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DE2120510C3 - Drehzahlregler fur eine Brenn kraftmaschine - Google Patents

Drehzahlregler fur eine Brenn kraftmaschine

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DE2120510C3
DE2120510C3 DE2120510A DE2120510A DE2120510C3 DE 2120510 C3 DE2120510 C3 DE 2120510C3 DE 2120510 A DE2120510 A DE 2120510A DE 2120510 A DE2120510 A DE 2120510A DE 2120510 C3 DE2120510 C3 DE 2120510C3
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combustion engine
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servomotor
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

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Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler für eine Brennkraftmaschine mit einer Regelklappe für die Verbrennungsluft bzw. das Brennstoff-Luft-Gemisch und mit einer elektrischen Regeleinrichtung, die laufend die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine mißt, mit einem Sollwert vergleicht und der Drezahlabweichung entsprechend einen elektrischen Stellmotor, der mittels einer Welle eine Wirkverbindung zur Welle der Regelklappe besitzt, zu Links- bzw. Rechtslauf anregt.
Ähnliche Regler sind insbesondere zur Regelung der Leerlaufdrehzahl bekannt. Es ist zum Beispiel bekannt, die elektrische Spannung eines Tachogenerators mit einer proportional dem Sollwert einstellbaren weiteren unabhängigen Spannung zu vergleichen und die gemessene Spannungsdifferenz zur Steuerung eines Luft- bzw. Gemischventils zu verwenden.
Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 601 368 ist darüber hinaus bekannt, daß die Regelklappe bei stromlosem elektrischen Eingang durch eine Rückstellfeder selbsttätig geschlossen wird. Das Schließen der Regelklappc ist jedoch verhindert.
ueiiii der Stellmotor in üblicher Weise gleichzeitig !.••.gebremst wird. weii sein Bremslüftn ..gnet eben- ;;<!!s stromlos wird. Das kann bei Stromausfall ζ. Β zur Zerstörung der Brennkraftmaschine dm Ji Überdrehzahl fuhren.
Darüber hinaus besitzen die bekannten Regler keinen Schutz jL.-gen den Ausfall der Brennkraftmaschine wegen BivnnstorfmangeK intolge zu frühzeitigen Hochiahrens unter Last nach einen: Kaltstart.
Die Gründung hat die Aufgabe, den Arbeitsbeginn de D-ehzah'reulers erst oberhalb einer vorgegebenen Mindesttemperatur freizugeben. Hs ist nämlich LinzweckmäL'·;:!. die Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart unter Last auf eine Betriehsdiehzahl einzureeein, weil ein mit zündfähiges Gemisch nicht gleich vorhanden ist. Scnließlich hat die Erfindung auch die Aufgabe, bei Ausfall der Stromversorgung der elektrischen Regeleinrichtung die l.uii- bzw. Gemischregelklappe in die Schließsteilung bzw. Leerlaufstellung zu bringen und damit zu hohe Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß die Wirkverbindung über eine elektromagnetische Kupplung hergestellt ist, deren Stromkreis von der Stromversorgung der Regeleinrichtung πι der Weise abhängig ist, daß er bei Ausfall der Stromversorgung der Regeleinrichtung oder beim Ausschalten der Zündung der Brennkraftmaschine stromlos wird und außerdem durch einen auf die Temperatur der Brennkraftmaschine ansprechenden Thermoschalter bei kalter Brennkraftmaschine unterbrochen ist.
Der Thermosghalter kann z. B. auf die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ansprechen.
Als zusätzliche Schutzeinrichtung für den Fall einer Spannungsabsenkung, bei der die elektromagnetische Kupplung noch eingeschaltet bleibt, die elektrische Regeleinrichtung jedoch nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet, wird weiterhin vorgeschlagen, daß ein Unterspannungsrelais, das auf die Versorgungsspannung der Regeleinrichtung anspricht, in bekannter Weise so angeordnet und geschaltet ist, daß bei Störung der Stromversorgung der elektrischen Regeleinrichtung der Stellmotor in der Weise mit einer unabhängigen Spannungsquelle verbunden ist, daß er die Regelklappe in die Leerlaufstellung fährt. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der Stellmotor ein Schrittschaltwerk besitzt bzw. als Schrittmotor ausgebildet ;st.
Gemäß der britischen Patentschrift 988 657 ist zwar bereits eine elektrische Regelklappenstelleinrichtung bekannt, die eine elektromagnetische Kupplung besitzt. Hier handelt es sich jedoch nicht urn eine Regeleinrichtung, und die Kupplung dient dem Zweck, die Regelklappe in der eingestellten Stellung festzuhalten. Ein Lösen der Kupplung ist lediglich für den Fall der willkürlichen Betätigung des Kupplungspedals, des Bremspedals oder des Kupplungsschalters vorgesehen. Ein selbsttätiger Schutz gegen zu hohe Drehzahlen der Brennkraftmaschine besteht nicht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Regelung erst dann einsetzt, wenn die Brennkraftmaschine eine vorgegebene Mindesttemperatur erreicht hat und daß beim Ausfall und bei Störung der Stromversorgung die Regelklappe selbsttätig in die Leerlaufstellung geht. Es werden also von vornherein Recelstöruncen verhin-
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..-e \ auf de:: Eingang de- Regie:- 12 ge-cluf:c:" i>: Die am Potentiometer 13 abgegriffene Spannung wird als Fuhrungsgröße w ebenfalls auf Jen Emcans: J :s Reglers 12 gtschaltet. Der Reg'er 12 be»;t7! eine elektronische \'ergleichse;r,richtune. wie Jure!! die Vhaksvmbole angegeben i-i. d.e eine BriickeP.-chai- -..p.g und einen Tran-istor andeuten -ollen
Die Differenz der beiden Einganü-spaniiuii^en bil-Je: d:e Stellgröße), die im Verstärker 14 verstärk: und an den Stellmotor 15 weiterceleitei wird. Je naen Jer Polarität der Stellgröße dreht die Welle 16 de-Stellmotors 15 links- oder rechtsherum. Eine Bremse 17 wirkt auf die Welle 16 ein. Sie kann durch den Bremslüfimagneten 18 gelüftet werden. Der unabhängige Stromkreis 19 des Bremslüftmagneten 18 i-t durch das Spannungsrelais 20 verriegelt. Sobald am Ausgang des Verstärkers 14 eine Spannung auftritt, wird die Verriegelung des Bremslüftmagneten 18 aufgehoben und die Bremse 17 gelüftet.
Das Getriebe 21 dient der Anpassung de- hoehtouri-en Stellmotors 15 an die maximal um 40 Grad zu verstellende Regelklappe 22. Der Anpassung dient auch der Kurbeltrieb 23. dessen Kurvenscheibe
24 mit der Welle 28 verbunden ist. Die Kurbel 26 mit der Führungsrolle 27 befindet sich am Ende der Regelklappenwelle 25. Die Welle 28 ist über die Wellenkupplung 29 mit der Abtriebswelle 30 des Getriebes 21 verbunden. Der Stromkreis 31 des Kuppelmagneten 32 ist durch den Thermoschalter 33 verriegelt. Sobald di>? Brennkraftmaschine eine vorgegebene Mindesttemperatur erreicht hat. schließt der Thermoschalter 33 den Stromkreis 31. Erst dann werden die Wellen 30 und 28 elektromagnetisch gekuppelt.
Auf dem Wellenstumpf 34 der Regelklappenwelle
25 ist der Hebel 35 befestigt, an dessen Ende die Rückholfeder 36 eingehängt ist. die die Regelklappe 22 stets in die in Fig. 2 angedeutete Leerlaufstellung zu ziehen versucht.
Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine werden mit dem Einschalten des Zündschalters über einen Hilfskontakt zugleich auch die Stromkreise 19 und 31 und der Versorgungsstromkreis des Verstärkers 14 an Spannung gelegt. Die Wellenkupplung 29 ist noch offen, und die Rückholfeder 36 hat die Regelklappe 22 in die Leerlaufstellung gezogen. Nach dem Start läuft die Brennkraftmaschine zunächst mit einer Leerlaufdrehzahl, die unter dem Wert der Betriebsdrehzahl liegt. r>a der Tachogenerator 11 eine der Leerlaufdrehzahl proportionale Spannung abgibt, bildet der Regler 12 eine Stellgröße y in Höhe der Weile
. i.:n
28
wc;
ist.
l: 33 ..nc gg
:e \ e: r;eceh:ng Je- Sliohimv:- d dcv Kuppelmacnet 32 kuppe:: und 30 Oa- Kurpein ce-,:v..:;: mc .·:!- Ku:-chkup:-;imc au-ce
Nachdem die Weller 28 und 30 gekuppelt -md. wird die Kur\e:-.schetbe 24 durch den Steilmolo; 15 nach der Fit;. 2 im Ciccc-nuhr/eigeismn verdreht, wobei -:e mittels dei Führungsrolle .17 die Kurbel 26 mitnimmt, wobei die RegelklappemvcHe 25 mit dci Rccelkiappe 22 gegen die Kraft der RuekhoHede; 3o -o lance im Offnungs-inn verdreht wird, bis cer McII-motor 15 stromlos wird. d. h.. bis die lstdreh/ahl mit Jer am Potemiomeiei 13 eingestellten Sol'idieh.-ahl übereinstimmt. Die Dreh/ahlanhebung ist deshalb möglich, weil durch die Reeelklappe 22 ein zunehmend großer werdender Öttnungsqiierschnut tür die Verbrennungsluft bzw das Brennstoff-Luft-Gemisch freigegeben wird.
Der von der Regel klappe 22 freigegebene CH-luingsquersehniu ist nicht dem öffnungswinkel proportional. Durch zweckmäßige Formgebung der Kurvenscheibe 24 wird erreicht, daß der von der Regelkiappe 22 freigegebene Öffnungsquerschnitt dem Drehwinkel der Welle 28 annähernd direkt piopoi tional ist. Durch weitere Formgebung der kurvenscheibe wird auch diese Proportionalität weitgehend modifiziert und durch Versuche an das Vcrbrauchskennfeld der jeweiligen Brennkiaftmaschine angepaßt.
Die Wahl des Reglers 12 und des Stellmotor» 15 bestimmt das Regelverhalten der ganzen Regeleinrichtung. Integrales Regelverhalten licgi vor. wenn der Motor vom Regler so lange eine konstante Span nung als Stellgröße erhält, wie die Regelabweichung andauert. Dann wird die Regelklappe 22 so lange verstellt, bis die Regelabweichung Null gewoiden i»t In der Praxis ergeben »ich hierbei gewisse Pc-iuleliingen um den Sollwert, die dutch große Zeitkonsianten mit träger Regelung in zulässigen Grenzen gehalten werden können.
Ein '.i überwiegendem Ausmaß gemischte- Regel verhallen liegt von wenn der Stellmotor 15 z. R. als Gleichstrommotor ausgebildet ist und vom Regler 12 eine der Regelabweichung proportionale Spannung als Stellgröße erhält. Dann ist die Regelge-cjiw iiulig keit um "so größer, je größer die momentane Uegel.il· weichung ist. Die Regelung erfolgt zunächst Hink und wird dann immer träger, je kleiner die Regelab weichunu wird. Von einem vorbestimmten Mnnle»i wert deir Regelabweichung bis /um Wert Null ei hall der Stellmotor zweckmäßig eine konstante Spannung Das geschieht zum Beispiel durch Anordnung einci monostabilen Kippschaltung 'ii Form der Schmitt-
Triuiier-SchalUmg parallel zu einer beliebigen Soll- Schrittmotor ausgebildet sein. Das Unterspannungs-
wen-Vergleiehsschaltung im Regler 12. relais kann auch als Zeitrelais ausgeführt sein.
Zu Beginn der Regelung dominiert das proportio- Beim Ausfall der Stromversorgung der Rcgelein-
nalc. zum F.nde der Regelung das integrale Yerhal ■ richtung oder beim Ausschalten der Zündung der
ten. Die bleibende Regelabweichung ist wie bei rein 5 Uu-nnkrafimaschine wird der Kuppclmagnct 32
integralem Rcgelverhalten Null, iiine solche Reue- stiomlos. Sobald die Wellenkupplung 29 gelost ist.
lung wird den Bctricbsverhällnissen besser gerecht. zieht die RiicKholleder 36 die Regelklappe 22 in die
Schließlich kann im mittleren Regelbereich aus- Lecilaulsuihmg. Dieser Vorgang ist aus Sichcrhcits-
nahmslos ein proportionales Regelverhalten (z.B. gründen unerläßlich. Er verhindert ein Durchgehen
durch Anordnung eines Widerstandes als Proportio- io der Brennkraftmaschine bei Ausfall der Spannung
nalglied im Regler 12) vorgesehen werden. Dann gc- und ermöglicht ein Wiederanfahren aus der Lccrlauf-
schieht das Hochfahren der Brennkraftmaschine stellung heraus.
noch schneller als bei der ausschließlich integralen Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und
Regelung. Jedoch können hierbei beim ersten Null- beschriebene Beispiel beschränkt. Im Rahmen der
durchgang größere Uberschwingungen auftreten als 15 Patentansprüche sind auch noch andere Ausfüh-
bei den anderen Anordnungen. rungsformcn denkbar.
Es ist für die Wirksamkeit der Regelung wichtig, Die der Drehzahl proportionale Spannung kann daß der Stellmotor 15 sofort abgebremst wird, sobald auch mit Hilfe einer Impulszähl- und Umformeinder Sollwert eingeregelt ist. Zu diesem Zweck kann richtung erzeugt werden, die von den Impulsen dei statt der Bremse 17 mit Bremslüftmagnet 18 auch ein ao Zündunterbrechers oder eines synchron mit der Kur Schrittschaltwerk, z.B. ein Maltesergetriebe, an- belwellc umlaufenden induktiven Gebers angcreg geordnet sein. Auch der Molor selbst kann als wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Drehzahlregler für eine Brennkraftmaschine mit einer Rc^elkkippe iur uie Verbrennungsluft bzw. das Bicnnstoff-I.ufi -Gemisch und mit eine elektrischen Regeleinrichtung, die laufend die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine mißt, mit einem So1Iwcrt vergleicht und der Drehzahlabwcichung entsprechend einen elektrischen MeIInKiU);. der mittels einer Welle eine WirkverbinduiiL /i:r Welle der Regelklappe besitzt, /.u Links- iuv·. Rechtslauf anregt. dadurch gekennzeichnet. düM die Wirkvcibmdung iiber eine elektromagnetische Kupplung (32) hergestellt ist, deren Stromkreis (31) von der Stromversorgung der Regeleinrichtung in der Weise ubhänuia ist. daß er bei Ausfall der Stromversorgung der RegeleinricK mg oder beim Ausschalten der Zündung der Brennkraftmaschine stromlos wird und außerdem durch einen auf die Temperatur der Brennkraftmaschine ansprechenden Thermoschalter (33) bei kalter Brennkraftmaschine unterbrochen ist.
2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterspannungsrelais, das auf die Versorgungsspannung der Regeleinrichtung anspricht, in bekannter Weise so angeordnet und geschaltet ist, daß bei Störung der Stromversorgung der elektrischen Rcgeleinrichtung der Stellmotor (15) 1,1 der Weise mit einer unabhängigen Spannungsquelle verbunden ist, daß er die Regelklappe in die Leerlaufstellung fährt.
3. Drehzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (15) ein Schrittschaltwerk besitzt bzw. als Schrittmotor ausgebildet ist.
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