DE2059473A1 - Regeleinrichtung fuer das Kraftstoff-Luft-Gemisch einer mit Fremdzuendung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

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1.12.1970 Ks/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

HOBEST BOSCH GHBH, 7 Stuttgart 1

Regeleinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch einer mit Fremdzündung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch einer mit Fremdzündung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Steuerglied, durch das in Abhängigkeit von mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine das Fördermengenverstellglied der Einspritzeinrichtung verstellbar ist, mit einem die Lage,vorzugsweise die Drehlage eines Raumnockens beeinflussenden Drehzahlmeßglied, wobei zusätzlich die relative Lage eines Abtastgliedes zum Raumnocken abhängig von der Lage eines mit der Drosselklappe verbundenen Bedienungshebels willkürlich änderbar ist, und mit mindestens einem von physikalischen Größen, vorzugsweise vom Luftdruck

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und/oder von der Temperatur abhängigen Korrekturglied, durch das die abhängig von der Lage des Raumnockens gesteuerte Stellung des Fördermengenverstellgliedes korrigierbar ist.

Bei bekannten Regeleinrichtungen dieser Bauart (deutsche Offenlegungsschrift 1 916 733, "Motortechnische Zeitschrift" Heft 9 Sept. 1965 Seiten 353 bis 361) wird durch den Baumnocken das gewünschte Kennfeld des Motors nachgebildet; d.h. jeder Drehzahl und jeder Drosselklappenstellung ist eine günstigste, die Leistung und den Kraftstoffverbrauch des Motors berücksichtigende Einstellung für das Förderin engenverstellglied der Einspritzpumpe zugeordnet. Die bei Benzineinspritzung unerläßliche Korrektur der Fördermenge, abhängig von der Motortemperatur und vom Luftdruck, wird zusätzlich von mechanischen Korrekturgliedern der Stellung des Fördermeng enver Stellgliedes überlagert.

Diese Regeleinrichtungen bauen sehr groß, weil sämtliche Bauteile wegen ihrer mechanischen Verbindungsteile zusammengebaut sind.

Mit Rücksicht auf die gesetzlichen Bestimmungen zur Reinhaltung der Luft (Kalifornientest) muß bei modernen Motoren das Kennfeld auch noch die Grenzwerte für den Anteil schädlicher Stoffe in den Abgasen berücksichtigen. Deshalb muß das Kennfeld genaue Werte des Kraftstoff-Luft-Gemisches auch bei niedrigen Drehzahlen enthalten, was eine hohe Auflösung bzw. Vergrößerung und größere Genauigkeit des vom Raumnocken darzustellenden Kennfeldes verlangt. Das führt zwangsläufig zu einem größeren Raumnocken, der wiederum größere Verstellwege und -kräfte benötigt. Diese zusätzlichen Forderungen können nur unvollkommen mit einer vergrößerten Regeleinrichtung verwirklicht werden, denn die am Motor auftretenden

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Beschleunigungskräfte beeinflussen die Regeleinrichtung stark und die Forderung nach kleinem Bauraum bei modernen Fahrzeugmotoren spricht ebenfalls gegen eine vergrößerte Regeleinrichtung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die die genannten Forderungen erfüllt, eine hohe Auflösung des Kennlinienfeldes bei kleinen Abmessungen der Einrichtung ermöglicht und die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in an sich bekannter V/eise das mit einem Rückmeldeglied gekuppelte Steuerglied durch das Steuersignal eines elektronischen Reglers betätigbar ist, und ein erster mechanisch-elektrischer Wandler zur Umwandlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine in eine drehzahlabhängige Spannung vorgesehen ist, die an einem ersten Steuersignalerzeuger des elektronischen Reglers angelegt ist (deutsche Patentschrift 1 261 35*0» und daß durch dessen Ausgangssignal ein elektrisches Stellglied zur Änderung der Lage des Raumnockens antreibbar ist, daß ein dritter mechanisch-elektrischer Wandler eine von der Lage des Abtastgliedes abhängige Spannung erzeugt, die an einem ersten Zweig eines zweiten Steuersignalerzeugers des elektronischen Reglers angelegt ist, und daß durch das Steuersignal des zweiten Steuersignalerzeugers das Steuerglied für das Fördermengenverstellglied derart einstellbar ist, daß es die vom Raumnocken vorgegebene Lage dann einnimmt, wenn eine von einem als Rückmeldeglied dienenden vierten mechanisch-elektrischen Wandler abgegebene und an einen zweiten Zweig des zweiten Steuersignalerzeugers angelegte Spannung der vom dritten mechanischelektrischen Wandler abgegebenen Spannung entspricht.

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Der elektrisch angetriebene und abgetastete Raumnocken kann trotz der erhöhten Anforderungen klein gebaut werden, weil das Abtastglied wegen der geringen Betätigungskräfte mit einem kleinen Abtastradius ausgeführt werden kann.

Die bei Otto-Motoren notwendige temperatur- und/oder luftdruckabhängige Korrektur der Fördermenge läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch erreichen, daß durch mindestens ein elektrisches Korrekturglied das Steuersignal des zweiten Steuersignalerzeugers zusätzlich beeinflußbar ist.

Eine besonders günstige und raumsparende Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung ergibt sich dadurch, daß nur das mit dem Rückmeldeglied gekuppelte Steuerglied und ein Drehzahlgeber des ersten mechanisch-elektrischen Wandlers mit der Einspritzeinrichtung mechanisch verbunden sind, und der Raumnocken sowie der elektronische Regler mit mindestens einem Korrekturglied getrennt von der Einspritzeinrichtung angeordnet sind, und daß der PLaumnocken mit dem elektrischen Stellglied und der dritte mechanisch-elektrische Wandler mit dem Abtastglied, sowie ein Veggeber eines zweiten mechanisch-elektrischen Wandlers als Rückführglied für die Drehwinkellage des Raumnockens und eine Stelleinrichtung zur Änderung der relativen Lage zwischen Abtastglied und Raumnocken in einem gemeinsamen Raumnockensteuergerät getrennt von der Einspritzeinrichtung untergebracht sind. Durch diese Trennung der Regeleinrichtung in verschiedenen Baugruppen wird die mit der Einspritzpumpe zusammengebaute Einheit kleiner. Der Rauinnocken kann beispielsweise an das Saugrohr in die Nähe der Drosselklappe montiert werden und die Korrekturglieder können zusammen mit dem elektrischen Regler an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden, wo sie geringeren Beschleunigungskräften ausgesetzt sind. ,-

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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wirken als Korrekturglieder ein elektrisches Luftdruck-Korrekturglied und ein Temperatur-Korrekturglied getrennt voneinander auf einen der beiden Zweige des zweiten Steuersignalerzeugers ein, wodurch die Ausgangsspannungen der beiden Zweige beeinflußbar sind. Diese Anordnung der beiden Korrekturglieder in getrennten Zweigen des Regelkreises hat den Vorteil, daß die Korrekturen sich nicht gegenseitig beeinflussen, und die in der Praxis so wichtige Einstellung auf die für den Motor günstigsten Einstellwerte kann auf einfache Weise durch billige Viderstandsnetzwerke geschehen. Des weiteren ist der fünfte Wandler ein induktiver Spannungsteiler und wird direkt von der Wechselspannung des dritten oder vierten Wandlers gespeist, wodurch ein zusätzlicher Oszillator entfällt.

Eine zusätzliche vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird dadurch erzielt, daß als Temperatur-Korrekturglied ein Spannungsteiler dient, der im wesentlichen aus einem Festwiderstand und einem temperaturabhängigen, insbesondere NTC-Widerstand besteht, der an Masse liegt,/durch den die vom dritten oder vierten Wandler abgegebene Spannung beeinflußbar ist.

Da der NTC-Widerstand an Masse liegt, kann seine "Halbleiterpille" ohne Isolation direkt in den Zylinderkopf des Motors eingeschraubt werden, so daß ein direkter Wärmeübergang gewährleistet ist. Außerdem wirkt der NTC-Widerstand über einen als Emitterfolger geschalteten und als Trennstufe v/irkenden Transistor auf den ersten oder zweiten Zweig des zweiten Steuersignalgebers ein, damit er mit seiner großen WiderStandsänderung das ihn umgebende Einstellnetzwerk nicht belastet.

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Eine vom Raumnocken-Kennfeld unabhängige Verschiebung der Leerlauffördermenge im unteren
Leerlaufdrehzahlbereich zur Anpassung an die verschiedenen Reibungswerte der einzelnen Motoren geschieht dadurch, daß die drehzahlabhängige Spannung des ersten Wandlers über ein aus zwei Dioden gebildetes Diodengatter auf das Steuersignal des zweiten Steuersignalerzeugers einwirkt.

Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des gesamten Regelkreises unter Einschluß der Brennkraftmaschine,

Fig. 2 und 3 Diagramme über die erwünschten Zusammenhänge der Temperatur, des Raumnockenhubes und des Regelweges des Fördermengenverstellgliedes der Einspritzeinrichtung,

Fig. 4 ein-vereinfacht es Schaltbild des ersten zur Änderung

der Raumnockendrehlage dienendes Teiles der Regeleinrichtung,

Fig. 5 ein ausführliches Schaltbild des zweiten zur Betätigung des Fördermengenverstellgliedes der Einspritzeinrichtung dienenden Teiles der Regelein

richtung,

Fig. 6 ein Schaltbild des in den ersten und zweiten Teil

der Regeleinrichtung eingefügten Leerlaufkorrekturgliedes,

Fig. 7 ein praktisches Ausführungsbeispiel des Raumnockensteuergerätes der Regeleinrichtung und

Fig. 8 eine schematische Darstellung der räumlichen Anordnung

der einzelnen Baugruppen der Regeleinrichtung.

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Das Blockschaltbild Fig. 1, in dem die mechanischen Verbindungen gestrichelt und die elektrischen Verbindungen ausgezogen gezeichnet sind, zeigt eine mit Fremdzündung arbeitende Einspritzbrennkraftmaschine 10, deren Drehzahl η von einem ersten mechanisch-elektrischen Wandler 11 in eine drehzahlabhangige Spannung Un umgewandelt wird. Diese Spannung Un wird in einen ersten Steuerspannungserzeuger 12 eines im wesentlichen aus zwei Steuerspannungserzeugern 12 und 22 bestehenden elektronischen Reglers 12,22 (bzw. 15 in Fig. 8) eingegeben. Das Ausgangssignal Sj dieses ersten Steuerspanmingserzeugers 12 betätigt einen als Stellglied wirkenden Drehmagneten 14, der einen Raumnocken 15 verdreht. Die Drehwinkellage des Raumnockens 15 ist abhängig von der Drehzahl η des Motors 10 und wird zur Einhaltung einer hohen Genauigkeit durch einen als Rückführglied dienenden zweiten mechanisch-elektrischen Wandler 16 auf den Eingang des ersten Steuerspannungserzeugers 12 zurückgeführt (Rückführung).

Der Raumnocken 15 ist außer in Abhängigkeit von der Drehzahl auch noch abhängig von der Stellung eines willkürlich betätigbaren mit der Drosselklappe 17 des Motors 10 verbundenen Bedienungshebels 18 (Gaspedal) verstellbar. Er wird dabei in axialer Richtung verschoben und verändert dadurch seine relative Lage zu einem Abtastglied 19. Selbstverständlich könnte auch das Abtastglied 19 gegenüber dem Raumnocken verschoben werden, und es wäre ebenfalls möglich, die Stellung des Bedienungshebels 18 elektrisch auf den Raumnocken 15 zu übertragen.

Ein dritter mechanisch-elektrischer Wandler 20 erzeugt eine von der Lage des Abtastgliedes 19 abhängige Spannung Uy.,

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die an einem ersten Zweig 21 des zweiten Steuersignalerzeugers 22 des elektronischen Reglers 12,22 (bzw. 13 in Fig. 8) angelegt ist. Die Ausgangsspannung U^ dieses ersten Zweiges 21 wird außerdem durch ein in den ersten Zweig 21 eingreifendes Temperatur-Korrekturglied 23 beeinflußt. In welcher Weise die Temperaturkorrektur eingreift, wird weiter hinten näher erläutert und in den Fig. 2,3 und 5 gezeigt.

Die Ausgangsspannung U. wird in einem aus zwei Widerständen und einem Summenpunkt gebildeten SoIl-Ist-Vergleichsglied 21a, das zu Fig. 5 ausführlich beschrieben wird, nach Vergleich mit einem weiter hinten näher erläuterten Ausgangssignal IT-n von einem Operationsverstärker 24- und einer nachgeschalteten Endstufe 25 zu einem am Ausgang des zweiten Steuerspannungserzeugers 22 auftretenden Steuersignal Syj verstärkt, das über einen als Steuerglied 26 wirkenden Stellmagneten 26a mit Feder 26b als Gegenkraft ein nur andeutungsweise gezeichnetes Fördermengenverstellglied 27 einer Einspritzeinrichtung 28 verstellt. Als Einspritzeinrichtung 28 dient im beschriebenen Beispiel eine bekannte Reihen-Einspritzpumpe mit einer Regelstange als Fördermengenverstellglied 27·

Die jeweilige Stellung des Steuergliedes 26 bzw. der Regelstange 27 wird mit Hilfe eines vierten mechanisch-elektrischen Wandlers 29 auf den Eingang des zweiten Steuerspannungserzeugers 22 zurückgeführt. Dabei wird eine als Ist-Wert vom vierten mechanisch-elektrischen Wandler 29 erzeugte Spannung U^_ffi in einem zweiten Zweig 30 des zweiten Steuerspannungserzeugers 22 zu einer Ausgangsspannung IL· umgeformt, die, wie bereits beschrieben, mit der Ausgangsspannung U^ im Soll-Ist-Vergleichsglied 21a verglichen wird.

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Die Ausgangsspannungen TJ. und Un der "beiden Zweige 21 und bewirken solange ein erhöhtes oder vermindertes Steuersignal S₁-J- "bis der Stellmagnet 26a die Regelstange 27 der Einspritzpumpe 28 auf die vom Raumnocken 15 vorgegebene Lage eingestellt hat, womit die Einspritzpumpe 28 die gewünschte fördermenge liefert. Die Einspritzpumpe 28 führt den geförderten kraftstoff der Brennkraftmaschine 10 zu, womit der in !"ig. ■vereinfacht dargestellte Regelkreis geschlossen ist. Durch ein luftdruek-Korrekturglied 31 ist zusätzlich zu der iPemperaturkorrektur im ersten Zweig 21 die Ausgangsspannung Hg des zweiten Zweiges 30 abhängig vom'Druck der die Brennkraftmaschine umgehenden Luft "beeinflußbar.

Die Jig« 2 und 3 sind Diagramme, die den gewünschten Einfluß der Temperaturkorrektur auf die Steuerung des vom Raumnockenhub Hgjj- abhängigen Stellweges des Fördermengenv er Stellgliedes 2?, des sogenannten Regelweges RV der Einspritzeinrichtung 28 zeigen. In Jig. 2 ist als Ordinate der Regelweg RV/ und als Abszisse der Räumnockenhub Hj™· aufgetragen. Als Parameter sind die Temperaturen T1 bis T9 eingezeichnet, wobei jeder Temperaturschritt, beispielsweise zwischen T1 und T2 oder T5 "und T6, gleich ist und die Temperatur von T1 auf T°/ ansteigt. Die beiden senkrechten Linien kennzeichnen den Raumnockenhub bei Leerlauf (L) bzw. Vollast (V). In Fig. 3 ist der Regelweg RW über der Temperatur T aufgetragen und als Parameter ist ein konstanter Raumnockenhub H-^=COnSt. angenommen. Aus beiden Diagrammen ist zu ersehen, daß der Regelweg RV/ einen etwa hyperbelförmigen Verlauf über der Temperatur T hat. Wie dieser Verlauf verwirklicht wird, wird weiter hint er zu Fig. 5 beschrieben.

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Nach Fig. 4 "besteht der erste mechanisch-elektrische Wandler

11 aus einem induktiven Drehzahlgeber 32 zur Erzeugung drehzahlabhängiger Impulse und einem elektronischen Impulswandler 33 mit Integrierglied 34- zur Umwandlung der Impulse in eine drehzahlabhängige Gleichspannung U (Sollwert), die über ein SoIl-Ist-Vergleichsglied 35» einen Operationsverstärker 36 und eine Endstufe 37 des ersten Steuerspannungserzeugers

12 zu dem Ausgangssignal Sj umgeformt wird. Dieses Signal Sj treibt den Drehmagneten 14 solange an, bis zwischen dem Wandler 11 und dem Rückführglied 16 am SoIl-Ist-Vergleichsgüed 35 keine Differenz spannung mehr auftritt, so daß das Ausgangssignal Sj einen der eingestellten Drehwinkellage des Drehmagneten 14 entsprechenden Wert beibehält. In der Ruhestellung des Drehmagneten 14 ist seine dem Ausgangssignal S-j- proportionale Stellkraft gleich der Rückstellkraft einer weiter hinten zu Fig. 7 näher beschriebenen Rückstellfeder 104. Das Rückführglied 16 besteht im wesentlichen aus einem induktiven Weggeber 38 und einem zugehörigen Demodulator 39 und erzeugt als Istwert für das SoIl-Ist-Vergleichsglied 35 eine Gleichspannung Uj..

In Fig. 5 ist derjenige Regelkreisteil aus Fig. 1 ausführlich dargestellt, der die am Raumnocken 15 abgetasteten V/ege in entsprechende Steuerglied-Stellungen bzw. Regelwege RV/ der Regelstange 27 der Einspritzpumpe 28 umwandelt. Dieser Teil des Regelkreises besteht im wesentlichen aus dem ersten Zweig 21 und dem zweiten Zweig 30, dem Operationsverstärker 24 und der Endstufe 25 des zweiten Steuerspannungserzeugers 22, aus dem dritten (20) und dem vierten (29) mechanischelektrischen V/andler, dem Temperatur-Korrekturglied 23, dem Luftdruck-Korrekturglied 31 und dem Steuerglied 26.

Von einem Oszillator 40 wird die aus zwei Wicklungen bestehende und einseitig an Hasse liegende Spule 41 des

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dritten mechanisch-elektrischen Wandlers 20 gespeist und ein mit dem Abtaststift 19 (Fig. 1) des Raumnockens 15 mechanisch verbundener Kern 42 der Spule 41 ist entsprechend der Stellung des Raumnockens 15 verschiebbar, wodurch sich die Induktivität bzw. das Induktivitätsverhältnis der beiden Wicklungen der Spule 41 verändert und eine von der Stellung des Raumnockens 15 beeinflußte und von der Lage des Abtaststiftes 19 abhängige V/ech sei spannung Uy. am Abgriff der Spule 41 liefert. An den Abgriff der Spule 41 ist die Anorde einer Diode 43 angeschlossen, deren Kathode mit einem Kondensator 44, einem Widerstand 45 und der Basis eines als Emitterfolger geschalteten n-p-n-Transistors 46 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 46 liegt am positiven Pol einer stabilisierten nicht näher dargestellten Betriebsspannungsquelle, die ihrerseits von der Batterie gespeist wird. Im folgenden wird dieser positive Pol kurz + genannt. Zur weiteren Vereinfachung der Schaltbilder sind die Verbindungsstellen mit dem positiven und negativen Pol der Spannungsquelle nicht miteinander verbunden, sondern in bekannter V/eise getrennt gezeichnet.

Mit der aus der Diode 43, dem Kondensator 44 und dem Widerstand 45 gebildeten Demodulator-Schaltung wird am Emitter des Transistors 46 eine von der Stellung des Spulenkerns 42 abhängige Ausgangsspannung TJ. gewonnen, die durch ein aus Widerständen aufgebautes Einstellnetzwerk 47 abstimmbar ist.

Die Ausgangsspannung U^ des ersten Zweiges 21 ist zusätzlich von dem Temperatur-Korrekturglied 23 beeinflußbar, das über einen als Emitterfolger geschalteten p-n-p-Transistor 48 in das Einstellnetzwerk 4? eingreift. Das Temperaturkorrektur-Glied 23 besteht im wesentlichen aus einem als Spannungsteiler

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geschalteten Festwiderstand 49 und einem temperaturabhängigen NTC-Widerstand 50· Der Abgriff dieses Spannungsteilers 49,50 ist mit der Basis des Transistors 48 verbunden, und zwischen diesem Abgriff und dem Festwiderstand 49 ist zur Kompensation der Umgebungstemperatur noch eine Diode 51 eingefügt. Der NTC-Widerstand 50 liegt einseitig an Masse. Dadurch ist ein guter Wärmeübergang vom Zylinderkopf des Motors auf den Widerstand möglich, denn seine sogenannte "Halbleiterpille" kann ohne Isolation direkt in den Zylinderkopf eingeschraubt werden.

Für die Warmlaufkorrektur verlangt der Motor eine multiplikatdve Veränderung der vom Raumnocken 15 abgetasteten ßteuerglied-Stellung bzw. des Regelweges RW. Dabei soll diese Veränderung für gleiche Temperaturschritte von hoher zu niedriger Temperatur größer werden (siehe Fig. 2) und für konstanten Raumnockenhub H-^ etwa hyperbelförmig verlaufen (siehe Fig.3). Dieser Verlauf läßt sich durch die beschriebene Schaltung des Temperatur-Korrekturgliedes 23 und durch den bekannten Verlauf der Kennlinie des NTC-WiderStandes 50 erreichen.

Die Ausgangsspannung U^ (Sollwert) trifft im SoIl-Ist-Vergleichsglied 21a mit der Ausgangsspannung U-n (Istwert) des zweiten Zweiges 30 zusammen, der wie folgt aufgebaut ist:

Ein zweiter Oszillator 53 speist eine Spule 5^ des vierten mechanisch-elektrischen Wandlers 29, der wie der zweite Wandler 20 als induktiver Spannungsteiler wirkt. Der erste Oszillator 40 könnte die Aufgabe des zweiten Oszillators 53 mit übernehmen, wenn er auf konstante Amplitude geregelt ist. Ein beweglicher Kern 55 ist mechanisch mit dem Ausgang des Steuergliedes 26 verbunden, was durch die unterbrochene und

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ige strichelte Linie 56 angedeutet ist. Am Abgriff der Spule 54, die einseitig an + liegt, sind über einen Kondensator 57 ein Widerstand 58 und die Basis eines p-sn-p-Transistors 59 angeschlossen , dessen Kollektor über einen Widerstand 60 an Masse liegt und dessen Emitter über eimern Kondensator 61 mit + verbunden ist. Der als Emitterfolger geschaltete Transistor 59 mit den zugehörigen Bauteilen 57 > 58,60,61 ist als Trennstufe zwischen dem vierten mecäianisch-elektrischen Wandler 29 und dem Luftdruck-Korrekturglied 31 geschaltet«, welches aus einem Höhendosensatz 62 und einem fünften mechanisch-elektrischen Wandler 63 Tsesteht. Der fünfte mechanisch-elektrische Wandler 63 ist wie der vierte mechanisch-elektrische Wandler 29 ein aus einer Spule 64 und einem Kern 65 bestehender induktiver Spannungsteiler,, der jedoch keinen besonderen Oszillator benötigt, weil er mit der Wechselspannung ΤΧτ-n des Wandlers 29 gespeist wird. Die Spule 64 ist wie die Spule 54 an + angeschlossen, und der Kern 65 ist mit dem Höhendosensatz 62 mechanisch verbunden. Die bei unterschiedlichen Luftdrücken erzeugten Stellwege des Höhendosensatzes 62 werden durch Verschieben des Kernes 65 gegenüber der Spule 64 in eine Spannungsänderung umgewandelt, die das von der Wechselspannung U,^, herrührende Gleichspannungssignal U^ am Ausgang des zweiten Zweiges 30 entsprechend verändert. Der mechanisch-elektrische Wandler ist mit einem ersten aus Widerständen 66,67,68 bestehenden Teil eines Einstellnetzwerkes zu einer Wheatstone-Brücke geschaltet, wobei der Längswiderstand 66 die Intensität der Spannungsänderung des Wandlers 63 bestimmt. Der zweite Teil des Einstellnetzwerkes besteht aus fünf Widerständen 691 70,7Oa,71»72. Zwischen beide Teile ist eine Demodulatorschaltung aus Diode 73» Kondensator 74 und Widerstand 75 eingefügt. Ein als Emitterfolger geschalteter p-n-p-Transistor 76, dessen Basis mit der Anode der Diode 73 ₅ dem Kondensator

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und dem Widerstand 75 verbunden ist, dessen Kollektor an Masse liegt und dessen Emitter mit dem Widerstand 69 des zweiten Teiles des Einstellnetzwerkes verbunden ist, dient als Impedanzwandler. Die zwischen den beiden Widerständen 71,72 abgegriffene Gleichspannung UR wird im Soll-Ist-Vergleichsglied 21a am Summenpunkt 52 über einen Summierwiderstand 77 mit dem über einen Summierwiderstand 78 angepaßten Gleichspannungssignal U^ verglichen. Da beide Gleichspannungssignale U-o und U. verschiedene Vorzeichen gegenüber dem festen Potential am positiven Eingang 84 des Operationsverstärkers 24 haben, kann beispielsweise ein erhöhtes Signal U. durch ein gleichfalls erhöhtes Signal U-n kompensiert werden. Die am Summenpunkt 52 abgegriffene Spannung steuert als Regelabweichung den negativen Steuereingang 79 des Operationsverstärkers 24, dessen Ausgang mit der Endstufe 25 verbunden ist. An dem Ausgang der Endstufe 25 tritt je nach Betrag und Vorzeichen der am Summenpunkt 52 abgegebenen Differenzspannung ein mehr oder weniger starkes Steuersignal SjJ auf, dessen Strom die Kraft des Stellmagneten 26a so beeinflußt, daß entweder durch größere Kraft, des Stellmagneten 26a oder der !Feder 26b eine Bewegung in die gewollte Richtung eingeleitet wird,Venn über die Verbindung 56 auf den Eingang des zweiten Zweiges 30 das dem Sollwert entsprechende Signal zurückgeführt wird, halten sich Magnet- und Federkraft die Waage. Die Kondensatoren 80,81 und die Widerstände 82, 83 dienen der Stabilität des Regelkreises. Am positiven Steuereingang 84 des Operationsverstärkers 24 ist zur Bildung einer Vergleichsspannung zur Differenzspannung am Summ-jenpunkt 52 der Abgriff eines aus Widerständen 85 und 86 gebildeten Spannungsteilers angeschlossen.

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Falls nötig, können zusätzliche additive Korrekturen durch gestrichelt angedeutete und zwischen Spule 41 und Masse oder zwischen Spule 54 und + oder Spule 64 und + eingefügte Korrekturglieder 87, 88 und 89 zugeschaltet werden.

Da verschiedene Motoren der gleichen Bauserie niemals einen völlig identischen Kraftstoffbedarf im unteren Leerlaufdrehzahlbereich haben, ist es notwendig, die normalerweise vom Raumnocken 15 gesteuerte Kraftstoffördermenge im unteren Leerlaufbereich anzupassen. Dies geschieht entsprechend Fig. 6 in vorteilhafter Weiße durch ein im wesentlichen aus zwei Dioden 90 und 91 gebildetes Diodengatter 92, das von der drehzahlabhängigen Spannung Un des ersten mechanisch-elektrischen Wandlers 11 (Fig, 1 und 4) gespeist wird, und das, wie Fig. 6 zeigt, in das Schaltbild nach Fig. 5 eingefügt werden kann. Die Spannung Un liegt an einem einseitig an Masse liegenden aus drei Widerständen 93»94,95 bestehenden Spannungsteiler, der zwei Abgriffe 96 und 97 hat, die mit den Ano-'den der Dioden 90,91 verbunden sind. Der Widerstand 95 zwischen den beiden Abgriffen 96 und 97 ist ein Stellwiderstand, mit dem die an den beiden Abgriffen auftretenden Spannungen so eingestellt werden können, daß im gewünschten Leerlauf-Drehzahlbereich, wo eine Abweichung von der vom Raumnocken 15 gesteuerten Fördermenge erwünscht ist, jeweils nur eine der Dioden 90 oder 91 leitet. Die Kathode der Diode 90 ist über einen Stellwiderstand 98 an den positiven Eingang 84 und die Kathode der Diode 91 über einen Stellwiderstand 99 und den Summenpunkt 52 an den negativen Eingang 79 des Operationsverstärkers 24 angeschlossen. Zwischen Stellwiderstand 99 und Summenpunkt 52 ist zur Anpassung noch ein Teilwiderstand 78a eingefügt, der neben einem weiteren Teilwiderstand 78b anstelle des Widerstandes 78 in Fig. 5 vorgesehen ist. Die Positionen 21,24,25»26,30,52 und 77 bis 86 in Fig. erfeprechen denen in Fig. 5· -16-

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Wird eine niedrigere Leerlaufmenge gewünscht, stellt man den Stellwiderstand 95 so ein, daß im Leerlaufdrehzahlbereich die Diode 90 leitet. Bei gewünschter, höherer Leerlaufmenge muß die Diode 91 leiten. Diese Schaltung arbeitet in der gewünschten V/eise, wenn sich- die drehzahlabhängige Spannung Un des Wandlers 11 bei steigender Drehzahl verringert, z.B. von 9 Volt bei Leerlaufdrehzahl auf fast 0 Volt bei maximal möglicher Drehzahl. In diesem Fall sperren die Dioden 9O>91 Lei einer nur geringfügig über der Leerlauf— drehzahl liegenden Betriebsdrehzahl den Stromfluß weg-en der herabgesetzten Spannung. Bei höheren Drehzahlen wird daher diese Korrektur nicht mehr wirksam:.,

Am Stellwiderstand 95 wird also eingestellt, bei welcher· Drehzahl und ob in Richtung höherer oder niedrigerer Leer-Iaufmenge eine Korrektur erfolg-cii soll. An den St el !widerständen 98 und 99 läßt sich zusätzlich die Größe der gewünschten Korrektur einstellen.

Der Raumnocken 15 ist, wie Fiβ. 7 zeigt, in einem Rauranockensteuergerät 100 untergebracht,, uncj&war zusammen mit den Drehmagnet en 14, dem induktiven Weggeber 58 des zweiten mechanischen Wandlers 16 (Fig·. 4) und dem dritten mechanisch-elektrischen Wandler 20 mit dem Abtantglied 19. Der Rauinnocken 15 ist axial gleitbar auf einer Welle 101 gelagert. Ein Ende dieser Welle 101 trägt ein Zahnritzel 102, in das ein Zahnkranzsegment 103 des Drehmagneten 14 eingreift. Am anderen Ende ist eine als Spiralfeder ausgebildete Rückholfeder befestigt, die bestrebt ist, die Welle 101 und damit don Rauinnocken 15 gegen die Stellkraft des Drehmagneten 14 zu verdrehen. Heben dem Zahnritzel 102 ist ein spiralförmiger Nocken 105 angeordnet, dessen Hub vom induktiven Weggeber 38 abgetastet wird, dessen Ausgangssignal U₇₁, wie bereits

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zu J¹Ig. 2 beschrieben, zur Rückführung der Raumnoekendrehwinkellage dient. Um die Reibung weitgehend herabzusetzen, ist die Welle 101 in zwei Kugellagern 106 gelagert, die in Bohrungen 107 eines Gehäuses 108 eingesetzt sind. Ein Gehäusefl&nsch 109 trägt Spule 110 und Drehanker 111 des Drehmagneten 14 sowie die Lagerbohrung einer den Drehanker 111 mit dem Zahnkranzsegment 103 verbindenden Ankerwelle 112. Ein mit Kühlrippen 11Ja versehener Deckel 113 verschließt den Drehmagneten 14.

Auf einer zweiten senkrecht zur Welle 101 im Gehäuse 108 gelagerten Welle 114 einer Stelleinrichtung 115 zur Übertragung der Bewegung des Bedienungshebels 18 (siehe Pig. 1) auf den Raumnocken 15 ist innerhalb des Gehäuses 108 ein Kulissenhebel 116 befestigt. Der Kulissenhebel 116 trägt einen als Stift ausgebildeten Mitnehmer 117, der in eine Hingnut 118 em Raumnocken 15 angreift.

Wenn ein außen an der Welle 114 angebrachter und mit dem Bedienungshebel 18 verbundener Stellhebel 119 beispielsweise in Richtung des Pfeiles 120 bewegt wird, verdreht sich die Welle 114, und der Kulissenhebel 116 verschiebt über den in die Ringnut 118 angreifenden Mitnehmer 117 den Raumnocken 15 axial und zwar in Richtung des Pfeiles 121.

Die elektrischen Leitungen von der Spule 110 des Drehmagneten 14 und von den beiden induktiven Weggebern 38 und 20 sind über eine im Gehäuse 108 eingespritzte 8-polige Anschlußbuchse 122 nach außen geführt;. An diese Anschlußbuchse 122 kann ein handelsüblicher, strichpunktiert angedeuteter, Stecker 123 angeschlossen werden, der zusammen mit einem ebenfalls strichpunktiert angedeuteten Kabel 124 das

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Raumnockensteuergerät 100 mit dem elektronischen Regler 13 in Fig. 8 verbindet.

Fig. 8 zeigt die gesamte Regeleinrichtung in vereinfachter Darstellung mit einer für das praktische Ausführungsbeispiel vorteilhaften Anordnung der einzelnen Baugruppen. An der Einspritzpumpe 28 sind in einem Gehäuse 125 der mit der Regelstange 27 verbundene Stellmagnet 26a mit Feder 26b und der als Rückmeldeglied dienende vierte mechanischelektrische Wandler 29j sowie der von der Nockenwelle 126

™ der Einspritzpumpe 28 angetriebene aus Zahnrad 127 und Spule 128 bestehende induktive Drehzahlgeber 32 untergebracht. Der alle elektronischen Bauteile sowie das Temperatur-Korrekturglied 23 und das Luftdruck-Korrekturglied 31 enthaltende elektronische Regler 13 ist getrennt von der Einspritzpumpe 28 vorzugsweise an der Fahrzeugkarosserie angebracht, wo er geringeren Beschleunigungskraften ausgesetzt ist als am Motor. Ebenfalls vorzugsweise an der Fahrzeugkarosserie ist in der Nähe der Drosselklappe 17 in der Saugleitung des Motors 10 das Raumnockensteuergerät 100 befestigt, das mit dem Bedienungshebel 18 mechanisch und über das Kabel 124 mit dem elektronischen Regler 13 elektrisch verbunden

fc ist. Die Leitungen zwischen der Einspritzpumpe 28 und dem elektronischen Regler 13 sind zu einem nicht näher dargestellten Kabel 129 zusammengefaßt.

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Claims (12)

Robert Bosch GmbH R. 121 Ks/Kb Stuttgart Ansprüche

1. Regeleinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch einer mit Fremdzündung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Steuerglied, durch das in Abhängigkeit von mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine das Fördermengenverstellglied der Einspritzeinrichtung verstellbar ist, mit einem die Lage, vorzugsweise die Drehlage eines Raumnockens beeinflussenden Drehzahlmeßglied, wobei zusätzlich die relative Lage eines Abtastgliedes zum Raumnocken abhängig von der Lage eines mit der Drosselklappe verbundenen Bedienungshebels willkürlich änderbar ist, und mit mindestens einem von physikalischen Größen, vorzugsweise vom Luftdruck und/oder von aer Temperatur abhängigen Korrekturglied, durch das die abhängig von der Lage des Raunnockens gesteuerte Stellung des FörcennengenverStellgliedes korrigierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das mit einem Rückmeldeglied (29) gekuppelte Steuerglied (26) durch das Steuersignal (Sjt) eines elektronischen Reglers (12,22 bzw. 13 in Fig. 8) betätigbar ist, und ein erster mechanisch-elektrischer Wandler (11 bzw. 32,33*34- in Fig. 4-) zur Umwandlung der Drehzahl (n) der

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Brennkraftmaschine (1O) in eine drehzahlabhängige Spannung (Un) vorgesehen ist, die an einem ersten Steuersignalerzeuger (12) des elektronischen Reglers (12,22;13) angelegt ist, und daß durch dessen Ausgangssignal (Sj) ein elektrisches Stellglied (14) zur Änderung der Lage des Raumnockens (15) antreibbar ist, daß ein dritter mechanischelektrischer Wandler (20) eine von der Lage des Abtastgliedes (19) abhängige Spannung (u\,ß=Sollwert) erzeugt, die an einem ersten Zweig (21) eines zweiten Steuersignalerzeugers (22) des elektronischen Reglers (12,22;13) angelegt ist, und daß durch das Steuersignal (^sjj) des zweiton Steuersignalerzeugers (22) das Steuerglied (26) für das Fördermengenverstellglied (27) derart einstellbar ist, daß es die vom RBumnocken (15) vorgegebene Lage dann einnimmt, wenn eine von einem als Rückmeldeglied dienenden vierten mechanisch-elektrisehen Wandler (29) abgegebene und an einen zweiten Zweig (30) des zweiten Steuersignalerzeugers (22) angelegte Spannung (Uiro -- Istwert) der vom dritten mechanisch-elektrischen Wandler (20) abgegebenen Spannung (U,,, = Sollwert) entspricht.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, djjß durch mindestens ein elektrisches Korrektur^] ied(23,31)

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das Steuersignal (S-j-γ) des zweiten Steuersignal erz eugers (22) zusätzlich, "beeinflußbar ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur das mit dem Rückmeldeglied (29) gekuppelte Steuerglied (26) und ein Drehzahlgeber (32) des ersten mechanisch-elektrischen Wandlers (11) mit der Einspritzeinrichtung (28) mechanisch verbunden sind, und der Raumnocken (15) sowie der elektronische Regler (13) mit mindestens einem Korrekturglied (23>31) getrennt von der Einspritzeinrichtung (28) angeordnet sind (Fig. 8).

4-, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Rauinnocken (15) mit dem elektrischen Stellglied (14-) und der di'itte mechanisch-elektrische Wandler (20) mit dem Abtastglied (19)> sowie ein Weggeber (38) eines zweiten mechanisch-elektrischen Wandlers (16 in Fig. 1 und 4) als Rückführglied für die Drehwinkellage des Raumnockens (15) und- eine Stelleinrichtung (115) zur Änderung der relativen Lage zwisehen Abtastglied (19) und Raumnocken (15) in. einem gemeinsamen Raumnockensteuergerät (100) getrennt von der Einspritzeinrichtung (28) untergebracht sind (Fig. 7 und 8).

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5. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte (20) und vierte mechanisch-elektrische Wandler (29) induktive Spannungsteiler sind, die von mindestens einem Oszillator (40,53) gespeist werden (Fig. 5).

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrekturglieder ein elektrisches Luftdruck-Korrekturglied (31) und ein Temperatur-Korrekturglied (23) getrennt voneinander auf einen der beiden Zweige des zweiten Steuersignalerzeugers (22) einwirken, wodurch die Ausgangsspannungen (uaiUr) der beiden Zweige (21,30) beeinflußbar sind (Fig. 1 und 5)·

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftdruck-Korrekturglied (31) aus einem mit einem Höhendosensatz (62) zusammenwirkenden fünften mechanisch-elektrischen Wandler (63) besteht.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7_? dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Wandler (63) ein induktiver Spannungsteiler ist und direkt von der Wechselspannung (Uy. oder Uyj>) des dritten (20) oder vierten Wandlers (29) gespeist wird (Fig. 5).

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9. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperatur-Korrekturglied (23) ein Spannungsteiler (49,50) dient, der im wesentlichen aus einem Festwiderstand (49) und einem temperaturabhängigen, insbesondere NTC-Widerstand (50) besteht,

und
der an Masse liegt,/durch den die vom dritten (20) oder vierten Wandler (29) abgegebene Spannung (Uy^ oder Uy^) beeinflußbar ist (Fig. 5).

10. Regeleinrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand (50) über einen als Emitterfolger geschalteten Transistor (48) auf den ersten (21) oder zviei ten Zweig (30) des zweiten Steuersignal erz eiigers (22) einwirkt (Fig. 5).

11." Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand (50) über eine Demodulatorschaltung (43,44,45) ansteuerbar ist, welche an den Abgriff einer Spule ('41 oder 5^) mit veränderlicher Induktivität des dritten (20) oder vierten Wandlers (29) angeschlossen ist (Fig. 5).

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12. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Spannung (Un) des ersten Wandlers (11) über ein aus zwei Dioden (90, 91) gebildetes Diodengatter (92) auf das Steuersignal (S₁₁) des zweiten Steuersignalerzeugers (22) einwirkt (Fig. 6)./X

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