DE3237498A1 - Stepping motor for adjusting actuation elements - Google Patents
Stepping motor for adjusting actuation elementsInfo
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Abstract
Description
Schrittmotor zur Verstellung von StellgliedernStepper motor for adjusting actuators
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Schrittmotor zur Verstellung von Stellgliedern nach der Gattung des Hauptanspruchs.PRIOR ART The invention is based on a stepper motor Adjustment of actuators according to the preamble of the main claim.
Bei einem solchen durch die DE-OS 29 40 545 bekannten Schrittmotor wird die Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine durch Verstellen der Drosselklappe mit Hilfe eines Schrittmotors auf einen gewünschten Wert geregelt.In such a stepping motor known from DE-OS 29 40 545 is the idling speed of an internal combustion engine by adjusting the throttle valve regulated to a desired value with the help of a stepper motor.
Dabei wird ein Soll-Ist-Vergleich der Drehzahlwerte durchgeführt und ein digitales Fehlersignal erzeugt, entsprechend dem der Schrittmotor geschaltet wird. Hierbei wird jedoch die erreichte Endstellung des Stellmotors nicht erfaßt bzw. rückgemeldet. Ebenso auch keine definierte Ausgangslage des Stellmotors ermittelt. Ein am Stellglied des Schrittmotors vorgesehener Schalter, der durch Anlage des Drosselklappenverstellhebels betätigt wird, dient als Erkennung dafür, ob Leerlaufbetrieb oder Lastbetrieb vorherrscht und schaltet die Leerlaufregelung ein bzw. aus.A target / actual comparison of the speed values is carried out and a digital error signal is generated according to which the stepper motor is switched will. In this case, however, the final position reached by the servomotor is not recorded or reported back. Likewise, no defined starting position of the servomotor is determined. A switch provided on the actuator of the stepper motor, which is activated by the installation of the Throttle valve adjustment lever is operated, serves as a detection for whether idling operation or load operation prevails and switches the idle control on or off.
Bei einer durch die DE-OS 29 23 276 bekannten Einspritzeinrichtung ist ebenfalls ein Schrittmotor zur Verstellung eines Kraftstoffmengenverstellglieds einer Eraftstof4-einspritzpumpe vorgesehen. Bei dieser Einrichtung, bei der in Abhängigkeit von Betriebsparametern verschiedene Positionen des Mengenverstellglieds eingestellt werden, ist ein Positionsrückmeldegeber vorgesehen, um zu überprüfen, ob das Mengenverstellglied tatsächlich auch dem vorgegebenem Verstellweg gefolgt ist. Es bedeutet einen erheblichen Aufwand, da Rückmeldeglieder genau gearbeitet und eingeeicht werden müssen und konstruktive Maßnahmen zur geeigneten Anordnung von Rückmeldegebern vorgesehen werden müssen. Es wird in dieser Druckschrift aber auch vorgeschlagen, ohne Positionsrückneldung das Mengenverstellglied zu betätigen, wobei jedoch gefordert wird, daß das Stellglied des Schrittmotors seinen vorgegebenen Stellweg ausführt, auch wenn das damit zu betätigende Mengenverstellorgan der Bewegung des Stellglieds nicht unmittelbar folgen kann. Dies zu verwirklichen bedingt jedoch ebenfalls einen erheblichen Aufwand.In an injection device known from DE-OS 29 23 276 is also a stepping motor for adjusting a fuel quantity adjusting member a fuel injection pump is provided. At this facility, at the dependency different operating parameters Positions of the quantity adjustment element are set, a position feedback is provided to check whether the quantity adjustment element actually followed the specified adjustment path is. It means a considerable amount of effort, since feedback links worked precisely and must be calibrated and constructive measures for a suitable arrangement must be provided by feedback providers. It is used in this publication, however also suggested to operate the quantity adjustment element without position feedback, however, it is required that the actuator of the stepping motor is its predetermined Performs travel, even if the quantity adjusting device to be actuated with it is moving of the actuator can not follow immediately. Realizing this, however, requires also a considerable effort.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Schrittmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der mechanische Aufwand für eine einfache gesteuerte Verstellung des Mengenverstellorgans sehr gering gehalten werden kann und ein sehr einfacher Geber zur Erzeugung eines Bezugssignals, über das die Position des Stellorgans des Schrittmotors zumindest in einer Vorzugsstellung kontrollierbar ist, verwendbar ist.Advantages of the invention The stepper motor according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that the mechanical effort kept very low for a simple controlled adjustment of the quantity adjusting element can be and a very simple encoder to generate a reference signal over that the position of the actuator of the stepping motor at least in a preferred position is controllable, is usable.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Lösung gekennzeichnet.The measures listed in the subclaims are advantageous Characterized further developments and improvements of the solution specified in the main claim.
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in Teilansicht bei der Anwendung zur Verstellung eines Mengenverstellorgans einer Verteilereinspritzpumpe.DRAWING Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it 1 shows a first embodiment of the invention and FIG. 2 shows a second embodiment in partial view in the application for adjusting a quantity adjustment organ of a Distributor injection pump.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe 1 der Verteilerpumpenbauart in vereinfachter Form im Teilschnitt.Description of the exemplary embodiments FIG. 1 shows a fuel injection pump 1 of the distributor pump design in a simplified form in partial section.
Solche Pumpen weisen wie gezeigt einen hin und hergehenden und zugleich rotierenden Pumpenkolben 2 auf, der bei seiner Drehung verschiedene Kraftstoffauslässe 3 zur Versorgung von Kraftstoffeinspritzstellen der zugehörigen Brennkraftmaschine ansteuert. Die Einspritzmenge wird dabei in bekannter Weise durch einen als Mengenverstellorgan dienenden Ringschieber 4 gesteuert, dessen Oberkante einen Entlastungskanal 5 des nicht gezeigten Pumpenarbeitsraumes steuert. Durch Aufsteuerung dieses Kanals wird in bekannter Weise die Einspritzung von Kraftstoff unterbrochen.As shown, such pumps exhibit a reciprocating and simultaneous movement rotating pump piston 2, the various fuel outlets as it rotates 3 for supplying fuel injection points of the associated internal combustion engine drives. The injection quantity is adjusted in a known manner by a quantity adjusting device serving ring slide 4 controlled, the upper edge of which is a relief channel 5 of the controls not shown pump work space. By controlling this channel, interrupted the injection of fuel in a known manner.
Der Ringschieber 4 ist durch ein Stellglied 7, hier ein um eine gehäusefeste Achse 8 schwenkbarer zweiarmiger Hebel, verschiebbar. Stellglied 7, Ringschieber 4 und ein Teil des Pumpenkolbens 2 befinden sich in einem Pumpensaugraum 10, der von einer Kraftstofförderpumpe 11 mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratstehälter 12 versorgt wird.The ring slide 4 is by an actuator 7, here a fixed to the housing Axis 8 swiveling two-armed lever, displaceable. Actuator 7, ring slide 4 and part of the pump piston 2 are located in a pump suction chamber 10, the from a fuel feed pump 11 with fuel from a fuel storage container 12 is supplied.
An das Stellglied greift einerseits eine sich gehäusefest abstützende Rückstellfeder 14 an und andererseits ein Stellorgan 15 eines in die Wand 16 der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 eingesetzten Schrittmotors 17 bekannter Bauart. Weiterhin ist im Schwenkbereich des Stellglieds 7 ein einstellbarer Anschlag 18 vorgesehen, der innerhalb eines in aie Wand 16 eingesetzten Isolierstücks 19 die Wand 16 von außen her durchdringt.On the one hand, a housing-fixed supporting element engages the actuator Return spring 14 and on the other hand an actuator 15 one in the wall 16 of the Fuel injection pump 1 used stepping motor 17 of known type. Farther an adjustable stop 18 is provided in the pivoting range of the actuator 7, the inside of an insulating piece 19 inserted in aie wall 16, the wall 16 of penetrates from the outside.
Das Stellglied 7 besteht aus elektrisch leitendem Material und steht über die Achse 8 mit der Wand 16 in elektrisch leitendem Kontakt. An der Wand 16 ist ein Kontaktpunkt 21 angeordnet, der mit einer elektronischen Steuereinrichtung 22 verbunden ist. Weiternin befindet sich an dem verstellbaren Anschlag 18 ein Kontaktpunkt 23, der ebenfalls mit der elektronischen Steuereinrichtung verbunden ist. Durch Anlage des Stellglieds 7 an dem einstellbaren Anschlag 18 wird ein Stromkreis geschlossen bzw, ein Widerstandswert innerhalb des Stromkreises verändert. Durch den sich ändernden Stromfluß wird über einen Geber 24 der elektrischen Steuereinrichtung 22 ein Bezugssignal erzeugt, das von der elektrischen Steuereinrichtung als Bezugspunkt gespeichert wird. Von diesem Bezugspunkt aus werden betriebsparameterabhängig gebildete Steuerwerte für die Kraftstoffeinspritzmenge gezählt und als Stellgröße an den Schrittmotor 17 gegeben.The actuator 7 is made of electrically conductive material and is via the axis 8 with the wall 16 in electrically conductive contact. On the wall 16 a contact point 21 is arranged, which communicates with an electronic control device 22 is connected. Furthermore, there is a contact point on the adjustable stop 18 23, which is also connected to the electronic control device. By When the actuator 7 rests against the adjustable stop 18, a circuit is closed or a resistance value within the circuit changes. By changing Current flow becomes a reference signal via a transmitter 24 of the electrical control device 22 generated, stored by the electrical control device as a reference point will. From this reference point, control values are formed as a function of the operating parameters counted for the fuel injection quantity and as a manipulated variable to the stepper motor 17 given.
Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß, auch wenn einzelne Stellimpulse des Schrittmotors zur Verstellung des Stellglieds 7 verloren gegangen sind, die Stellposition des Stellorgans 15 nicht während der gesamten Betriebsdauer der Kraftstoffeinspritzpumpe mit diesem Fehler behaftet bleibt. Bei jeder Rückkehr zu dem Anschlag 18, der z. B.This device has the advantage that, even if individual control pulses of the stepping motor for adjusting the actuator 7 have been lost, the Adjustment position of the actuator 15 not during the entire operating time of the fuel injection pump remains afflicted with this error. With each return to the stop 18, the z. B.
ein Nullanschlag für die Einstellung der geringsten Kraft stoffeinspritzmenge oder ein Vollastanschlag sein kann, wird die Stellung des Stellorgans auf den Bezugspunkt korrigiert. Dies geschieht, da eine Brennkraftmaschine häufig unter geringer Last, wie z. B. Leerlauf oder Schub, betrieben wird, in engen Zeitabständen, so daß mit einer Fehleinstellung der Kraftstoffmenge über längere Zeit nicht gerechnet werden braucht. Mit dieser Ausführung, die zwar einen geringen elektronischen Mehraufwand bedeutet, ist jedoch der wesentlich teurere Aufwand für einen Stellungsgeber für das Stellorgan 15 überflüssig.a zero stop for setting the lowest fuel injection quantity or can be a full load stop, becomes the position of the actuator corrected to the reference point. This happens because an internal combustion engine is common under light load, such as B. idling or thrust, is operated at short intervals, so that incorrect setting of the fuel quantity is not expected over a longer period of time needs to be. With this version, although a small amount of additional electronic work is required means, however, is the much more expensive effort for a position transmitter for the actuator 15 superfluous.
Die Ausgestaltung nach Figur 2 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die nach Figur 1. Auch hier ist ein Ringschieber 4 vorgesehen, der durch ein um die Achse 8 schwingbares Stellglied 7 axial auf den Kolben 2 verschiebbar ist. Das Stellglied 7 wird ebenfalls durch einen Schrittmotor 17 betätigt und ist durch eine Feder 14 an einen einstellbaren Anschlag 18', der in die Wand 16 der Kraftstoffeinspritzpumpe eingeschraubt ist, bringbar.The configuration according to FIG. 2 is essentially constructed in the same way like the one according to Figure 1. Here, too, a ring slide 4 is provided, which by a The actuator 7, which can oscillate about the axis 8, is axially displaceable on the piston 2. The actuator 7 is also operated by a stepping motor 17 and is through a spring 14 on an adjustable stop 18 'which is in the wall 16 of the fuel injection pump is screwed in, can be brought.
Abweichend vom vorstehenden Ausführungsbeispiel ist in diesem Fall jedoch der einstellbare Anschlag 18' nicht gegenüber der Wand 16 isoliert, sondern es ist an der Elnbaustelle des Schrittmotors 17 in der Wand 16 eine Isolierstelle 25 vorgesehen. Weiterhin ist der Schrittmotor mit einem Kontaktpunkt 26 versehen und die Wand 16, die in elektrisch leitender Verbindung zum Stellglied 7 steht, mit dem Kontaktpunkt 21 versehen. Die Kontakt punkte 21 und 26 führen zur elektronischen Steuereinrichtung.In this case, it differs from the above exemplary embodiment however, the adjustable stop 18 'is not isolated from the wall 16, but rather it is an insulation point at the installation site of the stepping motor 17 in the wall 16 25 provided. The stepper motor is also provided with a contact point 26 and the wall 16, which is in electrically conductive connection with the actuator 7, provided with the contact point 21. The contact points 21 and 26 lead to the electronic Control device.
Bei dieser Ausgestaltung ist der Innenwiderstand des Stromkreises, der über den Kontaktpunkt 26, den Schrittmotor 17, das Einstellorgan 15, dem Stellglied 7, die Achse 8, die Gehäusewand 16 und den Kontaktpunkt 21 führt, am geringsten, solange das Stellglied 7 vom verstellbaren Anschlag 18' entfernt ist. Kommt jedoch das Stellglied 7 an dem Anschlag 18' zur Anlage, so entfernt sich das Stellorgan 15 vom Stellglied 7, wodurch der Widerstand im Geberstromkreis plötzlich ansteigt und das Bezugs signal für die elektronische Steuereinrichtung auslöst.In this configuration, the internal resistance of the circuit is the via the contact point 26, the stepping motor 17, the setting member 15, the actuator 7, the axis 8, the housing wall 16 and the contact point 21 leads the least, as long as the actuator 7 from the adjustable Stop 18 'away is. However, if the actuator 7 comes to rest against the stop 18 ', it moves away the actuator 15 from the actuator 7, whereby the resistance in the encoder circuit suddenly increases and triggers the reference signal for the electronic control device.
Die elektronische Steuereinrichtung ist weiterhin bei beiden Ausführungsbeispielen so gestaltet, daß auf ein Bezugssignal hin bei Anlage des Stellglieds 7 an den einstellbaren Anschlag 18 der Schrittmotor noch eine bestimmte vorgegebene Zahl von Schritten weiterbewegt wird, derart, daß das Stellglied 7 zu einer festen Anlage an den Anschlag 18 bzw. 18 kommen kann. Damit wird vermieden, daß ein schleichender Kontakt eingestellt wird und ein eindeutiges Bezugssignal erzeugt wird. Die Schritte, die der Schrittmotor nach dem Anliegen des Stellorgans an den verstellbaren Anschlag noch weiterläuft, werden bei einer in umgekehrter Richtung erfolgenden Verstellung der Steuereinheit von Verstellschritten, um die das SteIlglied verstellt werden soll, hinzugezählt. Es kann auch die Steuereinheit erst nach Auftreten einer gegengesetzten Widerstandsänderung im Geberstronkreis als Stellgröße an den Schrittmotor gegeben werden.The electronic control device is still in both exemplary embodiments designed so that on a reference signal when the actuator 7 is applied to the adjustable Stop 18 of the stepper motor still has a certain predetermined number of steps is moved further, such that the actuator 7 to a firm contact with the stop 18 or 18 can come. This prevents a creeping contact from being set and a unique reference signal is generated. The steps that the stepper motor continues to run after the actuator is in contact with the adjustable stop, if the control unit is adjusted in the opposite direction of adjustment steps by which the connecting link is to be adjusted are added. It can also be the control unit only after the occurrence of an opposing change in resistance can be given to the stepper motor in the encoder circuit as a manipulated variable.
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