DE1914669A1 - Method for specifying the target position of a piston as a function of the position of the rotor of a piston engine - Google Patents
Method for specifying the target position of a piston as a function of the position of the rotor of a piston engineInfo
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- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
Description
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GRUNDIG E.M.V. Ftirth, den 1 9. 3.I Elektro-Mechanische Versuchsanstalt 788-Ba/KuGRUNDIG E.M.V. Ftirth, September 1st, 3rd I. Electro-Mechanical Research Institute 788-Ba / Ku
Inh.: M»x Grundig
85IO Fürth/Bayern, Kurgartenstraße 37 Kor. Tt5<» Owner: M »x Grundig
85IO Fürth / Bavaria, Kurgartenstrasse 37 Kor. Tt5 <»
Verfahren zur Sollpositionsvorgabe eines Kolbens als Funktion der Stellung des Rotors eines KolbenmotorsMethod for specifying the target position of a piston as a function of the position of the Rotor of a piston engine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sollpositionsvorgabe eines Kolbens als Funktion der Stellung des Rotors eines Kolbenmotors, bei dem die Zuordnung zwischen Kolben und Rotor hydraulich erfolgt. Bei einem derartigen Motor, sind die Pleuelstangen eines gewöhnlichen Kolbenmotors durch ein System ersetzt, das keine starre Zuordnung zwischen Kolben und Rotor gewährleiste», nämlich die Hydraulik. Die richtige Zuordnung besteht in diesem Fall nur dann, wenn der Füllstand der Hydraulik richtig ist. Beim Anlaufen des Motors.und wegen der Leckverluste während des Laufens muß die richtige Zuordnung eingeregelt werden.The invention relates to a method for specifying the target position of a piston as a function of the position of the rotor of a piston engine, in which the assignment between piston and rotor is hydraulic he follows. In such an engine, the connecting rods are an ordinary piston engine replaced by a system that does not guarantee a rigid assignment between piston and rotor », namely the hydraulics. In this case, the correct assignment only exists if the fill level the hydraulics is correct. When starting the engine. And because of leakage losses during the correct allocation must be adjusted when running.
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Die Kolbenstellung 1st vom Drehwinkel des Rotors nicht linear abhängig, sondern sie folgt bei konstanter Änderung des Drehwinkels des Rotors einer sinusähnlichen Kurve. Zur Sollpositionsvorgabe des Kolbens muß deshalb zuerst dieser Zusammenhang nachgebildet werden.The piston position is not linearly dependent on the angle of rotation of the rotor, but follows a sine-like curve with a constant change in the angle of rotation of the rotor. This relationship must therefore first be simulated in order to specify the target position of the piston.
Erfindungsgemäß wird diese Nachbildung sowie die dadurch erst mögliche Einstellung und Regelung der Kolbenposition vorgenommen, indem ein Meßwandler die Kolbenbewegung in das annähernd lineare Teilstück seines als Funktion der mechanischen Eingangsgröße sinusähnlichen elektrischen Ausgangssignals abbildet, wobei dieses Teilstück kleiner als der halbe Periodizitätsbereich des Auegangssignals ist, während ein dem Rotor zugeordneter Meßwandler bei einem vollen Kolbenspiel die volle Periode seines sinusähnlichen elektrischen Ausgangesignals als Funktion des Drehwinkels des Rotors abgibt, indes ferner diese beiden elektrischen Ausgangssignale in einer Auswerteschaltung miteinander verglichen werden und indem bei einer f Abweichung der Signal· voneinander ein oder mehrere Ventile derart betätigt werden, daß Je According to the invention, this simulation as well as the setting and regulation of the piston position made possible by it is carried out by a transducer mapping the piston movement into the approximately linear section of its electrical output signal, which is sine-like as a function of the mechanical input variable, this section being smaller than half the periodicity range of the output signal, while an associated rotor transducer with a full piston play the full period of its sinusoidal electrical Ausgangesignals as a function of the rotation angle of the rotor to write, while further these two electrical output signals are compared in an evaluation circuit with each other and by a at a f deviation of the signal · from each other or a plurality of valves be operated so that Je
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nach Vorreichen und Groß· dar Abweichung mehr oder weniger Hydrauliköl tu- oder abgeapeiat und ao dar Kolben auf dia vorgeschriebene Höhe gestellt wird. AIa Meßwandler können an Kolben und Rotor gleiche Meßwandler verwendet werden. Dabei ist ea vorteilhaft, al· Meßwandler Drehmelder ein-Buaataan. Dazu wird bei· Kolben alt einer Hebelanordnung die hin- und hergehende Kolbenbewegung in eine hin- und hergehende Drehbewegung umgeformt.after submitting and capitalizing the deviation more or less hydraulic oil tu- or abeapeiat and ao the piston is placed at the prescribed height. AIa transducers can be attached to the piston and rotor same transducers are used. Here ea is advantageous, al · transducer resolver ein-Buaataan. For this purpose, the piston moves back and forth with a lever arrangement transformed into a reciprocating rotary motion.
Dia Drehmelder werden primär alt einer Wechselspannung beaufschlagt. Dia Amplituden der aekundär auftretenden Wechaelspannungen, also dar Ausgangesignale, sind jeweils von dar Stallung daa Kolbens bzw. des Rotors abhängig. Ua nun ainan Vergleich der Ausgangssignale durchfuhren mu kunnen, ist es vorteilhaft, von den swat oder mehr Sekundärspannungen der Drahaalder nur Jeweils aina Phaaa auszunutzen und zudem die Priaär- oder Sekundärapannungan der Drehmelder derart su erhöhen oder xu reduzieren, daß die Amplituden dar Auagangsapannungen an Rotor- und Kolbendrehmelder beieinander entsprechenden Stellungen gleich groß sind. Latsterea iat nötig, da Ja die Drehmelder an Kolben und Rotor tür Nachbildung daa nichtlinearen Zuaaaaen-The resolvers are primarily acted upon by an alternating voltage. Dia amplitudes of aekundär Wechaelspannungen occurring, ie is Ausgangesignale, are each dependent upon represents Stallung daa K o lbens or the rotor. Among other things, it is now necessary to be able to compare the output signals, it is advantageous to use only aina Phaaa of the swat or more secondary voltages of the Drahaalder and also to increase or reduce the primary or secondary voltage at the resolver so that the amplitudes of the output voltages on the rotor - and piston torque indicators are the same size in the corresponding positions. Latsterea iat necessary because yes the resolver on the piston and rotor door simulation of the non-linear Zuaaaaen-
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hanges zwischen Kolbenstellung und Rotordrehwinkel verschieden weit ausgelenkt werden, und somit für den Fall, daß die Drehmelder primär mit derselben Wechselspannung gespeist werden - dieser Fall wird in der Praxis angewendet - die maximal möglichen Amplituden der Ausgangswechselspannungen verschieden groß sind.hanges are deflected differently between piston position and rotor rotation angle, and thus for the case that the resolvers are primarily fed with the same AC voltage - this is the case applied in practice - the maximum possible amplitudes of the output AC voltages are different are great.
Zum Vergleich der Ausgangswechselspannungen, d.h. also zur Nessung der Abweichung des Kolbens von seiner Sollposition, geht man vorteilhafterweise so vor, daß man die Ausgangssignale des Kolben- und Rotordrehmelders subtrahiert, dieses Differenzsignal phasenabhängig gleichgerichtet und mittels der sich daraus ergebenden Gleichspannung die Zu- und Ablaufventile steuert. Sind also die Ausgangs-Wechselspannungen der Drehmelder in Größe und Phase gleich, dann ist die richtige Zuordnung von Kolben und Rotor erreicht.To compare the output AC voltages, i. So to measure the deviation of the piston from its target position, it is advantageous to proceed so before that one subtracts the output signals of the piston and rotor torque, this difference signal phase-dependent rectified and by means of the resulting DC voltage the supply and drain valves controls. So are the output AC voltages the resolver is the same in size and phase, then the correct assignment of pistons and rotor reached.
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Besitzt der Motor mehrere gleichphasig laufende Kolben, was in der Praxis auch der Fall ist, dann braucht man zwar für jeden Kolben einen Drehmelder, aber für alle gleichphasig laufenden Kolben am Rotor nur einen einzigen Geber.If the engine has several pistons running in phase, which is also the case in practice, then you need a resolver for each piston, but for all pistons running in phase Rotor only a single encoder.
Die Erfindung soll nun an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to drawings. To do this, show:
Fig. 1 die Kolbenbewegung in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Rotors,Fig. 1 shows the piston movement as a function the angle of rotation of the rotor,
Fig. 2 die Amplitude der Ausgang;swechs: spannung des Rotordrehmelders in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Rotors,Fig. 2 the amplitude of the output; alternation: voltage of the rotor speed indicator as a function of the angle of rotation of the rotor,
Fig. 3 die Amplitude der Ausgangswechselspannung des Kolbendrehmelders in Abhängigkeit von der Kolbenstellung,3 shows the amplitude of the alternating output voltage of the piston torque indicator depending on the piston position,
Fig· k den Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal des Phasendemodulators und der Kolbenabweichung von der Sollposition undFIG. K shows the relationship between the output signal of the phase demodulator and the piston deviation from the target position and FIG
Fig. 5 den grundsätzlichen Aufbau der Regeleinrichtung, Fig. 5 shows the basic structure of the control device,
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In Fig. 1 stellt die mittlere Kurve 1 die Kolbenbewegung bei der richtigen ülmenge in Hydrauliksystem dar, während bei der oberen Kurve 2 zuviel und bei der unteren Kurve 3 zu wenig Öl vorhanden ist. Der Arbeitsbereich A des Kolbens befindet sich innerhalb des Verschiebebereichs V. Venn der Motor angelassen werden soll, dann hat der Rotor, dessen Stellung auf den Abszissen in Fig. 1 und Fig. 2 in Vinkelgraden a aufgetragen ist, zunächst irgend eine beliebige Winkelstellung b. Für ein ordnunggemäßes Arbeiten des Motors gehört dazu die Kolbenstellung 4. Vor dem Anlaufen muß deshalb der Kolben auf den Punkt k eingestellt werden. Beim Laufen des Motors durchfährt dann der Kolben automatisch die mittlere Kurve (i). Wegen des Ölverlustes durch Leckage während des Laufen· muß nun aber die Kolbenbewegung auf die Kurve 1 eingeregelt werden. Der grundsätzliche Aufbau der Regeleinrichtung ist in Fig. 5 wiedergegeben. Die Drehmelder 7 und 8 werden primär mit der selben Wechselspannung U„ beaufschlagt. Die Amplitude U. der Ausgangswechselspannung des Rotordrehmieders 7 i*t von der Winkelstellung a des Rotor· gemäß Fig. 2 abhängig, während die Abhängigkeit der ' Amplitude IL, der Ausgangawechaelspannung des Kolbendrehmelders 8 von der Kolbenateilung r^ in Fig. J dargeatellt iat. Beim Rotordrehaelder 7 verläuft In Fig. 1, the middle curve 1 represents the piston movement with the correct amount of oil in the hydraulic system, while there is too much oil in the upper curve 2 and too little oil in the lower curve 3. The working area A of the piston is located within the displacement area V. When the engine is to be started, the rotor, the position of which is plotted on the abscissa in Fig. 1 and Fig. 2 in angular degrees a, initially has any angular position b. For the engine to work properly, piston position 4 is required. Before starting, the piston must therefore be set to point k. When the engine is running, the piston automatically moves through the middle curve (i). Because of the oil loss due to leakage while running, the piston movement must now be adjusted to curve 1. The basic structure of the control device is shown in FIG. The resolvers 7 and 8 are primarily supplied with the same alternating voltage U ". The amplitude U. of the AC output voltage of the rotor bodice 7 i * t of the angular position a of the rotor · shown in FIG. 2 dependent, while the dependence of 'Amplitude IL, the Ausgangawechaelspannung the piston resolver 8 from the Kolbenateilung r ^ in FIG. J dargeatellt iat. When the Rotordrehaelder 7 runs
,,,-.- : ; . 00 98 A 1 / 0632 ,,, -.-:; . 00 98 A1 / 0632
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die Amplitude auf der Kurve U , beim Kolbendreh- melder 8 dagegen auf der Kurve U , wobei dieee •ich nur zwischen den Punkten 5 und 6 ändern kann. Diese Kurvenzuge müssen aber einander so angepaßt werden, daü die maximal auftretenden Amplituden bei U. und U_ gleich groü sind, da sich der nicht lineare Zusammenhang zwischen Kolbenstellung r. und Uotordrehwinkel a nach Fig. 1 nur für diesen Fall herstellen läßt. Die Anpassung geschieht durch einen Teiler 9· Die angepaßte Kurve in Fig. 2 ist mit U_ bezeichnet. the amplitude is on the curve U, whereas with the piston rotary indicator 8 it is on the curve U, whereby this can only be changed between points 5 and 6. However, these curves must be adapted to one another in such a way that the maximum amplitudes that occur at U. and U_ are the same, since the non- linear relationship between piston position r. and Uotordrehwinkel a according to Fig. 1 can be produced only for this case . The adaptation is carried out by a divider 9. The adapted curve in FIG. 2 is denoted by U_.
Die Auswertung der Auegangssignale von Kolben- und Hotordrehmelder wird vorgenommen, indem zuerst durch Gegeneinanderschalten die Differenz gebildet wird. Diese Differenzspannung wird dann mittels eines Siebgliedes 10 von Oberwellen befreit und anschließend phasenabhängig in einem Phasenmodulator 11 gleichgerichtet Diese phasenabhängige Gleichrichtung ist notwendig, da die Ausgangswechselspannungen der Drehmelder sowohl in der Größe als auch in der Phase übereins tinmen ■Hissen, wenn die richtige Zuordnung von Kolben und Rotor erreicht werden soll. Als Vergleichsphase 12 dient dl· Phase der Wechselspannung U , eit der die Dreh-Melder primär beaufschlagt werden. Ae Ausgang 13 dar Schaltung steht dann die Gleichspannung U. zur The evaluation of the output signals from the piston and hotord sensors is carried out by first calculating the difference by switching them against each other. This differential voltage is then freed of harmonics by means of a filter element 10 and then rectified in a phase-dependent manner in a phase modulator 11 and rotor is to be reached. The comparison phase 12 is the phase of the alternating voltage U, from which the rotary indicators are primarily acted upon. Ae output 13 of the circuit is then the DC voltage U. to
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Verfügung, deren Vorzeichen und Größe der Abweichung τ. des Kolbens von der Sollposition in einen gewissen Bereich direkt proportional ist (s.Fig.4). Das Ausgangssignal U. am Demodulator 12 ist "somit ein Maß dafür, ob und wieviel Ol zu- oder abgespeist werden soll.Available, the sign and size of the deviation τ. of the piston is directly proportional from the target position to a certain range (see Fig. 4). The output signal U. at the demodulator 12 is “a measure of whether and how much oil is to be fed in or out.
In Fig. 5 ist auch angedeutet, daß bei einem Motor mit mehreren gleichphasig laufenden Kolben für jeden weiteren Kolben eine entsprechende Meßeinrichtung, wiederum bestehend aus einem Kolbengeber 8', einem Spannungsteiler 9'» einem Siebglied 10' und einem Phasenmodulator 11', benötigt wird, während zur Gewinnung des Vergleichssignals vom Rotor für die gleichphasigen Kolben ein einziger Drehmelder 7 genügt. In Fig. 5 it is also indicated that in an engine with several pistons running in phase, a corresponding measuring device, again consisting of a piston transducer 8 ', a voltage divider 9', a filter element 10 'and a phase modulator 11', is required for each additional piston , while a single resolver 7 is sufficient to obtain the comparison signal from the rotor for the in-phase pistons.
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Claims (3)
Sekundärspannungen der Drehmelder (7 τ 8) nur jeweils eine Phase ausgenutzt wird, und daß die Primär- oder Sekundärspannungen der Drehmelder derart erhötit oder reduziert werden,, daß die Amplituden der Ausgangs—
spannungen an Rotor und Kolbendrehmelder (U.,U_) bei einander entsprechenden Stellungen gleich groß sind.characterized in that of the two or more
Secondary voltages of the resolver (7 τ 8) is used only one phase, and that the primary or secondary voltages of the resolver are increased or reduced in such a way that the amplitudes of the output
The voltages on the rotor and the piston torque indicator (U., U_) are the same for the corresponding positions.
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