DE3709028A1

DE3709028A1 - Nichtlinearer stellungswandler

Info

Publication number: DE3709028A1
Application number: DE19873709028
Authority: DE
Inventors: Concini Roberto De
Original assignee: Weber SRL
Current assignee: Weber SRL
Priority date: 1986-03-21
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1987-09-24
Also published as: FR2596147B1; GB2188160B; GB8706396D0; FR2596147A1; IT1187977B; US4762108A; IT8667226A0; GB2188160A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen nichtlinearen Stellungswandler zur Feststellung der Stellung eines Absperrorgans, das die in die Zylinder einer Wärmekraftmaschine eingesaugte Luftströmungsmenge steuert, insbesondere eines Drosselventils, das durch ein Gaspedal dieser Maschine gesteuert wird; bei der Maschine handelt es sich zweckmäßigerweise um eine mit einem elektronischen Einspritzsystem.

Bekanntlich besitzen solche elektronischen Einspritzsysteme einen elektronischen zentralen Prozessor, der abhängig von Signalen, die er von verschiedenen Fühlern empfängt, mittels Interpolationsvorgängen anhand abgespeicherter Daten mehrere Einspritzorgane (für den Fall von Systemen mit mehreren Einspritzorganen) oder ein einzelnes Einspritzorgan (für den Fall von Systemen mit einem einzigen Einspritzorgan) steuert, und der darüber hinaus zweckmäßigerweise auch das Zündsystem steuert.

Zur Erzielung bestimmter Betriebsstrategien der elektronischen zentralen Steuereinheit werden dieser Signale von zusätzlichen Fühlern, beispielsweise einem die Winkelstellung des Drosselventils feststellenden Fühler zugeführt, die den absoluten Winkelwert oder eine Veränderung im Verlauf von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten anzeigen. Gewöhnlich wird ein lineares Potentiometer als Stellungswandler verwendet, das eine ausreichende Garantie für Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei relativ niedrigen Kosten ergibt und das mit einem anschließenden Analog/Digital- Umsetzer gekoppelt ist, der das Signal an die zentrale Steuereinheit abgibt.

Bei gewissen Betriebsbedingungen, insbesondere bei Übergangsbedingungen und im anfänglichen Öffnungsbereich des Ventils, bei dem eine große Veränderung der Luftströmungsmenge stattfindet, kann das an die zentrale Steuereinheit gelieferte Signal eine unzureichende Auflösung haben, die durch die Auflösung des Analog/Digital-Umsetzers begrenzt ist, der gewöhnlich ein 8-Bit-Umsetzer ist; eine weitere Begrenzung kann sich durch die Kennlinie des Potentiometers ergeben, so daß die Betriebsempfindlichkeit des Systems in manchen Fällen unzureichend sein kann.

Aus diesen Gründen sind deshalb manchmal Potentiometer mit nichtlinearer Kennlinie (beispielsweise mit logarithmischer Kennlinie) oder auch Doppelpotentiometer verwendet worden, jedoch sind diese Lösungen wesentlich teurer und weniger genau.

Mit Hilfe der Erfindung soll ein einfacher und wirtschaftlicher Stellungswandler zum Feststellen der Stellung eines Absperrorgans geschaffen werden, das die Luftströmungsmenge steuert, wobei bei Verwendung des gleichen Potentiometers mit linearer Kennlinie und des gleichen Analog/Digital- Umsetzers die oben erwähnten Nachteile beseitigt werden können, was bedeutet, daß unterschiedliche Auflösungen entsprechend den jeweiligen Erfordernissen in unterschiedlichen Abschnitten des Bereichs der Stellungen dieses Ventils erhalten werden können.

Nach der Erfindung ist ein nichtlinearer Stellungswandler zum Feststellen der Stellung eines Absperrorgans, das die in die Zylinder einer Wärmekraftmaschine eingesaugte Luftströmungsmenge steuert, mit ersten Mitteln zum Feststellen der Stellung des Absperrorgans und zweiten Mitteln, die mit den ersten Mitteln verbunden sind und ein elektrisches Ausgangssignal abgeben, das mit der Stellung des Absperrorgans in einer nichtlinearen Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel aus einer elektrischen Schaltung bestehen, die nur passive Bauelemente enthält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Wandlers nach der Erfindung zusammen mit einem Blockschaltbild eines Einspritzsystems für eine Wärmekraftmaschine und

Fig. 2 eine Betriebskurve des Wandlers von Fig. 1.

In Fig. 1 ist der nach der Erfindung abgebildete Wandler 1 dargestellt, der zwei in Serie geschaltete Widerstände 3 und 4 mit den Widerstandswerten R ₃ bzw. R ₄ enthält, deren Enden mit den Enden eines Potentiometers 5 verbunden sind, das eine lineare Kennlinie aufweist; dieses Potentiometer 5 ist an eine Spannung +V und an Masse gelegt. Das Potentiometer 5 weist einen Schleifkontakt 6 auf, der winkelmäßig fest mit der Spindel eines Drosselventils 7 verbunden ist, das im Ansaugkrümmer 8 einer Wärmekraftmaschine 9 angeordnet ist und von einem Gaspedal 11 gesteuert wird. Der Gesamtwiderstandswert R _T des Potentiometers 5 wird entsprechend der Stellung des Schleifkontakts 6 in einen Widerstandswert R ₁ zwischen dem Schleifkontakt 6 und Masse und einem Wert R ₂ = R _T - R ₁ aufgeteilt, wobei der Widerstandswert R ₁ dem Öffnungswinkel α des Drosselventils 7 entsprechend der Beziehung R ₁ = K ₁ α proportional ist. Der Schleifkontakt 6 des Potentiometers ist elektrisch mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 3 und 4 angeschlossen, von dem ein Spannungssignal V ₂ abgegriffen wird, das an den Eingang eines Analog/Digital-Umsetzers 13 vom Typ eines 8-Bit-Umsetzers angelegt wird. Das Ausgangssignal dieses Umsetzers wird dem Eingang einer elektronischen zentralen Steuereinheit 14 eines bekannten Typs für ein elektronisches Einspritzsystem zugeführt, die weitere Eingangssignale von verschiedenen Fühlern empfängt und Ausgangssignale zum Steuern der Einspritzung und möglicherweise auch zum Steuern der Zündung der Maschine 9 abgeben kann.

Der Spannungswert V ₂ ergibt sich somit aus der folgenden Beziehung:

da gilt: R ₁ = K ₁ α, ergibt sich:

Daraus ergibt sich, daß sich die Spannung V ₂ in Abhängigkeit der Änderung des Öffnungswinkels α des Drosselventils 7 gemäß dem Diagramm von Fig. 2 nichtlinear ändert, wobei in diesem Diagramm die Werte des Winkels α an der Abszisse und die Werte der Spannung V ₂ an der Ordinate angegeben sind. Auf diese Wiese ergibt sich eine unterschiedliche Empfindlichkeit für das Ausgangssignal V ₂ in unterschiedlichen Änderungsbereichen des Winkels α, und diese unterschiedliche Empfindlichkeit ist entsprechend den Erfordernissen abhängig von den vorgewählten Werten für die Widerstände 3 und 4 und für den Gesamtwiderstandswert des Potentiometers 5 einstellbar. Nach Fig. 2 kann in bezug auf eine lineare Übertragungsfunktion (die mit gestrichelter Linie dargestellt ist) über einen breiten ersten Abschnitt des Öffnungswinkels α eine größere Empfindlichkeit erhalten werden, wobei dieser Bereich dort liegt, wo ein größeres Interesse an der Genauigkeit gegeben ist, da kleine Veränderungen des Winkels α beträchtliche Veränderungen der Menge der in die Maschine 9 eingesaugten Luft zur Folge haben.

Bei dem nach der Erfindung ausgebildeten Wandler wird somit der Vorteil erhalten, daß abhängig von dem, was jeweils für die von der zentralen Steuereinheit 14 angenommene Betriebsstrategie bevorzugt wird, für verschiedene Bereiche der Winkelstellung des Drosselventils 7 unterschiedliche Auflösungen erhalten werden; dies wird mit einer einfachen, zuverlässigen und wirtschaftlichen, nur von passiven Bauelementen Gebrauch machenden Anordnung zusammen mit einem Potentiometer mit linearer Kennlinie und einem Analog/Digital-Umsetzer, der kein besonders hohes Auflösungsvermögen haben muß, beispielsweise einem 8-Bit-Umsetzer, erreicht.

Die zentrale elektronische Steuereinheit 14 kann zweckmäßigerweise Veränderungen der Winkelstellung des Drosselventils 7 oder auch den absoluten Wert der Winkelstellung erfassen, wobei in diesem Fall die nichtlineare Kennlinie des Wandlers 1, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, zweckmäßigerweise in der zentralen Steuereinheit 14 abgespeichert werden kann.

Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung kann in vielfältiger Weise abgewandelt und verändert werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise kann der Wandler 1 auch so ausgebildet werden, daß er ein Absperrorgan mit geradliniger Verstellung (beispielsweise ein Schieberventil) anstelle eines drehbaren Drosselventils steuert.

Claims

1. Nichtlinearer Stellungswandler (1) zum Feststellen der Stellung eines Absperrorgans (7), das die in die Zylinder einer Wärmekraftmaschine (9) eingesaugte Luftströmungsmenge steuert, mit ersten Mitteln (5) zum Feststellen der Stellung (α) des Absperrorgans (7) und zweiten Mitteln (3, 4), die mit den ersten Mitteln (5) verbunden sind und ein elektrisches Ausgangssignal (V ₂) abgeben, das mit der Stellung (α) des Absperrorgans (7) in einer nichtlinearen Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (3, 4) aus einer elektrischen Schaltung bestehen, die nur passive Bauelemente enthält.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel wenigstens zwei in Serie geschaltete Widerstände (3, 4) enthalten, die parallel zu den ersten Mitteln (5) liegen und an einem Verbindungspunkt das elektrische Ausgangssignal (V ₂) abgeben.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel ein Potentiometer (5) mit linearer Kennlinie enthalten, dessen Schleifkontakt (6) mit der Stellung (α) des Absperrorgans (7) verbunden ist und elektrisch an die zweiten Mittel (3, 4) angeschlossen ist.

4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkontakt (6) an einen Verbindungspunkt der in Serie geschalteten Widerstände (3, 4) angeschlossen ist.

5. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ausgangssignal (V ₂) der zweiten Mittel (3, 4) an einen Analog-Digital- Umsetzer (13) angelegt ist.

6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog/Digital-Umsetzer (13) ein 8-Bit-Umsetzer ist.

7. Wandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (13) Ausgangssignale an eine elektronische zentrale Steuereinheit (14) eines elektronischen Einspritzsystems abgibt.

8. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung (α) des Absperrorgans (7) mittels eines Gaspedals (11) der Maschine (9) gesteuert wird.