DE2163808A1

DE2163808A1 - Anordnung zum messen des drehmoments von brennkraft-motoren

Info

Publication number: DE2163808A1
Application number: DE2163808A
Authority: DE
Inventors: Bert Wurst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1973-06-28
Also published as: NL7217451A; FR2165553A5; IT972538B; DE2163808C2; JPS5528330B2; US3835733A; SE384983B; JPS4868904A; GB1418876A

Description

23-.11.1971 Chr/Lü .

Anlage zur
Patent- und
GebrauchsmusterhiIfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Anordnung zum Messen des Drehmoments von Brennkraft-Motoren

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen,einer dem Drehmoment von Motoren, insbesondere von Otto-Motoren in Kraftfahrzeugen, proportionalen physikalischen Größe, insbesondere einer elektrischen Spannung.

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Robert Bosch GmbH R. 629

Stuttgart

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Die heute üblichen· automatischen Kraftfahrzeuggetriebe enthalten- ^: meist einen Planetensatz, der zum Schalt-en der verschiedenen Gänge herangezogen wird. Zum Schalten wird "jeweils eine einzelne Einheit des Planetensatzes, beispielsweise die Sonne oder die Planeten oder der Steg, mit Hilfe von hydraulisch betätigten Kupplungen oder Bremsbändern getrennt abgebremst. Durch die Auswahl und das Abbremsen eines bestimmten Teils des Planetensatzes werden dann die Gänge geschaltet.

** Die Schaltübergänge von einem Gang zum anderen müssen, wie schon oben erwähnt, ruckfrei gestaltet werden, außerdem ist die Abnützung der Kupplungen und Bremsbänder zu begrenzen. Daher muß der hydraulische Druck, mit dem die Kupplungen oder Bremsbänder ' betätigt werden, proportional zu dem vom Motor abgegebenen Drehmoment sein. Ein Maß für das Drehmoment eines Motors ist der im Saugrohr herrschende Unterdruck. Dieser Saugrohr-Unterdruck wird daher üblicherweise zur Steuerung des die Kupplungen oder Bremsbänder betätigenden Drucks ausgenützt. Insbesondere verwendet man zur Steuerung des hydraulischen Drucks eine an das Saugrohr angeschlossene Membran-Unterdruckdose.

Nun werden aber-neuer dings Abgase in das Saugrohr zurückgeführt-, um die Verunreinigung der Auspuffgase mit schädlichen Stoffen zu , verringern. In solchen Fällen kann der Saugrohr-Unter druck nicht .· mehr ohne weiteres als Maß für das Mo tor-Drehmoment zur Verfügung·; stehen. . -

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Messen des Drehmoments von Motoren zu schaffen, die andere: -

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Zustandsgrößen des laufenden Motors zur Messung heranzieht.

Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs erwähnten Vorrichtung dadurch erreicht, daß zum Erzeugen der physikalischen ■ Größe eine Vorrichtung zum Messen der Stellung der Drosselklappe des Motors und.eine Vorrichtung zum Messen der Drehzahl des Motors und daß eine Auswerteanordnung vorgesehen ist.

Eine besonders ^rute Wirkung wird erzielt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zum Messen der Stellung der Drosselklappe ein erster Spannungsgeber und zum Messen der Drehzahl des Motors ein zweiter Spannungsgeber vorgesehen ist und daß die Ausgänge der beiden Spannungsgeber an eine elektrische Auswerteschaltung angeschlossen sindjv/eitere Einzelheiten und zweckmäßige 7/eiterbildungen der Erfindung sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und ■ erläutert. -

Es zeigen

Fig. \ ein Übersichtsbild der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 ein Blockschaltbild der Auswerteschaltung, Fig. 3 einen Stromlaufplan der Auswerteschaltung.

Figur 1 zeigt einen mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Motor verbundenen Zündverteiler 11· Von dem in diesem Zündverteiler 11 enthaltenen Unterbrecherkontakt führt eine Leitung zu.einem ersten Eingang 12 einer Auswerteanordnung 13. Ein Fahrpedal ist über ein Gestänge 15 mit einem zweiten Eingang 16 der Auswerteanordnung 13 verbunden. An eine Klemme 17 der Auswerteanordnung ist der Pluspol der Batterie 18 angeschlossen, der Minuspol der Batterie liegt am Fahrzeugchassis. An die beiden Ausgange 49 und 17 der Auswerteanordnung 13 ist ein Druckregler 22 angeschlossen.

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Figur 2 zeigt einen Lastgeber 23« Dieser Lastgeber 23 ist, wie in Figur 1 dargestellt, über das Gestänge 15 mit dem Fahrpedal 14 verbunden. Der Ausgang des Lastgebers 23 ist an einen ersten Eingang einer Addierstufe ?4 angeschlossen. Der Eingang eines Drehzahlgebers 25 ist, wie in Figur 1 gezeigt, mit dem Zündverteiler verbunden, der Ausgang des Drehzahlgebers ist an einen zweiten Eingang der Addierstufe 24 angeschlossen. Der Ausgang der Addieretufe 24 liegt am Eingang einer Verstärkerstufe -26. Vom Ausgang der Verstärkerstufe 26 führt eine Rückführleitung zu einem anderen Eingang des Verstärkers 26. Außerdem ist an den Ausgang der Verstärkerstufe 26 der Eingang des Druckreglers 22 angeschlossen.

^ Der Strömlaufplan von Figur 3 zeigt zunächst die Ausv/er te anordnung 13,: an deren ersten Eingang 12 die zugehörige Klemme des Zündverteilers 11 enschließbsr ist. Von der Klemme des ersten Eingangs 12 führt ein Schutzwiderstand;31 zu einem Knotenpunkt 32. Zwischen dem Knotenpunkt 32 und einer Plusleitung 33 liegt eine Diode 34> vnü zwar mit der Katode an der Plusleitung 33; zwischen dem Knotenpunkt 32 und einer Minusleitung 35 liegt eine Diode 36 mit der Anode an der Minusleitung 35. Vom Knotenpunkt 32 zu einem Knotenpunkt 37 führt die Serienschaltung einer Diode 38 und eines Widerstands 39, dabei liegt die Anode der Diode 38 am Knotenpunkt 32. Zwischen dem Knotenpunkt 37 und der Minusleitung 35 ist die Parallelschaltung eines Ladekondensatars 41 und eines Entlade-Wiäerstands 42 angeordnet. Zwischen dem Knotenpunkt 37 und einem KhotenpunKt 43 liegt ein Widerstand 44, zwischen dem Knotenpunkt und der Minusleitung 35 ein Kondensator 45. Der zweite Eingang 16 der Auswerteanordnung 13 ist mechanisch mit dem Schleifer eines, Potentiometers 46 verbunden. Dieses Potentiometer 46 liegt über seine erste Klemme 47 am Knotenpunkt 43, über seine zweite Klemme 48 und einen Widerstand 49 an der Plus leitung 33. Zwischen dem Knotenpunkt 43 und dem Pluseingang" 51 eines Operationsverstärkers

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liegt ein Widerstand 53". Der Minus-Spannungs-Anschluß 54 des Operationsverstärkers 52 ist an die Minusleitung 35 angeschlossen, der Plus-Spannungs-Ansehluß 55 des Operationsverstärkers 52 ist mit einem Knotenpunkt 56 verbunden. Zwischen dem Plus-Eingang' 51 des Operationsverstärkers und dem Knotenpunkt 56 liegt" ein-Widerstand 57, zwischen dem Plus-Einga^^ 51 und der Masseleitung 35 ein Widerstand 58. Zwischen dem Minuseingang 59 des Operationsverstärkers 52 und dem Knotenpunkt 56 liegt ein Widerstand 61. Zwischen dem Knotenpunkt 56 und der Minusleitung 35 liegt ein Kondensator 62, zwischen dem Knotenpunkt 56 und der Plusleitung 33 eine Serienschaltung aus einem Widerstand 63 und einer Diode 64, wobei die Anode der Diode 64 an die Plusleitung angeschlossen ist. Zwischen dem Ausgang 65 des Operationsverstärkers 52 und dem Knotenpunkt 56 liegt ein Vliderstand 66, zwischen dem Ausgang 65 und einem Steuereingang 67 ein Kondensator Zwischen dem Ausgang 65« und dem Minuseingang 59 ist die Parallelschaltung aus einem Widerstand 71 und einem Kondensator 72 angeordnet. An den Ausgang 65 des Operationsverstärkers 52 ist die Basis eines Transistors 73 über einen Widerstand 74 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 73 ist über einen Gegenkopplungswiderstand 75 mit dem Minuseingang 59 des Operationsverstärkers 52 verbunden. Der Kollektor des Transistors 73 liegt über eine Diode 76 an der Plusleitung 33, dabei ist die Katode der Diode 76 an die Plusleitung 33 angeschlossen. Zwischen dem Kollektor des Transi- ^ stors 73 und der Minusleitung 35 liegt ein Kondensator 77, -zwischen dem Emitter des Transistors 73 und der Minusleitung 35 ein Widerstand 78. An den Kollektor des Transistors 73 ist außerdem die er·«- ste Ausgangsklemme 19 der Auswerteanordnung angeschlossen, die. zweite Ausgangsklemme 21 der ·Auswerteanordnung liegt an der Minusleitung 35. Zwischen der Plusleitung 33 und der Plusklemme 17 der Auswerteanordnung ist ein Sicherungselement, beispielsweise eine Schmelzsicherung 79, angeordnet.

Die Wirkungsweise der Auswerteanordnung nach Figur 3 ist im fol-

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genden beschrieben. Die· Zündimpulse, die vom Zündverteiler 11 und über die erste Eingangsklemme 12 in die Auswerte an Ordnung gelangen, werden von den Dioden 34 und 36 in der Amplitude begrenzt. Die Dioden 34 und 36 dienen außerdem als Verpolungsschutz. Bei einem falschen Anschluß äer,Auswerteanordnung 13 würde ein »hoher Strom über die ,dann in Durchlaßrichtung gepolten Dioden 34 und 36 fließen und die Schmelzsicherung 79 zum Auslösen bringen. Die Schaltelemente der Auswerteanordnung 13 werden so vor einer Zerstörung geschützt. Der im Zündverteiler 11 enthaltene Zündunterbrecher schließt den ersten Eingang 12 der Auswerteanordnung periodisch an Masse an. Die Häufigkeit dieses Anschließens ist der Drehzahl des Motors streng proportional. Während der Zeiten, zu denen der erste Eingang 12 nicht an Masse angeschlossen ist, liegt der erste Eingang 12 auf einem positiven Potential. Die Aufladung des Ladekondensators 41 erfolgt im Wesentlichen über den Widerstand 31, die Diode 38 polt den Widerstand 39 während der Zeit, zu der der erste Eingang 12 auf dem positiven Potential liegt.. Wenn der Zündunterbrecher geschlossen ist, wenn also der erste Eingang an Masse liegt, entlad sich der Ladekouöensatpr 41 im Wesentli- , chen über den Entladewiderstand 42, da die Diode 38 in diesem Fall sperrt. Zusammen mit den Widerständen 44 und 53 bildet der Kondensator 45 ein T-Filter mit Tiefpaßcharakteristik. Wenn der Wert des Potentiometers 46 nicht verändert wird, steht am Pluseingang 51 des Operationsverstärkers 52 ein gleichspannungsähnliches Potential zur Verfügung, dessen Höhe von der Motor-Drehzahl abhängig ist.

Der Widerstandswert des Potentiometers 46 ist abhängig von der Stellung des Fahrpedals 14. Das Potentiometer 46 stellt den Lastgeber 23 dar. Durch Verändern des Widerstandswerts des Potentiometers 46 wird die vom Ladekondensator 41 gelieferte Spannung moduliert. Das am Pluseingang 51 des Operationsverstärkers 52 zur Verfügung stehende Potential ist also sowohl von der Dreh-

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zahl η des Motors als auch von der Stellung eC des Fahrpedals/abhängig.

Der in Figur 2 gezeigte L&stgeber ?3 umfaßt also wenigstens

' das Potentiometer 46,. der"-Drehzahlgeber .25 umfaßt wenigstens den Widerstand 3 t, die Diode 58, den Widerstand und den Ladekondensator 41, die Addierstufe 24 enthält im Yfesentlichen die VTi der stände 42-, 44 und 53 sowie den Kondensator 45. Wie weiter unten beschrieben/ist, enthält die Verstärkerstufe 26 den Operationsverstärker 52 und die zugehörige Beschaltung sowie den Transistor 73 niit seiner Beschal tung.

Der Operationsverstärker 52 dient zunächst zum Verstärken der vom Lastgeber und vom Drehzahlgeber gelieferten Spannung, die vom ■ Motor-Drehmoment abhängig ist. Der Operationsverstärker 52 dient aber auch dazu, den zum Speisen des Druckreglers 22 über die Aus- · gangsklemmen 19 und 17 abgegebenen Strom i zu regeln. Es wird nämlich der Sollwert des in den Magnetsteller ges Druckreglers 22 fließenden Stroms über den Rückkopplungswiderstand 75 an den Minuseingang 59. £^es Operationsverstärkers 52 zurückgeführt und mit dem Istwert des in den'Plus.eingang 5T des Operationsverstärkers hineinfließenden Stroms verglichen und entsprechend ausgeregelt. Das hat zur Folge, daß Y/iderstandsänderungen der Spule des Magnetsteiler s bei Temperatur änderungen ohne spürbare Wirkung auf den Ausgangsstrom i bleiben. Die Stellung/des im Druckregler 22 ent-* haltenen Steuerkolbens bleibt damit weitgehend unabhängig von der Außentemperatur. Mit Hilfe der Diode 64 und des Widerstands 63 v/er den in Verbindung mit dem Operationsverstärker. 52 Änderungen der Versorguiigsspannnng (Klemme 17) weitgehend unwirksam gemacht. Weil sich die Durchlaßspannung der Diode 64 bei Spannungsschwankungen- anders ändert als der Spannungsabfall an einem ohmsch'en Widerstand, wirkt sich eine Änderung der VersorgungsspanHung an der Katode der Diode 64 stärker aus, als wenn die Diode 64 durch einen ohmsehen Widerstand ersetzt würde. Bei geeigneter Dimensio-

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nierurig der Beschäl tung- des Operationsverstärkers 52 führt dies zu einer Stabilisierung des Funktionsverhaltens der Aüswertean-Ordrtung 13* Dadurch wird auch der über die Ausgangsklemmen 19 und 17 fließende Strom i von Schwankungen der Versorgüngsspanhung weitgehend unabhängig.

Der Transistor 73 ist ein Leistungstransistor, der den erförderlichen Strom i für den im Druckregler 22 enthaltenen Magnetsteller aufbringt. Die Diode 76 dient als Freilauf diode" zum Abfangen des Rückschlagströms beim Abschalten des Magnetstellers.

Selbstverständlich ist das Fahrpedal 14 mit der Drosselklappe des Motors mechanisch gekuppelt, und jeder bestimmten Stellung des Fahrpedals entspricht auch eine ganz bestimmte Stellung der Drosselklappe« In Figur t der Zeichnung ist nur das Fahrpedal 14 eingezeichnet _t es könnte genau so gut auch die Drosselklappe dargestellt sein. An allen Stellen der Beschreibung, wo die Funktion des F&hrpedals beschrieben ist, könnte völlig gleichwertig auch die Funktion der Drosselklappe in Bezug auf die Auswerteschalturig angegeben sein* ^v

Der erf indurigs gemäßen Anordnung ist es möglich, daä .von einem Motor abgegebene Drehmoment zu Messen, Ohne daß der Saugröhr-ünterdruck als Maß für das abgegebene Motor-Drehmoment herangezogen Wird, Dies ist besonders wichtig bei Motoren, deren Aüfbau_züm Zweck der Abgasentgiftung gegenüber dem Herkömmlichen verändert ist. Die angegebene Auswerteanordriung stellt eine einfache Schaltung dar _t die mit billigen Mitteln leicht herstellbar ist, die aber trotzdem, noch hinreichend genaue Werte liefert* iterch &&Ά einfachen Atifbau der Schaltung der Auswerteariördnüng ist eine kostengiinstige Fertig]tüi^!g gegeben* 'jfegeft der geringen Anzahl der v'ei'v/erideten Bauelemente¹ i^t eine hoher Züverlassagk^it der Schaltung zu erwäirtefi«

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Claims

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Ansprüche

nordnung zum Erzeugen einer dem Drehmoment von Motoren, ins-

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besondere von Otto-Motoren in Kraftfahrzeugen, proportionalen physikalischen Größe, insbesondere¹ einer elektrischen Spannung, . dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der physikalischen Größe eine Vorrichtung (23) zum Messen der Stellung ((X) der Drosselklappe des Motors oder des Fahrpedals (14) und eine Vorrichtung (25) zum Messen der Motordrehzahl (n) und daß eine Auswerteanordnung (13) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Stellung (<x ) der Drosselklappe oder des Fahrpedals (14) ein erster Spannungsgeber (46) und zum Messen der Drehzahl (n) des Motors ein zweiter Spannungsgeber (41) vorgesehen ist und daß'die Ausgänge der beiden Spannungsgeber (46, 41). an eine elektrische Auswerteschaltung (24, 26) angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spannungsgeber ein mit der Drosselklappe oder dem Fahr- · pedal (14) mechanisch verbundenes WiderStandspotentiometer'(46) enthält. ■

4. Anordnung nach Anspruch ? oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Eing&ng des zweiten Spannungsgebers (41) an den in einem Zündverteiler (11) enthaltenen Zündunterbrecher ange- _ schlossen ist.

5. Anordnung nech Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsgeber (41) einen Gleichrichter (38), insbesondere eine Diode, einen Ladekondensator (41) und einen Entladewiderstand (42) enthält, daß die Diode (38) zwischen dem Eingang des zweiten_ySpannungsgebers (12) und dem riichtgeerdeten Anschluß des Ladekondensators (41) liegt und daß an den Ausgang (37) des zweiten Spannungsgebers (41) vorzugsweise eine Siebschaltung (43, 44, 45) zum Glätten der vom zweiten Spannungsgeber (41) abgegebenen Ausgangsspannung angeschlos sen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit einer Plusleitung und einer geerdeten Minusleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung von Spannungsspitzen und zum Schutz der Schaltung bei falschgepolten Anschlüssen zwischen dem Eingang (12) des zweiten Spannungsgebers (41) und der Minusleitung (35) eine erste Diode (36) und zwischen dem Eingang (12) und der Plusleitung (33) eine zweite Diode (34). liegt und daß diese beiden Dioden (36, 34) in Sperrichtung zwischen Plus und Minusleitung (35, 33) geschaltet sind.

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7« Anordnung nach einem der Ansprüche-? fels 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Spannungsgebers (46) und der Ausgang des zweiten Spsnnungsgebers (41) an einem · einzigen Eingang 01) der Auswerteschaltung (2*4, 26; 52) SU-* sanunengefuhrt sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, äsß die Auswerteschaltung (24* 26) einenOpera-

. ■ tionsverstarker (52) _t-dem gegebenenfalls eine Endstufe (73) nachgeschaltet ist,enthalt*

9. Anordnung nech Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet _t daf der erste (positive) Eingang (51) des öperöitiönsverstärkerg (52) an den Eingang der Auswerteschaltung (24, 26) und da^ der zweite (negative) Bingang (^f) des Öper&tiötisvers-tärkersi (52) mit-einem Ausgang (75, TS) der Endstufe* C75) verbunden ist*

to· Anordnttng n©ch wenigstens einem der Ansprüche 2 Ms 9, ös^ durch gekennzeichnet, daß^ ein Ausgang, vorzugsweise eiii zwei* ter Ausgang - (T 9), der Auswerteschaltung (24) 26} mit deffi Eingang eines Msgnetstellers (2?) zum? Steuern eines gis regler- dienenden Br-oportiönslventils C22') verfeinden ist#

It. Anordnung nach Anspruch f&_f dadurch gefeenifegeacHiiit _f döö

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Proportionalventil (22) im Steuerkreis wenigstens einer Getriebekupplung des Kraftfahrzeugs liegt.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß des Proportionalventil (22) im Vorsteuerkreis von wenigstens einem zur Getriebesteuerung dienenden Hauptventils angeordnet ist. *

15. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die, Vorrichtung (23) zum Messen der Stellung ((X ) der Drosselklappe oder des Fahrpedals (14) und die Auswerteschaltung (24, 26) in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind.

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