Potentiometer zur Bestimmung der Position eines bewegbaren Teils

Abstract

 Bei einem Potentiometer zur Bestimmung der Position eines bewegbaren Teils, insbesondere der Drosselklappe in einem Kraftfahrzeug, ist zusätzlich zum Schleifer (23) ein nicht stromführender Schleifer (24) in Bewegungsrichtung zur maximalen Stellung angeordnet. Der Schleifer (24) reinigt die Oberfläche der Widerstandsbahn (21) und der Schleiferbahn (22) des Potentiometers über die maximale Stellung für den stromführenden Schleifer (23) hinaus. Dadurch wird der kri­tische Bereich zwischen der nichtüberstrichenen Oberfläche des Po­tentiometers, das einem Alterungsprozeß ausgesetzt ist, und der zur Messung herangezogenen Oberfläche über den maximalen Punkt VL hinaus verschoben. Der im Bereich des kritischen Punkts auftretende sehr hohe Übergangswiderstand kann somit das Meßsignal nicht mehr verfäl­schen. Fehlerhafte Anzeigen des Steuergeräts der Einspritzanlage können somit ausgeschlossen werden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Potentiometer zur Bestimmung der Position eines bewegbaren Teils nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen bekannten Potentiometer überstreicht ein Schleifer eine Potentiometer- und eine Schleiferbahn, um eine Posi­tion eines bewegbaren Teils zu erfassen. Die maximale Position wird dabei mit einem festen Anschlag fixiert, Derartige Potentiometer sind bei der Mono-Jetronic zur Erfassung der Stellungα der Drossel­klappe eingesetzt. Diese Winkelstellung wird als zweite Hauptsteuer­größe neben der Drehzahl zur Bildung der Einspritzzeit für den Kraftstoff verwendet. Der Übergangswiderstand zwischen der Schlei­ferbahn und dem Schleifer liegt im Neuzustand bei ca. < 100 Ohm. In Dauerbetrieb kann jedoch bei der maximalen Stellung (Vollaststel­lung) der Übergangswiderstand auf mehere kOhm ansteigen. Dadurch schaltet das angeschlossene Steuergerät aber auf eine Notfunktion und eine Fehlerlampe meldet dem Fahrer, daß in der Einspritzanlage ein Fehler vorliegt.

Vorteile der Erfindung

[0002] Das erfindungsgemäße Potentiometer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß falsche Signale vermieden werden. Der schädliche Effekt der Widerstandserhöhung tritt nur im Wendepunkt auf. Also an einer Stelle, die vom Schleifer nicht in beiden Richtungen überfahren wird. Es hat sich vorteilhaft gezeigt, daß ein Punkt mit erhöhtem Übergangswiderstand, der mehr­fach von einem Schleifer in beiden Richtungen überfahren wird, die­sen erhöhten Übergangswiderstand wieder abbauen kann. Die Reinigung der Potentiometerbahn von Übergangswiderständen wird bei jeder Betä­tigung des Potentiometers bis zum Vollast-Anschlag automatisch aus­geführt. Die kritische Stelle wird auf eine Stelle außerhalb des Meßbereichs verlegt. Da der zusätzliche Schleifer nicht stromführend ist und an der Meßsignalerfassung nicht beteiligt ist, können die jetzt an dieser Stelle evtl. auftretenden Übergangswiderstände das Meßsignal nicht verfälschen.

[0003] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Potentio­meters möglich.

Zeichnung

[0004] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Übersichtsdarstellung einer elektronisch gesteu­erten Einspritzanlage, bei der als wichtigste Betriebskenngröße die Drosselklappenposition und die Drehzahl verarbeitet werden, Figur 2 ein vereinfacht dargestelltes Potentiometer und Figur 3 eine Seiten­ansicht nach Figur 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0005] In Figur 1 ist die Grundstruktur einer elektrisch gesteuerten und vorzugsweise intermittierend arbeitenden Kraftstoffeinspritzanlage, ausgehend von Signalen der Drehzahl und des Drosselklappenstellungs­winkels α dargestellt. Eine Brennkraftmaschine 10 erhält Ansaugluft über ein Ansaugrohr 11 mit einer Drosselklappe 12 und besitzt eine Abgasleitung 13. Ein Drehzahlsensor 14 erfaßt die Augenblicksdreh­zahl der Kurbelwelle und bestimmt zusammen mit dem Winkel α der Drosselklappe 12 ein Einspritzsignal t_p für ein dem Ansaugrohr 11 zugeordnetes Einspritzventil 15. In das Steuergerät 16 für die elek­tronische Einspritzung werden in der Regel neben Drehzahl und Dros­selklappenposition noch weitere Betriebskenngrößen, wie z. B. die Temperatur ν und Lambda λ eingespeist. Dies ist mit weiteren Eingängen ν , λ des Steuergeräts 16 angedeutet.

[0006] Je nach Lastbereich der Brennkraftmaschine 10 hat die Drosselklappe 12 einen unterschiedlichen Öffnungswinkel. Dabei ist die Reaktion der Brennkraftmaschine bei jedem Öffnungswinkel der Drosselklappe unterschiedlich. Bei der in Figur 2 eingezeichneten Vollaststellung VL gibt der Motor seine größte Leistung ab. Hierzu muß das Luft-Kraftstoff-Gemisch gegenüber der Teillastanpassung angereichert werden. Der Umfang der Kraftstoffanreicherung ist über die Ein­spritzdauer motorspezifisch im Steuergerät programmiert.

[0007] In Figur 2 ist ein Potentiometer für die Drosselklappe 12 darge­stellt. Auf einem Substrat 20 befindet sich eine Widerstandsbahn 21 mit einer zugeordneten Schleiferbahn 22 und einem Schleifer 23. Vor dem Schleifer 23 ist ein passiver, nicht stromführender zweiter Schleifer 24 angeordnet. Beide Schleifer 23 und 24 sind gleich aus­gebildet, d. h. sie besitzen die gleiche Anzahl an Fingern, haben denselben Anpreßdruck und bestehen aus demselben Material. Die Länge der Widerstandsbahn 21 und der Schleiferbahn 22 ist mit 1 bezeich­net. Sie ist geringfügig länger als die vom Schleifer 23 erreichte maximale Auslenkstellung VL. Diese zusätzliche Länge der Schleifer­bahn 22 und der Widerstandsbahn 21 ist notwendig, damit auch der passive Schleifer 24 während der Bewegung die Bahnen 21, 22 nicht verläßt. Das Ausgangssignal des Potentiometers ist über die Wider­standsbahn 21 und die Leitung 25 abnehmbar.

[0008] Die Widerstandsbahn 21 ist über die Leitung 26 an eine Ausgangsspan­nung Vc angeschlossen. Die Leitung 26 der Widerstandsbahn 21 kann als für beide Anschlüsse gemeinsame Verbindung, wie in der Figur 2 dargestellt, oder auch einzeln für jeden Anschluß am Steuergerät an­geschlossen sein.

[0009] Wesentlich ist, daß vor dem Schleifer 23 in Bewegungsrichtung zur maximalen Auslenkung VL hin ein zweiter passiver Schleifer 24 vor­handen ist, der als Reinigungsschleifer dient. Es hat sich herausge­stellt, daß die nicht überstrichene Oberfläche der Bahnen 21, 22 ei­nem Alterungsprozeß unterliegt. Da bei herkömmlichen Potentiometern der Schleifer 23 nur bis zum maximalen Punkt VL bewegt wird, ent­steht an diesem Punkt ein kritischer Punkt. Hier stoßen die gealter­te Oberfläche und die durch die ständige Bewegung des Schleifers im­mer wieder gereinigte Oberfläche der Bahnen aneinander. Dadurch können hohe Übergangswiderstände entstehen, die Fehlmessungen her­vorrufen. Mit Hilfe des zusätzlichen Schleifers 24 wird die Ober­fläche der Schleiferbahn 22 und der Widerstandsbahn 21 über den maximalen Punkt VL hinaus gereinigt, so daß hier keine Alterung ein­treten kann. Die Oberfläche der Widerstandsbahn 21 und der Schlei­ferbahn 22 wird somit über den maximalen Punkt VL hinaus mit jeder Schleiferbewegung aktiviert und aktiv gehalten. Der kritische Punkt, an den Übergangswiderstände auftreten können, wird über den maxima­len Punkt VL hinaus verlagert, so daß zwischen dem stromführenden Schleifer 23 und der Schleiferbahn 21 keine Übergangswiderstände entstehen können. Der zusätzliche Schleifer 24 hat auf die Meßwert­erfassung keinen Einfluß. Er muß nur gleich ausgebildet sein wie der stromführende Schleifer 23, so daß die vom Schleifer 23 ahgegriffe­nen Bahnen ständig gereinigt und aktiviert sind. Der zusätzliche Schleifer 24 kann z.B. auch als Bürste ausgebildet sein. Die Grenz­linie zwischen gereinigtem Bereich und gealtertem Bereich der Schleiferbahn 21 bzw. der Widerstandsbahn 22 wird somit verschoben und tritt jetzt bei der maximalen Auslenkung des Schleifers 24 auf. Da dieser aber als nicht stromführender Schleifer ausgebildet ist, können die weiterhin auftretenden, sehr hohen Übergangswiderstände das Meßsignal nicht beeinflussen. Der Schleifer 24 wirkt somit als Isolator.

[0010] Das Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Potentiometers ist nicht auf das Erfassen der Drosselklappenposition beschränkt, es läßt sich überall dort einsetzen, wo eine Positionsmessung über den gesamten Wertebereich, insbesondere in den Maximalpositionen gemessen werden soll.

Ansprüche

1. Potentiometer zur Bestimmung der Position eines bewegbaren Teils, insbesondere einer Drosselklappe in einem Kraftfahrzeug, mit einem Positionsaufnehmer (23), wenigstens einer Potentiometerbahn (21) und mit mindestens einer ihr zugeordneten Schleiferbahn (22), dadurch gekennzeichnet, daß für die Potentiometerhahn (21) ein zusätzlicher, nicht stromführender Positionsaufnebmer (24) vorhanden ist.

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Positionsaufnehmer (24) in Richtung zur maximalen Stel­lung (VL) gesehen vor dem ersten Positionsaufnehmer (23) angeordnet ist.

3. Potentiometer nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometerbahn (21) wenigstens so lang ist, daß über die maximale Stellung (VL) hinaus für beide Positionsaufnehmer (23, 24) Platz ist.

4. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß beide Potentiometer (23, 24) gleich ausgebildet sind.

5. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß der zusätzliche Positionsaufnehmer (24) aus elektrisch isolierendem Material besteht.

6. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß der zusätzliche Positionsaufnehmer (24) gegenüber dem anderen Positionsaufnehmer (23) elektrisch isoliert ist.

7. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß der zusätzliche Positionsaufnehmer (24) eine Bürste ist.

Zeichnung