-
Drehzahl gl r für B nzinmotor
-
Die Erfindung betrifft in n Dr hzahlregl r für inen B nzinmotor.
-
Allg mein hängt b i inem Benzinmotor d r ober Grenzw rt e r Motordrehzahl
von dem Wid rstand d r luft ab, die in das Ansaugrohr ing saugt wird. in solcher
Benzinmotor läuft nicht über n oberen Drehzahlgrenzwert. Entsprech nd braucht in
Benzinmotor für Kraftfahrzeug kein n Dr hzahlr gl r.
-
in Benzinmotor jedoch, der als Antriebsaggregat in einem Motorgen
rator für ein fahrendes Luftaufbereitungssystem, einem Gen -rator od r anderen industriellen
Maschinen benutzt wird, muß gelagentlich mit einer f stliegenden Motordrehzahl laufen.
In einem solchen Fall ist bisher in mechanischer Regler, d.h.
-
in Fli@hkraftregler, ingesetzt worden, um die Drehzahl des Benzinmotors
zu regeln. Solche mechanischen Drehzahlregler sind jedoch insofern nachteilig, als
deren Konstruktion kom#pliziert ist und folglich hoh Kosten während d r Herstellung
entstehen läßt.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten
Drehzahlregler für einen Benzinmotor zu schaffen, dadurch daß die vorsteh nd genannten
Nachteiledes bekannten Drehzahlreglers für einen Benzinmotor besetigt werden.
-
Weiter soll erfindungsgemäß in lektronisch r Drehzahlregler für einen
Benzinmotor geschffen werden, d r k inen komplizierten Aufbau erfordert. in solcher
Regler ist billiger herzustellen und ist im Betrieb sehr zuverlässig.
-
rfindungsgemäß ist enin Drehzahlregler für einen Benzinmotor vorgesehen,
der dadurch gekennzeichnet ist, da ein Impulsger ratorkreis zur rzeugung eines Impulssignals,
dessen Impulstastverhältnis sich entsprechend der Istdrehzahl und der Drehzahleinstellung
des Benzinmotors ändert, und ein Stellglied zum mpfangen eines Impulssignals zur
Regelung d r Luftdurchflußmenge des Vergasers des Benzinmotors entsprechend dem
Impulstastverhältnis vorg sehen sind.
-
Die rfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen sind: Fig. 1 ein schematishces Blockschaltbild ines Drehzahlreglers
für einen Benzinmotor nach der rfindung, Fig. 2 ein Verdrahtungsschema des in Fig.
1 gezeigten Drehzahlreglcrs, Fig. 3 ein Funktionsschaubild des in Fig. 2 gez igten
Drehzahlreglers, Fig. 4A und 4B die Darstellungen von Wellenformen zum rläutern
der Arbeitsweise des Sägezahnwellengenerators und Fig. 5A und 5B die Darstellung-n
von Wellenformen zum läutern der Arbeitsweise des in Fig. 2 gezeigten Drehzahlreglers.
-
In Fig. 1, bei der es sich um ein schematisches Blockschaltbild eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Drehzahlreglers für einen Benzinmotor nach
der Erfindung handelt, ist air Drehzahlregler allgemein mit 1 bezeichnet. Dieser
Regler 1 weist einen Impulsgeneratorkreis 2 zur Erzeugung eines Impulssignals S1
auf, dessen Impulstastverhältnis sich entsprechend der Drehzahl Eines zu regelnden
Benzinmotors (nicht dargestellt) und einer Drehzahleinstellung
ändert,
die von dem Maß der Bedienung der Benzinregelung des Benzinmotors abhängt, und ein
Stellglied 4, das von arm Impulssignal S1 angetricben wird, um di Luftdurchflußmenge
eines Vergasers 3 des Benzinmotors zu regeln.
-
Der Impulsgeneratorkreis 2 hat einen Beschleunigungssignalgenerator
5 zur rzeugung eines Beschleunigungssignals S2, das eine Gleichstromspannung mit
einer Amplitude ist, die dem Maß der Bedienung des Beschleunigers entspricht, und
einen Motordrehzahl-Signalgenerator 6 zur Lieferung eines Motordrehzahlsignals S3,
das ein Gleichstromsignal mit einer Amplitude ist, die der Motordr hzahl entspricht,
wobei das Beschleunigungssignal S2 und das Drehzahlsignal S3 an den ingangsanschluß
eines Synthesekreises 7 angelegt werden. Der Motordrehzahlsignalgenerator 6 besteht
ferner aus einem Drehzahlsignalgenerator 11 zur Erzeugung eines Impulssignals mit
einer Frequenz, die einer Drehzahl des Benzinmotors entspricht, einem Differenzierungskreis
12 zum Differenzieren des vom Drehzahlsignalgenerator 11 erzeugten Impulssignals,
einem monostabilen Multivibrator 13, der durch das differenzierte Signal vom Kr-is
12 getriggert wird, und einem Inetegrator 14 zum Integrieren des Ausgangssignals,
das vom monostabilen Multivibrator 13 kommt. Durch den Synthesekreis 7 werden beide
Signale S2 und 5 in ein Gleichstromsignal S4 kombiniert und synthetisiert, dessen
Wert sich entsprechend den Werten der Signal S2 und S3 ändert. Das Gleichstromsignal
S4wird zusammen mit einem Sägezahnwellensignal S5 von einem Sägezahnwellensignalgenerator
8 an den ingangsanschluß eines Komparators 9 angelegt.
-
Das Ausgangssignal S6 vom Komparator 9 wird durch einen Leistungsverstärker
10 verstärkt und als ein Impuls signal S1 an ein Stellglied 4 angelegt.
-
Das Stellglied 4 ist ein elektrischer Hubmagnet, bestehend aus einer
r Spule 16, di auf eine Hülse 15 aufgewickelt ist, und aus einem Magnetstab 17,
der beweglich in der Hülse 15 sitzt. Der Stab 17 ist nit dem Gelenk 19 eines Drosselventils
18 im Vergaser 3 durch einen Koppelmechanismus (nicht dargestellt) verbunden.
-
Die Drehlage das Drosselventils 13 wird also entsprechend dm Impulstastverhältnis
des Impulssignals S1 geregelt, so daß di Durchflußmenge an Luft in Richtung des
Pfeils A gerelegt wird.
-
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des in Fig. 1 gezeigten Impulsgeneratorkreises
2. Der Drehzahlsignalg nerator 11 hat inen ingangsanschluß 21, an den das Signal
mit einer Frequenz angelegt wird, die einer Drehzahl des Benzinmotors entspricht.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das in einer Zünds#puls 20 erzeugt Signal an
den ingangsanschluß 21 angelegt. in Widerstand 23 und ein Kondensator 24 bilden
zusammen in n Integrierungskreis zum Beseitigen von Rauschkomponenten der an den
ingangsanschluß 21 angelegten Signale. Das vom Integrierungskreis abgeleitete Signal
wird durch einen Widerstand 25 an die Steuerelektrode eines Transistors 26 angelegt.
in Widerstand 27 ist zwircnen die Steuerelektrode und die missionselektrode des
Transistors 26 geschaltet, dessen Kollektor über einen Widerstand 28 mit dm Pluspol
29 des Netzes verbunden ist. Der Transistor 26 dient also als ein emissionselektroden-geerdeter
Sättigungsverstärker. Folglich wird das an die Steuerelektrode des Transistors 26
angltgte Signal vom Kollektor als ein Impulssignal mit einer Fre-uenz geliefert,
die sich entsprechend der Drehzahl des Benzinmotors ändert. Dieses Impuls signal
unterliegt dem Differenzierungsprozeß durch den Differenzierungskreis 12, der aus
einem Kondensator 30 und einem Widerstand 31 besteht. Der monostabile Multivibrator
13 ist ein bekannter Schaltkreis, der hauptsachlich aus einem Funktionsverstärker
32 besteht. Dss differenzierte Signal vom Kreis 12 wird durch einen ingangswiderstand
33 an den nicht invertikalen eingangsanschluß des Funktionsverstärkers 32 angelegt,
um den monostabilen Multivibrator 13 zu trigger. In Fig.
-
2 bezeichnen die Bezugszahlen 34 bis 37 jeweils Widerstände, 38 bezeichnet
einen Kondensator, und 39 ist eine Diode. Das Ausgangssignal vom Multivibrator 13
ist also ein Impulssignal, dessen Impulstastverhältnis sich entsprechend einer Drehzahl
das Benzinmotors ändert. Das Impulssignal ist nämlich derart, daß das Verhältnis
TH/TL (TH: Periode, während der der Signalwert hoch
ist, TL: Periode,
während der der Signalwert niedrig ist; diese Perioden zusammen bilden eine Ganzperiode
sukzessiver Impulssignale) sich Entsprechend der Benzinmotordrehzahl ändert. Das
Ausgangsimpulssignal vom Multivibrator 1, wird durch den Integrator 1@ integriert,
bestehend aus einem Widerstand 40 und einem Kondensator 41, um eine Gleichstromspennung
mit einem Wert zu liefern, der sich entsprechend einer Drehzahl das Benzinmotors
andert.
-
Diese Gleichstromspannung wird als ein Drehzahlsignal s@ vom Motordrehzanlsignalgenerator
6 an den Synthesekreis 7 angelegt. in Drehzahlsignalgenerator änlich dem Generator
6 ist bereits aus der US-PE 3 757 750 bekannt.
-
Der Beschleunigun-gssignalgenerator S besteht aus einer Reihenschaltung
aus einem Widerstand 42 und einem Regelwiderstand 43, und dieser Reihenkreis ist
zwischen Stromanschlüsse 29 und 22 geschaltet. Der Regelwiderstand 43 ist derart,
daß dessen Widerstandswert sich entsprechend einem Maß der Bedierung des Beschleunigers
ändert. An der Verbindung zwischen dem Widerstand 42 nnd dem Regelwiderstand 43
entsteht eine Spannung, die sich entsprechend der Widerstandänderung des Regelwiderstands
43 ändert. Die Spannung ist als ein Beschleunigungssignal S2 vorgesehen, das an
den ingangsanschluß des Synthesekreises 7 angelegt wird.
-
Der Synthesekreis 7 weist einen Funktionsverstärker 44 auf, und ingangswiderstände
45 und 46 sind mit dem nicht invertierenden bzw. invertierenden Eingangsanschluß
verbunden. Der Funktionsverstärker 44 bzw. der Synthesekreis 7 empfängt an seinen
Eingangsanschlässen ein Beschleunigungssignal S2 und ein Drehzahlsignal 5 durch
dia Eingangswiderstände 45 bzw. 46. in Rückkopplungswiderstand 47 ist zwischen den
invertierenden Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß des Funktionsverstärkers
44 geschaltat. Bei nach Wunsch @ingsstelltem Widerstandwert des Rückopplungswiderstands
47 kann der Verstärkungsfaktor des Funktionsverstärkers 44 auf einen Sollwert eingestellt
werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Regelwiderstand 43 so mit einem
Beschleuniger-Bedienungshebel (nicht dargestellt) verriegelt, daß Je geringer
das
Maß der Bedienung der Beschl unigers, d sto geringer der Widerstandswert des Regelwiderstands
@@ ntsprechend ist der art des B schleunigungssignals S2 höher mit der Znnah@ der
Maßes an Bedienung des Beschleunigers. Andererseits hat das Drehzahlsignal S@ @ing
n gering r n rt mit de Abfall n d r Motordrehzahl N.
-
Folglich ändert sich der wert l94 der Gleichstromsignals S4 vom Synthesekreis
7 in Abhängigkeit von def Motorerahzahl N und vom Maß der Bedienung # des Beschleunig
rs, wie in Fig. 3 dargestellt.
-
ann das l a@ der Bedienung # der B schleunig@re nämlich in@ gewisse
Größe hat, wird der wert LS4 mit höher wordander Motordrehzahl N höher. Die Größenbeziehung
zwischen den Maßen an Bedienung # des Beschleunigers #1, #2, #3 und #1 ist die folgende:
#1 < #2 < #3 < #4 wobei die Motordrehzahl N konstant ist, und der wert
LS4 wird kleiner, während der Wert von # größer wird.
-
Wieder zu Fig. 2 zurüokkehrend, wird das Gleichstromsignal S4 an den
invertierenden Eingangsanschluß eines Funktionsverstärkers 48 im Komparator 9 über
einen Widerstand 49 angelegt, während dessen nicht invertierender Eingangsanschluß
ein Sägezahnwellensignal S5 empfängt, das vom Sägezahnwellensignalgenerator 8 erzeugt
wird, und zwar über einen Widerstand 50.
-
Der Sägezahnwellengsignalgnerator 8 dient zur Lieferung während einer
bestimmten Zeit und mit einem bestimmten Spitzenwert eines Signals mit einer Neigung,
die sich entsprechend der verstrichenen Zeit im Ausgangswert ändert. Dieser Generator
8 weist einen bekannten abstabiLen Multivibrator 57 auf, der aus einem Funktionsverstärker
51, Widerständen 52 bis 55 und einem Kondensator 56 besteht. 'in Impulssignal S7
mit einer bestimmten Zeitdauer, abgeleitet vom Ausgangsanschluß des Funktionsverstärkers
51, wird an den invertierenden Eingangsanschluß eines weiteren Funktionsverstärkers
60
über einen widerstand 58 und eine Diode 59 angelegt.
-
Am Funktionsverstärker 60 ist tin Kond-nsator 61 zwischen den invertierenden
ingangsanschluß und den Ausgangsanschluß geschalt@t.
-
Der nicht invertierende ingagsanschluß des Verstärkers 60 ist mit
dem Anschluß 29 über Widerstände 62 und 63 verbunden.
-
Wenn der Funktionsverstärker 60 an seinem invertierenden ingangsanschluß
ein Impulssignal S7 in einer in Fig. 4A gezeigten Wellenform erhält, liegt das Potential
am invertierenden ingangsanschluß in der Größenordnung der Massespannung an den
Zeitpunkt t1, wenn die Spannung des Impulssignals S7 herabzustufen beginnt. Weil
das Potential am nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 60 von den
Widerständen 62 und 63 fast auf dem gleichen Wert wie die Leistungspsannung gehalten
wird, leist der Ausgangssignalwert des Verstärkers 60 höher, das heißt, nähert sich
dem Leistungsspannungswert an. Di Änderung des Ausgangssignals erfolgt jedoch nicht
plötzlich, weil der Kondensator 61 mit dem Verstärker 60 verbunden ist. Der Wert
des Ausgangssignals vom Funktionsverstärker 60 erhöht sich allmählich (wi in Fig.
43 gezeigt). Wenn aas Potential am invertierenden eingangsanschluß fast den gleichen
Wert wie die Leistungsspannung am Punkt der Steigzeit des Impulssignals S7 hat,
entlädt sich der Kondensator 61, und der Ausgangswert des Verstärkers 60 wird fast
der gleiche wie das Massepotential. Als Folge einer solchen sich wiederholenden
Funktion des Verstärkers 60 wird an seinem Ausgangsanschluß ein Sgezahnwellensignal
S5 mit einer bestimmten Periode und einem bestimmten Spitzenwert geliefert.
-
DerKOmparator 9 ist so eingerichtet, daß er einen Vergleich zwischen
dem Wert LS5 des Sägezahnwellensignals S5 und dem Wert LS4 des zuvor erwähnt-n Gleichstromsignals
S4 vornimmt und ein lusgangssignal mit einem hohen Wert nur dann liefert, wenn der
Vergleich beweist, daß der Wert des Signals S5höher als der des Signals S ist.
-
4 Unter Bezugnahme auf Fig. 5t und 5B wird nachstehend ein Impulssignal
beschrieben,
dessen Impulstastverhältnis sich entsprechend einer Änderung im Wert des Gleichstromsignals
S4 ändert, das vom Komparator geliefert wird.
-
Wenn sich der Wert LS4 des Gleichstromsignals S4 mit dem Verstr ichen
einer Zeit t änd rt, Wit das in Fig. 3Ä g z igt ist, ntsteht in Impulssignal einer
bestimmten Periode ntsprech nd dem Fallen od r Steigen an den Zeitpunkt n, an den
di @rte LS4 und LS5 zusamm-nfall-.n. Das is-t in Fig. 5B dargestellt. Im hitr gezeigten
Beispiel wird dann, wenn der wert LS4 abfällt, das Impulstastverhältnis des Impulssignals
S6 größer, während das Impulstastverhältnis kleiner wird, wenn der ert LS4 häher
ist.
-
Wieder zu Fig. 2 zurückkehrend, wird das in dieser weisw erhalten
Impulssignal S6 durch den Leistungsverstärk r 10 verstärkt, der aus Transistoren
64 und 65 besteht, und zwar bis zu iner Amplitude, die hoch genug ist, um das Stellglied
4 zu triggern, und dann wird es als Impulssignal S1 gelief rt, das an die Ne@spul@
16 angeliegt wird. Mit der Meßspule 16 ist weiter eine Diod 66 verbunden, die zum
Schutz der Transistoren 64 und 65 gegen Beschädigungen auf Grund einer Spannung
vorgesehen ist, die in der Spul 16 induziert wird, wenn das Impulssignal S1 an die
Spule 16 angelegt wird. Der Strom, der dem Stellglied 4 zugeführt wird, ist proportional
zum Impulstastverhältnis des Impulssignals S1. Das Stellglied regelt das Drosselventil
18 in solcher Weise, daß mit größer werdendem Impulstastverhältnis die Luftdurchflußmenge
des Vergasers 3 benfalls größer wird. In diesem Fall wird in Impulssignal an das
Stellglied 4 angelegt, das Stellglied kann aber das Drosselventil 18 in ein r Drehlage
halten, diU einem Impulstastverhältnis entspricht, weil der Magnetstab 17 und die
Trägheitskraft des mit dem Stab 17 verbundenen Koppelmechanismus wirksam sind.
-
Der Drehzahlregler 1 nach dGr rfindung arbeitet wie folgt: Es sei
angenommen, daß ein benzinmotor (nicht dargestellt), der vom Drehzahlregler 1 zu
regeln ist, mit einem bestimmten Maß an
Bedienung des B schleunigers
und ohne irg ndein Laständerung läuft.
-
Das Impulstastverhältnis des Imüpulssignals S1 wird auf inem Fixw
ert g halten, und das @t llglied 4 hält das Drosselventil 18 in einer bestimmten
Dr hlage, di dem Impulstastv rhältnis entspricht.
-
Damit kann ein Genisch mit einer Durchflußmeng vertqilt werden die
der bestimmt Drehlag entspricht, um in den Brennraum des Benzin-Motors (nicht dargstellt)
ausder Haupt inspritzöffnung 69 zu g langen, von dem ein in das Benzin 68 in der
Schwimmerkammer 67 ingetaucht ist.
-
Wenn sich aus ingendeinem Grunde die an den Motor angelegte Last ernöht,
nimmt die Motordrehzahl Entsprechend ab. Folglicg wird der Wert LS4 das Sgnals S4
kleiner, während das Impulstastverhältnis des Impulssignals S1 größer wird. Als
Folge davon wird die Leistung zum Stellglied 4 und dir Durchgang durch das Drosselventil
18 großer, um damit die @ingabemenge des Gemisches in den Motor zu erhöhen und die
Motordrezahl steigen zu lassen. Die Motordrehzahl erhöht sich weiter, bis sie inen
Sollwert erreicht, je nach dem Maß der Bedienung das Beschleunigers. Dann bleibt
das Impulstastverhätlnis anschließender Impulssignal#s S1 konstant, so daß der Motor
mit einer bestimmten festgehaltenen Drehzahl laufen kann. Wenn umgekehrt di Motordrehzahl
höher geworden ist, weil sich die an den Motor angelegte Last verringert hat, oder
aus irgendeinem anderen Grunde, erhöht sich der Wert LS4, so daß das Impulstastverhältnis
des Impulssignals S1 kleiner wird. Damit vekrkleinert sich der Durchgang des Drosselventils
18, was zu einer Verringerung der Motordrthzahl führt.
-
Die Motordrehzahl kann also in gleicher Weise auf einem Sollwert gehalten
werden.
-
Wie leicht aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ndert sich dann,
wenn das Ms der Bedienung des Beschleunigers geändert wird, während ein Benzinmotor
mit einer bestimmten konstanten Drehzahl läuft, die Motordrehzahl iiber zu einer
neuen Drehzahl, die dem neuen Maß an Bedienung des Beschleunigers entspricht, und
die neue Motordrehzahl wird gehalten, bis das Maß der Bedienung des Beschleunigers
wiederum auf einen anderen Wert verstellt wird.
-
In Ausführungsbeispiel, das vorsteh nd im Zusammenhang mit den Zeichnungen
beschrieben worden ist, wird ein Sägezahnwällensignal zum Ändern des Impulstastverhältnis
eines Impulssignals benutzt, das an das Stellglied 4 angelegt wird,und zwar entsprechend
der Änderung des Arts LS4 des Signals S4. Es ist jedoch evident, daß ein Deltawellensignal
anstelle des Sägezahnwellensignals benutzt werden kann.
-
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ermöglicht die rfindung
die elektronische Regelung der Drehzahl eines Benzinmotors ohne die Verwendung irgendeines
komplizierten mechanischen Drehzahlreglers. Die erfindung ist nämlich besonders
vorteilhaft insofern, als der Drehzahlregler für einen Benzinmotor nach der erfindung
während des Betriebs sehr zuverlässig ist und der Einbau in einen Benzinmotor kann
einfach und mit geringeren Kosten vorgenommen werden.