DE3219007C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zum Vorgeben von in ihrer Frequenz und ihrer Länge veränderlichen Zeitbe reichen, insbesondere zum Vorgeben der Einspritzdauer bei Einspritzanlagen von Verbrennungsmotoren.The invention relates to a control device for specifying the frequency and length of the time can vary are sufficient, in particular for specifying the injection duration in injection systems of internal combustion engines.
Das Einspritzen des Kraftstoffes bei Verbrennungsmotoren erfolgt vielfach mit Einspritzdüsen, bei denen die Dauer der Einspritzung elektronisch gesteuert wird. Jeder Ein spritzdüse ist ein elektromagnetisch betätigbares Ventil zugeordnet, das die Kraftstoffzufuhr für die jeweils er forderliche Einspritzzeit frei gibt. Die Einspritzzeit wiederum bestimmt sich durch die vom Verbrennungsmotor geforderte Drehzahl bzw. Leistung, bei einem Kraftfahr zeug zum Beispiel also durch die entsprechende Stellung des Gaspedals.The injection of fuel in internal combustion engines is often done with injectors, where the duration the injection is electronically controlled. Every one spray nozzle is an electromagnetically actuated valve associated with the fuel supply for each of them required injection time releases. The injection time in turn is determined by that of the internal combustion engine required speed or power, in a motor vehicle testify, for example, by the corresponding position the accelerator pedal.
Im allgemeinen wird die Größe des Zeitbereiches, inner halb dessen eine Einspritzung erfolgen soll, durch einen Computer ermittelt, der insbesondere auch den Endzeit punkt für die Einspritzung errechnet und ein entsprechendes Steuersignal abgibt. In general, the size of the time range becomes internal half of which an injection is to take place by a Computer determines the particular end time point for the injection and a corresponding one Emits control signal.
Ein Steuergerät der eingangs genannten Art ist aus der Druckschrift Toyota Engine: 4V-EU E-VG System Troubleshooting Manual, 1978 - 11, Seite 1 bis 16, bekannt. A control device of the type mentioned is from the Toyota Engine: 4V-EU E-VG system Troubleshooting Manual, 1978-11, pages 1 to 16.
Ein derartiger Rechner ist verhältnismäßig aufwendig und vielfach nicht in der Lage, bei höheren Betriebs drehzahlen den jeweils notwendigen Endzeitpunkt für die Einspritzung schnell genug zu errechnen und die Steuerung entsprechend zu beeinflussen.Such a computer is relatively complex and often unable to operate at higher levels speeds the required end time for the Injection quickly enough to calculate and control to influence accordingly.
Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zur Vorgabe von in ihrer Frequenz und ihrer Länge veränder lichen Zeitbereichen geeignetes Steuergerät zu schaffen, das auch bei höheren Drehzahlen eine ausreichend schnelle Anpassung der jeweils notwendigen Einspritzzeit gewähr leistet und das einen wesentlich geringeren technischen Aufwand erfordert. Zur Lösung dieser Aufgabe wird er findungsgemäß vorgeschlagen, daß die Vorgabe der Frequenz mittels einer drehzahlabhängig umlaufenden Scheibe erfolgt, die mit zwei Impulsgebern versehen ist, und daß auf einem Stator zwei in Umfangsrichtung gegeneinander verstellbare, jeweils mit einem der Impulsgeber zusammenwirkende Sensoren angeordnet sind, die relativ zueinander in Umfangsrichtung verstellbar sind und von denen der eine ein dem Beginn und der andere ein dem Ende des Zeitbereiches entsprechendes Signal abgibt.It was an object of the present invention to Specification of changes in frequency and length to create suitable control units a sufficiently fast even at higher speeds Adjust the necessary injection time performs and that a much lower technical Effort required. To solve this task he will proposed according to the invention that the specification of the frequency by means of a speed-dependent rotating disc, which is provided with two pulse generators, and that on one Stator two adjustable in the circumferential direction against each other, sensors interacting with one of the pulse generators are arranged relative to each other in the circumferential direction are adjustable and one of which is a start and the other one corresponding to the end of the time range Emits signal.
Als Impulsgeber können beispielsweise Permanentmagnete dienen, während die Sensoren einen durch den Einfluß des Magnetfeldes steuerbaren Schaltungsteil enthalten, der den jeweiligen Steuerimpuls abgibt. Jeweils ein Im pulsgeber und ein Sensor stellten also einen berührungslos arbeitenden Schalter dar.Permanent magnets, for example, can be used as pulse generators serve while the sensors one by the influence circuit part of the magnetic field controllable, which emits the respective control impulse. One Im each The pulse generator and a sensor therefore provided a contactless working switch.
Durch die relative Verschiebung der auf dem Stator be findlichen Sensoren in Umfangsrichtung läßt sich also in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl der zeit liche Abstand zwischen den Steuerimpulsen bestimmen, die die beiden Sensoren am Stator abgeben. Die Vorgabe der jeweiligen Einspritzdauer ist also mehr genau und ohne die Mitwirkung eines elektronischen Rechners möglich. Dies gilt auch für sehr hohe Betriebsdrehzahlen. Der für das vorgeschlagene Steuergerät erforderliche tech nische Aufwand ist wesentlich geringer als der für einen entsprechenden Computer erforderliche Aufwand.Due to the relative displacement of the be on the stator sensitive sensors in the circumferential direction can thus depending on the respective speed of the time determine the distance between the control pulses that deliver the two sensors to the stator. The default of respective injection duration is more accurate and without the participation of an electronic computer possible. This also applies to very high operating speeds. The required tech for the proposed control unit nical effort is much less than that for a corresponding computer required effort.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Stator zwei zueinander koaxiale Ringe auf weisen, wobei an einem der Ringe ein Stellelement angreift, mit dem die Dauer des Zeitbereiches vorge geben wird. Dieses Stellelement ist bei einem Ver brennungsmotor, der in einem Kraftfahrzeug arbeitet, das Gaspedal desselben. Bei einem stationären Ver brennungsmotor ist das Stellelement entsprechend ein Hebel, ein Schieber oder ein Rad, mit dem die jeweils gewünschte Drehzahl oder Leistung vorgegeben wird.In an advantageous embodiment of the invention the stator can have two coaxial rings point, an adjusting element on one of the rings attacks with which the duration of the time range is pre will give. This actuator is in a Ver internal combustion engine working in a motor vehicle, the accelerator pedal. With a stationary Ver internal combustion engine is the control element accordingly Lever, a slider or a wheel with which each desired speed or power is specified.
Die Drehzahlabhängigkeit erhält man in einfacher Weise durch entsprechende Kupplung der die Impulsgeber ent haltenden Scheibe mit einer drehzahlabhängig umlau fenden Motorwelle, also der Kurbelwelle oder der Nocken welle.The speed dependency is obtained in a simple manner by appropriate coupling of the pulse generator ent holding disc with a speed-dependent umlau engine shaft, i.e. the crankshaft or the cam wave.
Das nach der Erfindung ausgebildete Steuergerät ist aber nicht nur für Verbrennungsmotoren anwendbar. Es läßt sich ebenso gut zum Beispiel die Druckluftzufuhr eines Druckluftmotors oder aber auch die Energiezufuhr einer Turbine oder einer anderen Maschine mit Hilfe des Steuer gerätes vorgeben.The control device designed according to the invention is, however not only applicable to internal combustion engines. It leaves the compressed air supply is just as good Air motor or the energy supply of one Turbine or other machine using the control specify device.
Bei einer Verwendung desselben für die Einspritzanlage eines Kolbenmotors kann der Stator über den Umfang ver teilt mit mehreren Sensorpaaren versehen sein, wobei die Zahl der Sensorpaare der Anzahl der Zylinder des Kolben motors entspricht. Hat der Kolbenmotor beispielsweise sechs Zylinder, so kann der Stator über den Umfang verteilt sechs Sensorpaare haben, von denen jedes jeweils den Anfang und das Ende des für die Einspritzung notwendigen Zeitbereiches durch Auslösung eines entsprechenden Steuer signals bestimmt.When using the same for the injection system a piston motor, the stator can ver over the circumference shares with several sensor pairs, the Number of sensor pairs the number of cylinders of the piston motors corresponds. For example, the piston engine six cylinders, so the stator can be distributed over the circumference have six pairs of sensors, each of which Beginning and end of the necessary for the injection Time range by triggering a corresponding tax signals determined.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeweils ein auf einem kleineren Radius angeordneter Sensor und der mit ihm zusammenwirkende Impulsgeber die Auslösung eines dem Beginn des Zeitbereiches entsprechenden Steuer signals bewirkt, während jeweils ein auf einem größeren Radius angeordneter Sensor und der ihm zugeordnete Impuls geber die Auslösung eines dem Ende des Zeitbereichs ent sprechenden Steuersignals bewirkt. Hierbei wird der Tat sache Rechnung getragen, daß der Anfang des Zeitbereiches für die Einspritzung während des Betriebes in den meisten Fällen festliegt, während der Endzeitpunkt zu verändern ist. Wenn die hierfür vorgesehenen, zu verstellenden Sensoren im äußeren Umfangsbereich des Steuergerätes an geordnet sind, können die jeweiligen Stellelemente beson ders günstig angeordnet werden. Bei Ausbildung des Stators mit zwei Ringen wird also der eine Ring des Stators während des Betriebes feststehen, während der andere Ring mittel bar oder unmittelbar mit den Ansaugklappen am Kolbenmotor und mit dem Gaspedal oder einem in der Funktion entspre chenden Element stellungsabhängig verbunden ist.Furthermore, it is proposed according to the invention that one sensor each arranged on a smaller radius and the pulse generator interacting with it triggers a tax corresponding to the beginning of the time period signals while one is on a larger one Radius arranged sensor and the impulse assigned to it trigger the end of the time range speaking control signal causes. This is the fact thing taken into account that the beginning of the time period for injection during operation in most Cases is determined to change during the end time is. If the intended, to be adjusted Sensors in the outer peripheral area of the control unit are ordered, the respective control elements can be arranged cheaply. When training the stator with two rings, the one ring of the stator is thus during of the firm are fixed, while the other ring is medium bar or directly with the intake flaps on the piston engine and with the accelerator pedal or one in the function correspond corresponding element is connected depending on the position.
Insbesondere dann, wenn die Ansaugklappen des jeweiligen Motors durch geradlinige Verschiebung verstellbar sind, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn ein in einem Festpunkt drehbar gelagerter Hebel mit einem Arm an dem verstellbaren Ring des Stators angreift und mit einem weiteren Arm mittelbar oder über ein Kupplungsglied mit einem geradlinig verschiebbaren Gestänge verbunden ist, das zur Betätigung der Ansaugklappen dient. Der an dem verstellbaren Ring angreifende Arm des Hebels wird mit diesem zweckmäßig über ein Kugelgelenk verbunden. Auch können die Arme des Hebels beispielsweise mit Hilfe von Langlöchern so ausgebildet sein, daß sich die An griffspunkte der jeweiligen Übertragungselemente an den Hebelarmen in einfacher Weise justieren lassen.Especially when the intake flaps of the respective Motor can be adjusted by linear displacement, it is advantageous according to the invention if one in one Fixed point rotatable lever with one arm on the adjustable ring of the stator attacks and with a another arm indirectly or with a coupling link is connected to a linearly displaceable linkage, that serves to actuate the intake flaps. The one on the adjustable ring engaging arm of the lever comes with expediently connected via a ball joint. Also can use the arms of the lever for example of elongated holes so that the An touch points of the respective transmission elements have the lever arms adjusted in a simple manner.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigtThe following is an embodiment of the invention described in more detail with reference to a drawing. In detail shows
Fig. 1 teilweise als Schnitt eine Seiten ansicht des Steuergerätes; Figure 1 is a partial side view of the control unit.
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2.
Das Steuergerät hat eine Riemenscheibe 10, die über einen Zahnriemen von der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben wird. Die Riemenscheibe 10 ist mittels eines Lagerbocks 11 an einem Gerätrahmen 12 drehbar gelagert. Die Riemenscheibe 10 steht über eine Welle 13 mit einer Scheibe 14 in Verbindung, die an ihrer nach außen ge wandten Stirnseite mit zwei Impulsgebern 15 und 16 ver sehen ist. Diese liegen in derselben radialen Richtung, jedoch auf Radien unterschiedlicher Größe. Der Impuls geber 15 liegt auf einem kleineren Radius als der Impuls geber 16.The control unit has a pulley 10 which is driven by the camshaft of an internal combustion engine via a toothed belt. The pulley 10 is rotatably mounted on a device frame 12 by means of a bearing block 11 . The pulley 10 is connected via a shaft 13 to a disk 14 , which is seen on its outwardly facing end face with two pulse generators 15 and 16 ver. These lie in the same radial direction, but on radii of different sizes. The pulse encoder 15 is on a smaller radius than the pulse encoder 16th
Am Geräterahmen 12 ist koaxial zu der Welle 13 und der Scheibe 14 ein Stator befestigt, der aus einem inneren Ring 17 und einem äußeren Ring 18 gebildet ist. Der innere Ring 17 ist mit Hilfe von Schrauben 19 drehfest am Geräte rahmen 12 befestigt, während der äußere Ring 18 drehbar auf den Ring 17 koaxial zu diesem aufgesetzt ist.A stator, which is formed from an inner ring 17 and an outer ring 18 , is fastened to the device frame 12 coaxially with the shaft 13 and the disk 14 . The inner ring 17 is rotatably attached to the device frame 12 by means of screws 19 , while the outer ring 18 is rotatably placed on the ring 17 coaxially to this.
Der innere Ring 17 hat über den Umfang verteilt angeordnet insgesamt sechs Sensoren 20, die zueinander einen Winkel abstand von 60° haben. Dasselbe gilt für sechs auf dem äußeren Ring 18 angeordnete Sensoren 21. Die Sensoren 20 und 21 können beispielsweise als Hall-IC′s ausgebildet sein. Von ihnen führen hier nicht dargestellte elektrische Anschlußleitungen zu einem elektronischen Steuergerät, mit dem die den Einspritzdüsen zugeordneten Elektromagnete einer Einspritzanlage betätigt werden. Am äußeren Um fang des Ringes 18 ist eine Gelenkkugel befestigt, die Bestandteil eines Kugelgelenks 22 ist. An diesem greift der eine Arm eines Hebels 23 an, der um eine feststehende Achse 24 drehbar gelagert ist und dessen anderer Arm mit einem hier nicht dargestellten Gestänge gekuppelt ist. Das Gestänge stellt die mechanische Verbindung zu dem Gaspedal eines Kraftwagens und zu den Ansaugklappen an den Eintrittsöffnungen der Motorzylinder dar.The inner ring 17 has a total of six sensors 20 distributed over the circumference, which have an angular distance of 60 ° to one another. The same applies to six sensors 21 arranged on the outer ring 18 . The sensors 20 and 21 can be designed, for example, as Hall ICs. From them, electrical connection lines (not shown) lead to an electronic control unit with which the electromagnets of an injection system assigned to the injection nozzles are actuated. At the outer order of the ring 18 a joint ball is attached, which is part of a ball joint 22 . On this one arm of a lever 23 engages, which is rotatably mounted about a fixed axis 24 and the other arm is coupled to a linkage, not shown here. The linkage represents the mechanical connection to the accelerator pedal of a motor vehicle and to the intake flaps at the inlet openings of the engine cylinders.
Um die Wirkungsweise des Steuergerätes unter Bezugnahme auf die Fig. 2 besser erläutern zu können, sind in diese auch die beiden Impulsgeber 15 und 16 schematisch einge tragen, wobei die Richtung der Relativdrehung zwischen der Scheibe 14 und dem aus den Ringen 17 und 18 gebildeten Stator durch einen Pfeil 25 bezeichnet ist. Der äußere Ring 18 ist gegenüber dem inneren Ring 17 in Richtung des Pfeiles 26 verstellbar, und zwar durch die Bewegung des Gaspedals, die in eine entsprechende Bewegung des Hebels 23 umgesetzt wird.In order to better explain the mode of operation of the control device with reference to FIG. 2, the two pulse generators 15 and 16 are also shown schematically therein, the direction of the relative rotation between the disk 14 and the stator formed from the rings 17 and 18 is indicated by an arrow 25 . The outer ring 18 is adjustable relative to the inner ring 17 in the direction of arrow 26 , specifically by the movement of the accelerator pedal, which is converted into a corresponding movement of the lever 23 .
In der in Fig. 2 dargestellten Lage liegen die Sensoren 20 und 21 zunächst in derselben radialen Richtung. Die auf dem inneren Ring 17 angeordneten Sensoren 20 geben für die sechs Zylinder des Motors jeweils denjenigen Zeitpunkt vor, zu dem der Einspritzvorgang beginnen soll. Dieser Beginn wird dadurch ausgelöst, daß der innere Impulsgeber 15 an dem jeweiligen Sensor 20 mit einer der Motordrehzahl proportionalen Umlaufgeschwindigkeit vorbei bewegt wird. Wenn jetzt durch Betätigen des Gaspedals und eine entsprechende Bewegung des Hebels 23 der äußere Ring 18 in Richtung des Pfeiles 26 verstellt wird, er gibt sich in Umfangsrichtung gesehen ein Versatz der äußeren Sensoren 21 gegenüber den inneren Sensoren 20. Dieser Versatz ist proportional der Größe desjenigen Winkelbereiches, über den hin die Einspritzung des Kraft stoffes in die Zylinder des Motors erfolgt. Dieser Ver satz eines äußeren Sensors 21 gegenüber einem inneren Sensor 20 in Umfangsrichtung ist in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Der entsprechende Winkelbereich ist mit der Bezugsziffer 27 bezeichnet.In the position shown in FIG. 2, the sensors 20 and 21 are initially in the same radial direction. The sensors 20 arranged on the inner ring 17 prescribe the time at which the injection process is to begin for the six cylinders of the engine. This start is triggered by the fact that the inner pulse generator 15 is moved past the respective sensor 20 at a rotational speed proportional to the engine speed. If the outer ring 18 is now adjusted in the direction of the arrow 26 by actuating the accelerator pedal and a corresponding movement of the lever 23 , there is an offset in the circumferential direction of the outer sensors 21 with respect to the inner sensors 20 . This offset is proportional to the size of the angular range over which the fuel is injected into the cylinders of the engine. This Ver set of an outer sensor 21 relative to an inner sensor 20 in the circumferential direction is indicated by dashed lines in FIG. 2. The corresponding angular range is designated by reference number 27 .
Die aus den jeweils zusammenwirkenden Sensoren 20 und 21 gebildeten Sensorpaare sind schaltungstechnisch mit den zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr dienenden Elektro magneten an den Einspritzdüsen so verbunden, wie es der Zündfolge der einzelnen Zylinder entspricht.The sensor pairs formed from the respective interacting sensors 20 and 21 are connected in terms of circuitry to the magnets used to control the fuel supply at the injection nozzles in such a way that it corresponds to the firing order of the individual cylinders.
In kinematischer Umkehr der hier beschriebenen Funktion wäre es zwar auch denkbar, anstelle der Sensoren 20 und 21 die relative Lage der Impulsgeber 15 und 16 an der um laufenden Scheibe 14 in Umfangsrichtung zu verändern. Dies würde jedoch zu einem wesentlich höheren technischen Aufwand führen, obwohl auch hierbei der Grundgedanke der Erfindung noch verwirklicht wird.In a kinematic reversal of the function described here, it would also be conceivable to change the relative position of the pulse generators 15 and 16 on the disk 14 running around in the circumferential direction instead of the sensors 20 and 21 . However, this would lead to a significantly higher technical outlay, although the basic idea of the invention is still realized here.
In Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform kann ferner der innere Ring 17 verstellbar sein, während der äußere Ring 18 während des Motorbetriebes feststeht. In jedem Fall wird derjenige Ring bzw. Teil des Stators, der die den Beginn des Einspritzvorganges auslösenden Sensoren trägt, zur Anpassung an den jeweils eingestellten Zündzeit punkt ebenfalls verstellbar sein müssen.In a modification of the described embodiment, the inner ring 17 can also be adjustable, while the outer ring 18 is stationary during engine operation. In any case, the ring or part of the stator that carries the sensors that trigger the start of the injection process must also be adjustable to adapt to the ignition point set in each case.
Bezugsziffernliste:List of reference numbers:
10 Riemenscheibe
11 Lagerbock
12 Geräterahmen
13 Welle
14 Scheibe
15 Impulsgeber
16 Impulsgeber
17 Ring
18 Ring
19 Schraube
20 Sensor
21 Sensor
22 Kugelgelenk
23 Hebel
24 Achse
25 Pfeil
26 Pfeil
27 Winkelbereich 10 pulley
11 bearing block
12 device frames
13 wave
14 disc
15 pulse generator
16 pulse generators
17 ring
18 ring
19 screw
20 sensor
21 sensor
22 ball joint
23 levers
24 axis
25 arrow
26 arrow
27 angular range
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