis der Steuerungs- und Regelungstechnik wären ferner die Kapitel 1, 2, 11 und 12 in dem Buch ¹¹ Instrumentation for Process Measurement and Control" von Norman A. Anderson, Chilton Co., 1972, von Nutzen.

Ohne weitere Erörterung der grundsätzlichen Regelarten ergibt sich aus den obigen Darlegungen, daß es zur Erzielung des maximalen Wirkungsgrades*bei einem Prozeß von kritischer Notwendigkeit ist, nicht nur den richtigen Regler zu benutzen, der in diesem Fall ein PID-Regler ist, sondern auch die richtigen Differential-Integral- und Pro-

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portionalband-Werte für jeden einzelnen Prüfpunkt, um ein zyklisches Verhalten des Systems oder zu große Abweichungen von demjenigen eingestellten Punkt, der beibehalten werden soll, zu vermeiden; in beiden Fällen steigt die zur Stabilisierung des Systems nach einer Störung erforderliche Zeit stark an. Die Möglichkeit, für jeden Vergaserprüfpunkt die richtigen Proportional-, Integral- und Differentialwerte zur Verfugung zu stellen, befähigt das erfindungsgemäße System, ein großes und seit langem bestehendes Problem in der Technik der Vergaserprüfung zu lösen.

Nachdem alco dargelegt wurde, was erfindungsgemäß erreicht wird, sollen die verscMedenen Systeme, die in einem erfindungr-gemäßen Labor-Vergaserprüf system verx^endet werden, im einzelnen beschrieben werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird daran erinnert, daß der Ansaugunterdruck als Druck an dem Vergaser definiert worden ist und gewöhnlich als Druckdifferenz zwischen zwei Punkten gemessen wird, von denen der erste an einer Stelle innerhalb der Prüfkammer 88 und der·zweite an einer Stelle in dem Vergaseraufsatz 72 liegt. Diese Messung wird mittels eines Druckdifferenzwandlers 103 durchgeführt. Das Ausgangssignal des Druckdifferenzwandlers 103, bei dem es sich normalerweise um ein Stromsignal handelt, wird einer Signal-Aufbereitungsstufe 104 zugeführt, in der es kontinuierlich in ein Spannungssignal umgesetzt wird, das einem Analog/Digital-¥andler 105 zugeführt wird. Das digitale Ausgangssignal des Umsetzers 105 gelangt über die Rechner-Zwischenschaltung 97 an den Rechner 28.

Gemäß der Beschreibung weisen das Ansaugunterdruck-Meß- und Steuersystem, das Kammerdruck-Steuersystem und das Luftströmungs-System jeweils eine Rechner-Zwisehen-' schaltung 97, einen Analog/Digital-Wandler 105 und einen Digital/Analog-Wandler 106 auf, wobei diese Elemente auch in der Zeichnung zum leichteren Verständnis getrennt dargestellt sind. In der Praxis können jedoch sämtliche dargestellten Analog/Digital-Umwandler durch einen einzigen Umwandler ersetzt sein, was auch für die Rechner-Zwirchenstufen und die Analog/Digital-Wandler gilt, wobei ein solcher Ersatz im Sinne eines Multiplex-Systems erfolgt,

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Ό-

Ferner weisen sämtliche Systeme jeweils einen Rechner auf, der zum leichteren Verständnis jeweils eigene dargestellt ist; in der Praxis sind alle diese Rechner durch einen einzigen Rechner ersetzt. Allerdings sind möglicherweise einige Anwendungsfälle vorhanden, in denen getrennte Rechner, Rechner-Zwischenstufen, Analog/Digital- und/oder Digital/Analog-Wandler erwünscht oder zweckmäßig sind, und auch dies liegt im Bereich der Erfindung.

In dem Ansaug-Unterdruck-Steuersystem 89 nach Fig. 6 läßt sich das von dem Rechner 28 empfangene Signal zur Berechnung des tatsächlichen Ansaugunterdrucks verwenden. Zur Erzeugung des Ansaugunterdrucks ist es üblich, zwei Ventile zu verwenden, wobei eines ein Ansaug-Leitungsventil 107 und das andere ein Umgehungsventil 108 bildet. Das Umgehungsventil 108 dient gewöhnlich zur Erzeugung des maximal erreichbaren Unterdrückt·, während das Leitungsventil 107 zur Einstellung des Ansaugunterdrucks auf den jeweils erforderlichen Unterdruckwert verwendet wird. Der Rechner 28 benutzt den vorher berechneten Wert des Ansaugunterdrucks zur Bestimmung der gewünschten Stellung des Leitungsventils 107. Dabei führt der Rechner der Rechner-Zwischenschaltung 97 ein Signal zu, das an den Digital/Analog-Wandler 106 weitergegeben wird. Das Spannungssignal am •Ausgang des Wandlers 106 wird einem E/l-Ubertrager 110 zugeführt, der es in ein Stromsignal umsetzt und einem I/P-Übertrager 109 zuführt. Das Drucksignal am Ausgangs des Übertragers 109 wird einem Stellungsgeber zugeführt, der Teil des Leitungsventils 107 bildet. Die Stellung dieses Ventils wird direkt durch das dem Stellungsgeber zugeführte Signal gesteuert. Wird beispielsweise dem Stellungsgeber ein Signal von 0,2 at zugeführt, so ist das Ventil vollständig geöffnet, während ein Druck von 1,0 at die völlig geschlossene Stellung des Ventils bewirkt.

Es ist zweckmäßig, das Ventil 107 im mittigen Arbeitsbereich normalerweise zwischen etwa 20 % geöffnet und 90% geöffnet zu betreiben. Wie aus Fig. 18 ersichtlich, führen dann,.wenn das Ventil im Bereich unter 20% geöffnet betrieben· wird, kleine' Änderungen in dem Drucksignal von dem I/P-Ubertrager 109, die kleinen Änderungen in der Öffnung

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des Ventils entsprechen, zu geringen Änderungen des Ansaugunterdrucks, die prozentual große Änderungen darstellen, was zu einem instabilen Ansaugunterdruck-Signal führt. Wird andererseits das Ventil in einer Stellung oberhalb 90 % geöffnet betrieben, so haben Änderungen des dem Stellungsgeber zugeführten Drucksignals geringen Einfluß auf den Ansaugunterdruck, und die Ansprechgeschwindigkeit ist ausserordentlich gering. Aus diesem Grund wird das Umgehungsventil 108 zur derartigen Einstellung verwendet, daß das Leitungsventil 107 in dem gewünschten Arbeitsbereich gehalten wird. Um dies zu erreichen, wird das Spannungssignal des ersten Ansaugunterdruck-Digital/Analog-Wandlers 106 außerdem einer Steuerstufe 113 zugeführt. Das Ausgangssignal der Steuerstufe 113 ist ein analoges Spannungssignal, das einem zweiten Ansaugunterdruck-E/I-Übertrager 112 zugeführt wird. Dieser Übertrager wandelt das Spannungssignal in ein Stromsignal um, das einem zweiten Ansaugunterdruck-I/P-übertrager 1'Ii zugeführt wird. Das Drucksignal am Ausgang des Übertragers 111 wird wiederum einen Stellungsgeber zugeführt, der Teil des Umgehungsventils 108 ist.

Der Ausdruck I/P-Übertrager wird im vorliegenden Zusammenhang zur Bezeichnung eines Strom/Druck-Wandlers verwendet. Eine Erläuterung dieser Baueinheit dürfte im einzelnen nicht erforderlich sein, da sie in der Technik an sich bekannt ist. Ein I/P-Übertrager, wie er im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, bildet beispielsweise das von der Foxboro Co., Foxboro, Massachusetts, USA unter der Bezeichnung 69TA hergestellte Gerät.

Ferner bedeutet der hier verwendete Ausdruck E/l-Übertrager einen Spannungs/Strom-Wandler, wobei ^kes sich ebenfalls um ein von der Foxboro Co. hergestelltes Gerät, etwa das mit der Typenbezeichnung 66G, handeln mag. Auf diese I/P- und· E/l-Übertrager wird an zahlreichen Stellen der Beschreibung und der Zeichnungen Bezug genommen. Anders als bei den A/D- und D/A-Wandlern ist jedoch jeweils ein getrennter I/P- bzw. E/I-Übertrager an jeder einzelnen Stelle 'erforderlich, da im Gegensatz zu dem D/A- Wandler, der im Multiplexbetrieb arbeiten kann, ein solcher Ersatz

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mehrerer Übertrager in diesem Fall nicht möglich ist. Zwar können die dargestellten I/P- und E/I-Übertrager identisch sein; sie sind jedoch mit eigenen Bezugsziffern versehen, da körperlich getrennte Übertrager benötigt werden. Das gleiche gilt für die Signal-Aufbereitungsstufen.

Der A/D-Wandler des Multiplextyps ist bei dem vorliegenden Prüfstand deshalb verwendbar, v/eil der Rechner mit einer derart hohen Geschwindigkeit arbeitet, daß er die Signale der verschiedenen Signal-Aufbereitungsstufen so schnell abfragen kann, daß kein Fehler entsteht. Andererseits ist es bei dem dem I/P-Übertrager zugeführten Signal erforderlich, daß an dem Ventileinsteiler ständig ein Druck zur Verfügung steht, weil sich sonst die Ventilstellung ändert und in der Arbeitsweise des Prüfstands Fehler auftreten.

Die Steuerschaltung 113 ist in Fig. 7 im einzelnen veranschaulicht. Danach werden Spannungssignale von einem analogen Zweifach-Grenzwertgeber 117, bei dem es sich etwa um Potentiometer handeln kann, wie sie von der· Firma Beckman Instruments, Inc., Fullerton, California, USA unter der Typenbezeichnung 7216 hergestellt werden, einem analogen Zweifach-Vergleicher 119 zugeführt. Die beiden Grenzwerte stellen dabei den gewünschten Arbeitsbereich des Leitungs-'ventils 107 dar. Wie oben beschrieben, können diese Grenzwerte beispielsweise zwischen 20 % und 90 % geöffnet liegen. Bei den unterschiedlichen Bedingungen, unter denen Luftströmung gemessen wird, mag es jedoch zweckmäßig sein, für jeden Luftströmungs-Meßwertfühler andere Gruppen von je zwei Grenzwerten zu verwenden, wobei in diesem Fall die dem Zweifach-Vergleicher zugeführten Grenzwerte für den jeweils benutzten Luftströmungsbereich einzustellen wären. Dem Zweifach-Vergleicher 119 wird ferner das Spannungssignal des ersten Ansaugunterdruck-Digital/Analog-Wandlers 106 zugeführt. Liegt die Eingangsspannung innerhalb des gewünschten Arbeitsbereichs, so befinden sich beide Ausgangssignale des Zweifach-Vergleichers auf einem niedrigen TTL-Pegel (TTL = Transistor-Transistor-Logik). Liegt die Eingangεspannung auf einem Pegel, die angibt, daß die Ventilstellung nicht genügend offen ist, so wird

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ein hohes TTL-Ausgangssignal einem ersten NAND-Glied 120 zugeführt. Am Ausgang des NAND-Gliedes entsteht dann ein Signal auf niedrigem TTL-Pegel, das einem umsteuerbaren Zähler 123 zugeführt wird; bei diesem Zähler kann es sich um ein von der Firma Scans Associates, Inc., Livonia, Michigan, USA unter der Typenbezeichnung 30015 hergestelltes Gerät handeln. Dieses Ausgangssignal des NAND-Gliedes wird ferner einem dritten NAND-Glied 122 zugeführt, das als ODER-Glied arbeitet und dem Zähler 123 ein Aufsteuersignal mit hohem Pegel zuführt. Der Zähler 123 arbeitet dabei mit von einem Oszillator 118 erzeugten Impulsen, die er in erhöhender Richtung zählt. Ebenso wie bei den Zweifach-Grenzwertgebern mag es dabei zweckmäßig sein, für jeden Luftströmungs-Meßwertfühler mit einer anderen Oszillatorfrequenz zu arbeiten. Am Ausgang des Zählers 123 erscheint ein binäres TTL-Signal, das einem zugeordneten Digital/Analog-Wandler 124 zugeführt wird. Indem der Zählwert des Zählers 123 zunimmt, steigt auch die analoge Ausgangsspannung des Digital/Analog-¥andlers 124, wodurch wiederum der dem Umgehungsventil 108 zugeführte Druck steigt und die Stellung des Ventils verändert wird.

Ändert sich diese Ventilstellung, so bewirkt das von dem Druckdifferenzwandler 103 gemessene Ansaugunterdruck-Signal, daß sich der Ansaugunterdruck ändert. Diese Änderung des Unterdrucks wird, wie oben beschrieben, an den Rechner 28 weitergeleitet. ¥ie in Fig. 6 gezeigt, nimmt der Rechner die Änderung im Ansaugunterdruck auf, und erzeugt ein anderes Ausgangssignal, das den dem Leitungsventil 107 zugeführten Druck verändert, bis sich das Ventil in dem gewünschten Bereich befindet. Das Analogsignal des ersten, Ansaugunterdruck-Digital/Analog-Wandlers 106, das dem Zweifach-Vergleicher 119 zugeführt wird, liegt dann innerhalb der Grenzwerte, und am Ausgang des Vergleichers erscheint wiederum ein niedriges TTL-Signal. Dies wiederum ändert die Ausgangs signale der beiden NAND-Glieder 120 und 122, so daß der Zähler 123 aufhört zu zählen.

Hat andererseits das dem Zweifach-Vergleicher 119 zugeführte Analogsignal einen ¥ert, bei dem die Stellung des Leitungsventils den anderen Grenzwert überschreitet, so

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wird dem zweiten NAIvTD-Glied 121 ein Ausgangs signal mit hohem Fegel zugeführt, und der Zähler 123 zählt in der anderen Richtung und ändert das Ausgangssignal des zugeordneten Digital/Analog-Wandlers 124, wodurch bewirkt wird, daß das Umgehungsventil 108 seine Stellung ändert, bis sich das Leitungsventil 107 wiederum in seinem gewünschten Arbeitsbereich befindet. Um zu gewährleisten, daß das Umgehungsventil 108 seine ordnungsgemäße Öffnungsstellung nicht überschreitet, ist ferner ein digitaler Zweifach-Grenzwertgeber 126 vorgesehen, um das Ausgangssignal des Zählers 123 zu prüfen. Die beiden Ausgangssignale des Grenzwertgebers 126 werden einem digitalen Zweifach-Vergleicher 125 zugeführt. Arbeitet das Umgehungsventil außerhalb seiner Grenzwerte, so erscheint am Ausgang des Zweifach-Vergleichers 125 ein niedriges TTL-Signal, so daß die NAND-Glieder 120 oder 121 ein hohes^Ausgangssignal abgeben und somit der Zähler 123 aufhört, in der betreffenden Richtung zu zählen. Dadurch wird wiederum bewirkt, daß die dem zugeordneten Digital/Analog-Wandler 124 zugeführte Analogspannung konstant bleibt, was verhindert, daß sich das Umgehungsventil 108 in der gleichen Richtung weiterbewegt.

Gemäß Fig. 8 wird der Ansaugunterdruck im wesentlichen in ähnlicher Weise wie in Fig. 6 gesteuert mit der Ausnähme, daß in Fig. 8 auch das Umgehungsventil 108 durch den Rechner gesteuert wird. Der Rechner 28 gibt dabei ein Ausgangssignal an die Rechner-Zwischenschaltung 97 ab, die ihrerseits einem zweiten Abschnitt des Ansaugunterdruck-Digital/Analog-Umwandlers 106 ein Signal zuführt. Am Ausgang dieses Wandlers 106 erscheint dabei ein Spannungssignal, das dem zweiten Ansaugunterdruck-E/I-Übertrager 112 zugeführt wird, wobei das Stromsignal dieses Übertragers in der oben beschriebenen Weise verwendet wird. In diesem Fall sind zusätzliche Schaltungseinheiten für die Rechner-Zwischenschaltung sowie zusätzliche Programmierung für den Rechner erforderlich, um zu erreichen, daß das System im wesentlichen auf die oben beschriebene Art und' Weise arbeitet. Durch die Verwendung des Rechners wird die Arbeitsweise des Umgehungsventils erreicht,· wie

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in Fig. 8.

Das Kammerdruck-Meß- und Steuersystem 90 ist im einzelnen in Fig. 9 gezeigt. Dieses System dient dazu, den Druck in der Prüfkammer 88 zu steuern. Liegt dieser Druck unter dem Umgebungsdruck, so wird er gelegentlich auch als Höhe (über NN) bezeichnet. Der Druck in der Prüfkammer wird durch einen Absolutdruck-Übertrager 135 gemessen, bei dem es sich etwa um ein von der Firma Rosemount Engineering Co., Minneapolis, Minnesota, USA unter der Typenbezeichnung 1105 hergestelltes Gerät handeln mag. Am Ausgang des Übertragers 135 erscheint ein Spannungssignal, das einer Kammerdruck-Signalaufbereitungsstufe 134 zugeführt wird, deren Ausgangssignal einem Kammerdruck-Analog/Digital-Wandler 105 zugeführt wird. Das digitale Ausgangssignal des Wandlers 105 gelangt über die Rechner-Zwischenschaltung 97 an den Rechner 28.

c*

Der Rechner benutzt dieses Signal zur Berechnung des Wertes des Kammerdrucks. Der Kammerdruck wird durch Betätigung eines Kammerdruckventils 133 gesteuert. Die Stellung dieses Ventils 133 wird dabei durch den Rechner 28 gesteuert, der aufgrund des optimalen Proportional-, Integral- und Differentialwertes für den jeweiligen Prüfpunkt ein Signal der Rechner-Zwischenschaltung 97 zuführt, die ihrerseits einem Kammerdruck-Digital/Analog-Wandler 106

2-5 ein Digitalsignal zuführt. Das Spannungssignal am Ausgang des Wandlers 106 wird einem Karamerdruck-E/I-Übertrager 131 zugeleitet, der dieses Spannungssignal in ein einem Kammerdruck-I/P-Übertrager 132 zugeführtes Stromsignal umsetzt. Der von diesem Übertrager 132 erzeugte Luftdruck wird einem ein Teil des Kammerdruckventils 133 bildenden Stellglied zugeführt. Das Ventil 133 stellt den Kammerdruck in ähnlicher Weise ein, wie es oben für das Ansaugunterdruckventil 107 beschrieben worden ist. Die Arbeitsweise des Systems nach Fig. 10 ist im wesentlichen die gleiche. In diesen Fall sind bei Verwendung in einem Raum mit gesteu- " erter Umgebung Kammerdruckventil 133 und Luftströmungs-Meßfühler 136 umgekehrt.

In der vor dieser Erfindung geschaffenen Prüfeinrichtung wird ein Regler, etwa das von der Firma Foxboro

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Co., Foxboro, Massachusetts, USA unter der Typenbezeichnung 62-H hergestellte Gerät, in Verbindung mit Druckübertragern, den Signalaufbereitungsstufen, den I/P-Ubertragern sowie den Kammerdruck- und Ansaugunterdruck-Leitungsventilen benutzt. Dabei dient ein Regler zur Steuerung des Ansaugunterdruck-Leitungsventils und ein zweiter Regler zur Steuerung des Kammerdruckventils. Bei diesen Reglern handelt es sich um einen Typ, wie er häufig zur Steuerung von Ventilen verwendet wird, und der die Möglichkeit aufweist, einzelne Werte für die Proportional-, Integral- und Differential-Punktionen einzusetzen. Wie oben erörtert, dient die eingestellte Proportionalgröße zur Bestimmung des Faktors, in dem sich das dem Ventil zugeführte Ausgangssignal proportional zur Differenz zwischen dem gewünschten eingeteilten Punkt und dem von dem Übertrager gemessenen tatsächlichen Kammerdruck bzw. Ansaugunterdruck ändert. Die integrierende .Funktion dient dazu, daß sich der eingestellte Punkt allmählich verschiebt und der Regler somit gezwungen wird, dem eingestellten Punkt zu folgen, bis der gewünschte Punkt erreicht ist. Die differenzierende Funktion wird verwendet, wenn Änderungen des Prozesses vorweggenommen v/erden sollen, weil der Prozeß nicht rasch anspricht. Wie oben dargelegt, gibt es für einen Labor-Vergaserprüfstand jeweils eine optimale Einstellung für die Proportional-, Integral- und Differentialausdrücke bei einer gegebenen, den erforderlichen Kammerdruck, den erforderlichen Ansaugunterdruck und die erforderliche Luftströmung umfassenden Strömungs-Prüfbedingung. Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist es, da sich eine oder mehrere der Prüfbedingungen ändern, gegebenenfalls zweckmäßig, die Einstellung ein oder mehrerer der genannten drei Ausdrücke zu ändern, um die optimalen Prüfbedingungen bezüglich Ansprechgeschwindigkeit sowie Konstanz des Kammerdruck -und des Ansaugunterdrucks beizubehalten.

Die Bestimmung der optimalen Einstellung der genannten drei Ausdrücke bildet einen sehr zeitraubenden Vorgang, . bei dem es praktisch unmöglich ist, daß eine Bedienungsperson im Verlaufe einer Prüfung die Einstellungen kontinuierlich ändert. Zwar ließe sich ein System ent-

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werfen, das die Möglichkeit hat, die Proportional-, Integral- und Differential-Ausdrucke für verschiedene Prüfbedingungen einzustellen; in Wirklichkeit ist dies jedoch nicht möglich, da die Entwicklung eines Spezialsystems auch eine eingehende Analyse der Kammerdruck-, Ansaugunterdruck- und LufStrömungsbedingungen erfordern würde, um die gewünschte Einstellung für jeden der drei Ausdrücke zu bestimmen. Außerdem wäre es erforderlich, die Anzahl an erforderlichen Einstellungen zu ermitteln. In der vorliegenden Erfindung wird durch die Verwendung des Rechners 28 eine Regler-Arbeitsweise eingeführt, die die Möglichkeit enthält, die Proportional-, Integral- und Differentialeinstellungen als Funktion des tatsächlichen und gewünschten Wertes von Kammerdruck, Ansaugunterdruck und Luftströmung zu erzeugen.

In Fig. 28, die vielter unten im einzelnen beschrieben werden soll, ist anhand eines Flußdia-gramms gezeigt, wie der erfindungsgemäße vollständig automatisierte Vergaserprüfstand etwa arbeitet. Wie ersichtlich, besteht der erste bei der Vergaserprüfung auftretende Schritt darin, für den speziellen Prüfstand die Werte des Proportionalbandes, der Rücksteilzeit und der Vorhaltzeit für jedes der Steuerventile, etwa das Ansaugunterdruck-Leitungsventil 107, das Ansaugunterdruck-Umgehungsventil 108 (falls dieses durch den Rechner betätigt werden soll), sowie das Kammerdruck-Steuerventil 133, zu berechnen. Wie oben erwähnt, könnte diese Berechnung für jeden Prüfpunkt durchgeführt und an einem das Steuerventil betätigenden Regler eingestellt werden. Beim Versuch, diesen Vorgang durchzuführen, traten jedoch derartige Probleme auf, daß dies vollständig undurchführbar wurde. Der Erfinder ließ sich allerdings durch diese Tatsache nicht abschrecken; vielmehr hat er in dem Bewußtsein, daß die Formeln zur Berechnung dieser Werte vorhanden sind und in dem System ein Rechner zur Verfügung steht, diesen Rechner zur Berechnung der Werte für jeden Prüfpunkt als Teil der gesamten Arbeitsweise des Prüfständes herangezogen und somit ein bisher unüberwindbares Problem gelöst.

Die Formeln, mit denen der Rechner arbeitet, um zu

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den Werten zu gelangen, finden sich in mehreren Handbüchern, etwa in "Industrial Process Control" von Sheldon G. Lloyd und Gerald D. .Anderson, verlegt bei Fisher Controls Co., Marshalltown, Iowa, USA, 19715 diese Formeln sind somit dem Fachmann zugänglich und brauchen nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Allerdings reichte die bloße Tatsache, daß die Formeln, wie erv/ähnt, zur Verfügung standen, nicht aus; vielmehr bedurfte es der erfindungrgemäßen Kombination der Verwendung dieser Formeln mit dem Rechnerbetrieb, um das Problem, das auf diesem Gebiet der Technik bestand, zu lösen und den erfindungsgemäf3en Fortschritt zu erzielen.

Wie ersichtlich, ist d.er oben beschriebene Schritt sehr wichtig, da er die Grundlage für den weiteren Betrieb der Vergaserprüfung bildet, die weiter unten im Anschluß an die Beschreibung des Luftströmungs-Meß- und Steuersystems 91 und des Kraftstoff strömungs-Fießsy stems. 75 dargelegt wird.

Das Luftströmungs-Meß- und Steuersystem 91 ist in Fig. 11 gezeigt. Indem die Luft durch die Laminarströmungsrohre 143 strömt, wird ein Druckdifferenzsignal erzeugt, das zu der Luftströmung durch diese Laminarströrnungsrohre proportional ist. Diese Druckdifferenz wird von einem Luftströmungs-Druckdifferenzübertrager 142 gemessen, bei dem es sich um ein von der Firma Rosemount Engineering Co., unter der Typenbezeichnung 1151 hergestelltes Gerät handeln mag, und in ein Stromsignal umgesetzt. Dieser Strom wird einer Luftströmungs-Signalaufbereitungsstufe 139 zugeführt, die den Strom in eine Spannung umsetzt und dem Luftströmungs-Analog/Digital-Wandler 105 zuführt. Das digitale Signal am Ausgang des Wandlers 105 wird weiter über die Rechner-Zwischenschaltung 97 an den Rechner 28 übertragen. Da die Laminarströmungsröhre ein volumetrisches Gerät darstellen und die Vergaserprüfung normalerweise in Massenströmungs-Einheiten erfolgt, müssen ferner auch die Temperatur und der absolute Druck der in die Strömungsrohre eintretenden Luft bekannt sein, um die Luftmassenströmung zu berechnen. Die Temperatur wird durch einen Temperaturübertrager 140 gemessen, bei dem es sich um ein von der Firma Yellow Springs Instrument Company, Yellow Springs, Ohio,

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USA unter der Typenbezeichnung 410 hergestelltes Gerät handeln mag. Das am Ausgang des Übertragers 140 entstehende Widerstandssignal wird einer Temperatur-Signalaufbereitungsstufe 137 zugeführt, die es in ein Spannungssignal umsetzt. Dieses Spannungssignal wird einem weiteren Abschnitt des Luftströmungs-Analog/Digital-Wandlers 105 zugeführt, und das so gebildete Digitalsignal wird über die Rechner-Zwischenschaltung 97 dem Rechner 28 zugeführt. Der absolute Druck wird von einem Absolutdruck-Übertrager 141 gemessen, der den Druck in ein Spannungssignal umsetzt. Dieses Spannungssignal wird einer zweiten Luftströmungs-Signalaufbereitungsstufe 138 zugeführt, deren Ausgangssignal einem weiteren Abschnitt des Luftströmungs-Analog/Digital-Wandlers 105 zugeleitet wird. Das so gebildete Digitalsignal wird wiederum über die Rechner-Zwischenschaltung 97 dem Rechner 28 zugeführt. Der Rechner verwendet die Werte der Druckdifferenz, des Absolutdrucks und der Temperatur bei der Berechnung der tatsächlichen in den Vergaser einströmenden Luftmassenströmung. Weicht dieser Wert von der gewünschten Luftströmung ab, so gibt der Rechner ein Ausgangssignal an die Rechner-Zwischenschaltung 97 ab, die einer Drosselsteuerschaltung ein TTL-Signal zuführt. Bei der Drosselsteuerschaltung mag es sich um ein von der Firma The Superior Electric Company, Bristol, Connecticut, USA unter der Typenbezeichnung STM 1800 hergestelltes Gerät handeln. Das Ausgangssignal dieser Schaltung wird dem Drosseleinsteller 76 zugeführt, der die Drosselklappe 78 in die gewünschte Stellung bewegt.

Fig. 13 arbeitet im wesentlichen genauso wie Fig. 11 Diit der Ausnahme, daß anstelle der Laminar strömung sr öhre 143 zur Messung der volumetrisehen Luftströmung Uhterschalldüsen 145 verwendet werden. Da auch Unterschalldüsen volumetrische Strömungseinrichtungen sind, müssen wiederum der Absolutdruck und die Temperatur der in die Düsen eintretenden Luft bekannt sein, um die Luftmassenströmung zu berechnen. Werden diese volumetrischen Strömungseinrichtungen zur Messung der Luftströmung verwendet, so ist es zweckmäßig, den Druck der in die Laminarströmungsröhre bzw. Unterschalldüsen eintretenden Luft im wesentlichen

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konstant zu halten. Befindet sich der Prüfstand in einem Raum mit gesteuerter Umgebung, so sind die Meßfühler normalerweise stromaufwärts von dem Kammerdruckventil 133 angeordnet. Für diesen Fall sind die Luftströmungs-Meßfühler mit 136 in Fig. 10, die Laminarströmungsrohre 143 in Fig. 12 und die Unterschalldüsen bei 145 in Fig. 14 bei Verwendung in dem in Fig. 5 gezeigten System dargestellt.

Das Kraftströmungs-Meßsystem 75 ist im einzelnen in Fig. 15 gezeigt. Der aus einer Kraftstoffversorgung stammende Kraftstoff wird über einen ersten Druckregler 150 geleitet, um an einem Kraftstoffströmungs-Übertrager einen stabilen Kraftstoffdruck zu erzeugen. In Fig. 15 ist der Kraftstoffströmungs-Übertrager ein Massenströmungt-Übertrager 151, wobei es sich dabei etwa um das von der Firma Flotron Inc., Patterson, New Jersey, USA unter der Typenbezeichnung 10 hergestellte Gerät handeln mag. Der den Übertrager 151 durchsetzende Kraftstoffstrom strömt weiterhin durch einen zweiten Druckregler 152, durch den der Druck des dem Vergaser zugeführten Kraftstoffs weiter stabilisiert und auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Die Kraftstoff-Massenströmung durch den Übertrager 151 erzeugt an dessen Ausgang eine zu der Massenströmung proportionale Druckdifferenz. Normalerweise sind drei Druckdifferenzübertrager 153, 154 und 155 vorgesehen, die diese Druckdifferenz messen und den Bereich der Strömungsmessung an der Labor-Vergaserströmungsbank in geeigneter Weise decken. An den Ausgängen dieser Übertrager entstehen Stromsignale, die jeweils Kraftstoffdruck-Signalaufbereitungsstufen 156 bis 158 zugeführt und dort in Spannungssignale umgesetzt werden, die ihrerseits verschiedenen Abschnitten des Analog/Digital-Wandlers 105 zugeführt werden. Die am Ausgang dieser Wandler erscheinenden Digitalsignale werden über die Rechner-Zwischenschaltung 97 dem Rechner 28 zur Berechnung der in den Vergaser gelangenden Kraftstoff-Massenströmung zugeführt.

In Fig. 16 ist ein volumetrischer Kraftstoffströmungs-Übertrager gezeigt, der mit einem Satz von Meßblenden arbeitet. In diesem Fall ändert sich die Druckdifferenz an den Meßblenden annähernd proportional zum Quadrat des die

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Meßblenden 1β5 durchsetzenden volumetrischen Kraftstoffstroms. Die Druckdifferenz wird ähnlich wie in der Anordnung nach Fig. 15 durch einen Druckdifferenz-Übertrager 153 gemessen. Wird mit einem volumetrisehen Kraftstoffströmungs-Übertrager gearbeitet, so muß auch die Kraftstofftemperatur gemessen werden, um die Kraftstoff-Massenströmung berechnen zu können. Deshalb ist eine Temperatursonde 159 vorgesehen, die die Temperatur dec in den Vergaser strömenden Kraftstoffs mißt und ein Widerstandssignal einer Temperatursignal-Aufbereitungsstufe 1S0 zuführt, die ihrerseits einem weiteren Abschnitt des Analog-Digital-Wandler s 105 ein Spannungssignal zuführt. Das Digitalsignal am Ausgang des Wandlers 105 gelangt über die Rechner-Zwischenschaltung 97 an den Rechner 28.

In Fig. 17 handelt es sich bei dem Kraftstoffströmungs-Übertrager 166 um einen volumetrischen Strömungsübertrager, wie er etwa von der Firma Fluidyne Instrumentation, Oakland, California, USA, unter der Typenbezeichnung 1214 hergestellt wird. Das am Ausgang dieses Übertragers abgegebene Spannungssignal ist proportional zu der den Übertrager durchsetzenden volumetrischen Strömung und wird einer Signalaufbereitungsstufe 167 zugeführt, deren Ausgangssignal dem in Fig. gezeigten Analog/Digital-Wandler 105 zugeführt wird.

Bis zu diesem Punkt sind die Funktionen der Apparatur nach Fig. 16 die gleichen, wie sie für Fig. 15 beschrieben worden sind und bestehen in der Messung der Kraftstoffströmung durch den Vergaser. Für einige Prüfungszwecke hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, den Druck am Eingang des Vergasers derart zu steuern, daß der Druck für jede Prüfstelle diejenige Situation möglichst genau simuliert, die an dem betreffenden Prüfpunkt in einem Kraftfahrzeugmotor vorliegen sollte. Die entsprechende Schaltung könnte ebenso leicht zu der Apparatur nach Fig. 15 wie zu der nach Fig. 16 hinzugefügt werden. Zum leichteren Verständnis erfolgt jedoch die weitere Beschreibung anhand von Fig. 16, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, eine derartige Schaltung auch zu der Apparatur nach Fig. 15 oder Fig. 17 hinzuzufügen. Die Apparatur nach Fig. 16 weist den gleichen

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zweiten Druckregler 152 auf wie die Apparatur nach Fig. 15; im vorliegenden Fall wird jedoch der zweite Druckregler auf die jeweilige Kraftstoffströmung nicht manuell eingestellt sondern in Abhängigkeit von der Messung des in dem Vergaser 73 zu dem jeweils gegebenen Zeitpunkt tatsächlich vorhandenen Kraftstoffdrucks durch den Rechner gesteuert. Diese Bemessung des Kraftstoffdrucks erfolgt durch einen Kraftstoff-Druckdifferenzübertrager 168, der die Differenz zwischen dem Druck in der Prüfkammer 88 und dem in der Kraftstoffleitung 74 mißt. Das von dem Übertrager 168 abgegebene Drucksignal wird einer Kraftstoffdruck-Signalaufbereitungsstufe 169 zugeführt und dort in ein Stromsignal umgesetzt. Das Stromsignal wird einem weiteren Abschnitt des Analog/Digital-Wandlers 105 zugeführt, und das von diesem Wandler abgegebene Digitalsignal wird zur Berechnung des Kraftstoffdrucks über die Rechner-Zwischenschaltung 97 an den Rechner 28 geleitet. Soll der Rechner 28 den Kraftstoffdruck steuern, so leitet er der Rechner-Zwischenschaltung 97 ein Ausgangssignal zu, das dort in ein in dem System verwendbares Signal umgesetzt wird. Das Ausgangssignal der Rechner-Zwischenschaltung 97 stellt einen Befehl für eine Motorsteuerschaltung 170 dar, so daß der Motor derart betrieben wird, das der Kraftstoffdruck angehoben oder abgesenkt und damit näher an den gewünschten Wert gebracht wird.

Die obige Beschreibung hat sich weitgehend mit einer Erläuterung der verschiedenen Untersysteme befaßt, wie sie bei der Durchführung einer erfindungsgemäßen Vergaserprüfung verwendet werden. Es wird betont, daß die in der Vergasertechnik seit langem bestehenden Probleme gerade durch die einzigartige Kombination der verschiedenen Untersysteme zu einem einheitlichen Prüfstand zur Durchführung von Laborprüfungen an Vergasern an jeder beliebigen praktischen Anzahl von Prüfpunkten und bei beliebigen praktischen Höhenwerten (über NN) gelöst worden sind.

Zum Verständnis der Erfindung dürfte daher eine Beschreibung mindestens eines Verfahrens, gemäß dem der gesamte'Prüfstand arbeiten kann, erforderlich sein. Ein solches Verfahren ist in dem Flußdiagramm nach Fig. 28 ver-

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Co

anschaulicht. Nach dem Beginn der Prüfung berechnet abhängig von der jeweiligen Prüfung, nämlich ob es sich um eine "Balanced-Box"-Vergaserprüfung, eine Prüfung mit konstantem Ansaugunterdruck oder eine Prüfung mbei einem speziellen Ansaugunterdruck handelt, sowie in Abhängigkeit von der Ausrüstung, insbesondere ob das System mit einer Steuerung für das Ansaugunterdruck-Umgehungsventil ausgerüstet ist, der Rechner 28, soweit erforderlich, die Werte für das Proportionalband, die Rückstellzeit und die Vorhaltzeit, die die für das Kammerdruck-Steuerventil 133, das Ansaugunterdruck-Leitungsventil 107 und das Ansaugunterdruck-Umgehungsventil 108 optimal mögliche Steuerung ergeben. Aus diesen Werten erzeugt der Rechner die Ausgangssignale für den Kammerdruck, das Ansaiigunterdruck-Leitungsventil, das Ansaugunterdruck-Uragehungsventil (soweit vorhanden), die Drosselstellung und den Kraftstoffdruck für den ersteh Prüfpunkt. :.

Nach einer Pause von etwa 0,5 Sekunden berechnet der Rechner 28 sodann den Kammerdruck, dea Ansaugunterdruck, die Luft-Massenströmungsleistung, die Kraftstoff-Massenströmung sieistung, den Kraftstoffdruck und das Kraftstoff/ Luft-Verhältnis.

Das System führt dann kontinuierlich eine Nachberechnung der Werte für das Proportionalband, die Rückstellzeit und die Vorhaltzeit, eine. Nachstellung der oben beschriebenen Ausgangssignale und eine Nachberechnung der Werte des Kammerdrucks, des Ansaugunterdriacks, der Luft-Massenströmung, der Kraftstoff-Massenströmmg, des Kraftstoffdrucks und des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in Intervallen von ungefähr 0,5 Sekunden durch, bis festgestellt wird, daß die Werte für den speziellen Prüfpunkt annehmbar sind " und sich ausreichend stabilisiert haben, so daß die Prüfung fortschreiten kann.

Um für den jeweiligen Prüfpunkifc einen aussagekräftigen Wert zu erreichen, ist es zweckmäßig, eine Anzahl von Werten für die verschiedenen betroffenen Großen zu mitteln. Zu diesem Zweck weist das System einen eingebauten Zykluszähler . auf, der dazu dient, die Anzahl von Ablesungen zu bestimmen, die zur Mittelbildung verwendet werden sollen. Bei Beginn

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der Prüfung steht der Zykluszähler auf Null; sollen beispielsweise für den ersten Prüfpunkt zehn Ablesungen gemittelt werden, so wird der Mittelungsvorgang für den ersten Prüfpunkt beendet, wenn der Zykluszähler auf zehn steht. Um diese Mittelwerte zu erzielen, berücksichtigt das System dann, wenn der Zykluszähler auf Null steht, die Werte für den Kammerdruck, den Ansaugunterdruck und so weiter, und prüft, ob diese Vierte annehmbar sind.

Es sei zunächst unterstellt, daß sämtliche Werte annehmbar sind. Der Zykluszähler schaltet dann um eins weiter und prüft als nächstes, ob die Zykluszahl gleich der gewünschten Gesamtzahl ist. Da im vorliegenden Fall die Zykluszahl eins und die gewünschte Gesamtzahl zehn ist, ist die Zykluszahl offensichtlich ungleich der gewünschten Gesamtzahl. Daher tritt wieder eine Pause von 0,5 Sekunden ein, und das System berechnet erneut sämtliche gewünschten Werte. Da die Zykluszahl nicht gleich:-Null ist, erfolgt keine Prüfung mehr, ob alle Vierte annehmbar sind; vielmehr wird der Zykluszähler wiederum um eins erhöht, und der Vorgang schreitet fort, bis zehn Werte für jede gewünschte Größe berechnet worden sind. In diesem Moment werden die Mittelwerte aus den zehn Werten für jede Größe berechnet, die Ergebnisse angezeigt und bei Bedarf zu sonstigen Verwendungen ausgedruckt, und der Zykluszähler schaltet in Vorbereitung auf den Übergang zum nächsten Prüfpunkt auf Null.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Situation berücksichtigt worden ist, daß die Werte nicht annehmbar sind, oder sich nicht stabilisieren, wenn fehlerhafte Vergaser geprüft werden. Nimmt man an, daß der Vergaser vom Beginn der Prüfung an fehlerhaft arbeitet, so können die folgenden beiden Ereignisse eintreten, wenn das System prüft, Ob die .Zykluszahl Null ist und, wenn dies der Fall ist, feststellt, daß nicht alle Werte annehmbar sind. Ist die Zeitgrenze, die in das System eingebaut ist, um zu verhindern, daß ein fehlerhafter Vergaser das Prüfsystem blockiert, noch nicht erreicht, so wird die Prüfung wie oben mit der Berechnung des Proportionalbandes, der Rückstellzeit und der Vorhaltzeit für die verschiedenen

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Regler und der Einstellung von AusgangsSignalen für das Kammerdruckventil, das Ansaugunterdruck-Leitungsventil, usv/. fortgeführt in dem Versuch, einen annehmbaren Zustand zu erreichen. Wird der Zustand jedoch nicht annehmbar und ist die Zeitgrenze erreicht, so schaltet der Zykluszähler um eins weiter _f und das System fährt mit der Berechnungsschleife fort, in der die Mittelwerte für den Kammerdruck, den Ansaugunterdruck, die Luft-Massenströmung, die Kraftstoff-Kassenströmung, den Kraftstoff druck und das Kraft-

•10 stoff/Luft-Verhältnis berechnet v/erden. In der Prüfung erfolgt dabei minimale Verzögerung, da nicht mehr geprüft wird, ob die Vierte annehmbar sind; der Zykluszähler erreicht dadurch schnell die Gesamtzahl, und die Mittelwerte werden rasch berechnet und angezeigt, auch wenn der Vergaser nicht ordnungsgemäß arbeitet.

Für diesen Fall, in dem die Werte nicht annehmbar sind, weist der Prüfstand Vorkehrungen auf,_:. um diesen Zustand visuell darzustellen und anhand der ausgedruckten Werte aufzuzeigen.

Unabhängig davon, ob die Werte für die vorhergehenden Prüf punkte annehmbar sind, oder nicht, wird nun der Zykluszähler wieder auf Null gestellt und für den nächsten Prüfpunkt vorbereitet. Ist die Prüfung automatisiert, so führt 'das System genau diesen Vorgang aus, und die oben beschriebene Arbeitsweise des Prüfsystems wird für sämtliche Prüfpunkte wiederholt.

Wird der Vergaser nur an einem Punkt geprüft oder ist das Eingreifen der Bedienungsperson erforderlich, um von einem Prüfpunkt auf den nächsten überzugehen, so kann vorgesehen sein, daß das System entweder sich selbst abschaltet oder an dem jeweiligen Prüfpunkt unter Strömung belassen wird, wobei es dann der Bedienungsperson überlassen bleibt, die Prüfung zu beenden oder, falls gewünscht, mehrere Male an dem gleichen Prüfpunkt zu wiederholen.

Mit dem oben beschriebenen Prüfstand, der die Fähigkeit aufweist, gewünschte Werte für den Kammerdruck, den Ansaugunterdruck, die Luftströmung und den Kraftstoffdruck an jedem Prüfpunkt kontinuierlich zu überwachen und aufrecht zu erhalten, gestattet es die Erfindung, Vergaser

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weitaus genauer zu prüfen als dies bisher möglich war, und dies gleichzeitig rascher und zweckmäßiger durchzuführen als jede andere bisher verfügbare Einrichtung.

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