DE2812156C2 - Einrichtung zum Steuern der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Einrichtung zum Steuern der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements eines Verbrennungsmotors

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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements eines Verbrennungsmotors, insbesondere zur Drehzahlregelung, das mit einem von dem Ausgang eines mit einem Gegenkopplungswiderstand versehenen Differenzverstärkers gespeisten Stellmotor gekuppelt ist, wobei ein Istwert-Eingang des Differenzverstärkers mit einem veränderlichen Widerstand als Istwert-Geber in Verbindung steht und ein Sollwert-Eingang des Differenzverstärkers mit einem Sollwert-Geber verbunden ist.
Bekannte Einrichtungen dieser Gattung — vergl. FR-PS 23 26 307 — können bei entsprechender Beschallung des Istwert-Eingangs und des Sollwert-Eingangs des Differenzverstärkers zur Regelung der Drehzahl oder zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit auf einer, mit dem Sollwert vorgegebenen Wert oder als sog- elektrisches Gaspedal verwendet werden, bei dem die Stellung des Gaspedals in ein elektrisches Signal als Istwert umgewandelt wird. Zur Regelung der Drehzahl wird ein elektrischer Drehzahlgeber als Istwert-Geber verwendet, während zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit ein elektrischer Geschwindigkeits-Geber als Sollwert-Geber vorgesehen ist. Diese Geber liefern zur Bildung der Regelabweichung in dem Differenzverstärker eine dem Istwert entsprechende analoge Spannung oder einen analogen Strom. Der Sollwert-Geber, der in der Regel als willküilich verstellbarer Widerstand ausgebildet ist, speist in den Differenzverstärker eine dem Sollwert entsprechende Spannung oder einen entsprechenden Strom ein.
Problematisch ist bei allen mit solchen Einrichtungen erfolgenden Regelvorgängen, daß bei Änderung des Sollwerts ein mehr oder weniger ausgeprägtes Uberschwingen der Stellgröße, hier der Stellung des das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements, in Abhängigkeit von der in dem gebildeten Regelkreis eingestellten Verstärkung auftreten kann. Um ein solches Oberschwingen herabzusetzen, muß die Verstärkung des Regelkreises durch Vergrößerung des Proportionalbereiches verringert werden. Darunter leidet jedoch die Regelgenauigkeit Um trotz befriedigender Regelgenauigkeit keine großen Oberschwiugungen in Kauf zu nehmen, kann in den Regler eine Struktur eingefügt werden, die einen U-Anteil des Übertragungsverhaltens bildet Abgesehen davon, daß die Einführung des D-Anteils den HersteHaufwand vergrößert, kann bei ungeeigneter Dimensionierung der D-Anteil zu einer (monotonen) Instabilität des Regelkreises führen.
Dies gilt in gleicher Weise auch für eine bekannte Regeleinrichtung (US-PS 39 49 287), bei der zwischen dem Sollwerteingang eines Differenzverstärkers und dem Sollwertgeber ein Widerstand eingeschaltet ist
Es ist des weiteren eine Einrichtung für geregelte elektrische Antriebe bekannt (AT-PS 2 31 577), bei der dem Regelverstärker eine durch Dioden begrenzte Sollwert-Istwert-Differenzspannung zugeführt wird, um die Beschleunigung des Ankers des durch die Einrichtung geregelten elektrischen Motors auf ein für diesen zulässiges Maß zu beschränken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Steuern der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements eines Verbrennungsmotors der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der mit möglichst geringem Aufwand und unkritischer Dimensionierung ein stabiles, möglichst Überschwingungsarmes Regelverhalten auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem Sollwert-Eingang zu dem Istwert-Eingang eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode angeordnet ist und daß zwischen der Verbindungsstelle des Sollwert-Eingangs mit der Diode und dem Sollwert-Geber ein Widerstand und zwischen dieser Verbindungsstelle und einer Masseleitung ein Kondensator angeordnet ist, der mit dem Widerstand eine RC- Kombination bildet
Mit dieser Schaltungsanordnung, die die Einspeisung des Sollwerts und des Istwerts in Form analoger Spannungen voraussetzt, wird zum einen das den Sollwert repräsentierende Spannungspotential an dem Sollwert-Eingang des Differenzverstärkers immer etwas oberhalb des den Istwert repräsentierenden Potentials gehalten, unabhängig von dem jeweils eingestellten Sollwert, was dadurch geschieht, daß das Potential des Sollwerts bei niedrigem Istwert um die Differenz der Diodenspannung zu dem Potential des Istwerts gezogen wird und entsprechend dem Anstieg des Istwerts ansteigen kann, bis das den Sollwert repräsentierende Potential an dem Sollwert-Eingang praktisch gleich dem von dem Sollwert-Geber gelieferten Potential ist. Zum anderen kann aber der Sollwert am Sollwerteingang des Differenzverstärkers nur so schnell ansteigen, wie dies die Zeitkonstante der WC-Kombination gestattet, auch wenn der Sollwert am Ausgang des Sollwertgebers schneller ansteigt.
Dadurch wird ein sehr stabiles, überschwingungsarmes Regelverhalten des Regelkreises mit geringem Aufwand und unkritischer Dimensionierung der Bauelemente erreicht.
Ferner ist die erfindungsgemäße Einrichtung zweckmäßig so ausgestaltet, daß die Diode und der Istwert-Geber über einen gemeinsamen Vorwiderstand mit dem Istwert-Eingang verbunden sind und daß
zwischen dem Istwert-Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers ein ohmscher Gegenkopplungsv/iderstand angeordnet ist.
Entsprechend dem Verhältnis des Gegenkopplungswiderstandes zu dem Vorwiderstand wird, unabhängig von der erfindungsgemäß vorgesehenen Diode und dem Widerstand in der Zuleitung zu dem Sollwert-Eingang der Proportionalbereich des Reglers eingestellt
Die Erfindung sei im folgenden anhand einer Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläute» t. Es zeigt
F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild der Einrichtung zum Steuern der Stellung einer Drosselklappe zur Drehzahlregelung und
Fig. 2 das mit dieser Einrichtung erzielte Führungsverhalten.
In Fig. 1 ist mit 1 ein den elektronischen Teil der Einrichtung aufnehmendes Gehäuse bezeichnet, das durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist. Die Einrichtung enthält als wesentlichen Bestandteil einen Differenzverstärker 2 mit einem Sollwert-Eingang 3 und einem Istwert-Eingang 4 sowie mit einem Ausgang 5.
Der Ausgang 5 ist an einen Stellmotor 6 angeschlossen, der über eine elektromagnetische Kupplung 7 ein Stellorgan 8 einer Drosselklappe 9 verstellt.
In dem Falle, in dem die Stellung der Drosselklappe im Zusammenhang mit einem sog. elektronischen Gaspedal geregelt werden soll, kann mit dem Stellorgan 8 ein Schleifer eines in der Zeichnung nicht dargestellten veränderlichen Widerstands gekuppelt sein, der elektrisch mit einer Klemme 10, die zum Anschluß eines Istwert-Gebers vorgesehen ist, verbunden ist.
Ein an eine Klemme 11 angeschlossener willkürlich verstellbarer Widerstand 12 dient als Sollwert-Geber.
Bei der Verwendung der Einrichtung zur Drehzahlsteuerung ist an die Klemme 10 ein nicht dargestellter Drehzahlgeber angeschlossen, der eine der Drehzahl proportionale Spannung abgibt.
Der Sollwert-Geber 12 steht über einen Widerstand 13 mit dem Sollwert-Eingang 3 in Verbindung. An die gemeinsame Verbindungsstelle 14 des Widerstands 13 mit dem Sollwert-Eingang 3 ist ein Kondensator 15 angeschlossen, dessen anderes Ende mit einer Masseleitung 16 verbunden ist und der gemeinsam mit dem Widerstand 13 eine Widerstands-Kondensator-Kombination bildet
Die Klemme zum Anschluß des ktwert-Gebers 10 ist zu dem Istwert-Eingang 4 über einen Vorwiderstand 17 geführt Ein Gegenkopplungswiderstajid 18 verbindet den Ausgang 5 des Differenzverstärkers mit dem Istwert-Eingang 4.
Die Verbindungsstelle 14 des Widerstands 13 mit dem Sollwert-Eingang 3 steht über eine Diode 19 mit der Verbindungsleitung zwischen der KJemme 10 zum Anschluß des Istwert-Gebers und dem Vorwiderstand 17 in Verbindung. Die Diode 19 ist dabei in Durchlaßrichtung geschaltet wobei vorausgesetzt wird, das wachsenden Sollwerten auch steigende Spannungen zugeordnet sind und umgekehrt.
Die Diode 19, welche das Potential an der Verbindungsstelle nur etwas über dem Potential an der Leitung zwischen der Klemme 10 und dem Vorwiderstand 17 hält und die Kombination des Widerstands 13 mit dem Kondensator 15, die schon bei einer bestimmten Anstiegsgeschwindigkeit des Istwerts, der in die Klemme 10 eingespeist wird, ein Eingreifen des Reglers veranlaßt, ergibt eine wesentliche Verbesserung der dynamischen Stabilität. Diese "Verbesserung ist in F i g. 2 dargestellt:
In Fig.2 ist die zeitliche Abhängigkeit einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors, der mit einer Einrichtung nach F i g. 1 geregelt wird, im Vergleich zu der zeitlichen Änderung einer vergleichbaren Einrichtung, jedoch ohne die Widerstands-Kondensator-Kombination 13,15 und ohne Diode 19 dargestellt, wenn ein Rechtecksprung des Sollwerts an der Klemme 11 auftritt. Insbesondere ist aus Fig. 2 zu erkennen, daß eine kräftige erste Oberschwingung der Kurve 1 auftritt, welche das Übergangsverhalten einer üblichen Einrichtung zum Steuern der Drosselklappenstellung zeigt, während die erste Überschwingung der Kurve 2 der erfindungsgemäßen Einrichtung wesentlich niedriger ist. Die Kurve 2 zeigt insgesamt einen wesentlich besseren dynamischen Verlauf des Istwerts als die Kurve 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Steuern der Stellung eines eiir Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements eines Verbrennungsmotors, insbesondere zur Drehzahlregelung, das mit einem von dem Ausgang eines mit einem Gegenkopplungswiderstand versehenen Differenzverstärkers gespeisten Stellmotor gekup pelt ist, wobei ein Istwert-Eingang des Differenzverstärkers mit einem Istwert-Geber in Verbindung steht und ein Sollwert-Eingang des Differenzverstärkers mit einem Sollwert-Geber verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Sollwert-Eingang (3) zu dem Istwert-Eingang (4) eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode (19) angeordnet ist und daß zwischen der Verbindungsstelle (14) des Sollwert-Eingangs mit der Diode (19) und dem Sollwert-Geber (12) ein Widerstand (13) und zwischen dieser Verbindungsstelle (14) und einer Masseleitung (16) ein Kondensator (15) angeordnet ist, der mit dem Widerstand (13) eine ÄC-Kombination bildet
2. Einrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (19) und der Istwert-Geber (an Klemme 10) über einen gemeinsamen Vorwiderstand (17) mit dem Istwert-Eingang (4) verbunden sind und daß der Gegenkopplungswiderstand ein ohmscher Widerstand (18) ist.
DE2812156A 1978-03-20 1978-03-20 Einrichtung zum Steuern der Stellung eines ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Elements eines Verbrennungsmotors Expired DE2812156C2 (de)

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