DE2163808A1 - Anordnung zum messen des drehmoments von brennkraft-motoren - Google Patents
Anordnung zum messen des drehmoments von brennkraft-motorenInfo
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Description
23-.11.1971 Chr/Lü .
Anlage zur
Patent- und
GebrauchsmusterhiIfsanmeldung
Patent- und
GebrauchsmusterhiIfsanmeldung
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.
30982 6/0-1 50
Robert Bosch GmbH R. 629
Stuttgart
2T63808
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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Bobert Bosch GmbH . >- R. 629
Stuttgart
2i63
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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Robert Bosch GmbH R. 629
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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-
- 6 3 0 9 8 2 6 7 0 1 B 0 ^ 0RlGmAL
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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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J 5.0
rf'.' ■ ·■
Robert Bosch GmbH R* 629
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«
BAD
Claims (1)
- „ η _
Robert Bosch GmbH ' R. 629Ansprüchenordnung zum Erzeugen einer dem Drehmoment von Motoren, ins-^y ' ■■■■■■■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- 1o -BAD 309826/0 150Robert Eosch GmbH R. 629Stuttgart 2163808der 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 zweitenySpannungsgebers (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.BAD- 11 -3 09826/0T50- 11 Robert Bosch GmbH 1«Stuttgart 21B30Ö87« 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 dööRobert Bosch GmbH B. 629Stuttgart 2163808Proportionalventil (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.-BAD ORIGINALZ6.Ufcy.7l ΑΑλλ/309826/0150Leerseite
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