DE2245062A1 - CALCULATING ELEMENT WORKING WITH A FLUID - Google Patents
CALCULATING ELEMENT WORKING WITH A FLUIDInfo
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Description
3 HANNOVER, BURCKHARDTSTR. 1 ' TELEFON (0511) 62 84 73 3 HANNOVER, BURCKHARDTSTR. 1 'TELEPHONE (0511) 62 84 73
Bowles Fluidics ,. ...Bowles Fluidics,. ...
CorporationCorporation
Datum 8. September 1972 Date September 8, 1972
Mit einem Strömungsmittel arbeitendes RechenelementComputing element operating with a fluid
Die -Erfindung bezieht sich auf mit Strömungsmittel arbeitende Rechenelemente und insbesondere auf ein mit Strömungsmittel arbeitendes Rechenelement zur Verwendung in einer Steuereinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen.The invention relates to fluid operated Computing elements and in particular a computing element working with fluid for use in a control device for internal combustion engines.
Das zunehmende öffentliche Interesse in Verbindung mit der Luftverschmutzung hat zu gesetzlichen Bestimmungen in vielen Ländern geführt, die das Ziel haben, die zulässigen Giftemissionen von Motorfahrzeugen zu begrenzen. Die Bestimmungen werden von Jahr zu Jahr schärfer, und von 1975 an sollen die Fahrzeuge im wesentlichen giftfrei sein«The increasing public interest in connection with air pollution has resulted in legislation in many Countries that aim to limit toxic emissions from motor vehicles. The regulations are getting sharper from year to year, and from 1975 onwards the vehicles should be essentially non-toxic «
Um der Verbrennungskraftmaschine ihre Nützlichkeit in einer giftfreien Umgebung zu erhalten, ist es erforderlich,In order to keep the internal combustion engine useful in a non-toxic environment, it is necessary to
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daß eine wirksame Verbesserung der Brennstoffeinspeisung entwickelt wird. Vorbekannte Brennstoffspeisesysteme wurden in der Vergangenheit bereits verwendet, sie erfordern jedoch komplizierte Rechner zur Errechnung des erforderlichen Brennstoffstroms aus den verschiedensten abgetasteten Maschinenparametern. Die Komplizierheit und die sich daraus ergebenden hohen Kosten vorbekannter Brennstoffspeisesysteme haben solche Systeme für eine kommerzielle Anwendung unbrauchbar gemacht. Infolgedessen wurden Brennstoffspeisesysteme in der Vergangenheit nur dann verwendet, wenn spezielle Anforderungen gestellt wurden, z.B. bei Sport- oder Rennwagen oder bei Luxuswagen. Wenn die Verbrennungskraftmaschine verwendbar bleiben soll, muß für alle produzierten Wagen ein Brennstoffspeisesystem mit geringen Kosten entwickelt werden.that developed an effective fuel feed improvement will. Prior art fuel feed systems have been used in the past, but they require complicated ones Computer for calculating the required fuel flow from the various scanned machine parameters. The complexity and the resulting high cost of previously known fuel feed systems have such Systems rendered unusable for commercial use. As a result, fuel feed systems have been used in the past Only used if special requirements were made, e.g. for sports or racing cars or for luxury cars. If the internal combustion engine is to remain usable, a fuel feed system must be provided for all cars produced can be developed at a low cost.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffspeiseeinrichtung zu geringem Preis und von relativ großer Einfachheit zu schaffen.It is therefore the object of the invention to provide a fuel feed device to create at a low price and of relatively great simplicity.
Verfahren zur Berechnung des Brennstoffbedarfs können allgemein in zwei Klassen unterteilt werden, nämlich direkte und indirekte Verfahren. Die herkömmlichen Verfahren sind alle indirekt. Die Einrichtung der vorliegenden Erfindung ist direkt, da sie die wichtigste Veränderliche der Maschine, nämlich den Luftstrom, mißt.Methods for calculating fuel consumption can generally be divided into two classes, namely direct and indirect procedures. The traditional practices are all indirect. The facility of the present invention is straightforward, because it measures the most important variable of the machine, namely the air flow.
Alle herkömmlichen Systeme erfordern komplizierte, nichtlineare Funktionen von zwei Variablen. Daher verwenden her- All conventional systems require complicated, non-linear functions of two variables. Therefore use
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kömmliche mechanische Rechner dreidimensionale Nocken, Analogrechner (sowohl elektronische als auch mit Strömungsmittel arbeitende) verwenden sehr komplizierte Schaltkreise mit aktiven, passiven, linearen und nichtlinearen Schaltgliedern und in Digitalrechnern ist eine Großzahl von Speichern erforderlich. Im Gegensatz dazu gestattet die direkte Methode eine einfache Ausführung unter Verwendung einer nichtlinearen Funktion nur einer einzigen Variablen. Diese Funktion, wenn richtig ausgewählt, ermöglicht anderen gemessenen Maschinenparametern die einfache Änderung der Funktion durch einfache Rechenvorgänge. Wie noch im einzelnen beschrieben wird, ist die eine ausgewählte Variable das Brennstoff/Luftverhältnis, und die nichtlineare Funktion ist die Beziehung zwischen der Belastung der Maschine und dem Brennstoff/Luftverhältnis.Conventional mechanical computers, three-dimensional cams, analog computers (both electronic and fluid) use very complex circuits with active, passive, linear and non-linear switching elements and in digital computers a large number of memories is required. In contrast, the direct method allows simple implementation using a non-linear function just a single variable. This function, if correctly selected, allows other measured machine parameters to easily change the function through simple Arithmetic operations. As will be described in detail below, is the one selected variable is the fuel / air ratio, and the non-linear function is the relationship between the load on the engine and the fuel / air ratio.
Die Technologie der Fluidics (mit Strömungsmittel arbeitende Elemente) führt aufgrund ihrer Eigenart unmittelbar zu einer Anwendung in Systemen zur Brennstoffdosierung. Diese Technologie nutzt, wie das jetzt allgemein bekannt ist, die Steuerung von Strahlen von Strömungsmittel durch Drücke oder andere Strahlen oder Ströme, um eine Verstärkung oder ein Schalten ohne bewegliche "feile zu bewirken. Verschiedene mit Fluidics arbeitende Steuersysteme, die für andere Anwendungs» fälle entwickelt worden sind und die auf den ersten Blick zur Steuerung der Brennstoffspeisung verwendbar erscheinen, können in der Praxis nicht für die Brennstoffspeisung verwendetThe technology of fluidics (elements working with fluids) leads directly to due to its peculiarity an application in fuel metering systems. As is now commonly known, this technology takes advantage of the Control of jets of fluid by pressures or other jets or currents to provide a gain or a Switching without causing a moving file. Various control systems working with Fluidics, which are used for other applications. cases have been developed and which at first glance appear to be useful for controlling the fuel supply not used for fuel supply in practice
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werden. Die Haupteinschränkung in dieser Beziehung liegt in der Tatsache, daß die Eingangs/Ausgangscharakteristiken von mit Strömungsmittel arbeitenden Elementen von Element zu Element nicht genau einhaltbar sind, wenn diese Elemente in großen Mengen massenproduziert sind. Es muß daher eine hohe Genauigkeit mit genauen passiven Schaltteilen erreicht werden, die mit genauen einhaltbaren Eigenschaften gefertigt werden können. Eine Zahl von älteren Vorschlägen zur Brennstoffdosierung unter Zuhilfenahme von Fluidics erscheinen daher auf den ersten Blick vielversprechend, sie leiden jedoch an der mangelnden Wiederholbarkeit der Betriebseigenschaften von Element zu Element. Beispiele solcher mit Fluidics arbeitenden Steuereinrichtungen für Brennstoffsysteme sind in den folgenden USA-Patentschriften beschrieben: 3 406 951, 3 477 699, 3 389 894, 3 574 346 und 3 548 795. Die in diesen Patenten angegebenen Nachteile solcher Systeme basieren auf der Tatsache, daß ein Fluidicelement mit seinen nicht wiederholbaren Betriebseigenschaften nicht zur direkten Dosierung einer genauen Menge von Brennstoff in einem Genauigkeitsbereich von ein bis zwei Prozent verwendet werden kann.will. The main limitation in this relationship resides in the fact that the input / output characteristics of elements working with fluid cannot be precisely maintained from element to element if these elements are in large Quantities are mass produced. A high level of accuracy must therefore be achieved with precise passive switching parts, which can be manufactured with precise, maintainable properties. A number of older fuel metering suggestions with the help of Fluidics therefore appear promising at first glance, but they suffer from the lack of them Repeatability of operating characteristics from element to element. Examples of those working with Fluidics Control devices for fuel systems are described in the following U.S. patents: 3,406,951, 3,477,699, 3,389,894, 3,574,346 and 3,548,795. The disadvantages of such systems noted in these patents are based on the fact that a fluidic element with its non-repeatable operating properties is not suitable for direct dosing of an accurate Amount of fuel can be used within an accuracy range of one to two percent.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mit Strömungsmittel arbeitendes Rechenelement zu schaffen, das zur Verwendung in einem Brennstoffspeisesystem geeignet ist.The invention is therefore based on the object of providing a computing element which operates with fluid and which is used for Use in a fuel feed system is suitable.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch eine Quelle mit unter Druck stehendem Strömungsmittel, durch eineThe solution to this problem is characterized by a source of pressurized fluid, by a
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Düse, die unter Druck stehendes Fluidum von der Quelle erhält und in der Strömung des Strömungsmittels angeordnet ist und einen Abtaststrahl des unter Druck stehenden Strömungsmittels parallel zu und in Richtung der Strömung des Strömungsmittels aussendet, durch einen Empfänger, der in der Strömung des Strömungsmittels angeordnet ist und einen Teil des Abtaststrahls auffängt, der einen Druck hat, der sich mit der Strömung des Strömungsmittels ändert, wobei der Empfänger ein Ausgangssignal liefert, und durch eine Steuereinrichtung zur Änderung des Druckes des unter Druck stehenden, mit der Düse verbundenen Strömungsmittels in Abhängigkeit von dem zusätzlichen Parameter.Nozzle that receives pressurized fluid from the source and disposed in the flow of the fluid and a scanning jet of the pressurized fluid sends out parallel to and in the direction of the flow of the fluid, through a receiver that is in the flow of the fluid is arranged and intercepts a portion of the scanning beam, which has a pressure that is consistent with the flow of the fluid changes, the receiver providing an output signal, and by control means for changing the pressure of the pressurized fluid connected to the nozzle as a function of the additional Parameter.
Der Luftstrom in dem Ansaugstutzen kann somit mittels eines Parallelstromtasters gemessen werden, bei dem ein Abtaststrahl in den Stutzen in Richtung auf einen Empfänger parallel zu und mit dem Luftstrom gerichtet ist. Die viskose Wechselwirkung zwischen dem Luftstrom zwischen dem Ansaugstutzen und dem Abtaststrahl führt zu Änderungen in dem Strahldruck an dem Empfänger als lineare Funktion der Luftstromänderungen in dem Ansaugstutzen.The air flow in the intake manifold can thus be measured by means of a parallel flow sensor in which a scanning beam in the nozzle is directed towards a receiver parallel to and with the air flow. The viscous interaction between the air flow between the intake manifold and the scanning jet results in changes in jet pressure the receiver as a linear function of the airflow changes in the intake manifold.
Der Speisedruck für den Abtaststrahl ist selbst variabel in Abhängigkeit von dem Luftdruck und der Temperatur im Einlaß des Ansaugstutzens, von der Maschinentemperatur und dem errechneten BrennstoffSpeiseverhältnis, das mittels eines mit Strömungsmittel arbeitenden Funktionengenerators als nicht-The feed pressure for the scanning beam is itself variable depending on the air pressure and the temperature in the inlet the intake port, the machine temperature and the calculated fuel / feed ratio, which is determined by means of a Function generator operating fluid as a non-
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lineare Funktion des Druckes im Einlaß des Ansaugstutzens abgeleitet ist. Die Wirkung der Änderung des Speisedrucks des Abtaststrahls in Abhängigkeit von diesen Parametern ist die Summierung dieser Parameter und die Multiplikation dieser Summe mit dem Luftstrom im Ansaugstutzen. Das sich ergebende Drucksignal an dem Empfänger des Abtaststrahls stellt den erforderlichen Brennstofffluß dar. Dieses Signal wird dann fluidisch durch die Drehzahl der Maschine dividiert, um so ein Signal zu erhalten, das für die Brennstoffmenge repräsentativ ist, die pro Hub der Maschine erforderlich ist. Dieses Signal steuert die Brennstoffpumpe, so daß die genaue Brennstoffmenge der Maschine während jedes Hubes zugeführt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Maschine erhöht und die Aussendung von Luftgiftstoffen verringert wird.linear function of the pressure in the inlet of the suction port derived is. The effect of changing the feed pressure of the scanning beam as a function of these parameters is Summing up these parameters and multiplying this sum by the air flow in the intake manifold. The resulting Pressure signal at the receiver of the scanning beam represents the required fuel flow. This signal is then fluidly divided by the speed of the engine to produce a Signal representative of the amount of fuel required per stroke of the engine. This signal controls the fuel pump so that the exact amount of fuel is fed to the engine during each stroke, thereby the The efficiency of the machine is increased and the emission of air pollutants is reduced.
Anordnungen gemäß der Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.Arrangements according to the invention will now be described, for example, with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Brennstoffspeisesystem gemäß der Erfindung,Fig. 1 shows a block diagram of a fuel feed system according to the invention,
Fig. 2 zeigt einen Schnitt 2-2 des Ansaugstutzens in Fig. 1,Fig. 2 shows a section 2-2 of the intake port in Fig. 1,
Fig. 3 ist ein Taktdiagramm und zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten des Blockschaltbildes gemäß Fig. 1,Fig. 3 is a timing diagram showing the timing of signals at various points of the block diagram according to FIG. 1,
Fig. 4 ist ein Schaltbild eines fluidischen Brenn-Fig. 4 is a circuit diagram of a fluidic combustion
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stoffflußrechners, wie er bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 verwendet ist,material flow calculator, as he did at the establishment is used according to Fig. 1,
Fig. 5 ist ein Schaltbild eines fluidischen Funktionengenerators für das Brennstoff/Luftverhältnis, verwendet bei der Einrichtung gemäß Fig. 1,Fig. 5 is a circuit diagram of a fluidic function generator for the fuel / air ratio, used in the device according to FIG. 1,
Fig. 6 ist ein Schaltbild eines fluidischen Schaltkreises für den Brennstofffluß pro Hub, verwendet bei der Einrichtung gemäß Fig. 1,Fig. 6 is a circuit diagram of a fluidic circuit for the fuel flow per stroke used in the device according to FIG. 1,
Fig. 7 ist ein Schaltbild einer fluidischen Hubsteuerung für die Einrichtung gemäß Fig. 1,FIG. 7 is a circuit diagram of a fluidic stroke control for the device according to FIG. 1,
Fig. 8 ist ein Schaltbild eines fluidischen Leerlaufreglers für die Einrichtung gemäß Fig. 1, und8 is a circuit diagram of a fluidic idle controller for the device according to FIGS. 1, and
Fig. 9 ist ein Schaltbild eines fluidischen Rechners mit Wirbeldrosselverstärker für die Einrichtung gemäß Fig. 1.9 is a circuit diagram of a fluidic computer with vortex throttle amplifier for the device according to FIG. 1.
Es sei zunächst auf Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen, in der ein mit Strömungsmittel arbeitendes Regelsystem zur Brennstoffeinspeisung unter Verwendung der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung illustriert ist. Ein Einlaßstutzen 10 einer Verbrennungskraftmaschine erhält einen Luftzustrom von einem Luftfilter 11. Die Luftversorgung für die mit Strömungsmittel arbeitenden Regelkreise v die weiter unten beschriebenReferring first to Figure 1 of the drawings, there is illustrated a fluidic fuel delivery control system utilizing the principles of the present invention. An inlet pipe 10 of an internal combustion engine receives an air flow from an air filter 11. The air supply for the working fluid with the control loops described below v
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sind, weisen eine Luftpumpe 1 und einen Regler 2 auf. Die Luft für die Luftpume kommt von dem Umgebungsbereich des Einlaßstutzens 10, nachdem die Luft durch das Luftfilter 11 gefiltert ist. Der Regler 2 nutzt ebenfalls den Einlaßdruck im Einlaßstutzen als Bezugsgröße aus und nicht den atmosphärischen Druck. Dies schafft für den Luftstromtaster, der weiter unten beschrieben ist, einen Speisedruck, der in genauer Beziehung zu dem statischen Druck in dem Strömungstastbereich steht. Wenn auch keine direkte Verbindung in den Zeichnungen dargestellt ist, so dient doch der geregelte Ausgangsdruck P+ aus der Luftpumpe 1 als eine Speisequelle für alle mit Strömungsmittel betriebenen Elemente in dem System.have an air pump 1 and a regulator 2. The air for the air pump comes from the area surrounding the inlet port 10 after the air is filtered through the air filter 11. The regulator 2 also uses the inlet pressure in the inlet port as a reference value and not the atmospheric pressure. This creates for the airflow button, which is below is a feed pressure which is closely related to the static pressure in the flow sensing area. Even if no direct connection is shown in the drawings, the regulated output pressure P + is used the air pump 1 as a supply source for all fluid operated elements in the system.
Der Luftstrom ist mittels eines Parallelstromtasters abgetastet, der eine Speisedüse 13 und ein Aufnahmerohr 15 aufweist, die sich in dem Einlaßstutzen 1 befinden. Der Parallelstromtaster ist entsprechend der US-Patentanmeldung Nr. 36,627, angemeldet am 12. Mai 1970 und überschrieben "Fluidic Flow Sensing Techniques" aufgebaut. Der Strömungstaster arbeitet in der Weise, daß er einen Taststrahl 14 aus unter Druck stehendem Strömungsmittel, in diesem Fall Luft, in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der zu überwachenden Strömung, in diesem Fall dem Luftstrom im Einlaßstutzen, aussendet. Zu diesem Zwecke ist die Speisedüse 13 in dem Luftstrom des Einlaßstutzens eingetaucht und axial zu dem Luftstrom ausgerichtet. In gleicher Weise ist das Aufnahmerohr 15 so angeordnet, daßThe air flow is scanned by means of a parallel flow sensor which has a feed nozzle 13 and a receiving tube 15, which are located in the inlet port 1. The parallel current button is according to US patent application No. 36,627, registered on May 12, 1970 and entitled "Fluidic Flow Sensing Techniques". The flow button works in such a way that it sends a probe jet 14 of pressurized fluid, in this case air, in one direction essentially parallel to the flow to be monitored, in this case the air flow in the inlet port. To this For this purpose, the feed nozzle 13 is immersed in the air flow of the inlet connection and axially aligned with the air flow. In the same way, the receiving tube 15 is arranged so that
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es einen Teil des Taststrahls 14 auffängt/ der nicht den konstanten Druck des zentralen Kerns des Taststrahls einschließt. Der an dem Aufnahmerohr 15 empfangene Teil des Taststrahls ist von Druckänderungen beeinflußt, die sich aufgrund von Strömungsänderungen in dem Luftstrom des Einlaßstutzens ergeben, da der Luftstrom in dem Einlaßstutzen viskos mit dem Taststrahl 14 gekoppelt ist. Von Wichtigkeit ist, daß der Parallelstromtaster, der hier verwendet ist, ein Signal an dem Aufnahmerohr 15 liefert, das eine lineare Funktion der Luftstromänderung in dem Einlaßstutzen ist. Darüber hinaus ist der Ruhedruck (d.h. bei der Luftströmung null in dem Einlaßstutzen) durch den Taststrahl 14 auf ein arbeitsfähiges Niveau angehoben, so daß selbst eine geringe Luftströmung in dem Einlaßstutzen durch den beschriebenen Parallelstromtäster abgetastet werden kann, ohne daß hochempfindliche Niederdrucktasteinrichtungen erforderlich sind.it intercepts a portion of the probe beam 14 / which does not include the constant pressure of the central core of the probe beam. The part of the probe beam received at the receiving tube 15 is influenced by pressure changes which are due to Flow changes in the air flow of the inlet port result because the air flow in the inlet port is viscous with the Probe beam 14 is coupled. It is important that the parallel current button used here gives a signal the pick-up tube 15 which is a linear function of the change in air flow in the inlet port. In addition, is the pressure at rest (i.e. with zero air flow in the inlet port) through the probe jet 14 to a working level raised, so that even a small air flow in the inlet port is scanned by the parallel flow button described without the need for highly sensitive, low-pressure pushbuttons.
In Fig. 4 wird der Speisedruck P+ für die Speisedüse 13 durch einen festen Strömungswiderstand A, zugeführt, der mit einem variablen Strömungswiderstand A- in Reihe geschaltet ist. Der Ausgangsdruck von dem Aufnahmerohr 15 ist mit P_ bezeichnet und ändert sich, wie bereits erwähnt, in Abhängigkeit von dem Luftstrom in dem Einlaßstutzen. Der Speisedruck für die Speisedüse 13 gelangt außerdem an in leihe geschaltete feste Strömungswiderstände A. und A2, von denen der letztere mit dem Einlaßstutzen 10 in Beziehung steht. Die Strömungs-In Fig. 4, the feed pressure P + for the feed nozzle 13 is supplied through a fixed flow resistance A, which is connected in series with a variable flow resistance A-. The outlet pressure from the receiving tube 15 is denoted by P_ and changes, as already mentioned, as a function of the air flow in the inlet connection. The feed pressure for the feed nozzle 13 also arrives at fixed flow resistances A and A 2 connected in lending, of which the latter is related to the inlet connection 10. The flow
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widerstände A. und A3 sind so ausgewählt, daß sie den Druck P- zu einer Verbindung zwischen diesen beiden Strömungswiderständen gleich dem Druck P~ machen, wenn ein Luftstrom durch den Einlaßstutzen 10 null ist. Die Druckdifferenz ΔΡ zwischen P2 und P- ist für einen Luftstrom null in dem Einlaßstutzen genullt und ändert sich proportional in dem Luftstrom in dem Einlaßstutzen 10.Resistances A. and A 3 are selected so that they make the pressure P- a connection between these two flow resistances equal to the pressure P ~ when an air flow through the inlet port 10 is zero. The pressure difference ΔΡ between P 2 and P- is zero for an air flow in the inlet connection and changes proportionally in the air flow in the inlet connection 10.
Wie weiter unten beschrieben,ist eine Änderung des Speisedrucks und der Speisedüse 13 das Mittel, das zur Einführung der Einflüsse des Brennstoff/Luftverhältnisses, der Maschinentemperatur, der Einlaßtemperatur und der Einlaßluftdichte an dem Luftstromtaster dient. ΔΡ wird in dieser Weise modifiziert, um das gewünschte Brennstoffströmungssignal zur Steuerung der Menge der Brennstoffeinspeisung zu liefern. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Einführung dieser Effekte, ihrer Summierung und die Multiplikation der Summe mit dem Luftstromsignal unmittelbar an dem Strömungstaster erzielt wird. Insofern existiert ein Signal, das den Luftstrom selbst (unmodifiziert) darstellt, tatsächlich nicht; es gibt auch kein gesondertes Signal für das Brennstoff/Luftverhältnis, ausgenommen als implizierter Bestandteil in dem Druck zu der Speisedüse 13.As described below, there is a change in the feed pressure and the feed nozzle 13, the means for introducing the influences of the fuel / air ratio, the engine temperature, the inlet temperature and the inlet air density on the air flow switch is used. ΔΡ is modified in this way, to provide the desired fuel flow signal to control the amount of fuel feed. Of special The importance is that the introduction of these effects, their summation and the multiplication of the sum by the Air flow signal is achieved directly on the flow button. In this respect, there is a signal that the air flow itself represents (unmodified) actually not; there is also no separate signal for the fuel / air ratio, except as an implied part in the pressure to the feed nozzle 13.
Einer der zur Änderung des Tastspeisedrucks verwendeten Parameter ist das Brennstoff/Luftverhältnis, das von dem Einlaßdruck P abgeleitet ist. Dieser statische Druck in dem mOne of the parameters used to change the key feed pressure is the fuel / air ratio, which depends on the inlet pressure P is derived. This static pressure in the m
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Einlaß, abgetastet in Stromrichtung hinter einem Drosselventil 17, ist ein Maß für die Maschinenbelastung und wird direkt dem Funktionengenerator gemäß Fig. 5 für das Brennstoff/Luftverhältnis zugeführt. Dieser Funktionengenerator ist ein aktiver, mit Strömungsmittel betriebener Schaltkreis, der ein Ausgangsdrucksignal P. als nichtlineare Funktion von P erzeugt. Das Drucksignal P. ist das nackte Signal für das Brennstoff/ Luftverhältnis und dient zur Änderung des Speisedrucks zu dem Strömungstaster als Funktion des Brennstoff/Luftverhältnisses. Das Einlaßdrucksignal P wird über eine Reihe von Strömungswiderständen Aq in Form von kleinen öffnungen und wiederum dem Strömungswiderstand A1- zugeführt, der zu dem Speisedruck P+ in Beziehung steht. Das Signal P ' an dem Verbindungspunkt zwischen Strömungswiderstand A5 und Strömungswiderstand Ag ändert sich in Abhängigkeit von dem Signal P und liegt immer über atmosphärischem Druck, um als Steuersignal für einen Strömungsmittelverstärker 18 zu dienen» Die Bedeutung des Netzwerkes mit mehreren, aus. öffnungen gebildeten Strömungswiderständen A5 und A- besteht darin, einen Schallfluß in dem Pfad zwischen P ' und P zu verhindern; ein Schallfluß würde, wenn er in diesem Pfad existieren würde, P ' konstant bleibenInlet, scanned in the flow direction behind a throttle valve 17, is a measure of the engine load and is fed directly to the function generator according to FIG. 5 for the fuel / air ratio. This function generator is an active fluid operated circuit that generates an output pressure signal P. as a nonlinear function of P. The pressure signal P. is the bare signal for the fuel / air ratio and is used to change the feed pressure to the flow switch as a function of the fuel / air ratio. The inlet pressure signal P is fed via a series of flow resistances Aq in the form of small openings and in turn to the flow resistance A 1 -, which is related to the feed pressure P +. The signal P 'at the junction between the flow resistance A 5 and the flow resistance A g changes as a function of the signal P and is always above atmospheric pressure in order to serve as a control signal for a fluid amplifier 18. openings formed flow resistances A 5 and A- is to prevent a sound flow in the path between P 'and P; a sound flux, if it existed in this path, would remain 'P' constant
lassen, wenn sich P änderte Der Strömungsmittelverstärker 18 arbeitet proportional und dient zur Erzeugung der erforderlichen nichtlinearen Funktion des Eingangssignals P '.if P changed The fluid amplifier 18 works proportionally and is used to generate the required non-linear function of the input signal P '.
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Ein konstanter Vordruck, der an dem Strömungsmittelverstärker 18 dem Druck P ' entgegenwirkt, wird durch den Speisedruck P+ in Verbindung mit dem Strömungswiderstand A10 erzeugt. Die Ausgangskanäle des Strömungsmittelverstärkers 18 weisen jeweils feste Strömungswiderstände A11 und A „ auf, die so gewählt sind, daß die gewünschte Ausgangs/Eingangscharakteristik erzielt wird. P4 sollte für mittlere Werte des Einlaßdrucks P niedrig und für niedrige und hohe Werte des Einlaßdrucks P hoch sein. Der gewünschte Verlauf der P„/Ρ -Charakm 3 4 mA constant pre-pressure, which counteracts the pressure P ′ at the fluid booster 18, is generated by the feed pressure P + in connection with the flow resistance A 10 . The output channels of the fluid amplifier 18 each have fixed flow resistances A 11 and A ″, which are selected so that the desired output / input characteristic is achieved. P 4 should be low for medium values of inlet pressure P and high for low and high values of inlet pressure P. The desired course of the P "/ Ρ -Charakm 3 4 m
teristik wird dadurch erzielt, daß die Strömungswiderstände A11 und A2 sorgfältig justiert und ausgewählt werden. Techniken zur Verwendung von Strömungswiderständen aus öffnungen in Verbindung mit Strömungsmittelelementen zum Zwecke der Kurvenformung sind in den US-Patenten Nr. 3,250,469 und 3,398,759 beschrieben. Das Signal P. ist über einen gegen Druck isolierenden Strömungswiderstand A4 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Strömungswiderständen Ag und A- verbunden, wo es einen Bestandteil des der Speisedüse 13 zugeführten Speisedrucks bildet.teristics is achieved in that the flow resistances A 11 and A 2 are carefully adjusted and selected. Techniques for using orifice flow resistances in conjunction with fluid elements for curve shaping purposes are described in US Pat. Nos. 3,250,469 and 3,398,759. The signal P. is connected to the connection point between the flow resistances A g and A- via a pressure-isolating flow resistance A 4 , where it forms part of the feed pressure supplied to the feed nozzle 13.
Den Speisedruck zu der Speisedüse 13 beeinflußt darüber hinaus auch die Maschinentemperatur, die durch einen Taster 19 mit Bimetall (Fig. 1) abgetastet ist. Eine Bewegung des Tasters 19 bei Temperaturänderungen in der Maschine verändert die öffnung des einstellbaren Widerstandes A3, der ein Ablaßventil ist. Dieser liegt zwischen der Umgebung und demThe feed pressure to the feed nozzle 13 also influences the machine temperature, which is scanned by a button 19 with a bimetal (FIG. 1). A movement of the button 19 when the temperature changes in the machine changes the opening of the adjustable resistor A 3 , which is a drain valve. This lies between the environment and the
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Verbindungspunkt zwischen den Strömungswiderständen Ag und A7. Eine Erhöhung der Maschinentemperatur erzeugt ein Ansteigen in dem Entladungsbereich, der durch den Strömungswiderstand A, gebildet ist/ wodurch der Speisedruck für den Strömungstaster verringert wird. Der wesentliche Zweck der Abtastung der Maschinentemperatur liegt darin, ein fetteres Brennstoff/Luftverhältnis während des Warmwerdens der Maschine zu ermöglichen.Connection point between the flow resistances A g and A 7 . An increase in the machine temperature creates an increase in the discharge area, which is formed by the flow resistance A, whereby the feed pressure for the flow sensor is reduced. The main purpose of engine temperature sensing is to allow a richer fuel / air ratio as the engine warms up.
Eine entsprechende Anordnung dient dazu, die Wirkung der Temperatur der Einlaßluft einzuführen, was am besten in den Fig. 1 und 4 verdeutlicht ist. Ein mit Bimetall arbeitender Taster 21 (Fig. 1) tastet den Luftdruck an dem Einlaß des Einlaßstutzens ab und steuert die Entlüftungsöffnung des Strömungswiderstandes Ag (Fig. 4) entsprechend. Strömungswiderstand Ag ist ein Ventil. Der Strömungswiderstand Ag liegt zwischen der Umgebung und dem Verbindungspunkt zwischen den Strömungswiderständen Ag und A-. Der Zweck der Einführung der Wirkung der Lufttemperatur im Einlaß besteht darin, den Luft-, stromtaster in bezug auf Dichteänderungen der Einlaßluft zu kompensieren, die durch Änderungen der Lufttemperaturen bewirkt werden. Die Luftdichte beeinflußt natürlich das Brennstoff /Luftgemisch und muß daher berücksichtigt werden, wenn der für das optimale Brennstoff/Luftverhältnis erforderliche Brennstoffstrom errechnet wird.Such an arrangement serves to introduce the effect of the temperature of the inlet air, which is best illustrated in FIGS. A button 21 (Fig. 1) working with bimetal scans the air pressure at the inlet of the inlet connection and controls the vent opening of the flow resistance Ag (Fig. 4) accordingly. Flow resistance Ag is a valve. The flow resistance Ag lies between the surroundings and the connection point between the flow resistances A g and A-. The purpose of introducing the effect of the air temperature in the inlet is to compensate the air flow sensor for changes in the density of the inlet air caused by changes in air temperatures. The air density naturally affects the fuel / air mixture and must therefore be taken into account when calculating the fuel flow required for the optimum fuel / air ratio.
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3098 12/11543098 12/1154
Der Strömungswiderstand A7 ist für sich selbst in Abhängigkeit von der Stellung eines Balgtasters 23 (Fig. 1) variabel. Dieser dehnt sich aus oder zieht sich zusammen in Abhängigkeit zu dem Luftdruck P. im Einlaßstutzen. Signal P. dient zur Kompensation des Luftstromtasters in bezug auf Änderungen in der Einlaßdichte aufgrund von Höhenänderungen oder Druckverlusten in dem Luftfilter 11.The flow resistance A 7 is variable for itself as a function of the position of a bellows button 23 (FIG. 1). This expands or contracts depending on the air pressure P. in the inlet connection. Signal P. serves to compensate the air flow sensor for changes in the inlet density due to changes in height or pressure losses in the air filter 11.
Die beschriebenen Signale werden zur Änderung des Speisedrucks für die Speisedüse 13 verwendet, indem entweder der Wert einer passiven Belastungsöffnung in dem Speisedruckkreis geändert oder ein Druck in dem Speisekreis mit einem aktiven Element variiert wird. Jedes fügt in seiner Weise etwas zu dem Speisedruck für den Luftstromtaster hinzu öder zieht etwas davon ab, um so das Ausgangssignal Δ Ρ des Tasters zu beeinflussen. Da Δ P sich in Abhängigkeit von dem Tasterspeisedruck ändert, ist die summierte Wirkung der vier den Speisedruck ändernden Parameter mit dem von dem Aufnahmerohr 15 abgetasteten Luftstrom im Einlaßstutzen multipliziert.The signals described are used to change the feed pressure for the feed nozzle 13 by either the Changed the value of a passive load opening in the feed pressure circuit or a pressure in the feed circuit with a active element is varied. Each in its own way adds something to the feed pressure for the airflow button subtracts something from it in order to influence the output signal Δ Ρ of the button. Since Δ P depends on the Button feed pressure changes is the summed effect of the four parameters changing the feed pressure with that of the pickup tube 15 sampled air flow in the inlet port multiplied.
Signal ΔP ist zwischen gegenüberliegenden Steueröffnungen eines proportional arbeitenden Strömungsmittelverstärkers 25 angelegt. Wie durch gestrichelte Linien zwischen Strömungsmittelverstärker 25 und einem Strömungsmittelverstärker 27 in Fig. 4 angegeben, können mehrere in Kaskade geschaltete proportional arbeitende Strömungsmittelverstärker zur Verstärkung von Δ P verwendet werden. Die letztere Stufe der Gruppe vonSignal ΔP is between opposing control ports a proportionally operating fluid intensifier 25 is applied. As shown by dashed lines between fluid intensifiers 25 and a fluid booster 27 in Fig. 4, multiple cascaded proportional working fluid intensifiers can be used to amplify ΔP. The latter stage of the group of
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309812/1154309812/1154
— 1 *ΐ—- 1 * ΐ—
in Kaskade geschalteten Verstärkern ist der Strömungsmittelverstärker 27, der an einem einzigen Ausgang ein Drucksignal P1- erzeugt. Das Drucksignal P_ ist eine verstärkte Version von ΔP und stellt das Produkt des Brennstoff/Luftverhältnisses multipliziert mit der gemessenen, durch andere Maschinenparameter kompensierte Luftströmung dar. P^ hat somit einen Druckpegel, der für den erforderlichen Brennstoffstrom repräsentativ ist. Die tatsächliche Verstärkungsfunktion für die Verstärkeranordnung gemäß Fig. 4 ist durch das Verhältnis der Rückkopplungsverengung R2 zu der Eingangsverengung R in einer Weise bestimmt, die bei Operationsverstärkern allgemein bekannt ist.Cascade-connected amplifiers is the fluid amplifier 27, which generates a pressure signal P 1 - at a single output. The pressure signal P_ is an amplified version of ΔP and represents the product of the fuel / air ratio multiplied by the measured air flow compensated for by other machine parameters. P ^ thus has a pressure level which is representative of the required fuel flow. The actual gain function for the amplifier arrangement of FIG. 4 is determined by the ratio of the feedback constriction R 2 to the input constriction R in a manner which is well known in operational amplifiers.
Das Brennstoffstromsignal P5 gelangt an den Schaltkreis gemäß Fig. 6 zur Bildung des Brennstoffflusses pro Hub. Dieser Schaltkreis teilt P1- durch die Maschinendrehzahl und gewinnt ein Signal P-, das den Brennstoffstrom pro Hub angibt. Der Schaltkreis weist einen Operationsverstärker 31 auf, der mehrere in Kaskade geschaltete Proportionalverstärker enthält und dessen Eingangssignal P5 ist. Die Eingangsklemme zu dem Operationsverstärker ist außerdem mit einer Strömungsmittelkapazität (Volumenspeicher) V1 verbunden. Die nicht invertierende +Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 31 liefert ein Signal P_, das über ein Gatter mit Strömungsmitteldioden an eine Ausgangskapazität V2 gelangt. Das Diodengatter weist eineThe fuel flow signal P 5 reaches the circuit according to FIG. 6 to form the fuel flow per stroke. This circuit divides P 1 - by the engine speed and obtains a signal P-, which indicates the fuel flow per stroke. The circuit has an operational amplifier 31 which contains several proportional amplifiers connected in cascade and whose input signal is P 5 . The input terminal to the operational amplifier is also connected to a fluid capacity (volume storage) V 1 . The non-inverting + output terminal of the operational amplifier 31 supplies a signal P_, which arrives at an output capacitance V 2 via a gate with fluid diodes. The diode gate has a
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3 0 9 8 12/115/,3 0 9 8 12/115 /,
22A506222A5062
Reihe von Dioden D_ auf, die so gepolt sind, daß sie Strömung von der Ausgangsklemme des Verstärkers zu der Kapazität V2 leiten. Außerdem ist ein Paar von in Reihe geschalteten Dioden D3 und D4 enthalten, die entgegengesetzt gepolt sind und die insgesamt parallel zu D2 liegen. Die Dioden D2, D, und D4 sind vorzugsweise gummierte Prüfventile, die die Strömung in einer Richtung vollständig unterbinden und eine relativ unbeeinflußte Strömung in der anderen Richtung gestatten.Series of diodes D_, which are polarized so that they conduct current from the output terminal of the amplifier to the capacitance V 2. Also included is a pair of series-connected diodes D 3 and D 4 which are oppositely polarized and which are generally parallel to D 2 . The diodes D 2 , D, and D 4 are preferably rubberized test valves which completely prevent the flow in one direction and allow a relatively unaffected flow in the other direction.
Ein Steuersignal Pg gelangt über einen Strömungswiderstand A14 in Form einer Verengung an dem Verbindungspunkt zwischen den Dioden D^ und D4. Ein weiteres Steuersignal P„ ist mit der Eingangsklemme des Operationsverstärkers 31 über eine Diode D verbunden, die so gepolt ist, daß die Strömung von der Eingangsklemme des Verstärkers zu der Quelle von P« gleitet. Die Signale Pfi und Pq sind Taktimpulse, die von einem Synchronisierer erzeugt sind, wie er z.B. schematisch in der Fig. 1 verdeutlicht ist. Der Synchronisierer weist eine Trommel 32 auf, die mit der halben Tourenzahl der Maschine rotiert. Innerhalb derTrommel befindet sich ein Rohr 33, das unter Druck stehende Luft führt, die durch im Winkel versetzte Düsen 34, 36 usw. radial nach außen gegen den Umfang der Trommel gerichtet ist. Aufnahmerohre 35, 37 usw. sind um den Umfang der Trommel gegenüber den Düsen 34, 36 usw. angeordnet und nehmen von diesen unter Druck stehendes Strömungsmittel durch einen passenden Schlitz in der UmfangswandungA control signal Pg passes through a flow resistor A 14 in the form of a constriction at the connection point between the diodes D ^ and D 4 . Another control signal P "is connected to the input terminal of the operational amplifier 31 via a diode D which is polarized so that the flow from the input terminal of the amplifier slides to the source of P". The signals P fi and P q are clock pulses which are generated by a synchronizer, as is illustrated schematically in FIG. 1, for example. The synchronizer has a drum 32 which rotates at half the number of revolutions of the machine. Inside the drum is a tube 33 which carries pressurized air which is directed radially outward against the circumference of the drum through angled nozzles 34, 36, etc. Receiving tubes 35, 37 etc. are disposed around the circumference of the drum opposite nozzles 34, 36 etc. and receive pressurized fluid therefrom through a suitable slot in the circumferential wall
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309812/1 154309812/1 154
der Trommel 32 auf. Ein geringer Teil dieses Schlitzes ist durch ein für Strömungsmittel undurchlässiges Teil 38 abgedeckt, das mit der Trommel rotiert und augenblicklich die Strömung der unter Druck stehenden Luft von jeder Düse zu dem gegenüberliegenden Empfangsrohr aufeinanderfolgend unterbricht. Wenn also Teil 38 zwischen Düse 34 und Aufnahmerohr passiert, wird der Druck Pg in dem Aufnahmerohr 35 augenblicklich im wesentlichen auf null verringert. Wenn Teil 38 zwischen der Düse 36 und dem Aufnahmerohr 37 passiert, wird der Druck P~ in dem Aufnahmerohr 37 in gleicher Weise augenblicklich auf null verringert. Pg und Pg lassen sich daher als Taktimpulse ansehen, die jeweils einmal pro Zyklus der Trommel 32 wiederkehren. Trommel 32 kann mit der Nockenwelle oder der Verteilerwelle verbunden werden, wie das zur Erzielung der gewünschten synchronisierten Drehgeschwindigkeit von ein Halb der der Maschine erforderlich ist.the drum 32 on. A small portion of this slot is covered by a fluid impervious member 38 which rotates with the drum and instantly sequentially interrupts the flow of pressurized air from each nozzle to the opposite receiving tube. So when part 38 passes between nozzle 34 and receiving tube, the pressure P g in the receiving tube 35 is instantaneously reduced to essentially zero. When part 38 passes between the nozzle 36 and the receiving tube 37, the pressure P ~ in the receiving tube 37 is likewise instantaneously reduced to zero. Pg and P g can be regarded as clock pulses, therefore, each recur once per cycle of the drum 32nd Drum 32 can be connected to the camshaft or the distributor shaft as required to achieve the desired synchronized rotational speed of half that of the machine.
Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 6 sei nun anhand der Wellenzüge gemäß Fig. 3 erläutert. Das Ausgangssignal Pg des Operationsverstärkers 31 hat eine Sägezahnform und erscheint in jedem Zyklus zur Entladung der Kapazität V1. Nach Verschwinden von Pg beginnt sich V1 durch das Eingangssignal P5 über Widerstand 2R_ aufzuladen. Die Kombination von Widerständen 2R3 und Kapazität V bildet einen Integrationskiäs, der im Ergebnis die Anstiegskurve des AufladeabschnittsThe mode of operation of the circuit according to FIG. 6 will now be explained with reference to the wave trains according to FIG. 3. The output signal Pg of the operational amplifier 31 has a sawtooth shape and appears in every cycle to discharge the capacitance V 1 . After P g disappears, V 1 begins to be charged by the input signal P 5 via resistor 2R_. The combination of the resistance 2R 3 and the capacitance V forms an integration circuit which, as a result, is the rise curve of the charging section
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309812/1154309812/1154
des Signals P proportional dem Druck P_ des Eingangssignals macht. Dies kann mathematisch durch die nachfolgende Gleichung (1) wie folgt ausgedrückt werden:of the signal P proportional to the pressure P_ of the input signal power. This can be expressed mathematically by the following equation (1) as follows:
Ü6_Kp (1)Ü6_ Kp (1)
dt "" K1P5dt "" K 1 P 5
darin ist K. eine Proportionalitätskonstante, die von den Werten von 2R3 und V. und der Verstärkung des Operationsverstärkers 31 abhängt.where K. is a constant of proportionality that depends on the values of 2R 3 and V. and the gain of the operational amplifier 31.
Da die Frequenz des Taktimpulses Pg der Maschinendrehzahl bzw. -geschwindigkeit proportional ist, ist die Periode oder Dauer des Ladezyklus von V1 umgekehrt proportional der Maschinengeschwindigkeit. Diese Periode &t läßt sich mathematisch durch die nachfolgende Gleichung (2) ausdrücken:Since the frequency of the clock pulse Pg is proportional to the engine speed, the period or duration of the charging cycle of V 1 is inversely proportional to the engine speed. This period & t can be expressed mathematically by the following equation (2):
K2
At=^ (2) K 2
At = ^ (2)
darin ist K- eine Proportionalitätskonstante,und N ist die Frequenz der Drehung der Trommel 32.where K- is a constant of proportionality, and N is that Frequency of rotation of the drum 32.
Pß, das lediglich eine verstärkte Version des Druckes in der Kapazität V ist, hat am Ende jedes Ladezyklus einen Wert, der proportional dem Eingangssignal Pg dividiert durch die Maschinengeschwindigkeit ist. Da P, linear mit der Zeit mit einer Geschwindigkeit K. . P1. pro Zeiteinheit ansteigt, kann der Wert von P, am Ende von At-Einheiten durch die nachfolgende Gleichung (3) ausgedrückt werden:P ß , which is merely an amplified version of the pressure in the capacitance V, has a value at the end of each charging cycle which is proportional to the input signal P g divided by the machine speed. Since P, linear with time with a velocity K.. P 1 . per unit of time increases, the value of P, at the end of At units can be expressed by the following equation (3):
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3 0 9 8 1 2 / 1 1 5 A3 0 9 8 1 2/1 1 5 A
d^ At = KlK2ÜT (3) d ^ At = K l K 2ÜT (3)
Der Wert von Pg am Ende jedes Zyklus wird gespeichert und durch den Diodengatterkreis und Kapazität V2 gehalten. Das Ende jedes Ladezyklus ist durch das Auftreten eines negativ gerichteten Druckimpulses Pg bestimmt. Der Druck an dem Verbindungspunkt der Dioden D3 und D4 ist normalerweise hoch und hindert Dioden D3 und D, am Leiten. Einmal während jedes Zyklus senkt der Taktimpuls Pg den Druck an dem Verbindungspunkt der Dioden D-. und D. so ab, daß diese leiten können, wenn ordnungsgemäße Druckbedingungen vorhanden sind. Wenn also der Spitzenwert von P- ansteigt, so leitet die Diode D0 eine Strömung in die Kapazität V3. Das Signal P_, das den Druck der Kapazität V0 darstellt, repräsentiert somit den Spitzenwert von P,.. Nimmt der Spitzenwert ab, so wird Strömung von der Kapazität V0 über die Diode D. jedesmal dann abgeleitet, wenn ein Taktimpuls Pgauftritt. Nachdem P7 auf den neuen niedrigen Wert von Pfi abgefallen ist, ist die Diode D3 gegenüber Strömung leitend. Dies beendet eine Entladung über Diode D-, wodurch sich der neue Wert von P- auf Pg einstellt.The value of P g at the end of each cycle is stored and held by the diode gate circuit and capacitance V 2 . The end of each charging cycle is determined by the occurrence of a negative pressure pulse Pg. The pressure at the junction of diodes D 3 and D 4 is normally high and prevents diodes D 3 and D from conducting. Once during each cycle, the clock pulse Pg lowers the pressure at the junction of the diodes D-. and D. in such a way that they can derive if proper printing conditions are present. So when the peak value of P- rises, the diode D 0 conducts a flow into the capacitance V 3 . The signal P_, which represents the pressure of the capacitance V 0 , thus represents the peak value of P, .. If the peak value decreases, then flow is diverted from the capacitance V 0 via the diode D. each time a clock pulse P g occurs . After P 7 has fallen to the new low value of P fi , the diode D 3 is conductive to the flow. This terminates a discharge via diode D-, as a result of which the new value from P- to P g is set.
Der Schaltkreis von Fig. 6 teilt im Ergebnis, das erforderliche Brennstoffsignal P5 durch die Maschinengeschwindigkeit und liefert ein Signal P7, das den gewünschten Brennstoff pro Hub darstellt. Signal P7 ist wiederum an den Hub-As a result, the circuit of FIG. 6 divides the required fuel signal P 5 by the engine speed and supplies a signal P 7 which represents the desired fuel per stroke. Signal P 7 is in turn sent to the lift
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3 0 9 81?/11R 43 0 9 81? / 11R 4
224bO62224bO62
steuerkreis von Fig. 7 angelegt, der einen Verstärker 41 hoher Verstärkung aufweist, der aus mehreren in Kaskade geschalteten proportionalen StrömungsmittelverstMrkern besteht. Die Endstufe des Verstärkers 41 betätigt mittels einer Balganordnung 43 eine Welle 42, die über eine Verbindung 44 eine weitere Welle 46 antreibt, die die volumetrische Verschiebung einer Einspritzpumpe 45 für Brennstoff variiert. Eine Nockenfläche 48 auf der Welle 42 ist geneigt, um ihre Nähe zu einem Strömungswiderstand A,, in Form einer Verengung als lineare Funktion der Welle 42 zu ändern. Unter Druck stehende Luft, die von der Speisequelle P+ über Strömungswiderstand A._ kommt, wird von der öffnung A1 c abgegeben. Der Druck P stromaufwärts von der öffnung 16 ändert sich als Funktion der Annäherung der Nockenfläche 48 zu dem stromabwärts gelegenen Ende der öffnung A ,. Signal P wird durch einen Strömungs-7 which includes a high gain amplifier 41 comprised of a plurality of proportional fluid amplifiers connected in cascade. The output stage of the amplifier 41, by means of a bellows arrangement 43, actuates a shaft 42 which, via a connection 44, drives a further shaft 46 which varies the volumetric displacement of an injection pump 45 for fuel. A cam surface 48 on the shaft 42 is inclined to change its proximity to a flow resistance A1 in the form of a constriction as a linear function of the shaft 42. Air under pressure, which comes from the supply source P + via the flow resistance A._, is discharged from the opening A 1 c . The pressure P upstream of the opening 16 changes as a function of the approach of the cam surface 48 to the downstream end of the opening A,. Signal P is generated by a flow
X O ΛX O Λ
teiler rückgeführt, der Widerstand=R5 und R4 enthält, und zwar erfolgt die Rückführung des Signals P als negatives Rückführsignal zu der Eingangsstufe des Verstärkers 41. Das Rückführsignal P ist eine Funktion des Flächenver-divider fed back, the resistance = R 5 and R 4 contains, namely the feedback of the signal P takes place as a negative feedback signal to the input stage of the amplifier 41. The feedback signal P is a function of the area
16
hältnisses von rr— . Der Verlauf der Fläche/Hubfunktion ist16
ratio of rr -. The course of the area / lift function is
A15
so konturiert, daß die richtige Beziehung von dem Signal P7
und der tatsächlich wirksamen Pumpenverschiebung erzielt wird,
sie häng! naiür]ich von den Pumpencharakteristiken ab. Der
Bereich <Jr>r Verengungen A f und A _ kann so gewählt werden,
daß diese Bezj<-hung ycschaffen ist. A 15
contoured so that the correct relationship between the signal P 7 and the actually effective pump displacement is achieved, it depends! of course I depend on the pump characteristics. The range <Jr> r constrictions A f and A _ can be selected in such a way that this relation can be created.
309812/1154309812/1154
Das insoweit beschriebene System ist in der Lage, die genaue Menge von Brennstoff pro Hub in die Zylinder einer Verbrennungsmaschine einzuspeisen, wenn die Maschinenlast variiert. Der Brennstoffstromrechnerkreis gemäß Fig. 4 errechnet die erfordoiiche Brennstoffströmungsgeschwindigkeit für verschiedene gemessene Bedingungen der Maschine und der Umgebung. Der Schaltkreis gemäß Fig. 6 errechneb die erforderlicheThe system described so far is able to get the exact amount of fuel per stroke into the cylinder one To feed the internal combustion engine when the engine load varies. The fuel flow computer circuit according to FIG. 4 is calculated the required fuel flow rate for various measured engine and environmental conditions. The circuit of FIG. 6 calculates the required
die
Brennstoffmenge pro Hub, indem er/vom Rechner errechnete Brennstoffrate, repräsentiert durch das Signal P5, durch die
Maschinengeschwindigkeit N teilt. Die Schaltung gemäß Fig. für die Hubsteuerung steuert die effektive volumetrische Verschiebung
der Zylinder der Einspritzpumpe durch Steuerung der mechanischen Eingangsstellung der Pumpe in Abhängigkeit von
dem Signal P7 für die Brennstoffmenge pro Hub. Die dargestellte
und beschriebene Regeleinrichtung ist nicht von der Wiederholbarkeit von Arbeitscharakteristiken der Strömungsmitte lelemen te abhängig; die Strömungsmittelelemente selbst
sind vielmehr als anpassungsfähige Bauteile der Steueranordnung verwendet. Eine genaue Bestimmung der Schaltkreiseigenschaften
ist durch passive Bauteile, wie beispielsweise die verschiedenen Widerstände und Kapazitäten, erzielt.the
Amount of fuel per stroke by dividing the fuel rate calculated by the computer, represented by the signal P 5 , by the engine speed N. The circuit according to FIG. For the stroke control controls the effective volumetric displacement of the cylinders of the injection pump by controlling the mechanical input position of the pump as a function of the signal P 7 for the amount of fuel per stroke. The illustrated and described control device is not dependent on the repeatability of working characteristics of the flow medium elements; rather, the fluid elements themselves are used as adaptable components of the control arrangement. A precise determination of the circuit properties is achieved by passive components, such as the various resistors and capacitances.
Eine Leerlaufsteueranordnung, die bei Leerlaufbedingungen der Maschine wirksam wird, um eine genaue Regelung der Lehrlaufdrehzahl zu bewirken, weist einen LeerlaufregelkreisAn idle control arrangement that operates during idle conditions the machine becomes effective in order to bring about a precise regulation of the idle speed, has an idle control loop
17/115417/1154
gemäß Fig. 8 und den Leerlaufwirbeldrosselverstärker gemäß Fig. 9 auf. Der Leerlaufregelkreis weist einen Laderaum oder eine Kapazität V3 auf, die unter Druck stehende Luft aus der Luftversorgungsquelle über Strömungswiderstände A._ erhält. Der Verbindungspunkt zwischen A17 und V- ist mit einer Diode D5 verbunden, die so gepolt ist, daß sie Strömung von dem Verbindungspunkt weg leitet. Das stromabwärts gelegene Ende der Diode Dr nimmt den negativ gerichteten Taktimpuls Pg auf. Der Ausgang der Kapazität V3 ist über einen Strömungswiderstand mit der Steueröffnung eines mit Strömungsmittel betriebenen ODER/WEDER-Gatters 51 verbunden. ODER/WEDER-Gatter 51 liefert ein positives Druckausgangssignal an seiner Ausgangsklemme 52, wenn das Eingangssignal an seiner Steueröffnung einen vorbestimmten positiven Druckschwellwert übersteigt. Ausgangsklemme 52 des ODER/WEDER-Gatters 51 speist eine Kapazität V4, die wiederum ein Ausgangssignal P.. liefert. Dessen Amplitude steigt an, wenn die tatsächliche Maschinengeschwindigkeit unter eine vorbestimmte Leeiaufeinstellung abfällt. F.. bleibt bei einem Wert von null konstant, wenn die Maschinengeschwindigkeit oberhalb der Leerlaufgeschwindigkeit bleibt.8 and the idle vortex throttle amplifier according to FIG. 9. The idle control circuit has a cargo space or a capacity V 3 , which receives pressurized air from the air supply source via flow resistances A._. The junction between A 17 and V- is connected to a diode D 5 , which is polarized so that it directs flow away from the junction. The downstream end of the diode Dr receives the negative going clock pulse P g . The output of the capacitance V 3 is connected to the control opening of an OR / WEDER gate 51 operated with fluid via a flow resistance. OR / Neither gate 51 provides a positive pressure output signal at its output terminal 52 when the input signal at its control port exceeds a predetermined positive pressure threshold. Output terminal 52 of the OR / WEDER gate 51 feeds a capacitance V 4 , which in turn supplies an output signal P ... Its amplitude increases when the actual machine speed falls below a predetermined idle setting. F .. remains constant at a value of zero if the machine speed remains above the idle speed.
Der Schaltkreis gemäß Fig. 8 arbeitet wie folgt. Zwischen den Takt impulsen P1* lädt sich die Kapazität V3 Über iJtrömungsv/iderstand A.? auf. Der Druck P-o an der Steueröffnung des ODER/WEDER-Gatters 51 steigt langsam an, wenn sich V3 auflädt.The circuit of Fig. 8 operates as follows. Between the clock pulses P 1 *, the capacitance V 3 is charged over iJtrömungsv / resistance A. ? on. The pressure P- o at the control port of the OR / WIDER gate 51 increases slowly as V 3 charges up.
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309R12/1 154309R12 / 1 154
22460622246062
Beim Auftreten jedes negativ gerichteten Drückimpulses Pg entlädt sich die Kapazität V3 vollständig über die Schnellentladeschaltung mit der Diode D5. Wenn die Maschinendrehzahl abfällt, steigt das Intervall zwischen den Impulsen P» an, so daß sich der Druck P10 zwischen den Kapazitätsentladezeiten auf einen höheren Wert aufbauen kann. Die Ladezeitkonstante der Kapazität V3 ist so ausgewählt, daß P10 den Schwellwert des ODER/WEDER-Gatters 51 erreichen kann, wenn die Maschinengeschwindigkeit unter Leerlaufgeschwindigkeit absinkt. ODER/ WEDER-Gatter 51 schaltet somit und liefert einen Ausgangsc ;-uckimpuls an der Ausgangsklemme 52, der endet, wenn der nächste Taktimpuls P9 die Kapazität V3 entlädt. Fällt die Geschwindigkeit weiter ab, so steigt der Abstand der Impulse an die Kapazität V4 in jedem Zyklus an. Diese ansteigende Impulsweite erhöht den Mittelwert des Druckes in der Kapazität V4. Jiieser mittlere Druck ist mit P,, bezeichnet. V4 glättet durch Faltern daher das Signal P·,-,» und P11 steigt an, wenn die Mas'chinengeschwindigkeit unter Leerlaufgeschwindigkeit abfällt.When each negative push pulse P g occurs , the capacitance V 3 is completely discharged via the fast discharge circuit with the diode D 5 . When the engine speed drops, the interval between the pulses P »increases so that the pressure P 10 can build up to a higher value between the capacity discharge times. The charging time constant of the capacitance V 3 is selected so that P 10 can reach the threshold value of the OR / NEVER gate 51 when the machine speed drops below idle speed. OR / WEDER gate 51 thus switches and supplies an output jerk pulse at output terminal 52 which ends when the next clock pulse P 9 discharges capacitance V 3. If the speed drops further, the interval between the pulses at the capacitance V 4 increases in each cycle. This increasing pulse width increases the mean value of the pressure in the capacitance V 4 . This mean pressure is denoted by P1. V 4 therefore smooths the signal P ·, -, » by folding, and P 11 rises when the machine speed falls below idle speed.
P31 bildet ein Eingangssignal für den Regelverstärker mit Wirbe]drossel gemäß Fig. 9. Dieser Verstärker ist ganz e.infach eine Gruppe von in Kaskade geschalteten proportional arbeitende?« St römungeinitte.lveistärkern 53 und liefert ein Di f ferent irlPusgaugf-Kignal (Ι1'<32 a^" Funktion der AmplitudeP 31 forms an input signal for the control amplifier with eddy] throttle according to FIG. 9. This amplifier is quite simply a group of proportional working units connected in cascade and delivers a differential pressure signal ( Ι 1 '<3 2 a ^ " function of amplitude
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3 0 9 8 19/11 K /.3 0 9 8 19/11 K /.
22460622246062
P... Die Signale q. und q2 gelangen an den Einlaßstutzen 10 (Fig. 1) in einer Weise, daß sie mit dem Drosselventil 17 zusammenarbeiten und so eine einfache Luftströmungswirbeldrossel bilden. Das Drosselventil 17 weist ein kleines Loch 19 auf, das so bemessen ist, daß es die maximale Leerlaufluftströmung liefert, die von der Maschine benötigt wird; diese maximale Luftströmung tritt während des Warmlaufens der Maschine an einem kalten Tage auf. Eine typische Größe eines solchen Loches würde 0,45 mm (0,184") sein, sie würde jedoch je nach der Art der Maschine variieren. Signal q. wird tangential in den zylindrischen Einlaßstutzen 10 an einer Stelle stromaufwärts von dem Drosselventil 17 eingeleitet. Signal q2 wird radial in den Einlaßstutzen 10 ebenfalls an einer Stelle stromaufwärts von dem Drosselventil 17 eingeleitet. Ist P11 null, was anzeigt, daß die Maschinengeschwindigkeit oberhalb der Leerlaufgeschwindigkeit liegt, so ist das tangentiale Steuersignal q, für das Drosselventil 17 bei Maximaldruck. Die tangentiale Einströmung in den Einlaßstutzen durch das Signal q, bewirkt ein hohes Maß von Verwirbelung in der Luftströmung, die versucht, das Drosselventil 17 zu passieren. Diese Verwirbelung bewirkt eine Drosselwirkung und begrenzt die Luftströmung in dem Einlaßstutzen auf einen relativ niedrigen Wert. Beispielsweise würde die Drosselwirkung bei Maximalwert von q. den Luftstrom im Einlaßstutzen 10 auf ein Drittel seines Maximalwertes verringern.P ... The signals q. and q 2 reach the inlet port 10 (Fig. 1) in such a way that they cooperate with the throttle valve 17 and thus form a simple air flow vortex throttle. The throttle valve 17 has a small hole 19 sized to provide the maximum idle air flow required by the engine; this maximum air flow occurs during engine warm-up on a cold day. A typical size of such a hole would be 0.45 mm (0.184 "), but it would vary depending on the type of engine. Signal q. Is introduced tangentially into the cylindrical inlet port 10 at a location upstream of the throttle valve 17. Signal q 2 is introduced radially into the inlet connection 10 also at a point upstream of the throttle valve 17. If P 11 is zero, which indicates that the engine speed is above the idling speed, then the tangential control signal q for the throttle valve 17 is at maximum pressure Inflow into the inlet port through the signal q causes a high degree of turbulence in the air flow attempting to pass the throttle valve 17. This turbulence causes a throttling effect and limits the air flow in the inlet port to a relatively low value at the maximum value of q. the air flow in the inlet connection 10 to a third of its Reduce the maximum value.
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Wird die Maschinengeschwindigkeit abgesenkt, so wird die tangentiale Strömung q. entsprechend verringert und die radiale Strömung q~ wird erhöht. Die Wirbeldrosselwirkung wird damit verringert, und der Luftstrom durch den Einlaßstutzen wird erhöht. Zur Verringerung der Drosselwirkung ist es nicht erforderlich, den nicht tangentialen Strom q„ in den Wirbelbereich einzuführen, um den Luftstrom zu erhöhen, vielmehr ist allein die Verringerung des Tangentialstromes ausreichend, um die Drosselwirkung in dem Einlaßstutzen zu reduzieren. Die radiale oder nicht-tangentiale Strömung wird jedoch eingeleitet, um einen konstanten Steuerstrom (q^ + q~ = a constant) in dem Einlaßstutzen aufrechtzuerhalten. Diese Strömung wird durch den Luftstromtaster nicht abgetastet, da sie stromabwärts liegt, jedoch kann, weil der Gesamtwert konstant ist, ein fester Vordruck in dem Luftstromtaster angewendet werden.If the machine speed is reduced, the tangential flow q. reduced accordingly and the radial Flow q ~ is increased. The vortex throttling effect is thus reduced, and the air flow through the inlet port will be raised. To reduce the throttling effect, it is not necessary to pass the non-tangential flow q "into the vortex area introduce in order to increase the air flow, rather the reduction of the tangential flow alone is sufficient to to reduce the throttling effect in the inlet port. However, the radial or non-tangential flow is initiated a constant control current (q ^ + q ~ = a constant) in the inlet port. This flow is not scanned by the air flow sensor because it is downstream is, however, because the total value is constant, a fixed pre-pressure can be applied in the airflow sensor.
Die beschriebene Brennstoffspeiseregeleinrichtung hat eine Reihe von Vorteilen. Ein Vorteil ist ihre Einfachheit, die sich aufgrund der Verwendung eines mit Strömungsmittel arbeitenden Luftstromtasters ergibt, der wiederum eine direkte Messung des primären Maschineneingangsparameters Luftströmung gestattet. Die Errechnung des erforderlichen BrennstoffStroms unter direkter Berücksichtigung der gemessenen Luftströmung ist weit einfacher als die zuvor bekannten Errechnungen» Die beschriebene Regeleinrichtung hat außerdem den Vor-The fuel feed control device described has a number of advantages. One advantage is their simplicity, which results from the use of a fluid air flow switch, which in turn is a direct one Measurement of the primary machine input parameter air flow allowed. The calculation of the required fuel flow taking into account the measured air flow is far simpler than the previously known calculations » The control device described also has the
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teil der Anpassungsfähigkeit, indem sie einfach bei vielen Maschinen anwendbar ist.part of the adaptability by simply being with many Machines is applicable.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht in der Tatsache/ daß sie eine präzise Brennstoffdosierung gestattet. Die Verwendung einer herkömmlichen Dosierpumpe und von Einspritzeinrichtungen zieht aus dem bestehenden und erprobten Maschinan know how maximale Vorteile. Dies führt in Verbindung mit einer vom Grunde her korrekten Errechnung zu einer präzisen Regelung des Brennstoff/Luftverhältnisses an jedem Zylinder.Another advantage of the device described consists in the fact / that it provides precise fuel metering allowed. The use of a conventional metering pump and injectors draws on the existing one and proven machine know-how maximum advantages. this In conjunction with a fundamentally correct calculation, this leads to precise regulation of the fuel / air ratio on each cylinder.
Das Grundrechenelement, nämlich der mit Strömungsmittel arbeitende Strömungstaster, hat einen parametergesteuerten Speisedruck, läßt sich auf anderen Gebieten als der Brennstoff speiseeinrichtung verwenden, nämlich inmer dann, wenn mehrere Parameter, einschließlich Strömung des Strömungsmittels, in die Rechnung einbezogen sind.The basic computing element, namely the one with fluid working flow switch, has a parameter-controlled feed pressure, can be used in areas other than the fuel feed device, namely always when several parameters, including fluid flow, are taken into account.
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