DE4020681A1 - Internal cylinder pressure measurer for IC engine - selectively passes cylinder pressure detector signals to computer performing real=time pressure parameter derivation - Google Patents

Internal cylinder pressure measurer for IC engine - selectively passes cylinder pressure detector signals to computer performing real=time pressure parameter derivation

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Abstract

An arrangement for measuring the internal cylinder pressure of a multicylinder i.c. engine (1) has a number of detectors (6-9) for measuring the pressure in each cylinder (2-5). A signal selector (29) successively passes pressure signals from the detectors to a computer (26). The computer derives the pressure parameters from the received signals. A crankshaft detector (10) measures the crankshaft angle of the engine for the derivation of a basic clock signal. USE/ADVANTAGE - Enables real-time measurement and indication of the internal cylinder pressure of i.c. engine for engine control using reduced memory capacity and at lower cost.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the Preamble of claim 1.

Es sind Vorrichtungen zur Erfassung des Zylinder­ druckes von Mehrzylindermaschinen für die Analyse ihrer Eigenschaften bekannt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, in der eine Maschine 1, Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 4) 2 bis 5, Drucksensoren 6 bis 9 zur Erfassung des Druckes in den jeweiligen Zylindern 2 bis 5, ein Kurbelwinkelsensor 10 zur Erzeugung von Impulsen in Abhängigkeit des Kurbelwinkels der Maschine 1 für die Bestimmung des Zeitpunktes der Druckerfassung und eine Zylinderinnendruck-Meßeinrichtung 11 zum Empfang der Ausgangssignale der Drucksensoren 6 bis 9 und des Kurbelwinkelsensors 10 für die Messung der Drücke in den Zylindern dargestellt sind. Die Meßeinrichtung 11 enthält Schnittstellen 12 bis 15 zur Umwandlung der Ausgangssignale der Drucksensoren 6 bis 9 in Spannungswerte, eine das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 10 empfangende Zeitgeber­ schnittstelle 16, Analog/Digital-Wandler 17 bis 20 zur Umwandlung der Ausgangssignale der Schnitt­ stellen 12 bis 15 in Digitalwerte, Speicher 21 bis 24 zum Speichern der von den Analog/Digital- Wandlern 17 bis 20 gelieferten Digitalwerte und eine Datensammel-/Analysestation 25, die die Ausgangssignale der Zeitgeberschnittstelle 16 und der Speicher 21 bis 24 empfängt, Ausgangs­ signale an die Analog/Digital-Wandler 17 bis 20 und die Speicher 21 bis 24 abgibt, um die Anzahl der Datenproben sowie den Beginn und die Be­ endigung der Messung zu steuern, und eine Analyse der gemessenen Daten durchführt. Die Datensammel-/ Analysestation 25 kann beispielsweise durch einen Personal-Computer gebildet sein und die Meßein­ richtung 11 ist auf dem Markt erhältlich.There are devices for detecting the cylinder pressure of multi-cylinder machines for analyzing their properties, as shown in Fig. 1, in which a machine 1 , cylinder (No. 1 to No. 4) 2 to 5 , pressure sensors 6 to 9 for Detection of the pressure in the respective cylinders 2 to 5 , a crank angle sensor 10 for generating pulses as a function of the crank angle of the machine 1 for determining the time of pressure detection, and an in-cylinder pressure measuring device 11 for receiving the output signals of the pressure sensors 6 to 9 and the crank angle sensor 10 for the measurement of the pressures in the cylinders are shown. The measuring device 11 contains interfaces 12 to 15 for converting the output signals of the pressure sensors 6 to 9 into voltage values, a timer interface 16 receiving the output signal of the crank angle sensor 10 , analog / digital converter 17 to 20 for converting the output signals of the interfaces 12 to 15 into Digital values, memories 21 to 24 for storing the digital values supplied by the analog / digital converters 17 to 20 and a data collection / analysis station 25 which receives the output signals of the timer interface 16 and the memories 21 to 24 , output signals to the analog / digital -Converters 17 to 20 and the memory 21 to 24 outputs to control the number of data samples and the start and completion of the measurement, and performs an analysis of the measured data. The data collection / analysis station 25 can be formed, for example, by a personal computer and the measuring device 11 is available on the market.

Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung erfassen die Drucksensoren 6 bis 9 die Drücke in den Zylindern 2 bis 5 und der Kurbelwinkelsensor 10 erzeugt einen Grundwinkelimpuls für jedes vorbestimmte Intervall (z.B. Intervall von 1° des Kurbelwinkels). Die Ausgangssignale der Drucksensoren 6 bis 9 werden über die Schnittstellen 12 bis 15 und die Analog/Digital-Wandler 17 bis 20 in die Speicher 21 bis 24 eingegeben und in diesen als Digital­ werte gespeichert, und weiterhin der Datensammel-/ Analysestation 25 zugeführt. Das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 10 wird über die Zeitgeber­ schnittstelle 16 in die Datensammel-/Analysestation 25 eingegeben. Gemäß diesen Eingaben sammelt die Datensammel-/Analysestation 25 kontinuierlich Daten bei vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen, wobei die Anzahl der Prüfungen durch die Kapazität der Speicher 21 bis 24 bestimmt wird, analysiert die Daten nach Beendigung der Sammlung und liefert Bewertungsgrößen, die die Eigenschaften der Maschine anzeigen, wie Druckänderungen im P(R)- Diagramm (Beziehung zwischen dem Druck und dem Kurbelwinkel), im P-V-Diagramm (Beziehung zwischen dem Hubvolumen und dem Druck), den angezeigten mittleren Arbeitsdruck Pi, und so weiter.In the device described above, the pressure sensors 6 to 9 detect the pressures in the cylinders 2 to 5 and the crank angle sensor 10 generates a basic angle pulse for every predetermined interval (for example an interval of 1 ° of the crank angle). The output signals of the pressure sensors 6 to 9 are input via the interfaces 12 to 15 and the analog / digital converters 17 to 20 into the memories 21 to 24 and stored in them as digital values, and are also fed to the data collection / analysis station 25 . The output signal of the crank angle sensor 10 is input via the timer interface 16 into the data collection / analysis station 25 . According to these inputs, the data collection / analysis station 25 continuously collects data at predetermined crank angle intervals, the number of tests being determined by the capacity of the memories 21 to 24 , analyzes the data after completion of the collection and provides evaluation variables which indicate the properties of the machine, such as pressure changes in the P (R) diagram (relationship between the pressure and the crank angle), in the PV diagram (relationship between the stroke volume and the pressure), the displayed mean working pressure Pi, and so on.

Bei der vorbeschriebenen bekannten Vorrichtung ist es jedoch im wesentlichen unmöglich, eine Echtzeit­ messung durchzuführen, denn die Druckdaten werden kontinuierlich gesammelt und gespeichert und dann für die Bildung der Bewertungsgrößen zur Analyse der Eigenschaften angeordnet. Die bekannte Vor­ richtung ist somit beispielsweise nicht geeignet, eine Maschinensteuerung durchzuführen, derart, daß die Maschinenarbeitseigenschaften erfaßt und korrigiert oder modifiziert werden, wenn sie sich verschlechtern. Es bestehen weitere Probleme in der Weise, daß, um die Maschinenleistung zu bewerten, es notwendig ist, eine gewisse Anzahl von Ver­ brennungszyklen für die Datensammlung vorzusehen, z. B. sind wenigstens 30 Zyklen für einen Be­ schleunigungstest aus dem Leerlaufzustand von 750 U/min ibs 6000 U/min notwendig, und dies erfordert eine Kapazität der Speicher 21 bis 24 von 21,6 Kilobyte (30 (Zyklen)×720 (Kurbelwinkel der 4-Zylindermaschine bei einem Hub)×1 Byte (Kapazität für die Speicherung der gewöhnlichen Menge der Druckdaten)). Wenn zur Speicherung der Druckdaten 2 Byts erforderlich sind, muß die Kapazität verdoppelt werden und die Kosten steigen entsprechend.In the known device described above, however, it is essentially impossible to carry out a real-time measurement, since the print data are continuously collected and stored and then arranged for the formation of the evaluation variables for analyzing the properties. The known device is thus, for example, not suitable for carrying out machine control in such a way that the machine working properties are detected and corrected or modified if they deteriorate. There are other problems such that in order to evaluate machine performance it is necessary to provide a certain number of combustion cycles for data collection, e.g. For example, at least 30 cycles are required for an acceleration test from the idle state of 750 rpm to 6000 rpm, and this requires a capacity of the memories 21 to 24 of 21.6 kilobytes (30 (cycles) × 720 (crank angle of the 4-cylinder machine with one stroke) × 1 byte (capacity for storing the usual amount of print data)). If 2 bytes are required to store the print data, the capacity must be doubled and the costs increase accordingly.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung des Zylinder­ innendruckes einer Verbrennungsmaschine und zur Bereitstellung von Druckparametern zu schaffen, die eine Echtzeitmessung des Zylinderinnendruckes ermöglicht, für eine Maschinensteuerung verwendbar ist und eine Senkung der Speicherkapazität und der Kosten bewirkt. Weiterhin soll die Aufgabe darin bestehen, eine Vorrichtung zur Erfassung des Zylinderinnendruckes bei einer Maschine zu schaffen, die einen angezeigten mittleren Arbeits­ druck von dieser berechnen kann zur Steuerung der Maschine in Abhängigkeit von diesem, und die eine Senkung der Speicherkapazität für die Aufnahme der Druckdaten ermöglicht.It is therefore the object of the present invention a device for detecting the cylinder internal pressure of an internal combustion engine and To provide provision of printing parameters which is a real time measurement of the cylinder internal pressure enables usable for a machine control is and a reduction in storage capacity and the cost. The task should continue consist of a detection device of the cylinder internal pressure on a machine create a medium working displayed can calculate pressure from this to control the machine depending on this, and which is a reduction in storage capacity for the Allows recording of print data.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by in the characterizing part of claim 1 specified characteristics. Advantageous further training the device according to the invention result from the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Signalauswahlschaltung zur aufeinanderfolgenden Ansteuerung und Auswahl der Ausgänge der einzelnen Druckerfassungseinrichtungen zur Erfassung der Zylinderinnendrücke der jeweiligen Zylinder bei jedem Verbrennungszyklus oder bei jedem vorbe­ stimmten Kurbelwinkel, und eine Rechen- und Speichereinrichtung zur Berechnung und Speicherung der Ausgangssignale der Signalauswahlschaltung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen einer Kurbelwinkelerfassungseinrichtung.The device according to the invention contains a Signal selection circuit for successive Control and selection of the outputs of the individual Pressure detection devices for detecting the Internal cylinder pressures of the respective cylinders every combustion cycle or every agreed crank angle, and a computing and Storage device for calculation and storage the output signals of the signal selection circuit depending on the output signals of a Crank angle detection device.

Weiterhin enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Signalauswahlschaltung zur aufeinander­ folgenden Ansteuerung und Auswahl der Ausgänge der einzelnen Druckerfassungseinrichtungen zur Erfassung der Zylinderinnendrücke der jeweiligen Zylinder bei jedem Verbrennungszyklus oder bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel, eine Speicher­ einrichtung zur Speicherung des angezeigten Volumens der Zylinder oder der Änderungsge­ schwindigkeit von deren Volumen in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel als Kartendaten, und eine Recheneinrichtung zur Multiplikation der Ausgangs­ signale der Signalauswahlschaltung und der Karten­ daten bei jeder Erzeugung eines Kurbelwinkel­ signals und zur Addition oder Integration der Produkte in einem Verbrennungszyklus zur Berechnung eines angezeigten mittleren Arbeitsdruckes.Furthermore, the device according to the invention contains  a signal selection circuit to each other following control and selection of the outputs of the individual pressure detection devices Detection of the cylinder internal pressures of the respective Cylinders at every combustion cycle or at every predetermined crank angle, a memory device for storing the displayed Volume of the cylinder or the change ge speed depending on their volume from the crank angle as map data, and a Computing device for multiplying the output signals from the signal selection circuit and the cards data each time a crank angle is generated signals and for adding or integrating the Products in a combustion cycle for calculation an indicated mean working pressure.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described in the following in the Illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of a known device,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung, Fig. 2 is a block diagram of a device according to the Invention,

Fig. 3(a) bis 3(d) Diagramme der Zylinderinnendruck­ eigenschaften und Wellenformen von Zylinderidentifikations-, Kurbelwinkel- und Analog/Digital- Umwandlungszeitsignalen bei der Vorrichtung nach Fig. 2, Fig. 3 (a) to 3 (d) are diagrams of the in-cylinder pressure and waveforms of Zylinderidentifikations-, crank angle and A / D conversion characteristics timing signals in the apparatus of Fig. 2,

Fig. 4(a) bis 4(c) Diagramme einer Folge zur Erfassung des Zylinderinnendruckes, Fig. 4 (a) to 4 (c) are diagrams showing a sequence for detecting the cylinder internal pressure,

Fig. 5 ein die Zylindervolumeneigen­ schaften illustrierendes Diagramm, Fig. 5 is a cylinder volume intrinsic properties illustrative diagram

Fig. 6 eine Kartendateneigenschaften zeigendes Diagramm, Fig. 6 is a map data display characteristics diagram

Fig. 7 und 8 ein Flußdiagramm und ein Zeit­ diagramm zur Darstellung des Vorganges zur Berechnung des angezeigten mittleren Arbeits­ druckes, und FIGS. 7 and 8 are a flowchart and a timing chart for illustrating the process for calculating the indicated mean working pressure, and

Fig. 9(a) bis 9(f) Wellenformen darstellende Dia­ gramme zur Erläuterung einer anderen Prüfzeitvorgabe. Fig. 9 (a) to 9 (f) waveforms representing diagrams for explaining another test timing.

Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild dar, das eine Vorrichtung zur Erfassung des Zylinderinnendruckes einer Verbrennungsmaschine illustriert. Hierbei sind Komponenten, die denen in Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Vorrichtung enthält einen Einchip-Mikrocomputer 26 mit einem Analog/Digital-Wandler 27 und einem Speicher 28, und eine Multiplexschaltung 29 mit einer Mehrzahl von Durchgangstoren für die Auswahl und Ansteuerung der Ausgänge der Schnittstellen 12 bis 15. Die Schnittstellen 12 bis 16, die Multiplexschaltung 29 und der Mikrocomputer 26 bilden eine Zylinder­ innendruckmeßstation 30. FIG. 2 shows a block diagram illustrating a device for detecting the internal cylinder pressure of an internal combustion engine. Components that correspond to those in FIG. 1 are provided with the same reference symbols. The device contains a one-chip microcomputer 26 with an analog / digital converter 27 and a memory 28 , and a multiplex circuit 29 with a plurality of pass-through gates for the selection and control of the outputs of the interfaces 12 to 15 . The interfaces 12 to 16 , the multiplex circuit 29 and the microcomputer 26 form a cylinder internal pressure measuring station 30 .

Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung werden die Ausgangssignale der Drucksensoren 6 bis 9 über die Schnittstellen 12 bis 15 der Multiplex­ schaltung 29 zugeführt, durch die in Aufeinander­ folge eines der Signale von den Schnittstellen ausgewählt und dem Mikrocomputer 26 zugeleitet wird. Die Fign. 3(a) bis 3(d) zeigen Änderungen des Druckes im Zylinder 2 in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel einer 4-Taktmaschine und die Wellen­ formen der Hauptabschnitte hiervon. Die Abkürzung TDC bedeutet den oberen Totpunkt des Zylinders 2 und die Abkürzung BDC dessen unteren Totpunkt. Die Druckänderungen in den anderen Zylindern 3 bis 5 sind gleichartig mit denen im Zylinder 2, jedoch in der Phase um 180° gegeneinander verschoben. Der Kurbelwinkelsensor 10 erfaßt die Kurbelwinkel und erzeugt ein den Zylinder 2 (Nr. 1) identifi­ zierendes Signal für jedes Intervall von 720° sowie ein Kurbelwinkelsignal mit einem Intervall von 1°, wie die Fig. 3(b) und 3(c) zeigen. Das Kurbelwinkelsignal wird als Grundzeitsignal der Station 30 verwendet. Diese Signale werden über die Zeitgeberschnittstelle 16 in den Mikrocomputer 26 eingegeben. In Abhängigkeit hiervon steuert der Mikrocomputer 26 die Multiplexschaltung 29 für die Ausgabe des Drucksignals von der Schnittstelle 12 zum Analog/Digital-Wandler 27 während eines ersten Zyklus 0 bis 720° und der Analog/Digital- Wandler 27 wandelt das empfangene Analogsignal für jedes Intervall eines vorgegebenen Kurbelwinkels, z.B. ein Intervall von 2° gemäß Fig. 3(d), in ein entsprechendes Digitalsignal um. Die so umgewandelten Drucksignale werden dann im Speicher 28 ge­ speichert und vom Mikrocomputer 26 analysiert. In the above-described device, the output signals of the pressure sensors 6 to 9 are supplied via the interfaces 12 to 15 to the multiplex circuit 29 , through which one of the signals from the interfaces is selected in succession and is fed to the microcomputer 26 . The figures 3 (a) to 3 (d) show changes in the pressure in the cylinder 2 depending on the crank angle of a 4-stroke engine, and the shafts form the main portions thereof. The abbreviation TDC means the top dead center of the cylinder 2 and the abbreviation BDC the bottom dead center. The pressure changes in the other cylinders 3 to 5 are similar to those in the cylinder 2 , but shifted in phase by 180 °. The crank angle sensor 10 detects the crank angle and generates a cylinder 2 (No. 1) identifying signal for each interval of 720 ° and a crank angle signal with an interval of 1 °, as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c) . The crank angle signal is used as the base time signal of station 30 . These signals are input to the microcomputer 26 via the timer interface 16 . Depending on this, the microcomputer 26 controls the multiplex circuit 29 for the output of the pressure signal from the interface 12 to the analog / digital converter 27 during a first cycle 0 to 720 ° and the analog / digital converter 27 converts the received analog signal for each interval one predetermined crank angle, for example an interval of 2 ° according to FIG. 3 (d), into a corresponding digital signal. The pressure signals thus converted are then stored in memory 28 and analyzed by microcomputer 26 .

Eine derartige Folge mit einem Intervall von 720° wird nach einem Intervall von 180° wiederholt, wie in Fig. 4(a) gezeigt ist. Somit werden die Druckdaten des Zylinders 2 (Nr. 1) in einem Verbrennungszyklus vom Ansaugtakt bis zum Ausstoß­ takt einer Analog/Digital-Umwandlung unterzogen, und die Daten werden im nachfolgenden Intervall von 180° verarbeitet. In gleicher Weise werden die Analog/Digital-Umwandlung und Datenverarbeitung in Intervallen von 720°+180° in der Reihenfolge der Zylinder 4 (Nr. 3), 5 (Nr. 5) und 3 (Nr. 2) erzielt. Somit erfolgt die Datensammlung für jeden der Zylinder 2 bis 5 aufeinanderfolgend, jedoch intermittierend einmal in vier Intervallen. Im Fall der Verwendung von n-Zylindern findet der Meßzyklus für jeden Zylinder einmal in n-Inter­ vallen statt, und das Kurbelwinkelintervall zwischen einem bestimmten Sammlungsintervall und dem nachfolgenden Sammlungsintervall ist 720°/n.Such a sequence with an interval of 720 ° is repeated after an interval of 180 °, as shown in Fig. 4 (a). Thus, the pressure data of the cylinder 2 (No. 1) is subjected to an analog / digital conversion in a combustion cycle from the intake stroke to the exhaust stroke, and the data are processed in the subsequent interval of 180 °. In the same way, the analog / digital conversion and data processing are achieved at intervals of 720 ° + 180 ° in the order of cylinders 4 (No. 3), 5 (No. 5) and 3 (No. 2). Thus, the data collection for each of the cylinders 2 to 5 takes place in succession, but intermittently once in four intervals. In the case of the use of n-cylinders, the measuring cycle for each cylinder takes place once in n-intervals, and the crank angle interval between a certain collection interval and the subsequent collection interval is 720 ° / n.

Die vom Mikrocomputer 26 gesammelten und analysierten Zylinderinnendruckinformationen enthalten (1) einen Parameter, der in jedem Meßkurbelwinkel (in diesem Fall 2°) berechnet wird, zum Beispiel dP/dR, worin R den Kurbelwinkel und P den Zylinder­ innendruck bedeuten, (2) einen Parameter, der bei der Beendigung der Messung eines Verbrennungs­ zyklus, zum Beispiel der angezeigte mittlere Arbeitsdruck Pi, berechnet wird, und so weiter. Im Fall von (1) führt der Mikrocomputer 26 die Berechnung des Differentials dP/dR nach der Beendigung der Analog/Digital-Umwandlung im Analog/ Digital-Wandler 27 durch und speichert das Er­ gebnis im Speicher 28. Im Fall von (2) wird, basierend auf der im Speicher 28 gespeicherten Information dP/dR, eine Bewertungsgröße, bei­ spielsweise Pi, durch Umwandlung der dP/dR-Information in der Periode bis zum nächsten Signalsammlungs­ intervall erhalten.The in-cylinder pressure information collected and analyzed by the microcomputer 26 includes (1) a parameter that is calculated at each measurement crank angle (in this case 2 °), for example dP / dR, where R is the crank angle and P is the cylinder pressure, (2) one Parameter that is calculated at the end of the measurement of a combustion cycle, for example the displayed average working pressure Pi, and so on. In the case of (1), the microcomputer 26 performs the calculation of the differential dP / dR after the completion of the analog-to-digital conversion in the analog-to-digital converter 27 and stores the result in the memory 28 . In the case of (2), based on the information dP / dR stored in the memory 28 , an evaluation quantity, for example Pi, is obtained by converting the dP / dR information in the period until the next signal collection interval.

Die Kapazität des Speichers 28 zur Speicherung der Informationen entspricht der Anzahl der Zylinder multipliziert mit der Anzahl der Prüfungen (zum Beispiel 4×720 = 2880 Byts, selbst wenn das Signal für jedes Intervall von 1° geprüft wird) plus α (Kapazität eines temporären Registers zur Verwendung während der Umwandlung in jeweilige Bewertungsgrößen), und somit kann die Kapazität im Vergleich zur bekannten Vor­ richtung beträchtlich verringert werden. Die Fig. 4(b) und 4(c) zeigen wiederum die Ausgangs­ signale des Kurbelwinkelsensors 10, wie in Fig. 3(b) und 3(c) illustriert ist.The capacity of the memory 28 to store the information corresponds to the number of cylinders multiplied by the number of tests (for example, 4 × 720 = 2880 bytes, even if the signal is tested for every 1 ° interval) plus α (capacity of a temporary register for use during conversion into respective evaluation quantities), and thus the capacity can be considerably reduced compared to the known device. Again, the Fig. 4 (b) and 4 (c) show the output signals of the crank angle sensor 10 as shown in Fig. 3 (b) is illustrated and 3 (c).

Nachfolgend wird die Berechnung des angezeigten mittleren Arbeitsdruckes Pi als Druckparameter im einzelnen beschrieben. Eine angezeigte Arbeit Wi, die von der Maschine in einem Verbrennungs­ zyklus geleistet wird, wird dargestellt durch Wi = ∫ P×dV (kg×cm), worin P den Zylinderinnen­ druck (kg/cm2) und V das Zylindervolumen (cm3) bedeuten. Der angezeigte mittlere Arbeitsdruck Pi wird durch Teilung der angezeigten Arbeit Wi durch ein Hubvolumen Vh (cm3) erhalten: Pi = Wi/Vh (kg/cm2). Die praktisch verwendete Berechnungsformel lautet wie folgt:The calculation of the displayed mean working pressure Pi as a pressure parameter is described in detail below. A displayed work Wi, which is performed by the machine in a combustion cycle, is represented by Wi = ∫ P × dV (kg × cm), where P is the cylinder pressure (kg / cm 2 ) and V is the cylinder volume (cm 3 ) mean. The indicated mean working pressure Pi is obtained by dividing the displayed work Wi by a stroke volume Vh (cm 3 ): Pi = Wi / Vh (kg / cm 2 ). The calculation formula used in practice is as follows:

worin CA den Kurbelwinkel, PAD einen Wert des durch Analog/Digital-Wandlung gewonnenen Ausgangssignals des Drucksensors 6, 7, 8 oder 9 bei jedem Kurbelwinkel von 1°, und MCA einen Wert entsprechend dV ausgelesen aus der Karte in bezug auf den Kurbelwinkel R bedeuten. Der Wert MCA (dV/dR) wird wie folgt erhalten: Fig. 5 zeigt die Charakteristik des Volumens V eines Zylinders relativ zum Kurbelwinkel R, und die Beziehung der Änderungsgeschwindigkeit des Volumens zum Kurbelwinkel gemäß Fig. 6 ist aus der Beziehung gemäß Fig. 5 erhalten. Die Beziehung gemäß Fig. 6 wird als Karteninformation im Speicher 28 des Mikrocomputers 26 vorgespeichert und die vorge­ speicherten Karteninformationen werden als Wert MCA in Übereinstimmung mit dem Kurbelwinkel R ausgelesen.where CA is the crank angle, P AD is a value of the output signal of the pressure sensor 6 , 7 , 8 or 9 obtained by analog / digital conversion at each crank angle of 1 °, and M CA is a value corresponding to dV read from the map with respect to the crank angle R mean. The value M CA (dV / dR) is obtained as follows: FIG. 5 shows the characteristic of the volume V of a cylinder relative to the crank angle R, and the relationship of the rate of change of the volume to the crank angle according to FIG. 6 is from the relationship according to FIG. 5 received. The relationship of FIG. 6 is prestored as a map information in the memory 28 of the microcomputer 26 and the pre-stored map information is read out as the value M CA in accordance with the crank angle R.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Fluß- und Zeitdiagramm zur Durchführung der Berechnung des angezeigten mittleren Arbeitsdruckes Pi. In Fig. 7 wird im Schritt 100 ein PI-Zähler zurückgesetzt und die Kartenadresse wird initialisiert. Weiterhin werden alle Komponenten mit dem Ansaug-TDC des Zylinders 2 (Nr. 1) synchronisiert. Im Schritt 101 beginnt die Analog/Digital-Umwandlung gemäß Fig. 8(b) in Übereinstimmung mit einem Anstieg im Kurbel­ winkelsignal gemäß Fig. 8(a), wodurch die Sammlung der Drucksignale gestartet wird. Im Schritt 102 werden die Kartendaten ausgelesen, wie in Fig. 8(c) gezeigt ist. Im Schritt 103 erfolgt eine Entscheidung darüber, ob die Analog/ Digital-Umwandlung bei einem Kurbelwinkel R (1-720°) beendet ist oder nicht, und wenn dies der Fall ist, dann werden die durch die Analog/Digital-Umwandlung gewonnenen Druckdaten PAD mit den im Schritt 102 ausgelesenen Kartendaten MCA multipliziert und das resultierende Produkt wird im temporären Register Temp im Schritt 104 gespeichert. Im Schritt 105 wird der Wert von Temp zum PI-Zähler addiert und der addierte Wert setzt den PI-Zähler neu. Im Schritt 106 erfolgt eine Entscheidung, ob der Kurbelwinkel CA 720° erreicht hat oder nicht, und wenn diese Entscheidung "nein" lautet, geht das Programm zum Schritt 101 zurück und die beschriebene Routine wird für einen Verbrennungs­ zyklus vom Kurbelwinkel 1 bis 720° wiederholt, um den angezeigten mittleren Arbeitsdruck Pi zu berechnen. Im Schritt 107 wird der erhaltene Wert von Pi im PI-Zähler gespeichert. Es kann auch das Zylindervolumen anstelle der Änderung des Zylindervolumens als Karteninformation gespeichert werden. In diesem Fall ist im Schritt 104 die Berechnung von dV/dt erforderlich. FIGS. 7 and 8 show a flow and timing diagram for carrying out the calculation of the indicated mean effective pressure Pi. In Fig. 7, in step 100 reset a PI counter and the card address is initialized. Furthermore, all components are synchronized with the intake TDC of cylinder 2 (No. 1). In step 101 , the analog-to-digital conversion shown in FIG. 8 (b) begins in accordance with an increase in the crank angle signal shown in FIG. 8 (a), whereby the collection of the pressure signals is started. In step 102 , the map data is read out as shown in Fig. 8 (c). In step 103 , a decision is made as to whether the analog-to-digital conversion is completed at a crank angle R (1-720 °) or not, and if it is, then the pressure data P obtained by the analog-to-digital conversion AD multiplied by the card data M CA read out in step 102 and the resulting product is stored in the temporary register Temp in step 104 . In step 105 , the value of Temp is added to the PI counter and the added value resets the PI counter. In step 106 , a decision is made as to whether the crank angle has reached CA 720 ° or not, and if this decision is "no", the program returns to step 101 and the routine described is repeated for a combustion cycle from crank angle 1 to 720 ° to calculate the average working pressure Pi displayed. In step 107 , the value of Pi obtained is stored in the PI counter. The cylinder volume can also be stored as map information instead of the change in the cylinder volume. In this case, the calculation of dV / dt is required in step 104 .

Obgleich das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel so ausgestaltet ist, daß die jeweiligen Ausgänge der Drucksensoren 6 bis 9 bei jedem Verbrennungs­ zyklus aufeinanderfolgend angesteuert werden und die Signale dann zum Mikrocomputer 26 geleitet werden, ist es möglich, daß die Sensorausgänge von vier Zylindern bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel, zum Beispiel 1° umgeschaltet werden, wie in Fig. 9(a) bis 9(f) gezeigt ist, und die Signale dann zum Mikrocomputer 26 geliefert werden. Wenn der Zylinderinnendruck in einer solchen Folge gemessen wird, kann die entsprechende Information für alle Zylinder bei jedem Intervall von 720° erhalten werden. Although the above-described embodiment is designed such that the respective outputs of the pressure sensors 6 to 9 are actuated in succession with each combustion cycle and the signals are then passed to the microcomputer 26 , it is possible that the sensor outputs of four cylinders at a predetermined crank angle, for Example 1 ° are switched as shown in Figs. 9 (a) to 9 (f), and the signals are then supplied to the microcomputer 26 . If the internal cylinder pressure is measured in such a sequence, the corresponding information can be obtained for all cylinders at every interval of 720 °.

Es ist weiterhin in dieser Folge erforderlich, den angezeigten mittleren Arbeitsdruck Pi zu berechnen, so daß der berechnete Wert bei Beendigung der Messung in einem Verbrennungs­ zyklus vom Ansaugen zum Ausstoßen für jeden Zylinder die Beurteilungsgröße darstellt.It is also necessary in this episode the displayed average working pressure Pi to calculate so that the calculated value at Completion of the measurement in a combustion cycle from suction to discharge for everyone Cylinder represents the assessment size.

In diesem Fall ist die Kapazität des Speichers 28 gleich der Anzahl der Prüfungen (720 Bytes, wenn die Abfrage in jedem Intervall von 1° durchgeführt wird) plus α, so daß die Speicher­ kapazität weiter gesenkt werden kann.In this case, the capacity of the memory 28 is equal to the number of tests (720 bytes if the query is performed in every 1 ° interval) plus α, so that the memory capacity can be further reduced.

Obgleich im dargestellten Fall die Kurbelwinkel­ sensoren so ausgebildet sind, daß sie eine Genauigkeit von 1° für die Winkelerfassung besitzen, ist augenscheinlich, daß, wenn die Genauigkeit der Winkelerfassung der Kurbelwinkel­ sensoren für eine n-Zylindermaschine gleich x° ist, die Zylinderinnendruckinformation in einem Inter­ vall von (n/x)° für jeden Zylinder gemessen werden kann.Although in the case shown the crank angle sensors are designed so that they are a 1 ° accuracy for angle detection own, it is evident that if the Accuracy of the angle detection of the crank angle sensors for an n-cylinder machine is x °, the cylinder internal pressure information in an inter vall of (n / x) ° measured for each cylinder can be.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Erfassung des Zylinderinnen­ druckes bei einer Verbrennungsmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern und zur Lieferung von Zylinderinnendruckparametern, mit einer Mehrzahl von Druckerfassungseinrichtungen zur Erfassung des Druckes in den jeweiligen Zylindern, gekennzeichnet durch
eine Signalauswahleinrichtung (29) zur auf­ einanderfolgenden Auswahl der Drucksignale aus den Druckerfassungseinrichtungen (6 bis 9),
eine Recheneinrichtung (26) zum Empfang der aufeinanderfolgend ausgewählten Drucksignale von der Signalauswahleinrichtung (29) und zur Berechnung der Druckparameter für jeden der Zylinder (2 bis 5) gemäß den empfangenen Drucksignalen, und
eine Kurbelwinkelerfassungseinrichtung (10) zur Erfassung eines Kurbelwinkels der Maschine (1) zur Erzeugung eines Grundzeitsignals für die Vorrichtung.1. Device for detecting the cylinder internal pressure in an internal combustion engine with a plurality of cylinders and for supplying cylinder internal pressure parameters, with a plurality of pressure detection devices for detecting the pressure in the respective cylinders, characterized by
a signal selection device ( 29 ) for successively selecting the pressure signals from the pressure detection devices ( 6 to 9 ),
computing means ( 26 ) for receiving the successively selected pressure signals from the signal selection means ( 29 ) and for calculating the pressure parameters for each of the cylinders ( 2 to 5 ) according to the received pressure signals, and
a crank angle detection device ( 10 ) for detecting a crank angle of the machine ( 1 ) for generating a basic time signal for the device. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Signalauswahleinrichtung eine Multiplexschaltung (29) aufweist, die eine Mehrzahl von Durchgangstoren für die aufein­ anderfolgende Übertragung der jeweiligen Druck­ signale zu der Recheneinrichtung (26) enthält. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the signal selection device has a multiplex circuit ( 29 ) which contains a plurality of passage gates for the successive transmission of the respective pressure signals to the computing device ( 26 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes der Durchgangstore die Übertragung des entsprechenden Drucksignals für einen Verbrennungszyklus beginnend mit einem vorgegebenen Zustand des zugeordneten Zylinders (2 bis 5), der in Übereinstimmung mit dem Grundzeitsignal erhalten wird, steuert.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that each of the passage gates controls the transmission of the corresponding pressure signal for a combustion cycle starting with a predetermined state of the associated cylinder ( 2 to 5 ), which is obtained in accordance with the basic time signal. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchgangstore die je­ weiligen Drucksignale in einem Intervall für einen vorgegebenen Kurbelwinkel, das in Übereinstimmung mit dem Grundzeitsignal erhalten wird, aufeinanderfolgend übertragen.4. The device according to claim 2, characterized records that the passage gates the ever because of pressure signals in an interval for a given crank angle, that in accordance with the basic time signal is obtained, transmitted successively. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Recheneinrichtung (26) einen Analog/Digital-Wandler (27) zur Umwandlung des empfangenen Drucksignals in ein digitales Signal in einem Intervall für einen vorgegebenen Kurbelwinkel, das in Übereinstimmung mit dem Grundzeitsignal erhalten wird, und einen Speicher (28) zur Speicherung der digitalen Signale und der auf der Basis dieser Signale berechneten Druckparameter enthält.5. The device according to claim 3, characterized in that the computing device ( 26 ) an analog / digital converter ( 27 ) for converting the received pressure signal into a digital signal in an interval for a predetermined crank angle, which is obtained in accordance with the basic time signal and contains a memory ( 28 ) for storing the digital signals and the printing parameters calculated on the basis of these signals. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rechenschaltung (26) einen Analog/Digital-Wandler (27) zur Umwandlung des empfangenen Drucksignals in ein digitales Signal in dem Intervall für den vorgegebenen Kurbelwinkel, und einen Speicher (28) zur Speicherung der digitalen Signale und der auf der Basis dieser Signale berechneten Druckparameter enthält.6. The device according to claim 4, characterized in that the computing circuit ( 26 ) an analog / digital converter ( 27 ) for converting the received pressure signal into a digital signal in the interval for the predetermined crank angle, and a memory ( 28 ) for Storage of the digital signals and the printing parameters calculated on the basis of these signals contains. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicher (28) eine Karte vorspeichert, die die Beziehungen zwischen einem Zylindervolumen oder der Änderungs­ geschwindigkeit von diesem und einem Kurbel­ winkel enthält, und daß die Recheneinrichtung (26) die Multiplikation der Ausgangssignale des Analog/Digital-Wandlers (27) und der in bezug auf einen gegebenen Kurbelwinkel aus der Karte gelesenen Daten durchführt und das resultierende Produkt während des Ver­ brennungszyklus integriert, um einen ange­ zeigten mittleren Arbeitsdruck als Druck­ parameter zu erhalten.7. The device according to claim 5, characterized in that the memory ( 28 ) pre-stores a card containing the relationships between a cylinder volume or the rate of change of this and a crank angle, and that the computing device ( 26 ) the multiplication of the output signals of the analog / digital converter ( 27 ) and the data read from the map with respect to a given crank angle and the resulting product integrated during the combustion cycle in order to obtain an indicated mean working pressure as a pressure parameter.
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