DE3049660A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von vergasern - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern.

Die Anmelderin hat sich seit langem mit der Steuerung von Arbeitsabläufen beschäftigt, und zwar aufgrund des Erfordernisses, Arbeitsabläufe in Prüfständen für Vergaser schnell und genau zu steuern, wie es beispielsweise aus den US-PS'en 3 517 552, 3 524 344, 3851 523, 3896 670, 3 975 953 und 4 030 351 bekannt ist. Arbeitsabläufe, die in Vergaserprüfständen der in den genannten Druckschriften beschriebenen Art gesteuert werden müssen, sind u.a. der Einlaßdruck, der Unterdruck im Ansaugstutzen und der Benzinpumpendruck. Bei der Überprüfung und Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen ist die Steuerung der Drosselklappe des Vergasers, um sie in eine Sollstellung zu bringen und einen gewünschten Unterdruck im Ansaugstutzen zu erzeugen, höchst kritisch. In der frühen Zeit der überprüfung von Vergasern, wo es vielleicht um ein oder zwei Meßpunkte ging, waren die Genauigkeitsanforderungen niedrig_/ und die Untersuchungszeit spielte keine besonders wichtige Rolle. In der heutigen Zeit jedoch, wo großer Wert auf die wirtschaftliche Ausnutzung von Treibstoff und die Emission von Abgasen gelegt wird und wo das Erfordernis besteht, Vergaser von Kraftfahrzeugen an vielen Punkten ihres Betriebsbereiches zu überprüfen, wird aber die Fähigkeit, die Drosselklappe des Vergasers zu bewegen und somit einen gewünschten Unterdruck im Ansaugstutzen an vielen Testpunkten rasch und genau einstellen zu können, immer wichtiger.

Während der Zeit, wo die Genauigkeitsanforderungen es zuließen, einen einfachen Satz von Relaiskontakten zur Betätigung eines Motors zu verwenden, um die Drosselklappe aus einer Position, beispielsweise dem Leerlauf, in eine andere Position zu bewegen, beispielsweise zum Teillastbetrieb, waren komplizierte Steuerungen nicht erforderlich. Als jedoch die Tests komplizierter und die Genauigkeitsanforderungen größer wurden, hat man versucht, einen besseren Weg zu finden, um die Bewegung der Drosselklappe aus einer Position in eine andere auszulösen.

Der Gedanke, einen Motor zu verwenden, der in den beiden groben Bereichen im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn bewegt werden konnte, beispielsweise durch Relaiskontakte, wurde fallengelassen, und man ging zur Verwendung eines Motors über, der mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben und abgeschaltet werden konnte, sobald der Arbeitsablauf bzw. die Steuerung beim Sollwert und dicht bei diesem war, was auch als Regelunempfindlichkeit bezeichnet wird. Auf diese Weise bewegte sich der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit, wenn der Prozeß oder Arbeitsablauf weit vom Sollwert entfernt war, und mit einer wesentlich kleineren Geschwindigkeit, wenn der Regelvorgang die Nähe des Sollwertes erreicht hatte. So groß auch der Vorteil dieses mit zwei Geschwindigkeiten arbeitenden Drosselklappenantriebs oder der Arbeitsablaufsteuerung gegenüber dem damaligen Stand der Technik tatsächlich war, so war dies recht bald zu langsam für die stets zunehmenden Anforderungen der Herstellungsprozesse. Dies lag im wesentlichen daran, daß es nur zwei feste Geschwindigkeiten gab, und wenn der Arbeitsablauf einem raschen Wechsel unterlag, so verging eine nicht unbeträchtliche Zeitverzögerung für die Drosselklappensteuerung, um die Drosselklappe auf einen neuen Zustand einzustellen, und zwar innerhalb der Grenzen der Regelunempfindlichkeit, die wegen der immer engeren Genauigkeitsanforderungen kleiner wurden.

Weitere Untersuchungen führten zur Entwicklung eines Drosselklappenantriebs für einen Vergaserprüfstand mit einem der Geschwindigkeit proportionalen Verhalten, wobei die Geschwindigkeit des Antriebsmotors proportional der Fehlerabweichung im Arbeitsablauf war. Diese Entwicklung hat ihren Niederschlag in der US-PS 3 975 953 gefunden, und man hat lange Zeit gelaubt, daß damit eines der größten Probleme der Vergaserindustrie gelöst sei.

Zwischen der damaligen Entwicklung und dem heutigen Tage hat man herausgefunden, daß es bei Vergaserprüfständen in Laboratorien, wo Effektivwerte für Herstellungstests von Vergasern bestimmt werden, es wünschenswert war, die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Prüfungen und Tests zu verbessern, wenn zusätzlich zur Drosselklappensteuerung auch eine Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Einlaßdrucks im Vergaser erforderlich sind. Zur damaligen Zeit erfolgte die Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Einlaßdrucks unter Verwendung von herkömmlichen Prozeßsteuerungen, während die Drosselklappensteuerung normalerweise vom Bedienungsmann des Prüfstandes von Hand vorgenommen wurde. Man stellte fest, daß es unter Verwendung eines Computers möglich war, in wirksamer Weise Prozeßsteuerungen zu verwenden, und zwar unter Ausnutzung optimaler Geschwindigkeit, Rückstellung und proportionaler Werte für sämtliche drei Parameter, nämlich Drosselklappensteuerung, Unterdruck im Ansaugstutzen und Einlaßdruck, und wegen der Zuteilung des Computers zu einem Stand erhielt man nicht nur die gewünschte Genaugigkeit wie im Laboratorium, sondern auch die Untersuchungsgeschwindigkeit nahm zu. Diese Entwicklung führte zu der US-PS 4 030 351.

Im Laufe der Zeit und während diese Entwicklungen stattfanden, entstand das Bedürfnis nach noch schnelleren und noch genaueren Serienprüfständen,und es war erforderlich, mit neuen Untersuchungen zu beginnen, um festzustellen, ob ein typischer Vergasertest nicht in einer Zeit durchführbar war, die unterhalb der gängigen Untersuchungszeit für ein

spezielles Vergasermodell mit ungefähr 9 Minuten lag, wobei gleichzeitig die Genauigkeit erreicht werden sollte, die durch die oben erwähnten Laboratoriumsprüfstände vorgegeben war.

Möglicherweise konnte die bloße Verwendung des in Laboratoriumsprüfständen verwendeten Verfahren ausreichen, um dieses Problem zu lösen. Bei Untersuchung der US-PS 4 030 351 stellt man jedoch fest, daß ein spezieller Computer jeweils für einen Prüfstand vorgesehen ist. Bei der Serienprüfung von Vergasern wird ein Computer normalerweise verwendet, um eine Anzahl von 16 oder mehr Prüfständen gleichzeitig zu steuern.

Wenn man eine Meßschleife mit einem Computer in dieser Weise schließt, so beschränkt man die Fähigkeit des Computers, irgendwelche anderen Aufgaben in wirksamer Weise durchzuführen und verlangsamt damit den gesamten Vorgang. Aus diesem Grunde ergab es sich, daß eine Ausdehnung des Konzepts des Laboratoriumsprüfstandes auf eine Serienherstellung in der Praxis nicht durchführbar war. Außerdem wäre es sehr teuer, einen speziellen Computer für jeden Serienprüfstand zu haben, wenn die Anzahl von Serienprüfständen mit berücksichtigt wird. Daraus ergab sich, daß es zwar möglich war, die Laboratoriumsgenauigkeit zu erreichen, jedoch bot ihre Erzielung bei Herstellungsgeschwindigkeiten größere Schwierigkeiten. Auf diese Weise war es erforderlich, einen neuen Weg ,zu finden, um die Genauigkeit ohne einen speziellen Computer zu erreichen.

Betrachtet man herkömmliche Steuerungen mit drei Betriebsarten, wie sie derzeit auf dem Markt sind, beispielsweise das Modell Nr. 52H-5E von The Foxboro Company of Foxboro, Massachusetts, bei dem Versuch, immer noch eine herkömmliche Steuerung für die Genaugikeit zu verwenden, jedoch sich von dem Erfordernis eines Computers zu lösen, so hat sich sehr schnell herausgestellt, daß wegen bestimmter Betriebseigenschaften derartige Steuerungen nicht verwendbar sind. Eine größere Schwierigkeit war die, daß derartige

Steuerungen keine definierte Regelunempfindlichkeit besitzen. Mit anderen Worten, auch wenn die Prozeßsteuerung den Vergaser betätigt, um die Drosselklappe in die gewünschte Stellung zu bringen, so kann man nicht automatisch und in wirtschaftlicher Weise die Arbeitsweise der Prozeßsteuerung an diesem Punkt unterbrechen und somit findet eine kontinuierliche Nachregelung um den gewünschten eingestellten Punkt statt, und man bekommt keinen stabilen Arbeitsablauf.

Außerdem war nicht eine einzige Prozeßsteuerung auf dem Markt, die Prozeßbetätigungseinrichtungen sämtlicher drei erforderlicher Typen steuerten, nämlich Gleichspannungs-Schrittmotoren, Wechselspannungs-Synchronmotoren und pneumatische oder hydraulische Stellwerke. Dies konnte somit offenbar keine mögliche Lösung geben, da die Verwendung der zur Verfügung stehenden Steuerungen keine Prozeßsteuerung liefern konnte, die in der Lage war, sämtliche auftretenden Situationen zu handhaben. Außerdem stellte sich heraus, daß die verfügbaren Steuerungen für Prozeßsteuerungen nur über einen relativ schmalen Bereich geeignet waren und keine proportionalen, Geschwindigkeits- und Rückstellfunktionen besaßen, die für diejenigen Vorgänge erforderlich waren, die bei der Serienprüfung von Vergasern gesteuert werden mußten.

Unter Aufgabe der alten Steuerungen mit drei Betriebsorten, die bis jetzt verwendet wurden, hat die Anmelderin eine neuartige Steuerung entwickelt, die einen Prozeß als Funktion der Differenz zwischen einem Sollwert und einem gerade vorhandenen Zustand des Prozesses sowie der Ä'nderungsgeschvindigkeit dieser Differenz regelt, wobei ein Unempfindlichkeitsbereich vorhanden ist und wobei die erfindungsgemäße Steuerung auf Fließbandbasis laboratoriumsmäßige Ergebnisse liefert.

Während Entwicklungsarbeiten an einer neuartigen Steuerung mit einem Betriebszustand und vier Betriebsarten durchgeführt wurden, traten noch strengere Anforderungen in Kraft, die es erforderlich machten, eine Steuerung zu schaffen, die es ermöglichte, Vergaser auf einer laboratoriumsmäßigen Basis noch schneller zu prüfen, als es bei der optimierten Geschwindigkeit, der Rückstellfunktion und der Proportionalfunktion möglich ist, die weiter oben besprochen worden sind. Es war daher erforderlich, eine Lösung zu finden, die es ermöglicht, die laboratoriumsmäßige Prüfung von Vergasern zu beschleunigen und die Dauer einer solchen Prüfung z.B. auf die Hälfte abzukürzen. Diese Aufgabe erweis sich jedoch als ziemlich problematisch.

Es war z.B. erforderlich, eine erneute Bewertung der Systeme durchzuführen, die in den US-PSen 3 517 552, 3 524 344, 3 851 523, 3 896 670, 3 975 953 und 4 030 351 beschrieben sind.

Bei der Steuerung nach der ältesten dieser US-PSen war gemäß der vorstehend gegebenen Beschreibung entweder ein nur mit einer Geschwindigkeit arbeitender Drosselklappenantrieb vorhanden, der sich in beiden Richtungen betätigen ließ, oder ein mit zwei Geschwindigkeiten arbeitender Drosselklappenantrieb mit einem Unempfindlichkeitsbereich, bei dem notwendigerweise eine Schaltung vorhanden sein mußte, die gewähr-

leistete, daß der Antrieb nicht zu schnell erfolgte, da ein Veiterlaufen des Antriebsmotors zu Schwierigkeiten führte. Ferner mußte ein ziemlich breiter Unempfindlichkeitsbereich vorhanden sein, damit es möglich war, den Motor stillzusetzen, wobei man nur hoffen konnte, daß der Motor den Unempfindlichkeitsbereich nicht überschießen würde, denn anderenfalls hätte sich bei dem System ein Pendelzustand eingestellt; würde eine solche Steuerung bei irgendeinem zu regelnden Prozeß verwendet, würde sich eine erhebliche Einschränkung der Möglichkeit ergeben, das betreffende Erzeugnis einwandfrei zu prüfen, und außerdem würde der Übergang von einem Prüfpunkt zum nächsten eine erheblich längere Zeit in Anspruch nehmen.

Bei der zweiten Art von Systemen, die einer Betrachtung unterzogen wurden, handelte es sich um diejenige, bei welcher die Drehgeschwindigkeit der Drosselklappe des Vergasers bzw. analog einer Prozeßvorrichtung proportional zur Differenz zwischen dem Istwert und dem eingestellten Sollwert ist. Es zeigte sich, daß es nicht möglich war, den Betrieb dieses Systems zu beschleunigen, da sich auch hier das soeben erwähnte Problem des Hinausschießens ergibt, und da dieses System bereits mehrere Jahre alt war, wurden bei allen dafür konstruierten Schaltungen die standardisierten Motorantriebe verwendet, die nicht verändert werden konnten. Ferner zeigte es sich, daß der Übergang zu einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Motorantrieb wiederum zu dem Problem des Hinausschießens und zu Pendelvorgängen führen würde. Daher mußte man den Gedanken einer Beschleunigung der Arbeitsweise eines Regelsystems vom Proportionaltyp fallenlassen.

Als nächstes wurde das System betrachtet, das in der US-PS 4 030 351 beschrieben ist, bei dem beim Übergang von einem Prüfpunkt zum nächsten eine Optimierung der Geschwindigkeits-, Rückstell- und -Proportionalfunktionen eine Rolle spielte.

Theoretisch wurde angenommen, dies würde zu einer Lösung führen, wenn es möglich wäre, die Werte in Kombination mit der Sättigung der weiter oben beschriebenen Schaltung zu optimieren. Jedoch ergab sich ein unerwartetes Problem, denn als die Schaltung für das System entworfen wurde, bei dem sich eine Optimierung der Geschwindigkeits-, Rückstell- und Proportionalfunktion erzielen lassen würde, war diese Schaltung in erster Linie zum Gebrauch bei konstanter Höhe nahe dem Meeresspiegel an den verschiedenen Prüfpunkten konstruiert, wobei die Optimierung der Werte relativ leicht war.

Als jedoch versucht wurde, dieses Verfahren bei der Prüfung eines Vergasers unter Berücksichtigung der geltenden Vorschriften anzuwenden, die fordern, daß der Vergaser regelmäßig bei verschiedenen Höhen geprüft wird, zeigte es sich, daß der Betrieb des Prüfstandes und die Optimierung der Werte einen solchen Aufwand verursachten, daß die Prüfung unwirtschaftlich wurde, und zwar selbst dann, wenn beim Betrieb des Systems ein Rechner benutzt wurde.

Ferner ist daran zu erinnern, daß die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung dazu bestimmt ist, zahlreiche verschiedene Prozesse bei zahlreichen verschiedenen Sollwerten zu regeln, und es wurde festgestellt, daß es ohne Rücksicht darauf, ob eine Vergaserdrosselklappe oder ein Ventil gesteuert werden soll, das zu einer Ansaugstutzen-Ünterdruck- oder Haubendruckregelanlage gehört, es jetzt erforderlich wurde, die Werte für zahlreiche verschiedene Sollwerte zu optimieren, was zwar möglich, jedoch nicht mehr wirtschaftlich war. Daher mußte der Gedanke aufgegeben werden, zu versuchen, die Prüfung zu beschleunigen und hierzu eine Prüfvorrichtung zu benutzen, die auf dem Grundgedanken der Optimierung der Werte der Geschwindigkeits-, Rückstell- und Proportionalfunktionen beruhte.

Nachdem alle bekannten Möglichkeiten zur Lösung des Problems,

einen schnelleren Übergang von einem Prüfpunkt zum nächsten zu bewirken, erprobt worden waren, wobei der Erfolg ausblieb, wurde die genauere Betrachtung auf die Grundprämisse konzentriert, zu versuchen, das Hinausschießen des Prozesses zu vermeiden, und es wurde beschlossen, einen neuen Lösungsversuch zu erproben, bei dem zuerst absichtlich bewirkt wird, daß sowohl bei der Prozeßsteuerung als auch bei dem Prozeß selbst ein sogenanntes Hinausschießen erfolgt, um den Prozeß sehr schnell annähernd in eine Stellung für den richtigen Wert zu bringen, woraufhin die Steuerung mit einer vorbestimmten hohen Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung arbeitet, um den Prozeß erneut zu veranlassen, sich dem neuen Sollwert zu nähern, und woraufhin dann der Prozeß in der vorher beschriebenen Weise gesteuert wird, bis er sich innerhalb eines vorgewählten Unempfindlichkeitsbereichs befindet.

Die Wirkung dieser Maßnahme ist aus Fig. 33 ersichtlich, wo in einer graphischen Darstellung über der Zeit das Prozeßkorrelationssignal und die Stellung der Prozeßvorrichtung aufgetragen sind. Betrachtet man die Schaulinie des Prozeßkorrelationssignals in Beziehung zur Stellung der Prozeßvorrichtung unter Berücksichtigung von drei möglichen Betriebszuständen, erkennt man, daß dann, wenn man einen neuen Sollwert einführt, bewirkt wird, daß die Schaltung gesättigt wird, wie es weiter unten beschrieben ist, wobei die Prozeßvorrichtung beginnt, sich schnell zu bewegen, wobei das Prozeßkorrelationssignal dieser Bewegung folgt. Es sei bemerkt, daß die Prozeßvorrichtung weiter bewegt wird, bis das Prozeßkorrelationssignal seine Polarität ändert, was bedeutet, daß der Prozeß den Sollwert zum erstenmal erreicht hat, wodurch ein Zustand abgeschlossen wird, der im folgenden als erster Betriebszustand bezeichnet wird. Dann tritt die Schaltung in einen zweiten Betriebszustand ein, bei dem die Richtung der Bewegung der Prozeßvorrichtung umgekehrt wird. Die Prozeßvorrichtung wird in dieser umgekehrten Richtung schnell be-

tätigt, während die inderungsgeschvindigkeit des Fehlersignals zwischen dem Sollwert und dem Frozeßkorrelationssignal jetzt zusätzlich zu dem Fehlersignal überwacht wird. Es sei bemerkt, daß die Geschwindigkeit dieser schnellen Bewegung unter Berücksichtigung der Ansprechzeit des Prozesses und damit auch des Prozeßkorrelationssignals gewählt wird.

Wenn die Summe des Fehlersignals und des Änderungsgesclwindigkeitssignals ihre Polarität ändert, geht die Schaltung in den dritten Betriebszustand über, bei dem es sich um die Rückkehr zu dem Betriebszustand handelt, der vorher bezüglich der Steuerung mit einem Betriebszustand und vier Betriebsarten beschrieben wurde. Die Wirkung auf die Dauer des PrüfVorgangs bei der Anwendung dieses neuen Betriebsverfahrens ist aus Fig. 34 ersichtlich, wo die Betriebszeit für eine streng proportionale Schaltung, die Betriebszeit für die soeben beschriebene Steuerung mit einem Betriebszustand und vier Betriebsarten sowie die Betriebszeit der Steuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten verglichen werden, und zwar jeweils für die Bewegung bis zu einem bestimmten Einstellpunkt bzw. Sollwert. Die Zeitersparnis bei der Verwendung der Steuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten ist von erheblicher Bedeutung, wenn man den Kapitalaufwand berücksichtigt, den die Prüfanlage gegenwärtig erfordert, und wenn man bedenkt, daß in ständig zunehmendem Umfang laboratoriumsmäßige Prüfungen erforderlich werden, um die geltenden Vorschriften zu erfüllen.

Bevor näher auf die Arbeitsweise der Steuerung mit drei Zuständen und vier Betriebsarten eingegangen wird, ist es zweckmäßig, diese Betriebszustände und Betriebsarten näher zu definieren. Bei dem ersten Betriebszustand handelt es sich um eine Bewegung der Prozeßvorrichtung, die mit einer vorbestimmten hohen und konstanten Geschwindigkeit erfolgt und fortgesetzt wird, bis der Fehler zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwert seine Polarität ändert. Bei dem zweiten

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Betriebszustand handelt es sich um eine Bewegung der Prozeßvorrichtung, die mit einer vorbestimmten hohen und konstanten Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung erfolgt und fortgesetzt wird, bis die Summe des Fehlers zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal sowie die /Inderungsgeschwindigkeit dieses Fehlers ihre Polarität ändern. Bei dem dritten Betriebszustand kommen die vier Betriebsarten zur Wirkung, und zwar in der beschriebenen Weise der Proportionalbetrieb, der Geschwindigkeitsbetrieb, der Betrieb mit minimaler Geschwindigkeit und der Betrieb im Unempfindlichkeitsbereich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine neuartige und verbesserte Prozeßsteuerung zu schaffen, die geeignet ist, unter der Fließbandarbeit entsprechenden Geschwindigkeitsbedingungen eine laboratoriumsmäßige Genauigkeit zu erzielen, die geeignet ist, mit einem festgelegten Unempfindlichkeitsbereich zu arbeiten, die es ermöglicht, Bedienungsvorrichtungen in Form von Gleichstromschrittmotoren, Gleichstromservomotoren, Wechselstromsynchronmotoren und pneumatischen oder hydraulischen Positioniereinrichtungen zu steuern, und bei der ein großer Betriebsbereich zur Verfügung steht. Ferner soll eine verbesserte Prozeßsteuerung mit einem einzigen Betriebszustand und vier Betriebsarten geschaffen werden, die es ermöglicht, mit einer Geschwindigkeits-, einer Rückstell- und einer Proportionalfunktion zu arbeiten, und die schnell und genau einen Wert innerhalb eines Unempfindlichkeitsbereichs des Sollwertes erreicht und sich dann selbst außer Betrieb setzt, um das Auftreten von Pendelvorgängen zu vermeiden, die weiterhin die Wahl des manuellen oder des automatischen Betriebes ermöglicht, die es ohne Schwierigkeiten gestattet, Prozesse auf zahlreiche verschiedene Bedingungen einzustellen, damit verschiedene Prozeßbedingungen eingestellt werden, die sich zu diesem Zweck mit Hilfe einer automatischen Einrichtung betätigen läßt, die es insbesondere ermöglicht, während eines Vergaserprüfzyklus den auf einen

Vergaser \\drkenden Ansaugstutzenunterdruck zu regeln, die es ermöglicht, den Druck in einer Vergaserprüfhaube so zu regeln, daß sich unter Fließbandbedingungen eine laboratoriumsmäßige Genauigkeit erzielen läßt, und die es unter Fließbandbedingungen ermöglicht, den Druck einer Flüssigkeit in einer Leitung schnell und genau zu regeln. Auch soll eine Prozeßsteuerung der genannten Art geschaffen werden, die geeignet ist, den Luftdurchsatz eines Vergasers zu regeln, die zuverlässig arbeitet, die mit relativ geringen Kosten herstellbar ist und zu der ein in zwei Richtungen betreibbarer schaltbarer Treiber gehört, der es ermöglicht, den Betrieb einer beliebigen Einrichtung mit zwei Arbeitsrichtungen, z.B. eines Wechselstromsynchronmotors, zu steuern. Ferner soll eine neue und verbesserte Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten für den Gebrauch im Laboratorium geschaffen werden, welche die Durchführung von laboratoriumsmäßigen Vergaserprüfungen im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen mit einer erheblich höheren Geschwindigkeit ermöglicht. In diesem Sinne soll eine Vergaserprüfeinrichtung für den Laboratoriumsgebrauch geschaffen werden, bei der sich Bewegungen von einem Prüfpunkt zu einem anderen Prüfpunkt sehr schnell durchführen lassen, wobei von einer Geschwindigkeits-, einer Rückstell-, einer Proportional- und einer Unempfindlichkeitsbereichsregelung Gebrauch gemacht wird.

Schließlich soll ein Laboratoriums-Vergaserprüfstand der genannten Art geschaffen werden, bei dem sich die den betreffenden Prozeß steuernde Vorrichtung schnell bewegen läßt, bis das Fehlersignal, das den bei dem jeweiligen Zustand des Prozesses vorhandenen Fehler repräsentiert, seine Polarität ändert, woraufhin die Vorrichtung umgesteuert und schnell bewegt wird, bis die Summe des Fehlersignals, das den Fehler bei dem jeweiligen Zustand des Prozesses repräsentiert, und der Änderungsgeschwindigkeit des Fehlersignals ihre Polarität ändert, woraufhin das System in der normalen Weise unter Benutzung einer Kombination 'der Geschwindigkeits-, Rückstell-

und Proportionalfunktionen arbeitet, bis das Signal innerhalb des Unempfindlichkeitsbereichs liegt, woraufhin die Bewegung der Prozeßsteuerung beendet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die

beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 eine schematische Gesamtansicht einer geschlossenen Regelschleife unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 2 eine der Figur 1 teilweise ähnliche schematischc Darstellung mit einem geschlossenen Regelkreis, der wiederholt in viele Zustände zu setzen ist und somit eine automatische Anordnung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung darstellt;

Figur 3 eine schematische Darstellung eines geschlossenen Regelkreises mit einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung, wobei die Anordnung von Hand betätigbar ist;

Figur 4a eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Prozeßsteueuerung für den Unterdruck im Ansaugstutzen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 4b eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prozeßsteuerung des Einlaßdruckes unter Verwendung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 4c eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prozeßsteuerung des Benzinpumpendrucks oder Treibstoffdrucks unter Verwendung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 4d ein Meßsystem für den Luftdurchsatz unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung des Luftdurchflusses;

Figur 4e eine der Figur 4d ähnliche Darstellung eines Meßsystems für den Luftdurchsatz, jedoch unter Verwendung einer mit Schall arbeitenden Durchflußanordnung sowie einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 4f eine der Figur 4e ähnliche Darstellung mit einem Meßsystem für den Luftdurchsatz, die in einem kontrollierten Bereich arbeitet, wobei ein Druck-

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differenzwandler verwendet werden kann, um anstelle des Absolutdruckwandlers das Rückkopplungssignal zu liefern;

Figur 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Differenzeneingangskreises bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Korrekturschaltung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; Figur 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Korrekturschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;

Figur 8 eine weitere Ausführungsform einer Korrekturschaltung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Prozeß-Steuerung;

Figur 9 eine schematische Darstellung einer Gültigkeitsbereich-Testschaltung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 10 eine schematische Darstellung der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;

Figur 11 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Untersetzungs- und Meßschutzschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; Figur 12 eine schematische Darstellung eines Pufferuntersetzers für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;

Figur 13 einen Summierverstärker der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 14 eine schematische Darstellung eines Integrators der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;

Figur 15 eine schematische Darstellung eines Summationsintegrators für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;

Figur 16 eine schematische Darstellung einer Absolutwertschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; Figur 17 eine schematische Darstellung eines in zwei Richtungen schaltbaren Treibers zur Verwendung bei

der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung, wenn ein umsteuerbarer Wechselspannungs-Synchronmotor oder eine andere umsteuerbare Einrichtung zu verwenden sind, um einen Verfahrensablauf mit der Prozeßsteuerung zu steuern;

Figur 18 eine schematische Darstellung eines umsteuerbaren Wechselspannungs-Synchronmotors, der als Betätigungsorgan von der Prozeßsteuerung steuerbar ist;

Figur 19 eine schematische Darstellung eines umsteuerbaren Gleichspannungs-Motors, dessen Richtung von einem Paar von Relaiskontakten gesteuert wird, die an entgegengesetzte Polaritäten angeschlossen sind;

Figur 20 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie ein Paar von Magnetspulen angeschlossen werden kann;

Figur 21 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie die Magnetspulen nach Figur 20 angeschlossen werden können, um einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder zu betätigen^

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Fig. 22, die Fig. 1 ähnelt, einen Prozeß mit einem geschlossenen Regelkreis, bei dem jedoch eine erfindungsgemäße Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten verwendet wird;

Fig. 23 in einer teilweise Fig. 22 ähnelnden Darstellung einen geschlossenen Regelkreis, der wiederholt auf zahlreiche Bedingungen eingestellt werden muß und der somit eine Automatisierungseinrichtung für die Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten bildet;

Fig. 24 einen geschlossenen Regelkreis mit einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, der auch für den manuellen Betrieb geeignet ist;

Fig. 25 in einer Fig. 22 ähnelnden Darstellung eine Vorrichtung zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Prozeßablaufs, auf die weiter unten näher eingegangen wird und die es ermöglicht, den gesamten Prozeß zu veranlassen, sich mit einer erhöhten Geschwindigkeit aus einer Stellung in eine andere Stellung zu bewegen;

Fig. 26, die teilweise Fig. 4b ähnelt, ein Haubendruckregelsystem der Bauart, bei der eine erfindungsgemäße Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten in Verbindung mit einer Einrichtung zur Beschleunigung des Prozeßablaufs verwendet wird;

Fig. 27 eine Gesamtdarstellung eines Prüfsystems, bei dem es möglich ist, die erfindungsgemäßen Steuerungen zu verwenden, wobei man mehrere Teilsysteme erkennt, und zwar ein Luftdurchsatz-Meß- und -Regelsystem, ein System zum Messen und Regeln des Unterdrucks im Ansaugstutzen sowie ein System zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube, wobei als System zum Messen und Regeln des Drucks in- der Haube, des Unterdrucks im

Ansaugstutzen und des Luftdurchsatzes eine erfi nclu η gs gemäße Steuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten verwendet wird, die weiter unten im einzelnen beschrieben ist;

Fig. 28, die Fig. 27 ähnelt, die Vervendung einer Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs bei dem System zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube;

Fig. 29, die Fig. 27 ähnelt, ein Rechnersystem zum automatischen Prüfen eines Vergasers im Laboratorium an mehreren Meßpunkten ;

Fig. 30, die teilweise Fig. 29 ähnelt, die Verwendung der Einrichtung zur Beschleunigung des Prozeßablaufs zur schnelleren Prüfung eines Vergasers im Laboratorium an zahlreichen Meßpunkten;

Fig. 31, die Fig. 30 ähnelt, ein System zum Messen des Luftdurchsatzes, bei dem der Rechner anstelle des Teilsystems selbst dazu dient, die Vergaserdrosselklappe zu steuern;

Fig. 32, die Fig. 5 ähnelt, eine mit drei Betriebszuständen arbeitende Differentialeingabeschaltung mit einer mit drei Betriebszuständen arbeitenden Fehler- und Xnderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltungzur Verwendung bei der Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten;

Fig. 33 eine graphische Darstellung der drei verschiedenen

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Betriebszustände der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten sowie die Verte des Prozeßkorrelationssignals und der Stellung der Prozeßsteuerung als Funktion der Zeit;

Fig. 34 eine graphische Darstellung des Prozeßkorrelationssignals als Funktion der Zeit, aus der vergleichsweise die Zeit ersichtlich ist, welche die Prozeßsteuerung benötigt,

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um sich von einem alten Einstellpunkt zu einem neuen Einstellpunkt zu bewegen, wobei von verschiedenen Prozeßsteuerungen Gebrauch gemacht wird; aus Fig. 34 sind relative Zeitspannen für Systeme ersichtlich, bei denen von einer Steuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten bzw. einer Steuerung mit einem einzigen Betriebszustand und vier Betriebsarten bzw. von einer Steuerung mit Geschwindigkeitsund Proportionalfunktion Gebrauch gemacht wird; und

Fig. 35, die Fig. 10 ähnelt, die mit drei Betriebszuständen arbeitende Fehler- und Ä'nderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung, die bei der Steuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten verwendet wird.

Es sei bemerkt, daß sich die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung der in den Zeichnungen dargestellten Teile beschränkt, denn es ist möglich, weitere Ausführungsformen zu schaffen und die Erfindung im Rahmen der Ansprüche auch auf andere Weise anzuwenden.

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In Figur 1 der Zeichnung ist eine typische Ausführungsform der neuartigen Prozeßsteuerung dargestellt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Die Prozeßsteuerung 40 wird mit einer Bezugsspannung oder Referenzspannung versorgt, die einen Sollwert von einer Sollwert-Einstelleinrichtung 41 angibt, welche dafür sorgt, daß die Prozeßsteuerung dem Treiber 43 ein Signal liefert, der seinerseits an dem mit 48 bezeichneten Anschluß ein Prozeßeingangssignal für das allgemein mit 44 bezeichnete Arbeitssystem liefert. Da dies ein System mit geschlossenem Regelkreis ist, mit dem wir es zu tun haben, wird das Arbeitssystem 44 dann ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes liefern, das den derzeitigen Zustand des Prozesses oder Arbeitsablaufes anzeigt. Wenn das Korrelationssignal 49 ein Spannungssignal ist, das von der Prozeßsteuerung 40 verarbeitbar ist, so kann es direkt an die Prozeßs.teuerung 4O angelegt werden. Wenn jedoch das Korrelationssignal 49 nicht direkt kompatibel ist, so ist eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42 erforderlich, um das Signal in ein solches umzuwandeln, das von der Prozeßsteuerung 40 verwendbar ist. Wenn beispielsweise das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes pneumatischer Art ist, so kann eine Rückkopplungssignaleinrichtung in Form eines Druckwandlers verwendet werden.

Da die Mittel zur Umwandlung dieser Signale bekannt sind und die Arten der erforderlichen Umwandlungen sehr zahlreich sind, erscheint es nicht praktikabel, sämtliche verschiedenen Möglichkeiten in der Anmeldung zu beschreiben, vielmehr genügt es zu sagen, daß der Fachmann in der Lage ist, eine geeignete Rückkopplungssignaleinrichtung vorzusehen.

Es sei bemerkt, daß zu dem zu regelnden Prozeß ΛΛ gewöhnlich eine Prozeßmeßeinrichtung 47 gehört, die dazu dient, den jeweiligen Zustand des Prozesses zu messen, ferner eine Prozeßsteuerung 46, die dazu dient, den jeweiligen Zustand des Prozesses zu verändern, sowie eine Betätigungseinrichtung 45 zum Verstellen der Prozeßsteuerung.,

Während in Figur 1 eine allgemeine schematische Darstellungeines Systems mit geschlossener Schleife als Prozeßsteuerung 40 dargestellt ist, zeigt Figur 2 eine solche Ausführungsform, bei der es erwünscht ist, automatisch bei.einer Vielzahl von Sollwerten zu arbeiten, beispielsweise, um viele Testpunkte eines Gerätes, wie z.B. eines Vergasers oder dergleichen, zu testen, wo man etwa in der Größenordnung von 30 Testpunktan untersucht. Gegenüber der allgemeinen Ausführungsform ist für diese Situation eine gewisse Abänderung erforderlich, da man einen neuen Sollwert von der Sollwert-Einstelleinrichtung 41 für jeden Testpunkt benötigt. Obwohl diese von Hand eingestellt werden können, wie es nachstehend im Zusammenhang mit Figur 3 erläutert wird, ist es viel einfacher, eine Automatik 54 zu verwenden, die bei Beendigung der Untersuchung am jeweils eingestellten Testpunkt automatisch den Sollwert für den nächsten Zustand ändert. Es ist auch möglich, wie es durch die strichlierte Linie in Figur 2 angedeutet ist, das Ausgangssignal der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 oder das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufs mit der Automatik 54 zu verbinden. Dies kann wünschenswert sein, um eine Bestätigung zu haben, daß der spezielle Zustand, bei dem der Arbeitsablauf angekommen ist, in der Tat der gewünschte Zustand ist, bevor die Automatik 54 weitere Schritte unternimmt.

Wie in Figur 3 dargestellt, kann gegebenenfalls auch ein manuelles System mit der neuartigen Prozeßsteuerung verwendet werden, wenn die spezielle Ausführungsform der Anordnung des Arbeitssystems dies ermöglichen oder wenn wirtschaftliche Überlegungen ein derartiges System erfordern. In diesem Falle kann ein Potentiometer 55 als Sollwert-Einstelleinrichtung 41 verwendet werden.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß eine gewisse Umwandlung oder Signalaufbereitung für die Signale erforderlich sein kann, was das Signal von der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 oder das aktuelle Signal der Sollwerteinstelleinrichtung 41 anbetrifft, das entweder von Hand oder von der Automatik 54 geliefert wird, bevor die Signale von der Prozeßsteuerung 40 verarbeitet werden können. Wiederum ist die Anzahl der Möglichkeiten der Umwandlungsund Aufbereitungseinrichtungen für die Signale zahlreich und an sich bekannt, so daß es nicht nötig erscheint, sie hier näher zu erläutern.

Als Beispiele für Arbeitssysteme, welche die neuartige Prozeßsteuerung verwenden können, sind in den Figuren 4a bis 4f sechs verschiedene Ausführungen dargestellt. Was Figur 4a anbetrifft, so ist das Arbeitssystem 44 in diesem Falle eines, bei dem der Unterdruck im Ansaugstutzen bei einem Vergaser 56 präzise gesteuert werden muß, wobei das System in der Lage sein muß, rasch auf verschiedenen Testzustände eingestellt zu werden. In diesem Falle ist der Vergaser 56 in geeigneter Weise im Inneren des Behälters 59 auf einer Steigleitung 57 angeordnet. Um den Unterdruck im Ansaugstutzen beim Vergaser 56 zu steuern, ist es selbstverständlich zuerst erforderlich, zu wissen, welchen Wert der Unterdruck im Ansaugstutzen tatsächlich zu einem gegebenen Zeitpunkt besitzt. Zu diesem Zweck wird als Prozeßmeßeinrichtung ein Druckdifferenzwandler 47A verwendet, der in der Lage ist, ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufs als Ausgangssignal zu liefern. Ein derartiger Druckdifferenzwandler, bei dem es sich beispielsweise um

einen aus der 1151 DP-Serie von der Rosemount Engineering Co. in Minneapolis, Minnesota, handeln kann, besitzt einen Eingang 60 für hohen Druck, der so angeschlossen ist, daß er den Druck oberhalb des Vergasers 56 unter dem Behälter 59 abtastet, sowie einen Eingang 58 für niedrigen Druck, der an die Verengung der Steigleitung 57 des Vergasers 56 angeschlossen ist, um den Druck unterhalb des Vergasers 56 abzutasten. Mit an sich bekannten Verfahren liefert ein derartiger Druckdifferenzwandler dann ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes, das kontinuierlich mit dem Druckabfall über dem Vergaser 56 an irgendeinem vorgegebenen Punkt verknüpft ist, was im allgemeinen als Unterdruck im Ansaugstutzen bezeichnet wird.

Nimmt man nun Bezug auf eine der Figuren 1 bis 3, so wird ein derartiges Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes über eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42, wenn erforderlich, und dann der Prozeßsteuerung 40 zugeführt. Die Prozeßsteuerung 40 vergleicht dann das Korrelationssignal des Arbeitsablaufes mit einem Sollwert und liefert erforderlichenfalls ein Korrektursignal für den Treiber 43, das der Treiber 43 dann in der nachstehend näher beschriebenen Weise in ein geeignetes Prozeßeingangssignal umwandelt, das am -Anschluß 48 anliegt und das Betätigungsorgan 45 steuert.

Gemäß Fig. 4a ist die Betätigungseinrichtung; Λ5 ηIs Ventilbetätigungseinrichtung 45Λ ausgebildet. Durch diese Einrichtung wird somit der Regelkreis geschlossen, und mit dieser Arbeitsweise wird ohne Unterbrechung gearbeitet, bis die Ventilbetätigungseinrichtung 45A die Prozeßsteuerung 46, bei der es sich in diesem Fall um ein Ventil 46A handelt, veranlaßt, sich in eine solche Stellung zu bewegen, daß die Veränderungen des Prozesses zu einer Veränderung bei dem Differenzdruckumsetzer 47A führen, wodurch bewirkt wird, daß das Prozeßkorrelationssignal stabil wird und dem Sollwertsignal entspricht. An diesem Punkt hat sich der Prozeß dann beim Sollwert stabilisiert. Sobald der Prozeß bei dem Sollwert innerhalb des Unempfindlichkeitsbereichs stabilisiert worden ist, bleibt die Prozeßsteuerung tätig, d.h. sie bewirkt eine kontinuierliche Wiederholung des Vergleichs- und Korrekturprozesses. Ändert sich der Prozeß aus irgendeinem Grund oder wird ein neuer Sollwert eingeführt, wird eine weitere Korrektur durchgeführt, bis sich der Prozeß erneut bei dem Sollwert innerhalb des gewählten Unempfindlichkeitsbereichs stabilisiert hat. Es ist ersichtlich, daß dies ohne Rücksicht darauf gilt, ob es sich bei dem System um die in Fig. 1 dargestellte generalisierte Version handelt oder um die in Fig. 2 gezeigte automatisierte Version oder die in Fig. 3 dargestellte manuell betätigbare Version.

Ein weiteres Beispiel eines Verfahrensablaufes, das mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden kann, ist in Figur 4b dargestellt, wo es darauf ankommt, den Druck im Innern des Behälters 59 genau zu steuern. Um einen derartigen Druck zu steuern, muß man den Behälterdruck messen, und dies erfolgt mit einem Absolutdruckwandler 47B, bei dem es sich um ein Gerät vom Typ 1332 der Rosemount Engineering Co., in Minneapolis, Minnesota, handeln kann. In an sich bekannter Weise liefert der Absolutdruckwandler ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes, das in der gleichen Weise wie oben beschrieben erforderlichenfalls die Rückkopplungssignaleinrichtung 42 durchläuft und dann der Prozeßsteuerung 40 zugeführt wird.

Wie bereits erwähnt, wird das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes in der in Figur 1 bis 3 dargestellten Weise mit einem Signal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen, und wenn ein Unterschied zwischen dem tatsächlichen Zustand und dem gewünschten Zustand des Verfahrensablaufes oder Prozesses besteht, so wird die Prozeßsteuerung 40 dann das erforderliche Signal für den Treiber 43 liefern, um das Betätigungsorgan 45 zu betätigen, das in diesem Falle ein Ventilbetätigungsorgan 45B ist/ welches die Prozeßeinrichtung in Form eines Ventils 46B betätigt. Wiederum wird das neue Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes der Prozeßsteuerung 40 zugeführt, mit dem Signal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen und, wenn erforderlich, Signale für den Treiber 4 3 geliefert, der wiederum ein neues Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 liefert, wobei dieser Vorgang

sich so lange kontinuierlich wiederholt, bis der gewünschte Sollwert erreicht ist.

Die Anordnung nach Figur 4c zeigt ein Arbeitssystem 44, das zur Steuerung des Druckes des Kraftstoffes ausgelegt ist, der dem Vergaser odergleichen zugeführt wird. In diesem Falle wird der Vergaser 56 in gleicher Weise wie oben beschrieben auf einer Steigleitung 57 im Inneren des Behälters 59 montiert, wobei Kraftstoff von einer nicht dargestellten Kraftstoffquelle durch eine erste Leitung 64, durch eine Prozeßeinrichtung 46 in Form eines Ventils 46C, durch eine zweite Leitung 65 und in den Vergaser fließt. Ein Prozeßeingangssignal wird dem Ventilbetätigungsorgan 45C am Anschluß 48 geliefert, der das Ventil 46C betätigt, um wirklich die Funktion der Steuerung des Druckes innerhalb der zweiten Leitung 65 vorzunehmen. Es darf darauf hingewiesen werden, daß Vergaser auch ohne die Verwendung von Behältern getestet werden können, und der Druck des dem Vergaser zugeführten Kraftstoffes kann in einem derartigen System ohne Behälter ebenfalls mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden.

Um eine Messung des Druckes in der Leitung 65 vorzunehmen, wird ein Druckdifferenzwandler 47C als Prozeßmeßeinrichtung verwendet. Die Anschlüsse an den Eingang für hohen Druck und den Eingang 58 für niedrigen Druck ermöglichen es dem Druckdifferenzwandler 47C, den Druck in dem System zu jeder gegebenen Zeit zu bestimmen und das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes der Prozeßsteuerung 40 erforderlichenfalls über eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42 zuzuführen. Wiederum findet der Vergleichs- und Korrekturvorgang in der oben beschriebenen Weise statt, bis das Arbeitssystem den Sollwert innerhalb des ünempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung 40 erreicht hat. Der Vergleichsvorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, während das Arbeitssystem sich in Unempfindlichkeitsbereich befindet, bis der Prozeß sich aus dem Unempfindlichkeitsbereich herausbewegt, und zwar in Abhängigkeit von einer Prozeßänderung oder einer Änderung

des Sollwertes. Zu diesem Zeitpunkt findet wieder der Korrekturvorgang statt, bis das Arbeitssystem wieder seinen Sollwert erreicht hat.

Beim Vergasertest ist es auch erforderlich, den Luftdurchsatz zum Vergaser zu messen, der in diesem Falle vom Vergaser selbst gesteuert wird. Somit wird bei der Anordnung nach Figur 4d der Vergaser, der vor mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet worden ist, zur Prozeßeinrichtung und wird mit 46D bezeichnet. Um den Luftdurchsatz durch den Vergaser zu messen, ist ein Behälter 59 vorgesehen, der einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Auslaß 62 und einen Einlaß 63 aufweist, der an ein Luftdurchsatz-Meßsystem 47D angeschlossen ist, das Unterschalldüsen oder Laminarstromungsrohre aufweisen kann. Die Menge des Luftdurchsatzes durch den Vergaser 46D als Prozeßeinrichtung wird dann durch Bewegungen der Drosselklappe gesteuert, die vom Drosselklappen-Betätigungsorgan 45D gesteuert wird. Das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45D wird seinerseits mit einem Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 gesteuert.

Um zum gewünschten Luftdurchsatz durch den Vergaser zu kommen, ist es erforderlich, den in dem System vorhandenen Luftdurchsatz zu einem beliebigen Zeitpunkt zu kennen. In diesem Falle wird das Luftdurchsatz-Meßsystem 57D ein Druck-Korrelationssignal 49 in Form eines Druckdifferenzsignals liefern, das der Rückkopplungssignaleinrichtung zugeführt wird, das nunmehr die Form eines Druckdifferenzwandlers 42D besitzt. Dieser liefert wiederum ein Signal für die Prozeßsteuerung 40, das den derzeitigen Luftdurchsat zbedingungen durch den Vergaser 46D entspricht. In einer ähnlichen Art und Weise wie oben beschrieben finden dann die Vergleichs- und Korrekturvorgänge statt, bis der gewünschte Sollwert innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches erreicht ist.

Wenn es erforderlich ist, ein Schallmeßsystem für den Luftdurchsatz zu haben, das kritische Venturirohre oder kritische Venturirohre mit variablem Bereich verwendet, so

kann es sich dabei um die in den Figuren 4e und 4f dargestellten Systeme handeln, die mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert sind. Bei der Anordnung nach Figur 4e ist tatsächlich der Vergaser die Prozeßeinrichtung der in Figur 4d verwendeten Art und wird daher nunmehr nicht mit 56, sondern mit 46E bezeichnet. Die Drehung der Drosselklappe des Vergasers durch das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E steuert die durch den Vergaser hindurchströmende Luftmenge.

Da eine Schallmessung des Luftdurchsatzes erfolgt, bei der der Luftdurchsatz im wesentlichen proportional zum Absolutdruck ist, ist der oben angegebene Behälter des Vergasers nicht erforderlich, kann jedoch ebenfalls verwendet werden. Der Vergaser 46E wird in der oben beschriebenen Weise auf der Steigleitung 57 montiert. Das am Anschluß 48 liegende Prozeßeingangssignal betätigt das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E, während das Drucksignal des Luftdurchsatz-Meßsystems 47E das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes ist. Dieses Korrelationssignal 49 wird über die Leitung 61 dem Absolutdruckwandler 42E zugeführt. Das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes wird mit der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 in Form des Absolutdruckwandlers 42E in ein Signal umgewandelt, das mit der Prozeßsteuerung 4O kompatibel ist. Wiederum wird das Signal in gleicher Weise, wie bereits erläutert, mit einem SoIlwertsignal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen, und gegebenenfalls liefert die Prozeßsteuerung 40 ein Signal für den Treiber 43, der seinerseits dem Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E am Anschluß 48 ein Prozeßeingangssignal liefert. Der Vergleichs- und Korrekturvorgang wird solange fortgesetzt, bis das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes dem Sollwert entspricht, so daß der Luftdurchsatz durch den Vergaser 46 innerhalb der Grenzen des ünempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung auf den Sollwert eingestellt wird.

Ein weiteres Arbeitssystem 44 zur Einstellung des

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Luftdurchsatzes durch den Vergaser unter Verwendung einer mit Schall arbeitenden Luftdurchsatz-Meßeinrichtung ist in Figur 4f dargestellt. In diesem Falle kann es sich beim Drosselklappen-Betätigungsorgan 4 2F, dem Vergaser 46F und der Steigleitung 57 des Vergasers 46F um die gleichen Bauelemente handeln, die in Figur 4e mit den Bezugszeichen 45E, 46E und 57 bezeichnet sind. Um jedoch einen Wandler mit einem kleineren Bereich zu verwenden, kann ein Druckdifferenzwandler 42F anstelle des Absolutdruckwandlers 42E verwendet werden, um die Rückkopplungssignaleinrichtung zu bilden. In diesem Falle erfolgt die Messung des Luftdurchsatzes als Funktion des Unterdrucks im Ansaugstutzen, denn dann, wenn das Arbeitssystem 44 in einem gesteuerten Atmosphärenraum arbeitet, hängt der Unterdruck im Ansaugstutzen vom Absolutdruck ab, und somit ist der Luftdurchsatz eine Funktion des Unterdrucks im Ansaugstutzen. Somit ist das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes ein Druckdifferenzsignal, das dem Druckdifferenzwandler 42F zugeführt wird. Dieses Signal von der Rückkopplungssignaleinrichtung, in diesem Falle einem Druckdifferenzwandler 42F, wird in der oben bereits erläuterten Weise verwendet, um irgendwelche erforderlichen Änderungen hinsichtlich des Prozeßeingangssignals am Anschluß 48 zu liefern, bis das Prozeßeingangssignal· am Anschuß 48 dem !Correlationssignal 49 des Verfahrenablaufes entspricht und der Verfahrensablauf den Sollwert innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung aufweist.

Bislang hat sich die vorstehende Beschreibung im wesentlichen auf Darstellungen allgemeiner Art bezogen, die verschiedene Verfahrensabläufe und Steuerungen mit geschlossener Schleife sowie verschiedene Prozesse zeigen, die mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden können, während eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise der Prozeßsteuerung selbst und ihrer neuartigen Eigenschaften gegenüber den bekannten Anordnungen bislang nicht erfolgt ist.

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Um die neuartige Prozeßsteuerung hinsichtlich ihrer Wirkungsweise und Eigenheiten näher zu erläutern, darf zunächst einmal darauf hingewiesen werden, daß die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Prozeßsteuerung 40 aus zwei Teilen besteht, nämlich einer Differenzeingangsschaltung 67 und einer Korrekturschaltung 68. Im allgemeinen vergleicht die Differenzeingangsschaltung das Rückkopplungssignal des Verfahrensablaufes mit dem Sollwertsignal von der Sollwerteinstelleinrichtung, findet die tatsächliche Fehlerdifferenz zwischen den beiden Signalen (statisch), findet die Änderungsgeschwindigkeit (dynamisch) zwischen den beiden Signalen, summiert sie algebraisch und liefert dann ein Ausgangssignal, das von der Korrekturschaltung verwendet wird, um den Treiber 43 zu steuern, wenn es erforderlich ist. Wenn der gewünschte Wert oder Sollwert innerhalb der oberen und un-_ teren Sollwertgrenzen 72 und 73 liegt, so wird die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 normal arbeiten, was zu dem geeigneten Korrektursignal führt, das der Korrekturschaltung 6 8 zugeführt wird. Wenn jedoch der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird dies dazu führen, daß die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung gesättigt wird und zu einem vollständigen positiven oder negativen gesättigten Zustand geht, was davon abhängt, ob der Sollwert oberhalb der oberen Sollwertgrenze 72 oder unterhalb der unteren Sollwertgrenze 73 lag. Dies wird schließlich dazu führen, daß die Prozeßeinrichtung 46 rasch zu dem einen oder anderen Extrem geht, beispielsweise zum vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand, und dort solange bleibt, bis sie weitere Signale von der Schaltung erhält.

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Venn ein stabiler und statischer Zustand vorhanden ist, steht kein Sättigungs-Übersteuerungssignal 78 zur Verfügung, und der Differenzfehler zwischen dem Rückkopplungssignal der Rückkopplungssignaleinrichtung 42, das in Beziehung zu dem Prozeßkorrelationssignal und dem Sollwert der Sollwerteinstelleinrichtung 41 steht, ist kleiner als der vorgewählte Unempfindlichkeitsbereich, so daß die Prozeßeinrichtung 46 keine Bewegung ausführt. Liegt der Sollwert zwischen den Einstellpunkten 72 und 73, arbeitet die Fehler- und Knderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung 70 auf normale Weise, so daß das richtige Korrektursignal der Korrekturwirkungsschaltung 68 zugeführt wird, um den Treiber 43 zu betätigen. Liegt jedoch der Sollwert außerhalb der Einstellpunkte für den gültigen Bereich, führt dies dazu, daß die Fehler- und Änderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung gesättigt wird und in einen positiven oder negativen vollständig gesättigten Zustand übergeht, was sich jeweils danach richtet, ob der Sollwert außerhalb des Obergrenzeneinstellpunktes 72 oder des Untergrenzeneinstellpunktes 73 lag. Hierdurch wird schließlich die Prozeßeinrichtung 46 veranlaßt, schnell die eine oder andere extreme Stellung, z.B. die vollständig geöffnete oder die vollständig geschlossene Stellung einzunehmen und diese Stellung beizubehalten, bis von der Schaltung aus irgendwelche weiteren Signale eintreffen.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Prozeß im allgemeinen ein Prozeß dynamischer Art ist und daß die Prozeßsteuerung versucht, einen stabilen statischen Zustand zu erreichen. Wenn das Korrektursignal von der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereichs liegt, so liefert die Prozeßsteuerung 40 ein statisches Ausgangs signal^ und die Steuerung wird in diesem Zustand gehalten, bis eine Störung oder

Änderung im Prozeß dafür sorgt, daß der Verfahrensablauf sich aus den Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches herausbewegt. Man geht davon aus, daß der Prozeß sich innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches bewegt oder befindet, wenn das Korrektursignal im wesentlichen einen Wert Null besitzt, was dann der Fall sein kann, wenn die Änderungsgeschwindigkeit den gleichen Wert wie das Fehlersignal, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, besitzt, oder wenn die Änderungsgeschwindigkeit den Wert Null hat.

Wie sich der Figur 5 entnehmen läßt, werden die Rückkopplungssignale und Sollwertsignale beide der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 und der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 zugeführt. Außerdem wird das Sollwertsignal der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 zugeführt. Der Zweck der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 besteht darin, die tatsächliche Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal, die ein statischer Fehler ist, und die Geschwindigkeitsänderung des Rückkopplungssignals gegenüber dem Sollwertsignal, die ein dynamischer Fehler ist, algebraisch zu summieren. Außerdem ist, um die Prozeßeinrichtung zu schützen, eine Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 vorgesehen. Dies ist erforderlich, da bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die verwendeten Schrittmotoren die zu untersuchende Anordnung aufgrund der Motoreigenschaften leicht beschädigen können. Wie an sich bekannt ist, vgl. auch Design Engineer's Guide to DC Stepping Motors by Superior Electric Company, Bristol, Connecticut, haben Schrittmotoren bei sehr hohen Geschwindigkeiten ein niedriges Drehmoment. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist.es jedoch sehr hoch. Bei bestimmten Untersuchungen, beispielsweise einem Vergasertest, wo der Schrittmotor die Drosselklappe des Vergasers dreht, wenn der Sollwert sich außerhalb des Bereiches befindet, kann somit ein unerwünschter Zustand auftreten, nämlich der, daß die Drosselklappe des Vergasers vollständig geschlossen oder geöffnet wird, wobei der Schrittmotor

sich langsam mit hohem Drehmoment dreht. Der Vergaser kann leicht beschädigt oder die mechanische Verbindung zwischen dem Schrittmotor und dem Vergaser beschädigt werden.

Um dies zu verhindern, vergleicht die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 den Sollwert mit der oberen Grenze 72 bzw. der unteren Grenze 73 für den Sollwert, wie es in Figur 9 dargestellt ist. Wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 dafür sorgen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 im Normalbetrieb arbeitet und das Korrektursignal der Korrekturschaltung 68 zuführt. Wenn jedoch der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 in der Weise arbeiten, daß sie den Schrittmotor bei seiner maximalen Geschwindigkeit arbeiten und die Prozeßeinrichtung in ihre vollständig geschlossene oder vollständig geöffnete Stellung bewegen läßt. Wie bereits erwähnt, haben Schrittmotoren bei hoher oder voller Geschwindigkeit ein sehr niedriges Drehmoment, so daß der Schrittmotor in diesem Falle, wenn die Prozeßeinrichtung ihren vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand erreicht, er einfach anhält und dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 mit einer weiteren Einstellung aufhört. Bei Feststellung dieses Zustandes kann das Bedienungspersonal die erforderlichen Schritte unternehmen, um diese Situation zu korrigieren.

üblicherweise ist in einer Prozeßsteuerung ein Abweichungsmeßgerät vorgesehen, um das Verhältnis zwischen dem derzeitigen Zustand des Verfahrensablaufes und dem Sollwert anzugeben. Da derartige Arbeitsbereiche üblicherweise ziemlich groß sind und der gewünschte Meßbereich relativ klein ist, ist es erforderlich, eine Einrichtung vorzusehen, um das zur Verfügung stehende Fehlersignal auf ein Signal herunterzusetzen, das vom Meßgerät verarbeitet werden kann. Außerdem ist es wünschenswert, das Meß-

gerät gegenüber einem überlastungszustand zu schützen, wenn der Prozeßfehler den Bereich überschreiten sollte. Dies erfolgt mit der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71.

Eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise und der Bauteile der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69, der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 sowie der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 erfolgt nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 9, 10 und 11.

Bei der Anordnung nach Figur 9 arbeitet die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 in der Weise,daß eine obere Sollwertgrenze 72 einem Komparator 74 für die obere Grenze und eine untere Sollwertgrenze 73 einem Komparator 75 für die untere Grenze zugeführt werden. Gleichzeitig wird das Sollwertsignal an die beiden Komparatoren 74 und 75 angelegt, bei denen es sich um solche der Bauart Model 8311 von Analog Devices, Inc., Bloomingdale, Illinois, handeln kann. Der Ausgang des Komparators 74 für die obere Grenze liegt an der Kathode der Diode 76 für die obere Grenze, und der Ausgang des Komparators 75 für die untere Grenze liegt an der Anode der Diode 77 für die untere Grenze. Die Anode der Diode 76 und die Kathode der Diode 77 sind miteinander verbunden und liefern das Sättigungs-übersteuersignal 78. Wenn das dem Komparator 74 für die obere Grenze zugeführte Sollwertsignal niedriger ist als die obere Sollwertgrenze, so geht der Komparator 74 für die obere Grenze in seinen oberen Zustand und bewirkt, daß die Diode 76 für die obere Grenze in ihren nicht leitenden Zustand geht, was Normalbetrieb ermöglicht.

Wenn in gleicher Weise der Sollwert höher liegt als die untere Sollwertgrenze, so geht der Komparator 75 für die untere Grenze in seinen unteren Zustand, und die Diode 77 für die untere Grenze geht in ihren nicht leitenden Zustand, was Normalbetrieb ermöglicht. Wenn beide Schaltkreise Normalbetrieb ermöglichen, so arbeitet die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 im Normalbetrieb.

Wenn jedoch der Sollwert oberhalb der oberen SoIlwertgrenze liegt, so wird der Komparator 74 für die obere Grenze in seinen unteren Zustand gehen und dafür sorgen, daß die Diode 76 für die obere Grenze leitend wird und ein Sättigungs-Übersteuersignal 78 für die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 und schließlich für die Korrekturschaltung 78 liefert, was nachstehend näher erläutert werden soll.

Auch wenn der Sollwert niedriger als die untere Sollwertgrenze liegt, wo wird der Komparator 75 für die untere Grenze in seinen unteren Zustand gehen und dafür sorgen, daß die Diode 77 für die untere Grenze leitend wird und ein Sättigungs-Übersteuersignal 78 für die in Figur 10 dargestellte Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung liefert.

Wie sich der Anordnung nach Figur 10 entnehmen läßt, welche die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 zeigt, so wird das Sättigungs-Übersteuersignal 78 dem positiven Eingang eines Meßverstärkers 82 zugeführt, bei dem es sich um ein Model No. AD521, ebenfalls von Analog Devices, Inc., handeln kann. Wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen 72 bzw. 73 liegt, so befinden sich die beiden Dioden 76 und 77 für die obere bzw. untere Grenze beide in ihrem nichtleitenden Zustand, was dazu führt, daß kein Sättigungs-Übersteuersignal 78 geliefert wird; somit wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 abgeschaltet, und die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 kann im Normalbetrieb arbeiten.

Wie sich ebenfalls der Figur 10 entnehmen läßt, wird das Sollwertsignal, bei dem es sich im allgemeinen um ein statisches Signal handelt, an den positiven Eingang eines ersten Operationsverstärkers 83a angelegt, dessen Ausgang am negativen Eingang des Meßverstärkers 82 liegt, während ein Rückkopplungswiderstand R1 parallel zum Operationsverstärker 83a liegt und ein Signal für seinen negativen Eingang liefert. Unter statischen Bedingungen stellt dies eine Anordnung dar, die üblicherweise als Spannungsfolgerschaltung bezeichnet wird, wobei der Spannungsausgang des

Operationsverstärkers 83a gleich seinem Eingang ist, in diesem Falle dem Sollwertsignal.

Eine zweite Spannungsfolgerschaltung wird in gleicher Weise dadurch gebildet, daß das Rückkopplungssignal dem positiven Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 83b zugeführt wird, dessen Ausgang am Rückkopplungswiderstand R3 liegt, während der Rückkopplungswiderstand R2 zwischen seinen Ausgang und seinen negativen Eingang geschaltet ist. Der Rückkopplungswiderstand R3,der vorzugsweise einer mit ziemlich niedrigem Wert ist, ermöglicht es, daß das Sättigungs-übersteuersignal 78 den Normalbetrieb der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 unter vorgegebenen Bedingungen der oben beschriebenen Art übersteuert. Wenn die beiden Spannungsfolgerschaltungen wirksam an den Meßverstärker 82 angeschlossen sind, und wenn das Sättigungsübersteuersignal 78 in wirksamer Weise, wie oben erläutert, eliminiert ist und wenn sich das System in wirksamer Weise in einem statischen Zustand befindet, so ist das Korrektursignal in seiner Größe gleich der Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal, multipliziert mit dem Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor, Wir haben nun das Korrektursignal im statischen Zustand, das zu dem oben beschriebenen Zweck an die Korrekturschaltung 68 angelegt wird. Es tritt jedoch ein dynamischer Zustand auf, wenn das Rückkopplungssignal sich in Relation zum Sollwertsignal ändert, was dann der Fall ist, wenn sich der Prozeß ändert.

In diesem Falle haben wir in der Tat eine Serienschaltung vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83a über seinen Rückkopplungswiderstand R1, über den Kondensator C1 und über den Rückkopplungswiderstand R2 zum Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 83b. In Abhängigkeit von der Beziehung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal wird ein Stromfluß vom Ausgang des einen Operationsverstärkers durch den Kondensator C1 und die beiden Rückkopplungswiderstände R1 und R2 zum Ausgang

des anderen Operationsverstärkers stattfinden, was dazu führt, daß die Spannungsänderungsgeschwindigkeit über dem Kondensator C1 ebenso groß wird wie die Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal.

Die infolge des Stromflusses über dem Rückkopplungswiderstand R1 abfallende Spannung wird algebraisch zu der Sollwert-Signalspannung addiert und dem negativen Eingang des Meßverstärkers 82 zugeführt.In gleicher Weise wird die über dem Rückkopplungswiderstand R2 abfallende Spannung mit entgegengesetzter Polarität algebraisch zu der Rückkopplungssignalspannung addiert und über den Rückkopplungswiderstand R3 dem positiven Eingang des Meßverstärkers 82 zugeführt.

Der Meßverstärker 82 liefert als Ausgangssignal ein einziges Korrektursignal, das eine Funktion der Differenz zwischen Sollwertsignal und Rückkopplungssignal, der Verstärkungsfaktoren, des Wertes des Kondensators C1 und der Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal ist. Dies kann man in einer Formel ausdrücken, so daß sich das Korrektursignal darstellen läßt als Funktion von:

G[(F-DV)+C, χ (R₁ + R₀) χ (d (F-DV)] /

dt wobei

C₁ = Wert der Kapazität C1 in Farad

G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor

F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung

■3X = zeitliche Ableitung

R = Widerstand in Ohm.

Die Werte der Rückkopplungswiderstände R1 und R2 hängen von dem speziellen Verfahrensablauf und der gewünschten Proportionalverstärkung·sowie der Geschwindigkeitsverstärkung ab. Bei dieser spziellen Ausführungsform der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung wird die Geschwin-

digkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung für die Proportionalverstärkung eingestellt, die für den speziellen zu steuernden Prozeß gewünscht wird. Dann werden die veränderlichen Rückkopplungswiderstände R1 und R2 vorzugsweise gleich groß auf denjenigen Wert eingestellt, daß die gesamte Geschwindigkeitsverstärkung gleich dem Produkt des Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktors mal dem Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor ist.

Bei dieser speziellen Ausführungsform, die eine differentielle Ausführungsform.ist, kann beim Betrieb der neuartigen Prozeßsteuerung unter Verwendung von relativ großen Verstärkungsfaktoren, beispielsweise eine Anordnung mit einem Wert von 5, die Schaltung leicht in einen Sättigungszustand gehen, so daß die obige Formel für das Korrektursignal unbrauchbar wird. Da es wünschenswert ist, daß eine derartige Formel über einen möglichst großen Bereich gültig bleibt, ist man bei der neuartigen Anordnung der Schaltung in der Lage, die Schaltung aus dem Sättigungszustand unter Verwendung des Geschwindigkeitsteiles der ■ Schaltung, was in der Tat ein weitsichtiges Merkmal darstellt, viel eher herauszubringen als die Proportionalschaltung selbst aus dem Sättigungszustand herausgebracht werden kann, was der gesamten Anordnung eine viel größere Steuerungsfähigkeit verleiht als dies bislang der Fall war.

Um die Wirkungsweise der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung näher zu erläutern, wird nachstehend die Funktion des in der obigen Formel angegebenen Korrekturausgangssignals näher analysiert. Es darf darauf hingewiesen werden, daß typische Operationsverstärker, wie z.B. die Operationsverstärker 83a und 83b bei der Anordnung nach Figur 10, und ein typischer Meßverstärker, wie z.B. der Meßverstärker 82 der Anordnung nach Figur 10, ihren Sättigungszustand bei ungefähr 2 Volt weniger als der ihnen zugeführten Versorgungsspannung erreichen. In einem typischen Falle tritt der Sättigungszustand bei ungefähr - 13 Volt Gleichspannung auf. Das bedeutet, daß jedes

Eingangssignal, das größer als +13 Volt oder kleiner als - 13 Volt ist, nicht verwendbar ist und daß kein Ausgangssignal einen Wert von +13 Volt überschreiten, bzw. einen Wert von -13 Volt unterschreiten wird. Die typische RückkopplungsSignalspannung und die Sollwertsignalspannung liegen im Bereich von O bis 5 Volt Gleichspannung, obwohl auch andere Spannungen und andere Operationsverstärker und Meßverstärker zur Verfügung stehen, die auch andere Spannungsbereiche verarbeiten können.

Nehmen wir auf die obige Formel in einem statischen Zustand Bezug, so wird der Wert für —^r— gleich Null, wenn keine zeitliche Änderung hinsichtlich der Rückkopplungsund Sollwertsignale eintritt. Wenn dies der Fall ist, so wird das Korrektursignal eine Funktion von

Gx [(F-DV)J₇

wenn der Verstärkungsfaktor beispielsweise einen Wert von 10 besitzt und wenn der Unterschied zwischen den Rückkopplungsund Sollwertsignalen ungefähr 1,3 Volt überschreitet, so wird im Meßverstärker 82 gesättigt, und die Wirkung des Korrektursignals besteht darin, daß sie die Prozeßeinrichtung dazu bringt, daß sie sich mit hoher Geschwindigkeit in einen extremen Zustand bewegt, vorzugsweise einen, dem das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes kontinuierlich entspricht.

Bei typischem Betrieb verwendet die Prozeßsteuerung die Rückkopplungs- und Sollwertsignale, die zu Anfang den gleichen Wert haben, beispielsweise den Wert von O Volt. Somit ist das Korrektursignal gleich Null. Das Sollwertsignal wird dann plötzlich auf einen anderen Wert innerhalb des Gültigkeitsbereiches geändert, beispielsweise 3 Volt Gleichspannung, was dafür sorgt, daß das Korrektursignal in seine Sättigung zu kommen versucht. Da dies momentan ein statischer Zustand ist, versucht das Korrektursignal in diesem Falle, einen Wert von

10 χ (0-3) = -30, Volt

zu erreichen. Da dies jedoch jenseits der Sättigungsgrenze liegt, wird es in der Tat üblicherweise -13 Volt und versucht dabei, die Prozeßeinrichtung, beispielsweise die

Drosselklappe des Vergasers, mit voller Geschwindigkeit in die weit offene Drosselklappenstellung zu bewegen. Wenn die Prozeßeinrichtung sich bewegt, so beginnt das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes zuzunehmen. Wir sollten nun erneut die obige Formel analysieren, indem wir sie in einer leicht abgewandelten Form verwenden, nämlich -^ ) - (DV - G

G[ (F + G₂-^ ) - (DV - G_{2 dt} )J,

G₂ = R₁ Cj ist und beispielsweise gleich 10 sein kann. Der Faktor

F + G-,d (F-DV)
¹ ~dt~
ist das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers 83b, während der Faktor

DV - G₉ d(F-DV)

^Δ dt
das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83a ist, die beide nicht die Sättigungsgrenze von üblicherweise 13 Volt überschreiten können. Auch der Wert der gesamten Formel kann die Sättigungsgrenze nicht überschreiten.

Wenn das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes und damit das Rückkopplung ssignal F zuzunehmen beginnen, so nimmt der Wert des linken Teiles der obigen Formel, der der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers ist, mit seinem Wert von O Volt an zu, und der Wert des rechten Teiles, der der Ausgang des ersten Operationsverstärkers ist, nimmt in seinem Wert von 3 Volt an mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit zu, da der Wert DV statisch ist. Dies führt zu einer Gesamtreduzierung der Größe des Ausgangs des Korrektursignals von -30 Volt, bis das System in die Sättigung kommt. Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Hauptfaktor bei der Änderung des Korrektursignals der Faktor

G_o d(F-DV)

^λ dt
ist, der gleich der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ist. Dieser Faktor kann sich üblicherweise mit einer zehn-mal so hohen Geschwindigkeit ändern wie sich das Rückkopplungssignal ändern kann. Dementsprechend wird das Korrektursignal mit einer wesent-

lieh höheren Geschwindigkeit verringert, wenn man auch die Geschwindigkeitsänderung des tatsächlichen Fehlers zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen verwendet, als wenn nur die Fehlerdifferenz berücksichtigt wird. Dies wird als vorausschauendes Merkmal bezeichnet, wobei die Wirkung der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ein viel größerer Faktor bei der Bestimmung des Korrektursignals ist als die Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen. Wenn das Korrektursignal in die Sättigungsspannung fällt, so beginnt die Änderung des Prozesses mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, obwohl das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes in Abhängigkeit von dem Prozeß etwas langsamer als die Prozeßeinrichtung ist, da der Normalbetrieb des Vergasers beispielsweise etwas träge in seiner Art ist.

Wenn der Prozeß sich weiterhin mit einer kontinuierlich niedrigeren Geschwindigkeit ändert, so ändert sich der Korrektursignalwert auf einen Wert innerhalb des Unempfindlichkeitsbereiches und unterbricht damit eine weitere Änderung der Prozeßeinrichtung. Da das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes und damit das Rückkopplungssignal fortfahren, sich etwas zu ändern, kehrt das Korrektursignal seine Polarität um, und es erfolgt der Beginn einer Änderung der Prozeßeinrichtung in der entgegengesetzten Richtung, wenn auch mit einer niedrigen Geschwindigkeit, da die Größe des Korrektursignals typischerweise klein bleibt. Dies zeigt ein überschwingen oder Übersteuern der Prozeßeinrichtung mit geringem oder keinem Übersteuern des Verfahrensablaufes, was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.

Bei einer anderen typischen Ausführungsform, bei der eine externe Einrichtung, wie z.B. eine Drosselklappeneinstellung, dafür sorgt, daß ein Prozeß, wie z.B. die Steuerung des Einlaßdruckes* sich mit relativ stetiger Geschwindigkeit ändert, so beginnt der Prozeß mit der

Steuerung des Prozesses. Somit sind die Rückkopplungsund Sollwertsignale in einem statischen Zustand und besitzen gleiche Werte, so daß das Korrektursignal den Wert Null hat. In diesem Falle wird der Sollwert auf einem konstanten Wert gehalten, jedoch wird die externe Einrichtung der Drosselklappeneinstellung verwendet, um den Prozeß und'schließlich das Korrelationssignal des Verfahrensablaufs zu ändern, und somit wird das Rückkopplungssignal beispielsweise mit 0,25 Volt pro Sekunde geändert, wenn keine Korrektur vorzunehmen ist. Wiederum ist dies momentan ein statischer Zustand, und das Korrektursignal nimmt irgendeinen von Null verschiedenen Wert an. Dies führt zu einer Bewegung der Prozeßeinrichtung, beispielsweise des Einlaßdruckwerte, in der Weise, daß versucht wird, das Rückkopplungssignal auf seinem Sollwert zu halten. Wenn Änderungen der Drosselklappeneinstellung und des Einlaßdruckwertes auftreten, so geht das Korrektursignal auf einen solchen Wert, daß das Prozeßbetätigungsorgan versucht, sich mit relativ konstanter Geschwindigkeit beim Nachführen der Rückkopplungssignaländerung zu bewegen, die durch die Drosselklappeneinstellung hervorgerufen wird. Dieses Korrektursignal versucht, unabhängig von der Funktion

d (F-DV)

dt
zu sein, da das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes im wesentlichen einen Wert beibehält, der sich etwas von seinem Ausgangswert unterscheidet. Als im wesentlichen konstantem Wert besteht keine Geschwindigkeitsänderung der Differenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen. Wenn eine weitere Drosselklappeneinstellung aufhört, so endet die Nachführung und das vorausschauende Merkmal wird versuchen, die Übersteuerung des Prozesses des vorherigen Ausführungsbeispiels zu dämpfen.

Bei einer weiteren Betriebsart, bei der das Sollwertsignal mit einer relativ stetigen Geschwindigkeit geändert wird, ist die Wirkungsweise der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung etwas ähnlich wie beim vorherigen Aus-

führungsbeispiel. Die Prozeßeinrichtung wird sich dabei in der Weise bewegen, daß sie versucht, das Rückkopplungssignal mit der gleichen Geschwindigkeit zu ändern wie sich das Sollwertsignal ändert; dies führt wiederum dazu, daß die Funktion

d(F-DV)

dt
im wesentlichen den Wert Null annimmt, weil die Funktion (F-DV) einen relativ konstanten Wert annimmt. Wenn die Änderung des Sollwertes aufhört, so endet die Nachführung, und das vorausschauende Merkmal wird wiederum versuchen, die Übersteuerung des Prozesses zu dämpfen, was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.

In dem Falle, wo ein Sättigungs-Übersteuersignal nicht wirksam beseitigt wird und an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angelegt worden ist, so verursacht dieses Signal, das selbst ein Sättigungssignal ist, daß der Meßverstärker 82 in eine positive oder negative Sättigung getrieben und dort gehalten wird. Die Polarität des Korrekturausgangssignals am Meßverstärker 82 wird die gleiche Polarität wie das Sättigungs-ÜberSteuersignal

7 8 haben. Dieses Korrektursignal wird wie oben einer der Korrekturschaltungen zugeführt, die in den Figuren 6, 7 und

8 dargestellt sind.

Unter Bezugnahme auf Figur 11 soll nun die Wirkungsweise der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 näher erläutert werden. In diesem Falle haben wir in der Tat zwei Spannungsfolgerschaltungen mit Strombegrenzungswiderständen vor der Rückkopplungsschleife. Die erste Spannungsfolgerschaltung wird vom ersten Operationsverstärker 83c der Untersetzerschaltung und dem ersten Strombegrenzungswiderstand 85 gebildet, während die zweite Spannungsfolgerschaltung vom zweiten Operationsverstärker 83d der Untersetzerschaltung und einem zweiten Strombegrenzungswiderstand 85b gebildet wird. Ein Untersetzungswiderstand 86 ist am Ausgang des ersten Strombegrenzungswiderstandes 85a vorgesehen. Wenn somit das Sollwertsignal in den ersten

Operationsverstärker 83c der Untersetzerschaltung eintritt und das Rückkopplungssignal in den zweiten Operationsverstärker 83d der Untersetzerschaltung eintritt, so liefern die beiden Operationsverstärker 83c und 83d zusammen ein Differenzausgangssignal in Form einer Spannung, das eine begrenzte Stromstärke besitzt, damit das Meßgerät nicht übersteuert wird.In Abhängigkeit von dem speziell verwendeten Meß-und Untersetzungswiderstand 86 kann der erwünschte Abweichungsmeßausgang erreicht werden.

Es soll nun auf Figur 6 Bezug genommen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Korrekturschaltung 68 darstellt; wenn ein Gleichspannungs-Schrittmotor als Betätigungsorgan 45 verwendet werden soll, so besteht der Zweck der Korrekturschaltung 68 im wesentlichen in drei Funktionen. Erstens, den Absolutwert des Korrektursignals zu bestimmen, zweitens, dem nachstehend näher beschriebenen Treiber die ursprüngliche Polarität des Korrektursignals anzugeben, und drittens, ein Taktsignal für den Treiber zu liefern. Es'darf darauf hingewiesen werden, daß das Taktsignal aus einer Reihe von Impulsen besteht, wobei die Frequenz sich ändert.

Die in Figur 16 dargestellte Absolutwertschaltung 87 besteht aus einer Vielzahl von Operationsverstärkern, die an verschiedene Bauteile der Schaltung angeschlossen sind. Man erkennt einen ersten Operationsverstärker 83e mit einem positiven und einem negativen Eingang. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 83e liegt über einen Widerstand mit dem Wert 2/3R in der nachstehend näher beschriebenen Weise an Masse. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 83e ist an einen ersten Summierungs· knotenpunkt 88 angeschlossen. Das Korrektursignal wird dem ersten Summierungsknotenpunkt 88 über einen Widerstand mit dem Wert R und einem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 über einen Widerstand mit einem Wert 2R zugeführt. Ausserdem sind zwischen den ersten Summierungsknotenpunkt 88 und dem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 zwei Widerstände in Reihe geschaltet, die beide einen Wert von R besitzen.

ORi

INSPECTED

Eine erste Steuerdiode 95 ist an einem Knotenpunkt 90 zwischen die beiden Widerstände geschaltet, wobei die Kathode der ersten Steuerdiode 95 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e der Absolutwertschaltung

87 verbunden ist und mit ihrer Anode am Knotenpunkt 90 liegt. Außerdem ist eine zweite Steuerdiode 96 vorgesehen, die mit ihrer Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt

88 angeschlossen und mit ihrer Anode mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e verbunden ist. Ein zweiter Operationsverstärker 83f der Absolutwertschaltung ist mit seinem negativen Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt 89 angeschlossen und mit seinem negativen Eingang über einen zweiten Widerstand mit einem Wert von 2/3R an Masse gelegt. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 83f ist ebenfalls mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 verbunden und zwar über einen Widerstand mit dem Wert 2R, und liefert ein Ausgangssignal mit einem Absolutwert des Eingangskorrektursignals. Ein dritter Operationsverstärker 83g der Absolutwertschaltung 87 ist mit ihrem negativen Eingang an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e angeschlossen. Der positive Eingang des dritten Operationsverstärkers 83g ist über einen Widerstand mit einem Wert von -γ= an Masse gelegt, während eine Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g und seinem positiven Eingang mit einem Widerstand mit dem Wert 1OR vorgesehen ist. Ein Polaritätssignal wird am Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g abgenommen.

Es ist bekannt, daß es unerwünscht ist, einen Operationsverstärker kontinuierlich bei seiner maximalen Nennstromstärke zu betreiben, da dann seine Zuverlässigkeit beträchtlich absinkt. Es ist ebenfalls unerwünscht, einen Operationsverstärker bei einem zu kleinen Strom arbeiten zu lassen, da dann Faktoren wie Rauschen, Vorspannungsströme und andere Überlegungen ins'Spiel kommen. Es wird hier bevorzugt, die Operationsverstärker bei ungefähr 10 % ihrer

• - 59 -

Belastbarkeit zu betreiben, wobei die verschiedenen Widerstände in der Schaltung so gewählt werden, daß sie den Strom entsprechend begrenzen. Um dies zu erreichen, wird der Wert des jeweiligen Widerstandes sich dann in den dargestellten Zusammenhang einfügen, wobei die Widerstände verschiedene Werte zwischen R/10 und 1OR aufweisen.

Wenn das Korrektursignal in die Absolutwertschaltung 87 eintritt, so liegt die Korrekturspannung am Widerstand R, der dem ersten Operationsverstärker 83e zugeordnet ist. Für eine KorrekturSignalspannung, die größer als Null ist, hat der erste Operationsverstärker in der Tat einen Verstärkungsfaktor von -1 und wird dafür sorgen, daß der Ausgang der Schaltung am Knotenpunkt 90 den negativen Wert des Eingangskorrektursignals erhält. Der zweite Operationsverstärker mit dem dazugehörigen Summierungsknotenpunkt 89 liefert in der Tat eine Ausgangsspannung, die gleich der negativen Summe der Eingangskorrekturspannung und der doppelten Spannung am Knotenpunkt 90 ist. In diesem Falle, wo die Eingangskorrekturspannung positiv und die Spannung am Knotenpunkt 90 negativ ist,ist die Ausgangsspannung

-[CV + 2(-CV)]= +CV,
wobei CV eine Korrekturspannung größer Null ist.

Wenn jedoch die Korrektursignalspannung kleiner als Null ist, so wird die Spannung am Knotenpunkt 90 den positiven Wert der KorrekturSignalspannung erhalten, mit der Ausnahme, daß nun die Steuerdioden dem ersten Operationsverstärker einen effektiven Verstärkungsfaktor von Null verleihen. Dies führt dazu, daß die Spannung am Knotenpunkt zu Null wird. Nunmehr beträgt das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers

-[(CV + 2(0)] + -CV,

wobei CV eine Korrekturspannung kleiner Null ist. Daher ist das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers ein positives Signal mit gleicher Amplitude wie das Eingangskorrektursignal, das üblicherweise als Absolutwert bezeichnet wird.

ORIGeNAL INSPECTED

Da das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83e zwischen den beiden Steuerdioden 9 5 und 9 6 stets die entgegengesetzte Polarität des Eingangskorrektursignals haben wird, wird das Signal mit negativer Polarität dem negativen Eingang des dritten Operationsverstärkers 83g zugeführt, der in Wirklichkeit als Komparator arbeitet. Es wird dafür gesorgt, daß der Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g mit der entgegengesetzten Polarität seines Eingangs gesättigt ist, da die Widerstände mit den Werten 1OR und R/10 so gewählt sind, daß dieser Sättigungszustand erreicht wird. Damit erhält man das in Figur 6 angegebene Polaritätssignal mit der gleichen Polarität wie das Korrektursignal.

Das Absolutwertsignal aus der Absolutwertschaltung 87 wird dann dem Komparator 9 2 für den Unempfindlichkeitsbereich zugeführt, wobei es sich bei dem Komparator um ein Model No. AD311 von Analog Devices, Inc., handeln kann. Die Funktion des Komparators 92 für den Unempfindlichkeitsbereich besteht darin, den Absolutwert des Korrektursignals mit den Unempfindlichkeits-Referenzwerten zu vergleichen, die ihm von einer geeigneten Einrichtung geliefert werden. Wenn der Absolutwert des Korrektursignals X zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegen, so arbeitet der Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich in der Weise, daß er dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 in ihrer derzeitigen Stellung bleibt und zwar durch Abschalten des Taktausganges. Wenn jedoch der Absolutwert nicht zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, so wird der Absolutwert des Korrektursignals dann dem in Figur 13 dargestellten Summierverstärker 91 zugeführt.

Summierverstärker und ihre Bestandteile bzw. ihre Wirkungsweise sind an sich bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert zu werden. Es darf jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Übertragungsfunktion für die spezielle Schaltung, die in diesem Summierverstärker verwendet wird, zu folgender Gleichung führt:

Y /Xl
Ausgangssignal=-Rf(— + ^g-).

Somit wird nun das Signal vom Summierverstärker 91 dem Spannungsfrequenzwandler 93 zugeführt, bei dem es sich um ein Model No. AD537 von Analog Devices, Inc., Bloomingdale, Illinois, oder eine andere bekannte Anordnung dieser Art handeln kann. Wenn der Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich nicht vorher dafür gesorgt hat, daß der Analogschalter 94 den Ausgang des Spannungsfrequenzwandlers 93 abschaltet, so wird ein Taktsignal für den Treiber 43 geliefert. Der Analogschalter 9 4 kann beispielsweise ein Model No. AD7513 von Analog Devices, Inc., oder eine entsprechende an sich bekannte Transistorschaltung sein.

Die dem Treiber 43 zugeführten Taktsignale und Polaritätssignale werden schließlich dem Betätigungsorgan 45 zugeführt, der in diesem Falle ein Gleichspannungs-Schrittmotor ist/ und steuern die Geschwindigkeit und die Richtung, mit denen der Motor arbeitet. Da die in Figur dargestellte Korrekturschaltung 68 insbesondere zum Antrieb eines Gleichspannungs-Schrittmotors geeignet ist, muß ein Schrittmotortreiber in diesem Zusammenhang verwendet werden. Es gibt eine Vielzahl derartiger Schrittmotortreiber, wie z.B. solche, die von Superior Electric Co., Bristol, Connecticut/ sowie Sigma Instruments, Inc., Braintree/ Massachusetts/ hergestellt werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch bei Verwendung eines Gleichspannungs-Schrittmotors aus einem Schrittmotorumsetzer, der an einen Vierer 5 ADC-Treiber angeschlossen ist. Derartige Baueinheiten sind im Handel erhältlich von Scans Associates, Inc., Livonia, Michigan, als Schrittmotorumsetzer Model No. 30086 und quad 5 ADC driver model No. 30083. Es hat sich herausgestellt, daß dieses spezielle Treibersystem besonders vorteilhaft ist, und zwar aufgrund der Tatsache, daß es ein System mit besseren Eigenschaften als die anderen im Handel erhältlichen Systeme darstellt und zahlreiche weitere Merkmale und Funktionen besitzt, beispielsweise Voll- oder Halbstoppbetrieb, Polaritätsumkehr und optisch

isolierte Ausgänge und Eingänge, die sehr wünschenswert sind, da sie Rauscheffekte im System unterdrücken und die Verbindung mit und um Maschinensteuerungen ermöglichen. Außerdem können anstelle der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 Begrenzungsschalter an dieses bevorzugte Treibersystem angeschlossen werden, um zu verhindern, daß schließlich die Prozeßeinrichtung 46 den vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand überschreitet.

Wenn aus irgendwelchen Gründen, wie z.B. Geschwindigkeit, Drehmoment, Kosten der speziellen Anwendung oder dergleichen, die bislang beschriebenen Treiber, die sämtlich in Gleichspannungstechnik ausgelegt sind, nicht anwendbar sind, kann es wünschenswert sein, einen umsteuerbaren Standardmotor anstelle eines Gleichspannungs-Schrittmotors im Zuwachs- oder Schrittbetrieb zu verwenden. Ein derartiger Motor wird normalerweise ein Gleichspannungsmotor sein, der dann zusätzlich zu der in Figur 6 dargestellten Korrekturschaltung einen in zwei Richtungen geschalteten Treiber efordert, wie er in Figur 17 dargestellt ist.

In diesem Falle ist eine Treiberschaltung 103 im Verhältnis 1:N vorgesehen, bei der es sich beispielsweise um ein Model No. MC14522B von Motorola oder dergleichen handeln kann. Diese Teilerschaltung 103 erhält an dem einen Eingang das Taktsignal, während eine N-Zuordnungseinrichtung 104, bei der es sich um einen Daumenradschalter oder eine andere geeignete Schalteinrichtung handeln kann, an die Vorsetzeingänge angeschlossen ist. Der Ausgang der Teilerschaltung 103 im Verhältnis 1:N ist an eine drehbare Zeitschaltung 105 angeschlossen, bei der es sich beispielsweise um eine Anordnung vom Typ No. MC 14528B von Motorola oder eine ähnliche Einrichtung handeln kann. Diese spezielle Zeitschaltung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie programmierbar ist und Vorkehrungen für eine Zuwachsdauer oder Größeneinstellung getroffen sind. Der Ausgang der Zeitschaltung 105 ist mit jeweils einem Eingang eines ersten AND-Gatters 111 mit zwei Eingängen

und einem Eingang eines zweiten AND-Gatters 112 mit zwei Eingängen verbunden ist. Das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung 68 wird ein an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters 112 angelegt und ist außerdem über einen Inverter 110, bei dem es sich um einen Inverter vom Typ No. MC14O49B von Motorola handeln kann, an den zweiten Eingang des ersten AND-Gatters 111 angeschlossen, wie es in Figur 17 dargestellt ist. Der Ausgang des ersten AND-Gatters 111 ist an die Basis des ersten Treibertransistors 113 angeschlossen. Der Emitter des ersten Treibertransistors 113 ist an die logische Masse angeschlossen, während sein Kollektor mit einem ersten Treiberrelais 115 verbunden ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Relais vom Typ No. 65640-22 von Hathaway Controls of Tulsa,Oklahoma, handeln kann. Die Kontaktanschlüsse 115a des ersten Treiberrelais 115 können in verschiedenster Weise verwendet werden, wobei drei Ausführungsformen nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 18 bis 21 erläutert sind.

In gleicher Weise ist der Ausgang des zweiten AND-Gatters 112 an die Basis des zweiten Treibertransistors 114 angeschlossen, der in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie der erste Treibertransistor bei der vorliegenden Ausführungsform. Der Emitter des zweiten Treibertransistors 114 ist ebenfalls an die logische Masse angeschlossen, während sein Kollektor an den Eingang des zweiten Treiberrelais 116 angeschlossen ist, das gegebenenfalls in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie das erste Treiberrelais 115. Die Relaiskontakte 116a des zweiten Treiberrelais 116 können ebenfalls für jeden gewünschten Zweck verwendet werden. Eine spezielle Anwendungsmöglichkeit in der Verwendung der Relaiskontakte 115a und 116a der ersten und zweiten Treiberrelais 115 bzw. 116, die bereits in der Praxis ausprobiert worden ist, besteht darin, sie in der in Figur 18 beschriebenen Weise mit einem Wechselspannungs-Synchronmotor zu verbinden, beispielsweise einem Motor vom Typ No. SS400RC

von Superior Electric Co., Bristo, Connecticut.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß eine ganze Reihe der im Zusammenhang mit den verschiedenen Figuren der Zeichnung erläuterten Bauteile, für die Typenbezeichnungen angegeben worden sind, durch andere im wesentlichen funktionsgleiche Bauteile von anderen Herstellern ersetzt werden können, ohne daß die oben beschriebene Prozeßsteuerung gemäß der Erfindung deswegen ihre Funktionstüchtigkeit einbüßt. Vorstehend wurde lediglich eine bevorzugte Ausführungsform erläutert und einige Gründe für diesen Zweck angegeben. Gegebenenfalls können jedoch auch andere Erwägungen berücksichtigt werden, beispielsweise Anpassungsmoglichkeiten, Kosten, Größe oder dergleichen, ohne den grundsätzlichen Aufbau zu verlassen.

Es wird davon ausgegangen, daß bei einem derartigen Ersetzen von Bauteilen nach Studium entsprechender Unterlagen Stromläufe für die speziellen Anordnungen ohne weiteres aus der Literatur entnehmbar sind, die von den Herstellern der jeweiligen Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden.

Weiterhin darf, bezugnehmend auf Figur 18, darauf hingewiesen werden, daß die Relaiskontakte der ersten und zweiten Treiberrelais auch in ganz anderer Weise verwendet werden können als sie an den speziellen Wechselspannungsmotor anzuschließen, der von der Anmelderin angegeben wird. Beispiele für derartige Anwendungsmöglichkeiten sind die Verwendung beliebiger umsteuerbarer Motoren oder in zwei Richtungen wirksamer Betätigungsorgane, um mechanische, pneumatische oder hydraulische Kreise zu steuern. Derartige Betätigungsorgange können ihrer Bauart nach beispielsweise für Drehbewegungen oder Translatxonsbewegungen ausgelegt sein.

Wie sich aus der Anordnung nach Figur 17 entnehmen läßt, erhält der in zwei Richtungen schaltbare Treiber das Eingangssignal von den Takt-⁴ und PolaritätsSignalen sowie das N-Eingangssignal von der N-Zuordnungseinrichtung 104. Die Teilerschaltung 103 im Verhältnis 1:N liefert einen

Impuls für jeweils N-Eingangsimpulse, und dies dient zum Untersetzen der hochfrequenten Taktfrequenz die die Zuwachsrate liefert. Der heruntergesetzte Impulstakt wird dann zum Triggern der triggerbaren Zeitschaltung 105 verwendet. Das Ausgangssignal der Zeitschaltung 105 wird dann mit dem oben bereits erwähnten Polaritätssignal einer Gatter-Anordnung zugeführt, um getrennte Vorwärts- und Rückwärts-Ausgangssignale zu erzeugen, und zwar unter Verwendung der ersten und zweiten mit zwei Eingängen versehenen AND-Gatter 111 und 112, der ersten und zweiten Treibertransistoren und 114 und der ersten und zweiten Treiberrelais 115 und 116. Die Signale, die sich in Form eines Schließens der oben bereits erwähnten Relaiskontakte auswirken, können dazu verwendet werden, nahezu jeden Motor oder jedes Zweirichtungs-Betätigungsorgan mit Standardschalttechniken anzutreiben. Die Zuwachsgrößeneinstellung wird verwendet, um die Dauer des Schließens der Kontakte für jeweils N-Taktimpulse zu bestimmen.

Eine Verwendungsmöglichkeit eines in zwei Richtungen schaltbaren Treibers zur Steuerung eines Gleichspannungsmotors kann in der in Figur 19 dargestellten Weise erfolgen, wobei die Relaiskontakte 115a des ersten Treiberrelais 115 bzw. 116a des zweiten Treiberrelais 116 in der dargestellten Weise an einen Gleichspannungsmotor angeschlossen sind.

Wenn es wünschenswert ist, pneumatische oder hydraulische Schaltungen mit einem derartigen in zwei Richtungen schaltbaren Treiber zu betätigen, so haben sich Anwendungsmöglichkeiten der in Figur 20 und 21 dargestellten Art als zufriedenstellend erwiesen, wobei die Relaiskontakte 115a des ersten Treiberrelais 115 bzw. 116a des zweiten Treiberrelais 116 in der in Figur 20 dargestellten Weise an Magnetspulen A und B eines mit zwei Magnetspulen ausgerüsteten Magnetventils angeschlossen sind, das seinerseits in der in Figur 21 dargestellten Weise an einen Druckmittelzylinder angeschlossen ist. Wenn die Magnetspule B arbeitet,

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so bewirkt die Position des in Figur 21 dargestellten Magnetventils, daß Druck auf der linken Seite des Druckmittelzylinders 118 eintritt, so daß sich der Kolben nach rechts bewegt und der Zylinder sich ausdehnt. Wenn die Magnetspule A arbeitet, so ändert das Magnetventil seine Position und bewirkt eine Bewegung des Kolbens nach links bzw. ein Zurückziehen des Zylinders.

Bei bestimmten Prozessen ist es jedoch wünschenswert, pneumatische Betätigungsorgane in der Steuerung zu verwenden, beispielsweise das Betätigungsorgan 45. Dies erfordert gewisse Änderungen in der Korrekturschaltung und führt zu der in Figur 7 und 8 dargestellten Ausführungsform. Wenn die in Figur 7 dargestellte pneumatische Korrekturschaltung verwendet wird, so geht das Korrektursignal von der Differenzeingangsschaltung 67 zuerst in eine Absolutwertschaltung 87, die mit der anhand der Figur 16 beschriebenen Schaltung identisch ist. Das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung ist der Absolutwert des Korrektursignals, und dieses wird dem Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich zugeführt. Das Polaritätsausgangssignal von der Absolutwertschaltung wird beidieser Ausführungsform nicht verwendet. In ähnlicher Weise wie oben bereits erläutert, wird der Absolutwert des Korrektursignals mit dem Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches verglichen, und wenn es zwischen Null und dem Referenzsignal des ünempfindlichkeitsbereiches liegt, wird der Analogschalter 94 abgeschaltet. Daher kann dann kein Strom in den Integrator fließen und es erfolgt keine Änderung des Ausgangssignals der pneumatischen Korrekturschaltung, so daß das Signal zum Treiber 43 in wirksamer Weise ausbleibt.

Wenn jedoch der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als das Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches, so wird der Analogschalter 94 so geschaltet, daß ein Stromfluß zum Integrator 98 möglich ist. In diesem Zustand wird das Korrektursignal der Untersetzerschaltung zu-

geführt, die in an sich bekannter Weise ein Potentiometer sein kann. Somit wird das Korrektursignal in einem vorgegebenen Verhältnis hinsichtlich seines Wertes reduziert und liefert ein in richtiger Weise untersetztes Signal für den Integrator 98.

Bei der Anordnung nach Figur 14 läuft das Eingangssignal zum Integrator 98 durch einen Widerstand RI zum negativen Eingang eines Operationsverstärkers 83h der Integratorschaltung. Vom Ausgang des Operationsverstärkers 83h ist eine Rückkopplungsschleife mit einem Kondensator CI zurück zu seinem negativen Eingang vorgesehen, während sein positiver Eingang an Masse liegt. Die Wirkung dieser Anordnung besteht darin, das Eingangssignal in ein Spannungssignal umzuwandeln, das die Ä'nderungsgeschwindigkeit der Spannung repräsentiert. Die Werte für RI und CI werden so gewählt, daß sie eine Zeitkonstante für die Schaltung liefern, so daß die Prozeßeinrichtung 46 in der Lage ist, dem Ausgangssignal durch den Treiber 43 zu folgen. Im allgemeinen ist dieses Ausgangssignal eine Funktion von V:(RI χ CI) und der Zeit.

Das Ausgangs-Spannungssignal des Integrators 98 geht dann durch einen Pufferuntersetzer TOO hindurch, der im einzelnen in Figur 12 dargestellt ist. In Wirklichkeit ist der Pufferuntersetzer ein bipolarer Treiberverstärker, der aus einem NPN-Transistor Q1, beispielsweise einem 2N4921, und einem PNP-Transistor Q2, beispielsweise einem 2N4918, besteht, deren Basen beide an das Eingangssignal angeschlossen sind, das vom Integrator 98 geliefert wird, während ihre Emitter beide an einen Untersetzungswiderstand RS angeschlossen sind, der ein Ausgangssignal für den Treiber liefert. Der Kollektor des Transistors Q1 ist an die positive Versorgungsspannung plus VCC und der Kollektor des Transistors Q2 ist an die negative Versorungsspannung minus VCC angeschlossen. Somit wird ein Signal für den Treiber 43 geliefert, der in diesem Falle ein Stromdruckwandler ist, beispielsweise vom Typ Moore Products Model No. 77 aus Springhouse, Pennsylvania.

Bei einem Arbeitssystem, bei dem ein pneumatisches Betätigungsorgan 45 und somit ein pneumatischer Treiber erforderlich sind und eine Vorhaltwirkung erwünscht ist, hat sich die Ausführungsform nach Figur 8 bewährt. In diesem Falle wird, in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Figur 7, das Korrektursignal von der Differenzeingangsschaltung der Absolutwertschaltung zugeführt, die in der oben im Zusammenhang mit Figur 16 erläuterten Weise ein Ausgangssignal, das gleich dem Absolutwert des Korrektursignals ist, und ein Polaritätssignal liefert. Das Absolutwertsignal von der Absolutwertschaltung 87 wird wiederum einem Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich zugeführt, und wenn der Absolutwert des Korrektursignals kleiner ist als ein Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches, so schaltet der zweifache Analogschalter 97, beispielsweise ein Schalter vom Typ AD7513 der Analog Devices, Inc., beide Eingänge des Summierintegrators 102 ab, was dazu führt, daß das Signal zum Pufferuntersetzer 100 konstant gehalten wird, was schließlich dazu führt, daß dem Betätigungsorgan 45 keine Änderung mitgeteilt wird.

Wenn jedoch der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als das Referenzsignals des Unempfindlichkeitsbereiches, so wird der Analogschalter 97 die Eingänge zum Summierintegrator 1O2 nicht abschalten. In diesem Falle wird, wie in Figur 8 angedeutet, das Korrektursignal gleichzeitig der Untersetzungseinrichtung 99 zugeführt, die in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie bei der Ausführungsform nach Figur 7 und bei der es sich um ein Potentiometer handeln kann. Dies führt zu einer gewissen Änderung der Größe des Korrektursignals, das dem Analogschalter zugeführt wird. Das gesättigte Polaritätssignal von der Absolutwertschaltung 87 wird gleichzeitig einer zweiten Untersetzungseinrichtung 101 zugeführt, was zu einem zweiten Eingangssignal für den Analogschalter 97 führt. Dieses zweite Signal wird im wesentlichen ein konstantes positives oder negatives Signal sein, und zwar in Abhängigkeit vom Polaritätssignal. Befindet sich der Analogschalter 97

in seinem eingeschalteten Zustand, so werden diese beiden Eingangssignale dem Summierintegrator 102 zugeführt, wie es in Figur 15 dargestellt ist. Der Summierintegrator besteht aus einem Operationsverstärker 83i der Summierintegratorschaltung, wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers 83i mit Masse verbunden ist und eine Rückkopplungsschleife mit einem Kondensator CSI zwischen seinen Ausgang und seinen negativen Eingang geschaltet ist. Die beiden Eingangssignale von den Untersetzungseinrichtungen 99 und 101 gehen durch die Widerstände RSH bzw. RSI2 hindurch und liegen am negativen Eingang des Operationsverstärkers 83i. Die Werte der Widerstände und Kondensatoren werden wiederum unter Berücksichtigung der Überlegungen ausgewählt, die im Zusammenhang mit dem Integrator nach Figur 14 dargelegt wurden und hängen vom speziellen Anwendungszweck ab, für den die Prozeßsteuerung vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des Summierintegrators 102 ist eine Funktion von V1/(RSI1 χ CSI) + V2/CRSI2 x CSI)

und der Zeit. Dieses Spannungssignal wird an den Pufferuntersetzer 100 angelegt, der das Signal in gleicher Weise verarbeitet wie oben im Zusammenhang mit Figur 7 erläutert. Man erkennt, daß Figur 8 im wesentlichen der Figur 7 gleicht, mit der Ausnahme der zweiten Untersetzungseinrichtung 101. Die Funktion der zweiten Untersetzungseinrichtung besteht darin, ein Spannungseingangssignal zu liefern, das wirklich ein Signal minimaler Geschwindigkeit für den Treiber 43 liefert und dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 sich, wenn erforderlich, mit minimalem Wert bewegt. In der gleichen Weise wie oben beschrieben, kann der Treiber ein Strompneumatikwandler vom Typ 77 der Moore Products sein. Der Treiber liefert seinerseits am Anschluß 48 ein Signal für das Arbeitssystem 44, das in Figur 1 bis 3 dargestellt ist, und das Korrelationssignal des Verfahrensablaufs wird kontinuierlich mit dem Sollwert verglichen, bis der Prozeß sich innerhalb der Sollwertgrenzen befindet, so daß auf diese Weise die Schleife für die beschriebene Anordnung geschlossen wird.

Somit gibt die Erfindung eine neuartige Steuerung mit nur einem Betriebszustand und vier Betriebsarten an, die es ermöglicht, einen Prozeß in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem Sollwert und dem jeweiligen Zustand eines Prozesses und der Änderungsgeschwindigkeit der Differenz zu steuern.

Fig. 22 veranschaulicht ein typisches Beispiel für die Verwendung einer insgesamt mit 125 bezeichneten erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten. Ähnlich der anhand von Fig. 1 gegebenen Beschreibung wird der Prozeßsteuerung eine Bezugsspannung zum Anzeigen eines Sollwertes durch eine Sollwerteinstelleinstelleinrichtung 160 zugeführt, die die Prozeßsteuerung veranlaßt, ein Signal einem Treiber 43 zuzuführen, der seinerseits ein Prozeßeingangssignal 48 an den insgesamt mit 44 bezeichneten Prozeß abgibt. Da es sich hierbei um einen geschlossenen Regelkreis handelt, liefert der Prozeß 44 dann ein Prozeßkorrelationssignal 49 zum Anzeigen des jeweiligen Zustandes des Prozesses. Ist das Prozeßkorrelationssignal ein Spannungssignal, das für die Prozeßsteuerung 125 mit drei Betriebszuständen verwendbar ist,· kann letzterer dieses Signal direkt zugeführt werden. Ist jedoch das Prozeßkorrelationssignal nicht direkt verwendbar, benötigt man eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42 zum Umwandeln des Signals in ein durch die Steuerung verwendbares Signal. Handelt es sich bei dem Prozeßkorrelationssignal 49 z.B. um ein pneumatisches Signal, kann die Rückkopplungssignaleinrichtung als Druckumsetzer ausgebildet sein.

Wie erwähnt, sind solche Signalumwandlungseinrichtungen bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 erübrigen dürfte.

Da wir jetzt in erster Linie mit der Steuerung von Prozessen der verschiedensten Art zu t'un haben, wobei es in jedem Fall

erforderlich sein kann, den Prozeß auf zahlreiche verschiedene Sollwerte einzustellen, zeigt Fig. 2Γ! eine Ausführungsform der Erfindung, bei der es erwünscht ist, einen automatischen Betrieb bei den verschiedenen Sollwerten durchzuführen, z.D. ein Steuerventil nacheinander in zahlreiche Prüfstellungen zu bringen, wobei das Steuerventil zu einem System gehört, das dazu bestimmt ist, den Unterdruck im Ansaugstutzen bei einer Vergaserprüfanlage der in Fig. 27 dargestellten Art zu regeln. In diesem Fall ist es zweckmäßig, gegenüber der generalisierten Version gewisse Abänderungen durchzuführen, da man für jeden Meßpunkt einen neuen Sollwert benötigt, welcher der Sollwerteinstelleinrichtung 160 entnommen wird. Zwar könnte man diese Sollwerte manuell einstellen, wie es im folgenden anhand von Fig. 24 beschrieben ist, doch ist es erheblich bequemer, eine Automatisierungseinrichtung 184 zur Verfügung zu haben, die eine automatische Änderung des Sollwertes für den nächsten Betriebszustand herbeiführt, wie es ähnlich anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Wie in Fig. 23 mit gestrichelten Linien angedeutet, ist es auch möglich, der Automatisierungseinrichtung 184 das Ausgangssignal der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 oder das Prozeßkorrelstionssignal 49 zuzuführen. Dies kann erwünscht sein, um zu gewährleisten, daß der jeweilige Zustand, den der Prozeß erreicht hat, tatsächlich der gewünschte Zustand ist, bevor die Automatisierungseinrichtung 184 in Tätigkeit tritt.

Gemäß Fig. 24 ähnelt das manuelle System in vielen Punkten dem in Fig. 22 und 23 dargestellten, abgesehen davon, daß die Automatisierungseinrichtung 184 fortgelassen und die Sollwerteinstelleinrichtung 160 durch ein Potentiometer 55 ersetzt ist, das in der weiter oben beschriebenen Weise verwendet wird, sowie durch einen Druckknopfschalter 161, der auf eine noch zu erläuternde Weise dazu dient, die Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen in ihren ersten Betriebszustand zurückzustellen.

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Eine Verbesserung eines Systems, die geeignet ist, entweder bei der hier beschriebenen Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten oder bei der weiter oben beschriebenen Steuerung mit einem Betriebszustand und vier Betriebsarten verwendet zu werden, und die auch bei allen vorher beschriebenen Systemen zur Regelung des Drucks in der Haube anwendbar ist, ist in Fig. 25 dargestellt. In diesem Fall ist zusätzlich zu dem Treiber 43, der Betätigungseinrichtung 45 und der Prozeßeinrichtung 46 ein zweiter Treiber 126 vorhanden, dessen Eingang mit der Prozeßsteuerung 145 mit drei Betriebszuständen verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Eingang einer zweiten Betätigungseinrichtung 127 verbunden ist, damit das zweite Prozeßeingangssignal 129 zugeführt werden kann. Der Eingang der Einrichtung 128 zum Beschleunigen des Prozeßablaufs ist mit dem Ausgang der zweiten Betätigungseinrichtung 127 verbunden.

In diesem Fall kann man dann, wenn zunächst ein Prozeß 44 verwendet wird, bei dem versucht wird, den Druck in der Haube zu regeln, mit einem System der in Fig. 26 dargestellten Art arbeiten. Um den Druck in der Haube 59 zu regeln, muß man zuerst den Haubendruck messen, und dies geschieht mit Hilfe eines Absolutdruckumsetzers 47B, bei dem es sich, wie erwähnt, um das Modell 1332 der Firma Rosemont Engineering, Minneapolis, Minnesota, handelt und der anhand von Fig. 4b beschrieben wurde. Der Absolutdruckumsetzer erzeugt auf bekannte Weise das Prozeßkorrelationssignal 49, das ähnlich wie weiter oben beschrieben der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 und dann der Prozeßsteuerung 125 mit drei Betriebszuständen zugeführt wird.

Wie schon beschrieben, würde das Prozeßkorrelationssignal 49 mit dem Rückkopplungssignal in der aus Fig. 22 bis 25 ersichtlichen Weise mit einem Signal der Sollwerteinstelleinrichtung 160 verglichen, und wenn eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Zustand des Prozesses und dem gewünschten Zustand des

Prozesses vorhanden ist, würde das Prozeßeingsngssignnl :S aus dem Treiber 43 verwendet werden, um die Betätigungseinrichtung 45 zu betätigen, bei der es sich in diesem Fall um eine Ventilbetätigungseinrichtung 45B handelt, mittels velcher die Prozeßeinrichtung angetrieben wird, d.h. ein Ventil 46B, das jetzt in eine neue Stellung gebracht wird. Jedoch würde dem zweiten Treiber 126 ein zweites Signal zugeführt, so daß ein zweites Prozeßeingangssignal 129 einer zweiten Betätigungseinrichtung 127 zugeführt wird, bei der es sich in diesem Fall um eine Ventilbetätigungseinrichtung handelt, welche die Einrichtung 128 zum Beschleunigen des Prozeßablaufs antreibt, die gewöhnlich als Ventil ausgebildet ist. Dies vürde jeweils in jedem Zeitpunkt geschehen, in dem der Sollwert des Drucks in der Haube erheblich niedriger ist als der tatsächliche Druck, da sich unter der Haube ein relativ großes Luftvolumen befindet. Die Drosselklappe 152 des Vergasers 56 wird sich in den meisten Fällen in einer Stellung befinden, bei der der Vergaserdurchlaß 151 weitgehend geschlossen ist, so daß die Einrichtung zum Aufbringen von Unterdruck eine sehr lange Zeit benötigt, um eine ausreichende Luftmenge aus der Haube 59 abzusaugen, damit der Druck auf den Sollwert · gebracht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Einrichtung 128 zum Beschleunigen des Prozeßablaufs gemäß Fig. 26 um ein Ventil, das sich schnell vollständig öffnet, wenn eine Herabsetzung des Drucks in der Haube 59 erforderlich ist; dieses Ventil würde vollständig geöffnet bleiben, bis der neue Sollwert des Drucks in der Haube erreicht ist, und sobald dies geschehen ist, würde sich das Ventil 128 schnell vollständig schließen, woraufhin die Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten in Tätigkeit treten würde, um die endgültigen Einstellungen zu bewirken, damit sich der gewünschte Druck in der Haube ergibt. Zu diesem Zweck würde erneut kontinuierlich das neue Prozeßkorrelationssignal 49 der Prozeßsteuerung über die Rückkopplungssignaleinrichtung 42 zugeführt, wenn dies erforderlich ist, woraufhin das Rückkopplungssignal mit

Bau u.-vicii! ^

dem Sollwertsignal der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen wird und wobei erforderlichenfalls ein geändertes Signal dem Treiber 43 zugeführt wird, der dann ein neues Prozeßeingangssignal 48 erzeugt; diese Arbeitsschritte wiederholen sich kontinuierlich, bis der Sollwert innerhalb der Grenzen des gewählten Unempfindlichkeitsbereichs liegt. Die Verbindung zwischen dem zweiten Treiber 126 und der zweiten Betätigungseinrichtung 127 einerseits und der Einrichtung 128 zum Beschleunigen des Prozeßablaufs innerhalb der Prozeßeinrichtung 44 andererseits ist auf bekannte Weise ausgebildet, so daß sich eine weitere Beschreibung erübrigen dürfte.

Ein grundsätzliches System, nach welchem sich die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten ausbilden läßt, ist in Fig. 27 dargestellt. Die grundsätzlichen Systeme nach Fig. 27 bis 31 sind dazu bestimmt, Vergaser unter Laboratoriumsbedingungen zu prüfen, wobei es erforderlich ist, den Druck in der Haube, den Unterdruck im Ansaugstutzen und den Luftdurchsatz zu regeln. Während des Betriebs ist der Vergaser 56 unter der Haube 59 angeordnet und in der beschriebenen Weise mit der Steigleitung 57 verbunden. Die Haube 59 befindet sich gemäß Fig. 27 in ihrer geschlossenen Stellung, doch sei bemerkt, daß sich die Haube entweder manuell von dem Prüfstand abnehmen läßt oder daß eine automatische Einrichtung zum Öffnen der Haube vorhanden sein kann. Natürlich ist der Raum unter der Haube 59 nach außen abgedichtet, so daß die Vergaserprüfung nicht durch die Umgebungsbedingungen beeinflußt wird. Bei der Prüfung eines Vergasers mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuerung wird zunächst das System 135 zum Messen und Regeln des Unterdrucks im Ansaugstutzen veranlaßt, Luft von einer nicht dargestellten Zuführungseinrichtung aus durch das System zum Regeln des Drucks in der Haube strömen zu lassen, das ebenfalls insgesamt mit 135 bezeichnet ist, da es sich gemäß der nachstehenden Beschreibung physikalisch betrachtet um gleichartige Systeme handeln kann. Die Luft strömt dann durch das

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System zum Messen und Regeln des Luftdurchsatzes, das nus dem genannten Grund ebenfalls insgesamt mit 1C>5 bezeichnet ist. Hierauf strömt die Luft durch die Leitung 137 zu dem Raum unter der Haube 59, den Durchlaß 153 des Vergasers und dann durch die Leitung 136 zu dem System 135 zum Messen und Regeln des Unterdrucks im Ansaugstutzen, das mit einer nicht dargestellten Einrichtung zum Aufbringen von Unterdruck verbunden ist. Die durch den Vergaser 56 strömende Luft bewirkt, daß der Vergaser Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 3 53 ansaugt, die mit einem Kraftstoffdurchsatzmeßsystem bekannter Art verbunden ist.

Eine nähere Beschreibung der Einrichtung zum Aufbringen von Unterdruck dürfte sich erübrigen, da es sich hierbei normaler- \v^reise um eine Vakuumpumpe handelt, von der zahlreiche Bauarten im Handel erhältlich sind. Es sei bemerkt, daß man jede beliebige Vakuumpumpe verwenden kann, vorausgesetzt daß ihre Größe ausreicht, um einei Luftstrom durch den zu prüfenden Vergaser zu leiten, bei dem alle gewünschten Messungen durchgeführt werden können. Bei der Wahl der Einrichtung zum Aufbringen von Unterdruck ist es natürlich erforderlich, zu berücksichtigen, ob mit Schallgeschwindigkeit arbeitende Düsen zu betreiben sind oder ob bei dem System mit Unterschallgeschwindigkeit gearbeitet wird.

Zum Zuführen von Luft benötigt man nur eine Quelle für Luft, bei der die Temperatur, der Druck und die Feuchtigkeit geregelt werden. Es stehen zahlreiche Einrichtungen zum Zuführen von Luft zur Verfügung, und man kann solche Einrichtungen verwenden, soweit sie es ermöglichen, eine Luftmenge durch den zu prüfenden Vergaser zu leiten, die ausreicht, um den Vergaser unter allen gewünschten Bedingungen zu prüfen. Ferner muß man in Verbindung mit dem System zum Messen des Kraftstoffdurchsatzes eine entsprechende Kraftstoffversorgungseinrichtung vorsehen.

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Soll ein Vergaser geprüft werden, wird mit Hilfe des Systems 3 35 zum Messen und Regeln des Unterdrucks im Ansaugstutzen Luft durch den Vergaser 56 geleitet. Je nach den PrüfVorschriften hält das System 135 zum Hessen und Regeln des Drucks in der Haube 59 diesen Druck gewöhnlich auf einem Wert, der dem Druck in Meereshöhe entspricht, oder auf einem Wert, der einer relativ großen Höhe entspricht, z.B. derjenigen des Berges Pikes Peak in den Vereinigten Staaten. Bei der Durchführung einer Vergaserprüfung im Laboratorium muß man die Sollwerte des Drucks in der Haube, des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Luftdurchsatzes für jeden Meßpunkt

, einstellen, bei dem der Vergaser geprüft werden soll. Um

*** die Prüfung möglichst zu beschleunigen und die Prüfbedingungen schnell einzustellen, ist es erwünscht, daß die Systeme zum Regeln und Messen des Luftdurchsatzes, des Drucks in der Haube und des Unterdrucks im Ansaugstutzen gleichzeitig arbeiten, ohne daß bei irgendeinem dieser Systeme Pendeloder Schwingungserscheinungen auftreten. Hierbei bewirkt das System 135 zum Messen und Regeln des Luftdurchsatzes, daß die Drosselklappe des Vergasers durch die Betätigungseinrichtung 45 auf geregelte Weise gedreht wird, bis der Vergaser auf den gewünschten Luftdurchsatz eingestellt ist. Sobald dies geschehen ist, besteht ein vorbestimmter Luftdurchsatz bei einem vorbestimmten Unterdruck im Ansaugstut-

( zen und einem vorbestimmten Druck in der Haube. Nachdem der

gewünschte Luftdurchsatz des Vergasers erreicht worden ist, ist es möglich, den durch den Vergaser strömenden Luftmengenstrom zu ermitteln, und wenn außerdem der Mengenstrom des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs gemessen wird, läßt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu prüfenden Vergasers bei den vorbestimmten Bedingungen für den betreffenden Meßpunkt ermitteln.

Wenn gemäß Fig. 28 eine Einrichtung ähnlich der anhand von Fig. 26 beschriebenen zum. Beschleunigen des Einsteilens des Drucks in der Haube verwendet werden soll, wird die Leitung

154 auf beliebige Weise mit dem nach außen abgeschlossenen Raum in der Haube 59 verbunden, während ihr anderes Ende mit dem System zum Messen und Regeln des Drucks in der !Taube verbunden v/ird, das im vorliegenden Fall insgesamt mit 133 bezeichnet ist, um anzudeuten, daß es nicht mehr mit dem System zum Messen und Regeln des Unterdrucks im Ansaugstutzen identisch ist. Es sei bemerkt, daß man eine Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs bei zahlreichen Systemen verwenden kann, bei denen sich übermäßige zeitliche Verzögerungen gewöhnlich daraus ergeben, daß mit einem großen Volumen eines kompressiblen Fluides gearbeitet wird.

Dieses System würde in der anhand von Fig. 27 beschriebenen Weise arbeiten, doch ist zusätzlich zu der Leitung 154 eine Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs in Form eines Ventils 128 und eine zweite Betätigungseinrichtung 127 (Fig. 26) vorhanden.

Bei der Anordnung nach Fig. 28 handelt es sich um ein System, das eine Ausführungsform einer Vergaserprüfanlage bildet, bei der die Erfindung angewendet wird; nur die Systeme zum Messen und Regeln des Luftdurchsatzes und des Unterdrucks im Ansaugstutzen sind identisch, und es wird von der erfindungsgemäßen Steuerung 125 mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten Gebrauch gemacht. Das System 138 zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube 59 macht ebenfalls von der Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten Gebrauch, doch gehört zu ihm auch die Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs.

Fig. 29 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, die der Ausführungsform nach Fig. 27 ähnelt, bei der jedoch ein Rechnersystem 139 benutzt wird, um die drei Regelsysteme zu überwachen und die Sollwerte durch Beeinflussung der Automatisierungseinrichtung 184 einzustellen. Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist in Fi-g. 30 dargestellt, die Fig. 28 ähnelt, wobei jedoch das Rechnersystem 139 in der beschriebenen Weise verwendet wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 31 dargestellt, die Fig. 28 ähnelt; jedoch wird in diesem Fall ebenfalls das Rechnersystem 139 verwendet, das dazu dient, den Luftdurchsatz zu regeln. Bezüglich dieser Ausführungsform ist zu bemerken, daß das System zum Messen des Luftdurchsatzes jetzt mit 140 bezeichnet ist, da es nicht mehr dazu dient, die Drosselklappen-Betätigungseinrichtung 45 zu steuern, deren Steuerung jetzt durch das Rechnersystem 139 erfolgt. Jedoch gilt dies nur bezüglich des Systems zum Messen und Regeln des Luftdurchsatzes, denn die Systeme zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube und des Unterdrucks im Ansaugstutzen sind jetzt identisch, und in beiden Fällen wird die Steuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten auf eine noch zu beschreibende Weise benutzt. In diesem Fall arbeitet das Rechnersystem 139 als Überwachungssystem, das die Sollwertsignale den beiden Prozeßsteuersystemen zuführt, sowie als System zum Regeln des Luftdurchsatzes in Abhängigkeit von Prozeßkorrelationssignalen, die dem System 140 zum Regeln des Luftdurchsatzes entnommen werden. In den meisten übrigen Punkten arbeitet die Anordnung nach Fig. 31 ähnlich derjenigen nach Fig. 28. Außerdem ist die Leitung 153 wiederum mit dem umschlossenen Raum unter der Haube 59 verbunden, während das andere Ende mit dem System 138 zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube verbunden ist. Auch in diesem Fall würde die Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs ähnlich arbeiten, wie es anhand von Fig. 25 und 26 beschrieben ist, und man würde den zweiten Treiber 126, die zweite Betätigungseinrichtung 127 sowie die Einrichtung 128 zum Beschleunigen des Prozeßablaufs benötigen.

Die Beschreibungen der Anwendungen der Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, die z.B. für Vergaserprüfsysteme gelten, behandeln verschiedene Prozesse mit geschlossenem Regelkreis. Es sei bemerkt, daß man solche Steuerungen mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten praktisch bei jedem Prozeß verwenden kann, bei dem es

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möglich ist, einen Standardprozeßregler zu benutzen, z.B. den veiter oben beschriebenen Regler bzw. die Steuerung mit nur einem Betriebszustand oder eine handelsübliche Steuerung. Dies gilt ohne Rücksicht darauf, ob es sich um elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch geregelte Prozesse handelt, denn das Steuerverfahren würde bei allen drei Prozeßarten das gleiche sein, und nur die verwendeten Vorrichtungen würden sich unterscheiden.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten sei bemerkt, daß die in Fig. 22 bis 25 dargestellte Prozeßsteuerung 125 aus zwei Teilen besteht, nämlich der Differentialeingangsschaltung 145 mit drei Betriebszuständen und der Korrekturwirkungsschaltung 68. Allgemein gesprochen, vergleicht die Prozeßsteuerung das Rückkopplungssignal mit dem der Sollwerteinstelleinrichtung entnommenen Sollwertsignal, sie ermittelt die tatsächliche Fehlerdifferenz zwischen den beiden Signalen (statisch), sie ermittelt die Xnderungsgeschwindigkeit (dynamisch) zwischen den beiden Signalen, sie addiert diese Signale algebraisch, und dann liefert sie ein Ausgangssignal, das in Beziehung zu dem Fehler, der Änderungsgeschwindigkeit, dem Unempfindlichkeitsbereich und dem "Zustand" der Steuerung steht, um den Treiber 43 in der erforderlichen Weise zu betätigen. Bei einem stabilen und statischen Zustand tritt kein Sättigungs-Übersteuerungssignal 78 auf, und der Differenzfehler zwischen dem Rückkopplungssignal der Rückkopplungssignaleinrichtung 42, das in Beziehung zu dem Prozeßkorrelationssignal steht, und dem Sollwert aus der Sollwerteinstelleinrichtung 160 ist geringer als der vorgewählte Unempfindlichkeitsbereich, so daß die Prozeßeinrichtung 46 keine Bewegung ausführt.

Bei jedem neuen Einstellpunkt liefert jetzt die Sollwerteinstelleinrichtung 160 ein neues Sollwertsignal für die Steuerung 125, wie es in Fig. 22 gezeigt ist. Wie zuvor wird dieses

Signal der Differentialeingangsschaltung 145 mit drei Betriebszuständen zugeführt, vie es in Fig. 32 gezeigt ist, und insbesondere dem Änderungsgeschwindigkeitsverstärker 146 mit drei Betriebszuständen, dessen Wirkungsweise im folgenden beschrieben wird. Dieses Signal wird auch der Schaltung 69 zum Prüfen des gültigen Bereichs zugeführt, die ebenso arbeitet, wie es veiter oben bezüglich der Prozeßsteuerung mit nur einem Betriebszustand und vier Betriebsarten beschrieben ist. Auch dieses Signal wird der Normalisierungsund Meßgerätschutzschaltung nach Fig. 11 zugeführt, die wiederum in der weiter oben beschriebenen Weise arbeitet. Bei einem neuen Einstellpunkt kann die Sollwerteinstelleinrichtung 160 außerdem ein Rückstellzustandssignal der Steuerung zuführen, wie es in Fig. 22 gezeigt ist, insbesondere der in Fig. 32 dargestellten Differentialeingangsschaltung 145 mit drei Betriebszuständen.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Fig. 35, die einen Teil der Fehler- und Änderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung mit drei Betriebszuständen zeigt. Es wurde bereits beschrieben, auf welche Weise die Signale für die Sättigung, die Übersteuerung, die Rückkopplung, den Sollwert und den Rückstellzustand erzeugt werden. Wie bei der Fehlerund Anderungsgeschvindigkeits-Verstärkerschaltung 67 mit nur einem Betriebszustand wird in diesem Fall das Sollwertsignal dem positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers 83a zugeführt; das Rückkopplungssignal wird dem positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers 83b zugeführt, wäh-, rend das Sättigungs-Übersteuerungssignal dem negativen Eingang des Instrumentierungsverstärkers 82 zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Rückstellzustandssignal jetzt dem Rückstelleingang der Zustandszähleinrichtung 156 zugeführt, und das Polaritätssignal aus der Absolutvertschaltung 87 nach Fig. 16, das in der schon beschriebenen Weise zur Wirkung kommt, wird dem Eingang des Flankendetektors 157 zugeführt, der aus einem Exklusiv-Oder-Gatter 158 mit einem

ersten und einem zv.-citen Eingang besteht. Zvischen doi.i Eingang des Flankendetektors und dem ersten Eingp.ng des Gatters 158 liegt der erste Flankendetektorviderstand R5.

Zwischen dem zweiten Eingang des Exklusiv-Oder-Gatters 158 und dem Eingang des Flankendetektors 157 liegt ein zweiter Flankendetektorwiderstand R6, und zwischen dem Erdungsanschluß und dem zweiten Eingang des Gatters 15S ist der Flankendetektorkondensator C2 angeschlossen.

Es sei bemerkt, daß das Polaritätssignal direkt dem ersten Eingang des Gatters 158 zugeführt wird, daß jedoch eine Verzögerung bis zum Eintreffen am zweiten Eingang des Gatters 158 eintritt, wobei dies auf die Anordnung des Flankendetektorkondensators C2 und des zweiten Flankendetektorwiderstandes R6 bei der Schaltung zurückzuführen ist.

Am Ausgang des Flankendetektors 158 erscheint ein Impuls jedesmal dann, wenn sich das Polaritätssignal auf der Eingangsseite ändert. Dieses Ausgangssignal wird dem Taktsignaleingang der Zustandszähleinrichtung 156 zugeführt, bei der es sich um das Modell MC14017B der Firma Motorola, Inc. handelt. Bei jedem Impuls, der dem Taktsignaleingang zugeführt wird, wird der Zustandszähler gegenüber dem vorher vorhandenen Zustand schrittweise weitergeschaltet. Da ein Zustandszähler 156 verwendet wird, der einen Ausgang für den ersten Zustand, einen Ausgang für den zweiten Zustand und einen Ausgang für den dritten Zustand besitzt, bewirkt jeweils die Zufuhr eines Impulses, daß der Zustandszähler ein Ausgangssignal liefert, das vom ersten Zustand zum zweiten oder vom zweiten Zustand zum dritten fortschreitet. Das Rückstellzustandssignal dient dazu, den Zustandszähler wieder in den ersten Zustand zurückzuführen.

Das Rückstellzustandssignal bewirkt, daß der Zustandszähler 156 anfänglich ein Ausgangssignal entsprechend dem ersten

Zustnnd liefert, und beim Fehlen eines Rückstellzustnnrissignals kann der Zustandszähler in den zweiten und dnnach in den dritten Zustand übergehen. Es ist erforderlich, den Zustandszähler während weiterer Änderungen des Polaritätssignals im dritten Zustand zu halten. Diese Aufgabe wird durch den Taktsignalsperreingang des Zustandszählers 156 erfüllt, der an den dem dritten Zustand zugeordneten Ausgang des Zustandszählers angeschlossen ist, wodurch der Zustandszähler im dritten Zustand verriegelt wird, in dem er verbleibt, bis ein weiteres Rückstellzustandssignal am Rückstellzustandseingang des Zustandszählers 156 eintrifft.

Damit tatsächlich die Richtungsänderungen der Prozeßeinrichtung 46 aus dem ersten Zustand in den zweiten sowie aus dem zweiten Zustand in den dritten herbeigeführt werden, muß das Korrektursignal für jeden Zustand einen anderen Wert haben. Es sei bemerkt, daß bei dem dritten Zustand die Änderungen
des Korrektursignals die gleichen sind, wie es bezüglich der Wirkungsweise der Steuerung mit nur einem Betriebszustand
und vier Betriebsarten beschrieben wurde.

Nunmehr werden die Ausgänge des Zustandszählers 156 für den ersten, den zweiten und den dritten Zustand verwendet, um
dies zu erreichen, denn sie bewirken, daß drei verschiedene Sätze von Regelwiderständen (ein Satz für jeden Zustand)
zwischen den Ausgängen und den negativen Eingängen des ersten Operationsverstärkers 83a, des zweiten Operationsverstärkers 83b sowie den Verstärkungs-Einstelleingängen des Instrumentierungsverstärkers 82 angeschlossen werden.

Gemäß Fig. 35 besteht jeder Satz von Widerständen aus drei
getrennten Regelwiderständen, die nach Bedarf auf die gleichen oder verschiedene Widerstandswerte eingestellt werden
können, damit sich bei den drei Betriebszuständen die richtige WirkungSAveise ergibt.

V.'enn sich der Zustandszähler im erstell Zustand befindet, vie es dem in Fig. 33 graphisch dargestellten ersten Zustand entspricht, ist der Regelwiderstand RIA für den ersten Zustand zwischen dem Ausgang des ersten Operntionsverstärkcrs 83a und seinem negativen Eingang über einen Analogschalter 9-ic für den ersten Zustand angeschlossen, der zweite Hegelwiderstand R2A für den zweiten Zustand ist auf ähnliche !'eise über den zweiten Analogschalter 9-if für den ersten Zustand an den zweiten Operationsverstärker 83b angeschlossen, und der dritte Regelwiderstand R4A für den dritten Zustand ist an die Verstärkungs-Einstelleingänge des Instrumentierungsverstärkers 82 über den dritten Analogschalter 94i für den dritten Zustand angeschlossen.

Befindet sich die Zustandszähleinrichtung in ihrem zweiten Zustand, werden die ersten, zweiten und dritten Analogschalter 94b, 94e und 94h für den zweiten Zustand betätigt, um den ersten Regelwiderstand RlB für den zweiten Zustand z\\dschen dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83a und dessen negativem Eingang anzuschließen, um durch den zweiten Regelwiderstand R2B für den zweiten Zustand den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 83b mit dessen negativem Eingang zu verbinden und um den dritten Regelwiderstand R4B für den dritten Zustand an die Verstärkungseinstelleingänge des Instrumentierungsverstärkers 82 anzuschließen, so daß für diese drei Einrichtungen Verstärkungsfaktoren festgelegt werden, die sich von den beim ersten Zustand verwendeten unterscheiden.

Entsprechend werden beim dritten Zustand der erste, der zweite und der dritte Analogschalter 94a, 94d und 94g für den dritten Zustand benutzt, um den ersten Regelwiderstand RlC für den dritten Zustand zwischen dem Ausgang und dem negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers 83a anzuschließen, um den zweiten Regelwiderstand R2C für den dritten Zustand zwischen dem Ausgang u'nd dem negativen Eingang des

BAD OBiQlHAL

zweiten Operationsverstärkers 83b anzuschließen und um den dritten Regelwiderstand R4C für den dritten Zustand an die Verstärkungseinstelleingänge des Instrumentierungsverstärkers 82 anzuschließen, damit für diese drei Einrichtungen Verstärkungsfaktoren festgelegt werden, die sich von den beim ersten oder zweiten Zustand verwendeten unterscheiden können.

Um diese Widerstände in Beziehung zueinander zu setzen und zu zeigen, auf welche Weise die Steuerung von einem Zustand in einen anderen übergeht, muß man berücksichtigen, daß die Widerstände Rl, R2 und R4, die bei dem Fehler- und Änderungsgeschwindigkeitsverstärker mit drei Betriebszuständen verwendet werden, genau den Widerständen Rl, R2 und R4 entsprechen, die in Fig. 10 als Bestandteile der Fehler- und Änderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung bei der Steuerung mit nur einem Betriebszustand dargestellt sind. Der Widerstand R3 bleibt bei den beiden verschiedenen Steuerungen unverändert. Somit ist ersichtlich, daß die Zustandszähleinrichtung 156 in Verbindung mit dem Flankendetektor 157 die Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen veranlaßt, ihren Betriebszustand so zu ändern, wie es in Fig. 33 dargestellt ist. Der Zustandszähler 156 wird in seinen ersten Zustand durch das Rückstellsignal zurückgestellt und dann in den zweiten Zustand und hierauf in den dritten Zustand überführt, was mit Hilfe des Polaritätssignals und des Flankendetektors geschieht, wobei der Zähler in dem betreffenden Zustand verbleibt, bis erneut das Rückstellsignal zugeführt wird.

Die Widerstandswerte der drei Sätze von Widerständen an den Verstärkern sind so gewählt, daß dann, wenn der Zustandszähler in den ersten Zustand zurückgestellt wird, die Prozeßeinrichtung 46 mit einer vorbestimmten hohen Geschwindigkeit in der gewünschten Richtung arbeitet. Wenn das Polaritätssignal seine Polarität ändert, empfängt der Zustandszähler einen Impuls von dem Flankendetektor 157, woraufhin der Zu-

Standszähler und damit auch die Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten in den zweiten Zustand übergehen, damit automatisch der Satz von Widerständen für den zweiten Zustand an die Verstärker 82, 83a und 3?b angeschlossen \\'ird, um den Treiber 43 zu veranlassen, die Betätigungseinrichtung 45 so zu betätigen, daß sich der Prozeßtreiber 46 mit einer vorbestimmten hohen Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wie es in Fig. 33 als zweiter Betriebszustand dargestellt ist.

Bei diesem zweiten Zustand wird damit begonnen, die Summierung des Fehlers und der /!nderungsgeschwindigkeit des Fehlers zu überwachen, und wenn die Polarität der erhaltenen Summe erneut geändert wird, wird der Zustandszähler 156 auf den dritten Zustand umgeschaltet, um den Satz von Widerständen für den dritten Zustand an den Instrumentierungsverstärker 82, den ersten Operationsverstärker 83a und den zweiten Operationsverstärker 83b anzuschließen, damit die Steuerung jetzt entsprechend der weiter oben gegebenen Beschreibung als Steuerung mit nur einem Betriebszustand und vier Betriebsarten arbeitet.

Es sei bemerkt, daß nur die Differentialeingangsschaltung mit drei Betriebszuständen und insbesondere die zugehörige Fehler- und Änderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung mit drei Betriebszuständen umgeschaltet wird, um die Steuerung zu veranlassen, in diesen drei verschiedenen Betriebszuständen zu arbeiten, und daß auf diese Weise eine erhebliche Zeitersparnis erzielt wird. Die übrigen Schaltkreise der Steuerung mit nur einem Betriebszustand, z.B. die verschiedenen Korrekturwirkungsschaltungen, die Schaltung zum Prüfen des gültigen Bereichs, die Normalisierungs- und Meßgerät-Schutzschaltung, die Puffer-Normalisierungseinrichtung, der Summierungsverstärker, der Summierungsintegrator und die Absolutwertschaltungen arbeiten genau in der gleichen Weise wie zuvor. Es sei bemerkt, daß auch das Polaritätssignal der

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Absolutwertschaltung der Fehler- und Änderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung mit drei Betriebszuständen zugeführt werden muß, wenn die in Fig. 7 und 8 dargestellten Korrekturwirkungsschaltungen benutzt werden.

Vie zuvor wird das Korrektursignal der Fehler- und Anderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung dem Treiber 43 zugeführt, das wiederum der Betätigungseinrichtung 45 zugeführt wird. Wie zuvor kann es sich bei der Betätigungseinrichtung um eine von mehreren geeigneten Einrichtungen handeln, z.B. den in Fig. 17 dargestellten, in zwei Richtungen arbeitenden schaltbaren Treiber oder einen umsteuerbaren Wechselstrom-Synchronmotor nach Fig. 18 oder einen umsteuerbaren Gleichstrommotor nach Fig. 19 oder um die in Fig. 20 dargestellten Magnetspulen.

Bei der Einrichtung 128 zum Beschleunigen des Prozeßablaufs handelt es sich z.B. um ein Ventil, während als zweite Betätigungseinrichtung 127 eine Magnetspule verwendet wird, wobei diese Kombination ein Magnetventil umfaßt. Bei dem zweiten Treiber 126 handelt es sich um einen beliebigen Treiber, der geeignet ist, ein logisches Pegelsignal in einen Pegel zu verwandeln, welcher es ermöglicht, die Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs zu betätigen; bei der Betätigung des Magnetventils kann es sich um einen Teil des "quad 5 Amp Gleichstromtreiber" handeln, wie er weiter oben identifiziert ist.

Wird die Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten verwendet, wird das Signal für den ersten Zustand aus der Fehler- und Änderungsgeschwindigkeits-Verstärkerschaltung für drei Betriebszustände dem zweiten Treiber 126 zugeführt. In diesem Fall wird die Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs nur dann betätigt, wenn sich die Prozeßsteuerung in ihrem

- 87 ersten Betriebszustand befindet.

Wird die Einrichtung zum Beschleunigen des Prozeßablaufs in Verbindung mit der Prozeßsteuerung mit nur einem Betriebszustand verwendet, wird dns Signal für den zweiten Treiber 126 bei einer typischen Anordnung entweder manuell oder mit Hilfe der Automatisierungseinrichtung während einer begrenzten Zeit eingestellt, bis sich das Prozeßkorrelationssignal dem Sollwertsignal nähert, so daß sich der Zeitbedarf für die Durchführung großer änderungen des Sollwertes verkürzt .

Eine weitere Einrichtung, die sich als besondere z\veckmäßic erwiesen hat, wenn man sie als Betätigungseinrichtung in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung mit nur einem Betriebszustand oder mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten verwendet, ist ein Gleichstromservomotor. Zur Betätigung eines solchen Motors wird das Korrektursignal einer Treiberschaltung zugeführt, die die Aufgabe hat, einen Gleichstromservomotor innerhalb eines geschlossenen Regelkreises zu betätigen, so daß Drehzahl und Drehrichtung des Motors eine direkte Funktion der Spannung und der Polarität des Korrektursignals sind. Die Einzelheiten einer solchen Treiberschaltung sind bekannt und z.B. der "Application Note AN4, Incremental Motion Servos der PMI Motors, Division der Killmorgen Corporation, Syosset, New York, zu entnehmen.

Somit ist durch die Erfindung nicht nur eine Steuerung mit nur einem Betriebszustand geschaffen worden, bei der die Fehlerdifferenz und die Änderungsgeschwindigkeit der Fehlerdifferenz verwendet werden, um eine optimale Steuerung zu erhalten, die den älteren Anschauungen der Reglertheorie entspricht und bei der das beschriebene Hinausschießen vermieden wird, sondern gemäß der Erfindung wurden diese älteren Gedanken aufgegeben, und es wurde eine Steuerung geschaffen, die absichtlich veranlaßt wird, über einen eingestellten Sollwert hinauszuschießen, so daß jetzt eine Prozeßsteuerung zur

BAD ORIGINAL

Verfügung steht, die erheblich schneller arbeitet als die bis jetzt bekannten.

Leerseite

Claims (7)

PATENTANWÄLTE SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 Λ 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 01 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95 SCANS ASSOCIATES, INC. 7. Januar 19 81 DEA-25 389 Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Betriebspunkten innerhalb des Betriebsbereichs des Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen eines PrüfStandes zum Anbringen des Vergasers, Bereitstellen einer über dem Prüfstand angeordneten Haube zum Einschließen des Vergasers, kontinuierliches Prüfen des Drucks in der Haube unter Verwendung eines Haubendruckmeß- und -regelsystems mit Hilfe einer Prozeßsteuerung mit drei

Betriebszuständen und vier Betriebsarten derart, daß der gewünschte Druck in der Haube an jedem Punkt, an welchem die Vergaserprüfung stattfindet, innerhalb einer möglichst günstigen Zeit erreicht wird, gleichzeitiges Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, gleichzeitiges Herstellen eines Luftstroms durch den Vergaser durch Aufbringen von Unterdruck auf die stromabwärtige Seite des Vergasers, gleichzeitiges Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie gleichzeitiges Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zum Erreichen des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

2. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs des Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: Bereitstellen eines PrüfStandes zum Anbringen des Vergasers, Bereitstellen einer geeigneten Haube über dem Prüfstand zum Einschließen des Vergasers, kontinuierliches Regeln des Drucks in der Haube, gleichzeitiges Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, gleichzeitiges Erzeugen eines Luftstroms durch den Vergaser durch kontinuierliches Regeln des auf den Vergaser wirkenden Ansaugstutzen-Unterdrucks unter Benutzung eines Ansaugstutzen-Unterdruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, gleichzeitiges Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie gleichzeitiges Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

3. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs des

Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, dadurch gekennzei c h n e t , daß das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: Bereitstellen eines Prüfstandes zum Anbringen des Vergasers, Bereitstellen einer Haube über dem Prüfstand zum Einschließen des Vergasers, kontinuierliches Regeln des Drucks in der Haube, gleichzeitiges Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, gleichzeitiges Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms durch Aufbringen eines Unterdrucks auf das stromabwärtige Ende des Vergasers, gleichzeitiges Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes auf der Eintrittsseite des Vergasers sowie gleichzeitiges Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe unter Benutzung eines Luftdurchsatzmeß- und -Steuersystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

4. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs des zu prüfenden Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Prüfstandes zum Anbringen des Vergasers, Bereitstellen einer Haube über dem Prüfstand zum Einschließen des Vergasers, kontinuierliches Regeln des Drucks in der Haube, gleichzeitiges Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs mit Hilfe einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, gleichzeitiges Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms durch Aufbringen eines Unterdrucks auf die stromabwärtige Seite des Vergasers, gleichzeitiges Ermitteln des Luftdurchsatzes und des Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers

sowie gleichzeitiges Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

5. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs des Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen eines PrüfStandes zum Anbringen des Vergasers, Bereitstellen einer Haube über dem Prüfstand zum Einschließen des Vergasers, kontinuierliches Regeln des Drucks in der Haube unter Benutzung eines Haubendruckmeß- und -regelsystems mit Hilfe einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten derart, daß der gewünschte Druck in der Haube an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, schnell bzw. innerhalb einer möglichst günstigen Zeit erreicht wird, gleichzeitiges Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, gleichzeitiges Erzeugen eines den Vergaser durch- · strömenden Luftstroms durch kontinuierliches Regeln des auf den Vergaser wirkenden Unterdrucks im Ansaugstutzen unter Benutzung eines Ansaugstutzenunterdruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, gleichzeitiges Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie gleichzeitiges Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

6. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs des Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, g'ekennzei chnet durch

folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Prüfstandes zum Anbringen des Vergasers, Bereitstellen einer Haube über dem Prüfstand zum Einschließen des Vorgnsovr., kontinuierliches Regeln des Drucks in der Haube unter Benutzung eines Haubendruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten derart, daß der gewünschte Druck in der Haube an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, innerhalb einer möglichst kurzen Zeit erreicht wird, gleichzeitiges Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, gleichzeitiges Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms durch kontinuierliches Regeln des auf den Vergaser wirkenden Unterdrucks im Ansaugstutzen unter Benutzung eines Ansaugstutzen-Unterdruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, gleichzeitiges Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdur'chsatzes des Vergasers sowie gleichzeitiges Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe mit Hilfe eines Luftdurchsatz-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten bis zur Erreichung des vorbestimmten Prüfzustandes.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Verfahrensschritt zum Ermitteln des in den Vergaser eintretenden Luftmengenstroms.

8. Verfahren nach Anspruch '7, gekennzeichnet durch einen Verfahrensschritt zum Ermitteln des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffmengenstroms.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Verfahrensschritt zum Berechnen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus den vorher ermittelten Werten für den Luftmengenstrom und den Kraftstoffmengenstrom.

-βίο. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasersystem in einem Raum mit geregelten Umgebungsbedingungen betrieben und der Druck der Luft konstant gehalten wird, die in Rohre für eine laminare Strömung eintritt.

11· Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergaserprüfsystem Luft aus einem Luftzuführungssystem ansaugt, bei dem eine Regelung der Temperatur, des Drucks und der Luftfeuchtigkeit stattfindet und bei dem der Druck der in das System eintretenden Luft konstant gehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Kraftstoffmengenstroms Schritte gehören, um die Zufuhr von Kraftstoff zu ermöglichen, um den Kraftstoff auf seinem Wege zu dem Vergaser durch einen Mengenstromumsetzer zu leiten, um die Druckdifferenz längs dieses Umsetzers zu messen und um den tatsächlichen Kraftstoffmengenstrom aus der Druckdifferenz zu berechnen.

13.. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffmengenstromumsetzer und der Druckdifferenzumsetzer durch einen Volumenstromumsetzer ersetzt werden und daß Schritte durchgeführt werden, um die Temperatur des zu dem Vergaser strömenden Kraftstoffs zu messen und den Kraftstoffmengendurchsatz aus den gemessenen Werten zu berechnen.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffmengenstromumsetzer durch einen Satz von Düsen ersetzt wird und daß die Druckdifferenz mit Hilfe eines Druckdifferenzumsetzers gemessen wird, wobei Schritte durchgeführt werden, um die Temperatur des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs zu messen und

den Kraftstoffmengenstrom aus den gemessenen Werten zu berechnen.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Drucks, unter dem der Kraftstoff tatsächlich in den Vergaser eintritt, dadurch erfolgt, daß die Druckdifferenz ZAvischen dem Umsetzer und dem Luftdruck in der Prüfkammer gemessen und der Kraftstoffdruck aus den Meßwerten berechnet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1<2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den Vergaser wirkende Unterdruck im Ansaugstutzen gemessen und berechnet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal mit einem Einlaß und einem Auslaß bereitgestellt wird, daß der Einlaß des Kanals mit der Haube verbunden wird und daß der Auslaß des Kanals mit dem System zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube verbunden wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das System zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube mit einer Vorrichtung zum Steigern der Geschwindigkeit des Prozeßablaufs versehen ist.

19. Verfahren nach Anspruch i8, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Verfahrensschritt zum Bereitstellen der Vorrichtung zur Beschleunigung des Prozeßablaufs das Bereitstellen eines mitlaufenden ("inline") Ventils und das Anschließen einer Ventilbetätigungseinrichtung an dieses Ventil gehört, die geeignet ist, durch das System zum Messen und Regeln des Drucks in der Haube gesteuert zu werden.

20. Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs der Vergaser unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines PrüfStandes, an dem sich der Vergaser anbringen läßt, eine Einrichtung zum Bilden einer Haube über dem Prüfstand, die geeignet ist, den Vergaser einzuschließen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Regeln des Drucks in der Haube unter Benutzung eines Haubendruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten derart, daß der gewünschte Druck in der Haube an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, innerhalb einer möglichst kurzen Zeit erreicht wird, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

. Verfahren zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs der Vergaser unter Verwendung einer Unterschallströmung zur Ermittlung des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines PrüfStandes, an dem sich der Vergaser befestigen läßt, eine Einrichtung zum Bilden einer Haube über dem Prüfstand, die geeignet ist, den Vergaser einzuschließen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Regeln des Drucks in der Haube, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln des Drucks des in den

Vergaser eintretenden Kraftstoffs, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms durch kontinuierliches Regeln des auf den Vergaser wirkenden Unterdrucks im Ansaugstutzen unter Benutzung eines Ansaugstutzen-Unterdruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Proze3steuerunr nit drei Betriebszuständen und vier Betriebsart n, t-r·· Einrichtung zum gleichzeitigen Ermitteln des Luit- uiiu Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln der Drehung der Drosselklappe de.¹; Vergaser« bis zur Erreichung des gewünsch Lun vorbestimmten Betriebszustandes.

22. Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern bei einer beliebigen Anzahl von Punkten im Betriebsbereich des Vergasers unter Verwendung einer Unterschallströmung zum Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines PrüfStandes, an dem sich der Vergaser befestigen läßt, eine Einrichtung zum Bilden einer Haube über dem Prüfstand, die geeignet ist, den Vergaser einzuschließen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Regeln des Drucks in der Haube, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe mit Hilfe eines Luftdurchsatzmeß- und -regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

23. Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten im Betriebsbereich des Vergasers

B/>D ORiGlNAL

unter Verwendung einer Unterschallströmung zum Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines PrüfStandes, an dem sich der Vergaser anbringen läßt, eine Einrichtung zum Bilden einer Haube über dem Prüfstand, die geeignet ist, den Vergaser einzuschließen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Regeln des Drucks in der Haube, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoff mit Hilfe einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Ermitteln des Luft- und Kraftstof fdurchsatzes des Vergasers sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

24. Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs der Vergaser unter Verwendung einer Unterschallströmung zum Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines PrüfStandes, an dem sich der Vergaser anbringen läßt, eine Einrichtung zum Bilden einer Haube über dem Prüfstand, die geeignet ist, den Vergaser einzuschließen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Regeln des Drucks in der Haube mit Hilfe eines Haubendruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten derart, daß der gewünschte Druck in der Haube an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, innerhalb einer möglichst kurzen Zeit erreicht wird, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, eine Einrich-

tung zum gleichzeitigen Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms durch kontinuierliches Regeln des auf den Vergaser wirkenden Ansaugstutzen-Unterdrucks unter Benutzung eines Ansaugstutzenunterdruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des Vergasers sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

25. Vorrichtung zum Prüfen von Vergasern an einer beliebigen Anzahl von Punkten innerhalb des Betriebsbereichs der Vergaser unter Verwendung einer Unterschallströmung zum Ermitteln des Luft- und Kraftstoffdurchsatzes des zu prüfenden Vergasers, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines PrüfStandes, an dem sich der Vergaser anbringen läßt, eine Einrichtung zum Bilden einer Haube über dem Prüfstand, die geeignet ist, den Vergaser einzuschließen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Regeln des Drucks in der Haube unter Verwendung eines Haubendruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten derart, daß der gewünschte Druck in der Haube an jedem Punkt, an dem der Vergaser geprüft werden soll, möglichst schnell erreicht wird, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln des Drucks des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs, eine Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen eines den Vergaser durchströmenden Luftstroms durch kontinuierliches Regeln des auf den Vergaser wirkenden Unterdrucks im Ansaugstutzen unter Verwendung eines Ansaugstutzen-Unterdruck-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten, eine Einrichtung zum gleichzeitigen ErmitteLn des Luft- und Kraftstoffdurch-

satzes des Vergasers sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Regeln der Drehung der Vergaserdrosselklappe mit Hilfe eines Luftdurchsatz-Meß- und -Regelsystems mit einer Prozeßsteuerung mit drei Betriebszuständen und vier Betriebsarten bis zur Erreichung des gewünschten vorbestimmten Prüfzustandes.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ermitteln des Kengenstroms des in den Vergaser eintretenden Kraftstoffs.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ermitteln des Mengenstroms der in den Vergaser eintretenden Luft.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Berechnen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei dem Vergaser aus den Meßwerten für den Luftmengenstrom und den Kraftstoffmengenstrom.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Erzeugen eines den Einlaß der Kammer durchströmenden Luftstroms die folgenden Elemente gehören: eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks, eine erste Leitung, die mit einer Einrichtung zum Zuführen von Luft verbunden ist, bei welcher eine Regelung der Temperatur, des Drucks und der Feuchtigkeit erfolgt, eine vergrößerte Kammer mit einem Einlaß und einem Auslaß, wobei der Einlaß mit der ersten Leitung verbunden ist, eine zweite Leitung, die mit dem Auslaß verbunden ist, wobei das andere Ende der zweiten Leitung mit der Prüfkammer verbunden ist, eine Wand, welche die vergrößerte Kammer in zwei Teile unterteilt, mindestens eine in die Wand eingebaute Strömungsdrosseleinrichtung, die Luft durch die Kammer hindurchströmen läßt, ein Luftstrom-Differenzdruck-Umsetzer zum Fühlen

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des Druckabfalls an der Strömungsdrosseleinrichtung und zum Erzeugen eines in Beziehung zu dem Druckabfall stehenden Signals, eine Einrichtung zum Ermitteln des absoluten Drucks auf der stromaufwärtigen Seite der Strömungsdrosseleinrichtung, eine Einrichtung zum Fühlen der Temperatur auf der stromaufwärtigen Seite der Strömungsdrosseleinrichtung sowie eine Einrichtung zum Berechnen des tatsächlichen Mengenstroms der durch die Strömungsdrosseleinrichtung strömenden Luft aus der Druckdifferenz, dem absoluten Druck und der Temperatur.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 24 und 25, gekennzeichnet durch eine Leitung mit einem Einlaß und einem Auslaß, wobei der Einlaß der Leitung mit dem umschlossenen Raum unter der Haube verbunden ist und wobei der Auslaß der Leitung mit dem Haubendruckmeß- und -regelsystem verbunden ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Haubendruckmeß- und -regelsystem eine Vorrichtung zum Steigern der Geschwindigkeit des Prozeßablaufs gehört.

32. Vorrichtung nach Anspruch 3I, gekennzeichnet durch eine mit der Einrichtung zum Steigern der Geschwindigkeit des Prozeßablaufs verbundene Betätigungseinrichtung sowie einen mit der Betätigungseinrichtung und dem Haubendruckmeß- und -regelsystem verbundenen Treiber.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steigern der Geschwindigkeit des Prozeßablaufs in Form eines Ventils ausgebildet ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil schlagartig geschlossen werden kann, sobald das Haubendruckmeß- und -regelsystem veranlaßt wird, in seinen ersten Betriebszustand überzugehen.