DE1961438A1 - Drehzahlsteuersystem fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Drehzahlsteuersystem fuer Brennkraftmaschinen

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DE1961438A1 DE19691961438 DE1961438A DE1961438A1 DE 1961438 A1 DE1961438 A1 DE 1961438A1 DE 19691961438 DE19691961438 DE 19691961438 DE 1961438 A DE1961438 A DE 1961438A DE 1961438 A1 DE1961438 A1 DE 1961438A1
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Description

Drehzahlsteuersystem für . Brennkraft ma schinen
Die vorliegende Ürfindung betrifft ein Drehzahlsteuersystem zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl einer Brennkraft maschine. „ .
Das Steuersystem nach der Erfindung kennzeichnet sich durch Einrichtungen zur Steuerung der Motor- bzw. Maschinenleerlaufdrehzahl derart, daß ein. im wesentlichen konstanter, ausgewählter «ert der Leerlaufdrehzahl aufrecht erhalten wird, der unabhängig von limgebungsbedingungen und Motorbelastungszuständen ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die -^i tungen zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl Ventilmittel auf, die den Luftstrom von einem Punkt bei im wesentlichen atmosphärischen Druck, z.B. von einem Punkt im Ansaugsystem des Motors strömungsmäßig oberhalb des Drosselventile, zu einem Punkt steuern, der strömungsmäßig unterhalb des Motordroseelventils bzw. der Drosselklappe liegt.
Die Erfindung wird anhand von in der anliegenden Zeichnung dai-
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- 2
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— 2 —
" -gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung des prinzipiellen Aufbaus des Drehzahlsteuersystems, .
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuer<ventileinheit,
Fig. 3 die Darstellung einer Ausführungsform der An- ?:-;:-·? rr--!- Ordnung nach Fig. 1,
Fig. 4 ein motorisch getriebenes Steuerventil und
Fig. 5 die Darstellung einer weiteren Ausführungsform für die Anordnung nach EIg. 1.
iGemäß Fig. 1 hat eine Kolbenbrennkraftmaschine 8 einen Luftreiniger 9 am Einlaß des Ansaugrohres 10. Die Steuerung für die Leer i · ■ .'
•laufdrehzahl hat eine Steuerventileinheit 11, die im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist und in Abhängigkeit von der- Differenz gejsteuert wird, die zwischen der- tatsächlichen Leerlauf drehzahl und der erforderlichen Leerlaufdrehzahl herrscht. Zu diesem Zwe.ck ist ein Tachogenerator bzw. ein Drehzahlgeber 12 vorgesehen, der durch den Motor agetrieben wird und eine elektrische Ausgangsspannung erzeugt, z.B. eine Spannung Vß, die eine Funktion der tatsächlichen Maschinendrehzahl ist. Eine Vorrichtung 13 erzeugt eine Spannung Vg, die ein Maß für die gewünschte Leerl auf dreh zahl ist. Diese beiden Spannungen werden einer Vergleichsvorrichtung
I zugeführt, deren Ausgangsspannung die Differenz der vorher erwähnten Spannungen darstellt. Diese Ausgangsspannung wird in einem Verstärker .15 verstärkt, worauf das verstärkte Signal zur Steuerung der Ventileinheit 11 und somit zur Steuerung des Uifteintritts in das Ansaugsystem des Motors herangezeogen wird.
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In der Darstellung gemäß -^ig. 2 ist die Steuereinheit 11 in größerem Maßstab und in allen Einzelheiten gezeigt. Diese Einheit ist dem MotQransaugrohr 11 zugeordnet und hat ein Gehäuse 16, dessen -Inne&raum durch eine Membran 1? in zwei Kammern 18 und 19 unterteilt ist. Die Membran trägt ein zentrales Scheibenventil 20, das mit einem Ventilsitz 21 zusammenarbeitet," während eine Schraubenfeder 22 ■ das Scheibemerentil ■ in die ge öffne te Lage zu drücken
Sucht.. :. ■-·.:;.'_■ ■■ V"- ■'""-■> ' -"■ ·■' " " ■■■ ■"---·'- -"■ : " ■'
Der Ventilsitz 21 umgibt den Auslaß eines Kanals 23, der vorzugsweise mit dem Ansaugsystem gerade strömungsmäßig unterhalb des Motorluftreinigers angeschlossen ist, wodurch an seinem Einlaß effektiv im wesentlichen sbaosphärischer Druck herrscht. Ein Zweigrohr 24 vom Kanal 23 ist an die Kammer 18 angeschlossen und enthält eine Drossel 25- Die andere Kammer 19 ist mit einem Kanal 26 an einen Punkt des Ausaugsystems 10 angeschlossen, der strömungsmäßig unterhalb des Drosselventils 7 liegt, wo der Druck unter' dem atmosphärischen Jiruck liegt.
Ein weiteres Rohr bzw. eine leitung 27 iührt von der Kammer 18 zum Kanal 26 (oder direkt zum Ansaugsystem * unterhalb de s Dro sselvöntils 7)V uiid^ dei1 Kanal 27 enthält eiii elektrisch betätigtes und normalerweise geschlosseneis^^ Ventil" 28". Der Betrieb des Ventils 28 wird durch daö^"tre^rstärÄe elöktrisehe oignal aus dem ' '"'-Verstärker I^ gesteuert,'weiches dem das Ventil betätigenden' So- ; 29 zugeiühüliwird.* ' : ■ ? - ,v ;. Ί. * ■--·■-:-■ ■----.,,^
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'Im Betrieb eines Motors, der mit einem LeerlaufdrehzahlSteuer-
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system der oben beschriebenen Art ausgerüstet ist, hält* wenn die tatsächliche durch den Tachometer 12 ermittelte Leerläufe '. drehzahl größer ist als die erforderliche Leerlaufdrehzahl * auf· die die Vorrichtung 13 eingestellt ist, ein Fehiersighäl," daS^ durch die Vergleichvorrichtung 14 erzeugt und vom Verstärker. 15 verstärkt wird, das Ventil 28 in der normal geschlossenen Ste'l-^ lung. Die .Druckabfälle an der Drossel 25 und der Mündung 28a-des Ventils 28 sind eine umgekehrte Funktion der Jeweiligen Flächen, wodurch ein Druckanstieg in der Kammer 18 verursacht wirdV der wiederum das Scheibenventil 20 auf seinen Sitz 21 gegen die Wirkung der Feder 22 drückt. Dies reduziert den Luftstrom1 durchs den Kanal 23, die Kammer 19 und den Kanal 26 aus der Atmosphäre zu . einem Punkt im Motoransäugsystem 10, der sich strömungsmäßig unterhalb der Drossel" 7 befindet, und demzufolge wird die Motorlee:rlaufdrehzahl reduziert. ~ ' ; ■ ; > "- - .·.-"■-,■-.. -
Wenn umgekehrt die tatsächliche Leerlaufdrehzahl geringer als. die ausgewählte Drehzahl ist, ■ wia?d ein i'ehlersignal .erzeugt,., welches das Ventil 28 sich öffnen läßt, wodurch der Druck..in-der Kammer 19 vermindert wird und das Ventil 20 sich weiter öffnet, während der Luftstrom durch den Kanal'ansteigt, bis die Leerlaufdrehzahl auf den ausgewählten Wert angestiegen ist.' ' ·
Ein spezielles Ausführungsbeispiel für die prinzipielle Anordnung der Äusfü'hrungsform nach Fig.* 1 i&t^'-ifr der Fig. 3 darge.—. stellt, bei der· gleiche Bauteile dieJ ent&piiechenden Bezugs ziffern wie die in Fig. 1 gezeigten tragen. Die Bezugsspannung V„, die
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w u « ^; , * , 3 ^ iv a ■' OWQINAL INSPECTED
ein Maß für die gewünschte Leerlaufdrehzahl ist, wird von einem Abgriff T an einem Potentiometer P abgenommen, Welches an einer Gleichspannungsquelle, wie z.B. eine Batterie B, liegt. Der Abgriff T und somit die Ausgangsspannung der Vorrichtung 13 werden derart variabel gemacht, daß der Wert der vorher ausgewählten Leer1aufdrehzahl des Motors Variiert werden kann. Die Gleichspannung Vq vom Drehzahlgeber bzw. Tachogenerator 12, die eine Punktion der tatsächlichen Motordrehzahl ist, wird über ein Filter- : netzwerk P geleitet und mit entgegengesetzter Polarität mit der 'Spannung VR am Eingang der Vergleichsvorrichtung 14 kombiniert. ' Diese Vorrichtung enthält einen Operationsverstärker A1, der ein· Ausgangsfehlersignal erzeugt, das die Differenz zwischen den bei* den angelegten Spannungen darstellt.. Der Ausgang des Verstärkers A1 wird über einen weiteren Operationsverstärker A2, der als Pegeldetektor bzw. Niveaudetektor funktioniert, und eine Pufferstufe Pi!1 geleitet. Diese beiden Stufen entsprechen dem Verstärker 15 nach -B'ig. 1. Der Ausgang von der Puff er stufe wird zum Betrieb des Solenoids. 29 des Ventils 28 verwendet, er steuert somit den ] Betrieb der Ventileinheit 11, wie vorher beschrieben wurde.
Es ist offensichtlich, daß in den bisher beschriebenen Anordnun- j gen das Ventil 2ö entweder geschlossen oder geöffnet ist, was davon abhängt, ob die Motorleerlaufdrehzahl oberhalb oder unterhalb des vorher ausgewählten Wertes liegt. In der Praxis muß das Ventil 28 verhältnismäßig schnell arbeiten können, wenn die Leerlaufdrehzahl nahe um den ausgesuchten Wert schwankt.
JBei einer anderen Ausführungsform wird an Stelle des mit dem
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Solenoid gesteuerten Ventils ein motorisch getriebenes Ventil verwendet, welches graduell die Fläche der Ventilmündung 28a (Fig. 2) zwischen einer voll geschlossenen und voll geöffneten •Stellung ändern kann. Ein solcher Aufbau ist in-Fig. 4 gezeigt, die ebenfalls einen Teil des Kanals 26 und des Rohrs bzw. der Leitung 27 wiedergibt, die miteinander durch die Ventilmündung 28a verbunden sind. Diese Öffnung bzw. Mündung wird durch ein Ventilglied,30 gesteuert, das an ein Sehneckenrad. 31 angeschlossen ist, welches durch ein Zahnrad 32 angetrieben wird, das wiederum an der Ausgangswelle eines Elektromotors 33 sitzt. Die Drehung des Motors in jeder dichtung zwecks Änderung der Stellung des Ventilglieds 30 in Bezug auf die Mündung 28a wird durch ein Signal gesteuert, welches von der Differenz zwischen den Spannungen V^ und Vg abhängt, wie vorher erläuert wurde.
Die Fig. 5 zeigt eine besondere ^usführungsform für die Steuerung eines solchen motorisch angetriebenen Ventils. Wieder tragen gleiche Bauteile entsprechende Bezugsziffern. Wie bei der Anord-, nung nach Fig. 3 wird die Bezugsspannung VR vom Abgriff T eines j an einer Batterie B liegenden Potentiometers P abgenommen. Diese Bezugsspannung wird an den -Eingang eines Operationsverstärkers
A1 zusammen mit der Spannung Vn gelegt, die vom Tachogenerator ; 12 kommt und eine Funktion der tatsächlichen Motordrehzahl ist. Die durch den Verstärker A1 erzeugte Fehlersignalausgangsspannuni; wird durch einen weiteren Operationsverstärker A3 geführt, der wiederum eine Ausgangsspannung zur Steuerung des Betriebs des Motors 33 erzeugt. Dieser Motor steuert das Ventil 30, wie vorher
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erwähnt wurde, um so die Mo torleerXauf drehzahl auf dem vorheT · ausgesuchten Viert zu halten. " ' ^
Gemäu einer weiteren Ausführungform mit einem motorisch-getriebenen Ventil und nicht mit einem Ventil, wie es anhand von Ji'ig. 2 beschrieben wurde, kann das motorisch getriebene Ventil selbst direkt den Eintritt von Luft in das Motoransaugrohjr 10 steuern. Bei einer derartigen Anordnung muß das Ventil so angeordnet sein, ' daß es geschlossen ist-, und zwar mit der Ausnahme, wenn es· die Leerlaufdrehzahl steuert.
Ein weiteres Merkmal," welches verwendet werden'konnte, wird durch einen Schaltkreis dargestellt, der die Äusgangsspanhung des Tachogenerators nach der Zeit differenziert, wobei das resultierende Signal dem Komparator bzw.;der vergleichsvorrichtung zugeführt :wird, so daß das Sehlersignal nicht nur die Höhe der ^Hferenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der erforderlichen Drehzahl berücksxchtigtv sondern auch die Höhe und den üinn bzw. die . Richtung der Anderungsrate der tatsächlichen Drehzahl. - ;
; Ans ta"tt die Spannung VR, die die gewünschte Leerlauf drehzahl dar-■ !Stelltι von Hand zu.variieren, könnte diese Spannung auch automa-;
itiseh in Abhängigkeit von einem gewählten Parameter verändert · ■ jwörden. Beispielsweise kann die Motorleerlaufdrehzahl automatisch! «erhöht werden, wenn.sich eine hilfsweise betriebene Maschine, wie jetwa ein^^ Kompressorf in Betrieb befindet, während der Motor leer- ?
■läuft. - "
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Die Erfindung kann entweder bei Maschinen angewendet werden, die mit einem "vergaser arbeiten, oder bei solchen maschinen, die mit· Brennstoffeinspritzung beispielsweise in die Ansaugleitung oberhalb der -üinlativentile arbeiten. · ■ . ■"-"-··.
BAD ORIQINAL

Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE 1J ^ 6 1 A 3 8
    DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THpMAS WILCKEN
    7. Dezember 1969 Th.W/Wi
    Anmelder: Brico Engineering Limited, Coventry, Warwickshire (Großbritannien)
    i^atentanspr. üche
    f 1 . jireh,zahlsteuersystem für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Steuerung der Maschinen- bzw. l'iotorleerlaufdrehzahl derart, daß ein im wesentlichen konstanter, vorher ausgewählter Wert der Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten wird, der unabhängig von Umgebungsbedingungen und Motorbelastungszuständen ist.
    2. System nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl Ventilmittel enthciben, die einen Luftstrom von einem Punkt bei im wesentlichen atmosphärischem Druck zu einem Punkt steuern, der strömüngsmaßig unter dem Drosselventil bzw. der Drosselklappe liegt.
    3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft bei im wesentlichen atmosphärischem Druck von einem Punkt im Ansaugsystem des Hotors oberhalb des Drosselventils abgenommen wird.
    - 2
    009830/1108
    (94Jl) 7Sm, Wvafi Dr. H. WikfaM, Cunw (04StS) JlO ■ WpWnt. Th. Wlkfc«., LOb«fc (0451) ISl Sf Bonki ComiMnbank A. Q., FM. Ufc«*, Kto.-Nr. J»0l«7 Petti*«*, Hamburg IM119
    196 H 38
    4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel ein durch einen Solenoid betätigtes Ventil enthal-
    ' ten. ■ , .
    5· System nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel ein motorisch getriebenes Ventil enthalten.
    6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das motorisch getriebene Ventil direkt den Eintritt von Luft in das Ansaugsystem der Maschine steuert, und zwar an einem Punkt unterhalb des Drosselventils.
    7· System nach einem oder mehreren der Ansprüche A bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsvorrichtung vorgesehen ist, die mit einem ersten Signal, das die vorher ausgewählte Motorleerlauf drehzahl darstellt, und mit einem zweiten signal gespeist wird, das die tatsächliche Motordrehzahl darstellt, und
    ■ daß des Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung, das die Mfferenz aus beiden Signalen repräsentiert, zur Steuerung des Be-
    : triebs der Ventilmittel verwendet wird.
    8. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für die tatsächliche Maschinendrehzahl ein Spannungssignal ist, das von einem Tachogenerator abgeleitet wird, der durch den Motor angetrieben wird,und daß das öignal für die gewünschte Leerlaufdrehzahl eine Bezugsspannung ist.
    9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen Gleichspannungen sind.
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    10.. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden·-Ansprache, dadurch-gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorriehtung ein Operationsverstärker ist, dessen Ausgang an einen Pegeidetektorkreis gegeben wird, dex* einen Ausgang erzeugt, der zur Steuerung des Betriebs des Solenoidventils verwendet wird.
    11· System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daxs der Pegelde-tektor ein weiterer Operationsverstärker ist.
    12, System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.u> die Vergleichsvorrichtung, ein Operationsverstärker ist, dessen Ausgang einem zweiten Operationsverstärker zugeführt wird, der wiederum einen Ausgang erzeugt, der einen elektrischen Motor für den Antrieb des Ventils steuert.
    1$. System nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel eine Membran aufweisen, die erste und zweite Kammern abtrennt und ein Ventilglied trägt, das mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet, um den eintritt von atmosphärischer Luft in die erste Kammer zu steuern, daß eine Leitung die ersten und zweiten Kammern verbindet, und daß das durch den Solenoid betätigteVentil oder das. motorisch getriebene Ventil mit dem.Auslaß der zweiten Kammer verbunden ist und den Luftstrom von der. zweiten Kammer,zum Motoransaugsystem .unterhalb des Drosselventils steuert oder daß der Anschluß ,an den.'Auslaß,,der ersten Kammer, erfolgt, die ebenfalls mit dem hotoransaugsystem strömungsmäßig unterhalb des Drosselventils verbunden ist.
    System nach. Anspruch d, gekennzeichnet durch Einrichtungen
    009830/11X)8 _ 4
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    ; -χ-- - ■ ■
    zum Differenzieren des Ausgangs des Tachogenerators nach der
    Zeit und zur Zufuhr des resultierenden Signals zur Vergleichsvorrichtung derart, daß das Fehlersignal nicht nur die Höhe der Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der gewünschten Drehzahl berücksichtigt, sondern ebenfalls die Größe und den Sinn bzw. die Dichtung der Änderung der tatsächlichen Drehzahl.
    15· System nach Anspruch 7 oder 8 oder 14, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur ünderung des Signals, welches die vorher ausgewählte Leerlaufdrehzahl repräsentiert.
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    L e e r s e i t e
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