Motorklopfen / Klingeln

[orca6]

Hallo Zusammen,

als Schutzmaßnahme sind zumindest die aufgeladenen Motoren der Spezies Saab mit Klopfsensoren ausgerüstet. Neben dem Drehzahlsignal und dem im Luftsammler anliegendem Ladedruck eine der Eingansgrößen für das APC. Wie sich das bein Saugern der älteren Art darstellt weis ich nicht.
Der Klopfsensor ist ein piezoelektrisches Element das, wenn es verformt wird eine elektrische Spannung aufbaut. D.h. es arbeitet als recht breitbandiges Mikrofon welches die Gesamtheit der Motorgeräusche an den APC weiterleitet.

Die Frage die mich umtreibt ist was denn da nun genau erfasst wird? Das es mechanische Schwingungen sind, ist soweit klar.

Gibt es für Klopfen typische Frequenzen?
- Wenn ja welche?
- Wenn nein, wodurch wird dann festgestellt das es klingelt?
Hat jemand ne Ahnung?
Zum Hintergrund der Frage. Ich spiele mit dem Gedanken das APC (ohne DI) mit Microsim-PSPICE zu simulieren. Dafür müsste man aber schon wissen mit welchen Werten die Eingänge zu beaufschlagen sind...

Viele Grüße
Martin

 

[KGB]

...äußerst interessanter Ansatz, den ich bereits seit geraumer Zeit verfolge vs. untersuche - allerdings nicht vor dem Hintergrund einer Simulation. Wie ich bereits an anderer Stelle (APC) geschrieben habe, sind die Einstellungen des K-Potis ab Werk nach geeichtem Wert erfolgt. Die anliegende Spannung wird ab einer bestimmten Stärke (db) des Frequenzsignals als Schaltung umgesetzt (wahrgenommen). Mir sind inzwischen drei (3!) unterschiedliche Knock-Detektoren bekannt, zwei agieren als Piezo-Mikrofon, die älteren Baujahre haben teils ein EM-Mikrofon verbaut. Meine Sammlung ist jedoch noch nicht komplett. Herausgefunden habe ich bislang, dass die wahrgenommene Frequenz (über Generator erzeugt) recht unterschiedliche Kurven annimmt. Bei den KD's der späteren Bauart mit Abweichungen von bis zu 1kHz. Das Ganze lässt sich auch recht simpel darstellen, wenn man bei eingebautem Motor eine Klingeldiode zur Kontrolle anbaut, und mit einem Schraubenzieher gegen den Morblock vs. Kopf klopft. Bemerkenswert ist dabei vor allem, dass das "Klingeln" an unterschiedlichen Stellen verschieden stark registriert wird. Es kommt noch besser: ein 202- Kopf scheint nahe der relevanten Stellen über eine deutlich höhere "Geräuschleitfähigkeit" zu verfügen, als ein 234-Kopf. Bislang fehlt es mir jedoch an der Möglichkeit, die mechanisch erzeugten Geräusche (Frequenzen) von der Stärke (db) zu eichen. Deshalb ruht die Sache seit geraumer Zeit. Ich bin jedoch davon überzeugt, dass sich der KD bestimmt soweit verbessern ließe um zwischen klingelrelevanten Frequenzen und solchen, die fahrmechanischen Ursprungs (z.B.Motorbewegung) sind, zu unterscheiden.

 

[orca6]

Klingeln / Klopfen

Hallo KGB,
Danke für das konstruktive Feedback

...Herausgefunden habe ich bislang, dass die wahrgenommene Frequenz (über Generator erzeugt) recht unterschiedliche Kurven annimmt. .

...Was darauf hindeutet das es keine spezifischen Frequenzen gibt die ein Klopfen des Motors gibt?

....Bemerkenswert ist dabei vor allem, dass das "Klingeln" an unterschiedlichen Stellen verschieden stark registriert wird. Es kommt noch besser: ein 202- Kopf scheint nahe der relevanten Stellen über eine deutlich höhere "Geräuschleitfähigkeit" zu verfügen, als ein 234-Kopf.

Verwundert mich nicht wirklich. Denke das die Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechaischen Schwingungen im Material gleich ist (ist doch beides Grauguss?) sich aber durch die unterschiedlichen Abmessungen auch unterschiedliche Resonanzen und unterschiedliche Interferenzmuster über die Blöcke ergeben. In diesem Punkt vertraue ich den saab Ingenieuren das sie für die Anbringung des Sensors einen geeigneten Punkt am Motor verwendet haben.

Bislang fehlt es mir jedoch an der Möglichkeit, die mechanisch erzeugten Geräusche (Frequenzen) von der Stärke (db) zu eichen. Deshalb ruht die Sache seit geraumer Zeit. Ich bin jedoch davon überzeugt, dass sich der KD bestimmt soweit verbessern ließe um zwischen klingelrelevanten Frequenzen und solchen, die fahrmechanischen Ursprungs (z.B.Motorbewegung) sind, zu unterscheiden.

Ich verstehe "eichen" in diesem Zusammenhang nicht wirklich?
Am Sensor an sich kann man soweit ich weis nichts ändern...
Die Amplitude des simulierten Sensors müßte anpassbar sein.
- Wird die notwendige Empfindlichkeit unterschritten passiert im APC nix.
- Wird die Empfindlichkeitschwelle erreicht oder überschritten passiert was.
Kurz, der "Arbeitspunkt" bei dem das APC anfängt zu regeln.

Wenn sich Klopfen tatsächlich durch spezifische (bekannte) Frequenzen feststellen läßt, dann werden halt die nicht relevanten Spektralanteile durch entsprechend dimensionierte Bandpässe (Funktionprinzip in einfachen Worten wie bei einer Frequenzweiche in Lautsprecherboxen) ausgeblendet.
Wäre gut eine Antwort zur Frequenzfrage zu finden.

Viele Grüße
Martin

 

[gp]

Interessantes Thema habt ihr da. Ich interessier mich zwar nicht speziell für Klopfgeräusche sondern bin so nebenbei daran, zu überlegen, welche Sensoren man für Fahrwerks-/Motorvibrationen nehmen könnte und wie man das auswerten könnte.
Was für ein Ausgangssignal kommt aus dem Klopfsensor? Vielleicht läßt sich das ja einfach als WAV File auf nem Laptop aufnehmen und hinterher mit einem Programm zur SPektralanalyse mit Anzeige der Frequenzen im "Waterfall display" analysieren? Dann weiß man wenigstens mal, was der Sensor so alles wahrnimmt und evtl. kann man dann in dieser Anzeige optisch ein Muster erkennen.

Das sieht dann so aus wie in dem unten stehenden Bild, die untere Anzeige hat die Zeit auf der X-Achse und die Frequenz auf der Y-Achse und die Intensität des Signal erkennt man an der Helligkeit (manche Tools variieren anstelle dessen die Farbe, sieht man besser).

Ich arbeite gerade an einer "Machbarkeitsstudie" für ein Messystem um die Ursache von Schwingungen im Fahrzeug finden zu können und da wäre dieser Ansatz evtl. brauchbar (mit Beschleunigungsaufnehmer).

Gruss, Gebhard.

 

[Metalldetektor]

@Orca6: Zylinderköpfe bei 202 zumindest (ich nehm an beim 234 auch) sind aus Aluminium. Und die Knock-Sensitivität lässt sich übers K-Poti einstellen (aber nur mit Eichinstrument und Spezialkenntnis).
Falls du es noch nicht gelesen hast, würd ich mal die APC-Erklärungen in der Betriebsanleitung vom 900, von Gerd im "Schwarzen Forum" und auf 900aero.com empfehlen (Wiederholungsprinzip zur besseren Einprägung). Denn erst d a n n bringt einem KGBs Erläuterung zur internen Funktion der Box überhaupt was. . .

 

[turbo9000]

@Orca6: Zylinderköpfe bei 202 zumindest (ich nehm an beim 234 auch) sind aus Aluminium. . . .

Die vom B234 definitv auch

 

[klaus]

Falls du es noch nicht gelesen hast, würd ich mal die APC-Erklärungen in der Betriebsanleitung vom 900, von Gerd im "Schwarzen Forum" und auf 900aero.com empfehlen (Wiederholungsprinzip zur besseren Einprägung). Denn erst d a n n bringt einem KGBs Erläuterung zur internen Funktion der Box überhaupt was. . .

Wiederhole doch mal....

 

[orca6]

Ausgangsgröße Klopfsensor

Hallo Gebhard,

hatte heute Mittag ein Gespräch zum Thema "typische Klopffrequenzen".
Die Mehrzahl "Klopffrequenzen", oder vielleich besser Bandbreite der Klopffrequenzen, ist wohl angezeigt.

Durch das instationäre Verhalten das Motors (sich ändernde Drehzahl) ändern sich auch die Bedingungen für die Verbrennung des Gas/Luftgemisches im Motor und somit auch für das Klopfen.

"Klopfbandbreite" ca 3 kHz im Bereich von 6,5 bis 3 kHz in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Bietet jemand mehr / andere Werte ?

Das von Dir vorgeschlagene Verfahren das Ausgangssignal des Klopfsensors mit dem Schlepptop aufzuzeichnen und dann auszuwerten wäre schon eine Idee.

Da ich ein bequemer Mensch bin hoffe ich dennoch drum herum zu kommen
In der Simulation gibt´s sicher noch genügend Untiefen die ein Scheitern der Idee hervorrufen können...

Viele Grüße
Martin

 

[orca6]

Köpfe / Blöcke

Sorry, hab mich wohl ein bisschen unpräzise ausgedrückt.
Schon recht, die Köpfe sind aus Alu.
Wenn ich mich recht erinnere ist der Klopfsensor aber am Motorblock angebracht.
Und der Block ist nicht aus Alu.
Oder sollte ich mich derartig vertun?

 

[Metalldetektor]

Wiederhole doch mal..

Wie, was? Steht doch alles schon da. . . ich hab schon einigen staunenden Maschinenbaustudenten den 900-Motorraum erklärt, mit zweifelhaftem Erfolg, aber ich glaub nicht dass das an mir lag, sondern an der Tücke des Objekts bin nur von der allgemein wissenschaftlichen Herangehensweise gewohnt, möglichst mehrere "Rezensionen" zu einem Thema zu lesen, und ich behaupte, die grobe Funktionsweise so langsam gerafft zu haben. Wegen ein paar Fragen von Orca6 schiens mir halt so, als habe er die Wirkungsweise des APCs zumindest nicht in allen Teilen in dem Sinn verstanden, wie das von "meinen Quellen" dargestellt wird. Der Tipp hat ja mal zumindest nicht geschadet, und man sollte ja auch immer an die "stillen Mitleser" denken. . .

 

[klaus]

Schon recht, die Köpfe sind aus Alu.
Wenn ich mich recht erinnere ist der Klopfsensor aber am Motorblock angebracht. Und der Block ist nicht aus Alu oder sollte ich mich derartig vertun?

Schon klar was Du meintest (ja der Block ist gusseisern) aber interessant ist KGBsThese
der diesbzgl. Unterschiede der KÖPFE von B202 und B234 dennoch.

 

[Metalldetektor]

Ähm, nee, der Klopfsensor sitzt mittig auf dem Zylinderkopf. bzw. Auf der Ansaugbrücke, wo sie in den ZK reingeht, zwischen 2 und 3. 'Manifolds' und Block sind aus Guss, genau!

 

[klaus]

Ähm, nee, der Klopfsensor sitzt mittig auf dem Zylinderkopf. bzw. Auf der Ansaugbrücke, wo sie in den ZK reingeht, zwischen 2 und 3. 'Manifolds' ....

Nee, der Klopfsensor ist im BLOCK verschraubt, Juri.

 

[turbo9000]

Schon recht, die Köpfe sind aus Alu.
Wenn ich mich recht erinnere ist der Klopfsensor aber am Motorblock angebracht.
Und der Block ist nicht aus Alu.
Oder sollte ich mich derartig vertun?

Richtig, aber trotzdem spielt nat. die Geräuschleifähigkeit (wie es so schön genannt wurde) der Köpfe eine große Rolle...
Das war wohl der Anlaß der Kopf-Diskussion...

 

[orca6]

@Detektor
Also ich für meinen Teil kann nicht wirklich behaupten das ich weis wie das APC funktioniert. Auch nach Studium der verschiedenen Quellen: Gelbs / Blaues Forum, 900aero.com saabcentral usw.
Viele Grüße
Martin

 

[orca6]

Kopf um Kopf

Schon klar was Du meintest (ja der Block ist gusseisern) aber interessant ist KGBsThese
der diesbzgl. Unterschiede der KÖPFE von B202 und B234 dennoch.

Hallo Klaus,
verstehe ich Deine Anmerkung richtig das Du die unterschiedliche Brennraumform B202 und B234 im Visier hast?
Hat sicher Einfluß!
Vielleicht wäre es gut mit dem Ziel der Verienfachung und im Sinne der Handhabbarkeit der Fragen sich auf eine Standardkonfiguration (B202) zu einigen?!

 

[orca6]

Richtig, aber trotzdem spielt nat. die Geräuschleifähigkeit (wie es so schön genannt wurde) der Köpfe eine große Rolle...
Das war wohl der Anlaß der Kopf-Diskussion...

Hallo zusammen,
- Die Schallgeschwindigkeit ist materialspezifisch (sowohl in Alu wie auch in Grauguss, kann man nachgucken)
- Die Grundkonfiguration in beiden Motoren gleich (Alukopf / Grauguss Block)

Daraus folgt das sich ausgehend von den (gleichen) Materialien wohl eher keine Unterschiede ergeben.
Ich denke das die unterscheidlichen Geometrien /Abmessungen viel mehr zu einem anderem akustischen Verhalten beitragen

 

[Metalldetektor]

@Orca: Scheints weiß hier keiner was genaues über das APC-interne Funktionieren, aber zumindest was und auf welcher Grundlage es regelt wird aus den einschlägigen "Quellen" ja wenigstens ersichtlich.

Nee, der Klopfsensor ist im BLOCK verschraubt, Juri.

Aber er geht durch die Ansaugbrücke, oder hab ich da das falsche Teil angepeilt? Dass er am Ende in der Nähe des Brennraums endet ist klar.

Vielleicht wäre es gut mit dem Ziel der Verienfachung und im Sinne der Handhabbarkeit der Fragen sich auf eine Standardkonfiguration (B202) zu einigen?!

Sicher, mit DI+APC usw. im 9000 wird nur alles unnötig kompliziert. . .

 

[turbo9000]

Hallo zusammen,
- Die Schallgeschwindigkeit ist materialspezifisch (sowohl in Alu wie auch in Grauguss, kann man nachgucken)
- Die Grundkonfiguration in beiden Motoren gleich (Alukopf / Grauguss Block)

Daraus folgt das sich ausgehend von den (gleichen) Materialien wohl eher keine Unterschiede ergeben.
Ich denke das die unterscheidlichen Geometrien /Abmessungen viel mehr zu einem anderem akustischen Verhalten beitragen

KGB hat ja blos geschrieben, dass die unterschiedlich vom Geräuschverhalten sind.
Ich habe dazu dann hinzugefügt, dass das Material bei beiden Köpfen Alu ist, eben damit der Klangunterschied nicht fälschlicherweise auf ein anderes Material zurückgeführt wird....haben wir denn soo aneinander vorbeigeredet?

 

[orca6]

@Orca: Scheints weiß hier keiner was genaues über das APC-interne Funktionieren, aber zumindest was und auf welcher Grundlage es regelt wird aus den einschlägigen "Quellen" ja wenigstens ersichtlich.

In der Tat! Was das APC tut ist bekannt!

Wie die Zusammenhänge zwischen den Eingangsgrößen (Drehzahl, Luftmasse und Ladedruck) und Ausgangsgröße (Tacktung des Tackt-Ventils) sind, ist immer wieder umstritten.

Vielleicht sollte es einen stutzig machen das es APC seit ungefähr 20 Jahren (oder so ähnlich) gibt und vermutlich schon genau so lange darüber diskutiert wird. Es kann doch nicht sein, das in dieser Zeit wenig substantielles bzgl. der Zusammenhänge heraus gekommen ist.

Soll man sich dadurch entmutigen lassen? Vieleicht.
Viele Grüße
Martin