DE2244017C3 - Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Gewährleistung einer guten Maschinenleistung und Erzielung einer Geräusch- und Abgasregelung ist bei Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung eine bestimmte Steuercharakteristik für die Brennstoff-Einspritzmenge oder die Brennstoff-Einspritzzeit erforderlich, die von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, wie z. B. von der Maschinendrehzahl und der Gaspedalstellung, bestimmt wird, wobei es erwünscht ist, daß diese Betriebsbedingungen zur Erzielung einer möglichst genauen Brennstoffeinspritzcharakteristik über den gesamten Betriebsbereich der jeweiligen Brennkraftmaschine eine größere Anzahl von Parametern umfassen, die z. B. auch eine Unterscheidung zwischen Beschleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine in die Brennstoffeinspritzcharakteristik eingehen lassen.

Aus der DE-OS 18 02 860 ist eine Steuereinrichtung der vorstehend genannten Art bekannt, bei der ein Steuerspannungsgenerator von einem Tachogenerator und einem die Gaspedalstellung erfassenden Detektor gespeist wird und ein Steuersignal erzeugt, das eine den Betriebsbedingungen entsprechende Sollstellung des

Verstellgliedes der Brennstoff-Einspritzpumpe herbeiführt. Zwar läßt sich hierdurch eine Abhängigkeit der einzuspritzenden Brennstoffmenge von der Drehzahl des Motors erzielen, wobei die Gasped/ilstellung als Parameter dient, jedoch kann mittels der Steuerspannung des nicht näher beschriebenen einzigen Steuersignalgenerators die erforderliche Bi ennstof feinspritzmengencharakteristik über den gesamten vielseitigen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine nicht mit der gewünschten Genauigkeit realisiert werden. Auch eine aus der FR-OS 20 21 604 bekannte Steuerschaltung ist nicht dazu geeignet, aus eingegebenen Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine ein Steuersignal abzuleiten, das exakt der für eine Brennkraftmaschine charakteristischen Abhängigkeit zwischen den Betriebsbedingungen und der Brennstoffeinspritzung genügt

Darüber hinaus ist aus der DE-OS 17 51611 eine elektronische Regelvorrichtung für den Regelweg des Verstellgliedes einer Brennstoff-Einspritzpumpe und damit für die je Arbeitszyklus eingespritzte Brennstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine bekannt, die zur Erzielung einer möglichst temperaturunempfindlichen und anpassungsfähigen Regelung einen Angleichungszweig sowie Eingangszweige mit Operationsverstärkern aufweist, wobei ausgangsseitig der Operationsverstärker noch vor einem außerdem vorgesehenen Hauptoperationsverstärker jeweils eine die Polarität der Ausgangsspannung bestimmende Ausgangsdiode vorgesehen ist und die Summenpunkte der Operationsverstärker über jeweils einen Widerstand mit dem jo Ausgang des zugeordneten Eingangszweiges gegengekoppelt sind. Hierbei ist einer der Eingangszweige als Leerlaufzweig ausgebildet, bei dem die Ausgangsspannung des zugehörigen Operationsverstärkers oberhalb einer bestimmten Leerlaufdrehzahl den Wert Null j5 aufweist, während sie unterhalb dieser Leerlaufdrehzahl einen negativen Wert annimmt. In entsprechender Weise dient ein weiterer Eingangszweig als Endabregelungszweig, be· dem die Ausgangsspannung des zugehörigen Operationsverstärkers bei Überschreiten einer eingestellten Höchstdrehzahl einen positiven Wert annimmt, während sie im übrigen den Wert Null aufweist Der Angleirhungszweig soll hierbei die Realisierung einer mehrfach abgekrümmten Angleichungskennlinie ermöglichen, zu welchem Zweck eine -15 drehzahlabhängige Eingangsspannung mit verschiedenen, an einem Spannungsteiler abgegriffenen Spannungen verglichen wird, wobei Dioden mit steigender Eingangsspannung nacheinander leiten und inren Strom über je einen einstellbaren Spannungsteiler einerseits so auf den Summenpunkt des Hauptoperationsverstärkers und andererseits auf den Summenpunkt eines weiteren Umkehr-Operationsverstärkers verteilen. Die bei dieser aufwendigen und komplexen elektronischen Regeleinrichtung für den Leerlauf und die Endabrege'ung ., verwendeten Eingangszweige arbeiten somit im wesentlichen wie Schwellenwertschallungen, die erst bei Erreichen eines bestimmten Wertes ein bestimmtes Ausgangssignal abgeben, und stellen «Jäher keine Steuerspannungsgeneratoren im eigentlichen Sinne dar, ho die eine einer vorgegebenen Brennstoffeinspritzcharakteristik möglichst genau entsprechende Steuerspannung erzeugen. Auch können die dem jeweiligen Eingangszweig zugeordneten, begrenzerartig geschalteten Dioden bzw. die Dioden des Angleichungszweiges b5 keinen Vergleich der von den beiden Eingangszweigen und dem Angleichungszweig abgegebenen Ausgangsspannungen herbeiführen.

Ferner ist es aus der DE-AS 12 64 142 bekannt an den elektrischen Eingang eines Stellgliedes zum Einstellen der bei einem Dieselmotor je Arbeitszyklus eingespritzten Brennstoffmenge über eine erste Diode den Ausgang eines ersten nichtlinearen Übertragungsgliedes, dessen Ausgangsspannung eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors und der Stellung des Gaspedals ist und über eine zweite Diode den Ausgang eines weiteren nichtlinearen Übertragungsgliedes, dessen Ausgangssignal lediglich eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors ist anzuschließen, wobei die erste Diode beim Anlaufen des Dieselmotors zunächst sperrt da die an ihrer Kathode anliegende Spannung größer als die an ihrer Anode anliegende Spannung ist, während die zweite Diode leitet, da an ihrer Kathode eine nieürigere Spannung anliegt als an ihrer Anode. Erst bei Erreichen sehr hoher Drehzahlen kehrt sich dieser Zustand um, d. h., nunmehr leitet die erste Diode und die zweite Diode sperrt wodurch sich je nach Stellung des Gaspedals verschiedene Abregelkennlinien ergeben. Hierdurch soll erreicht werden, daß sich der Kennlinienknick außerdem verwendeter Zener-Dioden nicht in Form einer Abrundung der Abregelkennlinien nachteilig auf die Einstellung der Einspritzmenge auswirkt wodurch ermöglicht werden soll, den Dieselmotor beim Übergang der Voilastangleichung in die Endabregelicennlinie voll ausfahren zu können, d. h., eine bei der für den betreffenden Motor geltenden Höchstdrehzahl scharf einsetzende Endabregelung zu erzielen, so daß der Dieselmotor bei voller bzw. durch Voilastangleichung reduzierter Brennstoffeinspritzmenge bis zur Höchstdrehzahl bzw. Rauchgrenze ausgefahren werden kann. Eine Verbesserung der Regelgenauigkeit über den gesamten Betriebsbereich und insbesondere eine Erleichterung der Startbedingungen des Dieselmotors durch Regelung der gegebenenfalls erforderlichen Erhöhung der einzuspritzenden Brennstoffmenge wird mit dieser bekannten Regeleinrichtung jedoch nicht erzielt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 18 05 050 ein elektronischer Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, bekannt, der als Gleichspannungsverstärker mit hoher Leerlaufverstärkung ausgebildet ist und zur Erzielung eines bestimmten Regelkennlinienfeldes Rückkopplungen zwischen Verstärkerausgang und Verstärkereingang aufweist, wodurch die Nachteile mechanischer Regler für diese Zwecke, die insbesondere in einem aufwendigen und komplizierten Aufbau sowie einer ungenügenden Verstellkraft bei niedrigen Drehzahlen der betreffenden Brennkraftmaschine bestehen, vermieden werden sollen. Auch dieser Drehzahlregler weist jedoch keine Schaltungsanordnung auf, die gemäß den eingegebenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ein Ausgangssteuersignal bildet, das genau der für die Brennkraftmaschine charakteristischen Relation zwischen den Betriebsbedingungen und der Brennstoffeinspritzung genügt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Palentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, mittels der sich eine Brennstoffeinspritzung erzielen läßt, die der für eine Brennkraftmaschine charakteristischen Abhängigkeit zwischen den Betriebsbedingungen und der idealen Brennstoffeinspritzung über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine exakt entspricht und insbesondere einen leichten und gleichmäßigen Start der Brennkraftmaschine ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

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kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung des Steuerspannungsgenerators gelöst.

Durch die Erzeugung zweier Steuerspannungen, die die einzuspritzende Brennstoffmenge entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine exakt bestimmen, da nur eine der Steuerspannungen, nämlich die jeweils größere, zur Bestimmung der gewünschten oder erforderlichen Stellung des Verstellgliedes der Brennstoffeinspritzpumpe verwendet wird, wobei dessen Stellung außerdem noch hinsichtlich ihrer Übereinstimmung mit der gewünschten oder erforderlichen Stellung mittels einer Gegenkopplungsschaltung gesteuert wird, läßt sich die entsprechende Brennstoffeinspritzmengencharakteristik über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine sehr genau realisieren, so daß ein optimaler Betrieb der Brennkraftmaschine und insbesondere ein optimales Starten der Brennkraftmaschine erreicht wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des allgemeinen Aufbaus einer Ausführungsform der Steuereinrichtung,

F i g. 2 einen Längsschnitt eines bei der Steuereinrichtung verwendeten hydraulischen Servomotors,

F i g. 3 ein Diagramm der vorgegebenen Basis-Brennstoffeinspritzcharakteristiken einer Dieselmaschine,

Fig.4 ein Schaltbild der elektrischen Steuerschaltung,

F i g. 5 ein Diagramm einer Steuerspannungscharakteristik, die von einem Steuerspannungsgenerator erzeugt wird und

F i g. 6 den Hauptteil einer weiteren Ausführungsform des hydraulischen Servomotors.

In F i g. 1 ist der Aufbau einer Ausführungsform der Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt. Hierbei bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Detektor zur Ermittlung der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Drehzahl der Maschine und der Gaspedalstellung, die zur Festlegung einer vorbestimmten Brennstoffeinspritzcharakteristik der Maschine notwendig sind, sowie zum Erzeugen eines elektrischen Betriebszustandssignals, beispielsweise einer Drehzahlspannung, die der Gaspedalstellung entspricht Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Steuerspannungsgenerator, der als Eingangssignal das Betriebszustandssignal von dem Betriebsbedingungsdetektor 1 zur Erzeugung einer Steuerspannung erhält, die einer vorbestimmten Brennstoffeinspritzcharakteristik der Maschine entspricht Dieser Steuerspannungsgenerator hat die gleiche Funktion wie ein Analogfunktionsgenerator mit der vorbestimmten Brennstoffeinspritzcharakteristik als Funktionsschema.

Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Vergleicher, der die Steuerspannung und eine von einem Meßwertgeber

4 abgegebene und der Stellung eines Verstellgliedes einer Brennstoffeinspritzpumpe 10 entsprechende Spannung miteinander vergleicht und dadurch eine Ausgangsspannung erzeugt, die der Differenz zwischen diesen beiden Spannungen entspricht. Die Bezugszahlen

5 und 6 bezeichnen eine Treiberschaltung für ein erstes Magnetventil 7 zur Betätigung des Verstellgliedes in Vorwärtsrichtung bzw. eine Treiberschaltung für ein zweites Magnetventil 8 zur Betätigung des Verstellglie-

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60 des in Rückwärtsrichtung, dso daß in Abhängigkeit davon, ob die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 oberhalb oder unterhalb eines Bezugswertes liegt, entweder die Treiberschaltung 5 oder die Treiberschaltung 6 ein Ventilbetätigungssignal zur Verstellung des zugehörigen Magnetventils erzeugt Die Magnetventile 7 und 8 werden beim Anliegen des Ventilbetätigungssignals von den Ventiltreiberschaltungen 5 bzw. 6 geöffnet.

Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine hydraulische Stelleinrichtung, bei der die Fluidmenge in einer Betätigerkammer in Abhängigkeit von dem öffnen und Schließen des ersten Magnetventils 7 und des zweiten Magnetventils 8 geändert wird, wodurch die Stellung eines Sleuerkolbens entsprechend dieser Änderung bestimmt und somit das Versteiigiied der Brennstoffeinspritzpumpe 10 in Abhängigkeit von der Verstellung des Steuerkolbens betätigt wird.

Das erste Magnetventil 7, das zweite Magnetventil 8 und die hydraulische Stelleinrichtung 9 bilden eine Servoeinrichtung 11, von der eine Ausführungsform in F i g. 2 gezeigt ist

In F i g. 2 bezeichnen die Bezugszahlen 7 und 8 die vorstehend beschriebenen Magnetventile, während die Bezugszahl 9 die vorstehend genannte hydraulische Stelleinrichtung bezeichnet Der Aufbau und die Betriebsweise der Magnetventile 7 und 8 werden anhand des ersten Magnetventils 7 erläutert, wobei die Bezugszahl 17 eine Erregerspule, die Bezugszahl 18 einen mit einem Ventil 19 verbundenen beweglichen Eisenkern und die Bezugszahl 20 eine Feder bezeichnen, die das Ventil 19 auf seinen Ventilsitz drücken und damit das Magnetventil 7 in seine Schließstellung bringen kann, wenn in der Erregerspule 17 kein Erregerstrom fließt Fließt ein Strom in der Erregerspule 17, wird eine magnetische Anziehungskraft erzeugt so daß der Eisenkern 18 und damit das Ventil 19 von dem Ventilsitz weg bewegt wird und den Durchgang durch das Magnetventil 7 öffnet Der vorstehend beschriebene Aufbau und die Betriebsweise sind identisch mit Aufbau und Betriebsweise des zweiten Magnetventils 8.

Bei der hydraulischen Stelleinrichtung 9 ist der Steuerkolben 13 derart in der Betätigerkammer 12 angeordnet, daß der hyc'raulische Druck in der Betätigerkammer 12 eine Kraft auf den Steuerkolben 13 ausübt, während eine entgegengesetzt wirkende Feder 14 ebenfalls eine Kraft auf den Steuerkolben 13 in einer Richtung ausübt die der hydraulischen Kraft entgegenwirkt Das Fluidvolumen in der Betätigerkammer J2 wird durch das erste Magnetventil 7, das einen mit einer hydraulischen Hochdruckquelle in Verbindung stehenden Kanal 15 öffnet und schließt, und das zweite Magnetventil 8 bestimmt das einen zum Niederdruckausgang führenden Kanal 16 öffnet und schließt Wird sowohl dem ersten Magnetventil 7 als auch dem zweiten Magnetventil 8 kein Erregerstrom zugeführt, werden die beiden Ventile in der Schließstellung gehalten. Vernachlässigt man die Fiuidleckflüsse an den Dichtungen der beiden Ventile, tritt somit kein Fluid in die Betätigerkammer 12 hinein und aus dieser heraus, so daß das Fluidvolumen in der Betätigerkammer 12 auf einem festen Wert bleibt und der Steuerkolben 13 ebenfalls eine feste Stellung einnimmt, wodurch der hydraulische Druck in der Betätigerkammer 12 in einem Gleichgewichtszustand in Abhängigkeit von der Gegenkraft der Feder 14 bleibt Die Bezugszahl 13a bezeichnet eine Verbindungsstange, die den Steuerkolben 13 mit dem Verstellglied der Brennstoffeinspritzpumpe 10

verbindet. Wird von der Treiberschaltung 5 ein Betätigungssignal erzeugt, fließt ein Erregerstrom in die Erregerspule 17 des ersten Magnetventils 7. Damit wird das Magnetventil 7 geöffnet, so daß der Kanal 15, der zu der hydraulischen Hochdruckquelle führt, geöffnet wird und das Fluid von der hydraulischen Hochdruckquelle in die Betätigerkammer 12 strömt, wodurch der Steuerkolben 13 in Pfeilrichlung, d. h. in Vorwärtsrichtung, bewegt wird. Erzeugt dagegen die Treiberschaltung 6 eine Ventilbetätigungsspannung, wird das zweite Magnetventil 8 geöffnet, so daß der Kanal 16 geöffnet wird, der die Betätigerkammer 12 mit dem Niederdruckausgang verbindet. Tritt dies ein, wird das Fluid in der Betätigerkammer 12 durch die Kraft der Gegenfeder 14 durch den Kanal 16 gedrückt und bewegt dadurch den Steuerkoiben i3 in entgegengesetzter Pfeilrichtung, d. h. in Rückwärtsrichtung. Die Bewegung des Steuerkolbens 13 wird über die Verbindungsstange 13a auf das Verstellglied der Brennstoffeinspritzpumpe 10 übertragen, so daß das Verstellglied zur Regelung der eingespritzten Brennstoffmenge betätigt wird. Die Verbindungsstange 13a ist mit einem beweglichen Kontakt 63' eines Potentiometers 63 verbunden. Demzufolge wird in Abhängigkeit von der Bewegung der Verbindungsstange 13a eine der Stellung des Steuerkolbens 13 entsprechende Spannung an dem Punkt Serzeugt.

Es wird nun eine Ausführungsform der Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei einer Dieselmaschine erläutert. F i g. 3 zeigt in einem Diagramm die grundsätzlichsten vorgegebenen Kennwerte der Brennstoffeinspritzmenge für eine Dieselmaschine. In dem Diagramm nach Fig. 3 repräsentieren die Ordinate die vorbestimmte Brer.nstoffeinsprilzmenge Q je Arbeitszyklus und Maschinenzylinder und die Abszisse die Drehzahl N der Maschine. Der Parameter ist die Gaspedalstellung Θ, wobei θ = 0 die Minimalgaspedalstellung repräsentiert, Θ = Θ M die Maximalgaspedalstellung und 0 < Θ < Θ Μ ist.

Von den vorbestimmten Brennstoffeinspritzmengen-Kennlinien, die in F i g. 3 gezeigt sind, repräsentiert die die Punkte A, B, E und C verbindende Kurve die Startanreicherung und Leerlaufbrennstoffeinspritzcharakteristik, wobei der Wert Qs die Brennstoffmenge repräsentiert, die für das Starten der Maschine einzuspritzen ist, während Ns und Na die Anzahl der Umdrehungen in Abhängigkeit von der Startdrehzahl bzw. Leerlaufdrehzahl repräsentieren. Die für den Leerlauf der Maschine vorgegebene Menge an eingespritztem Brennstoff wird nach der Kurve BCC bestimmt. Die durch die Punkte E, F und G gezogene Kurve repräsentiert die vOllastbrennstoffeinspritzcharakteristik für den Vollastbetrieb der Maschine. In diesem Fall repräsentierten Q_Fd\e Vollastbrennstoffeinspritzmenge und Nsr und Nm die maximale Ausgangsdrehzahl bzw. die maximale Normaldrehzahl der Maschine. Die die Punkte H, /und G verbindende Kurve repräsentiert eine vorbestimmte Brennstoffeinspritzmengencharakteristik der Maschine in deren Teillastzustand, wenn die Gaspedalstellung Θ = Θ ι ist.

In F i g. 4 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform der Brennstoffeinspritzsteuereinrichtung dargestellt, mit der die in Fig.3 gezeigten vorgegebenen Brennstoffeinspritzmengenkennlinien erhalten werden. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Betriebsbedingungsdetektor, der aus einem Drehzahlgeber 22 zur Erzeugung einer der Maschinendrehzahl proportionalen Drehzahlspannung Vsund einem Gaspedalstellungsdetektor 23 besteht, der eine Spannung erzeugt, die der Gaspedalstellung entspricht, d. h. eine Gaspedalspannung Va. Der Drehzahlgeber 22 besitzt ein gezähntes Rad aus magnetisierbarem Material, das mit der Maschinendrehzahl in Beziehung steht, und einen elektromagnetischen Geber 25, der aus einer um einen Permanentmagneten gewickelten Aufnahmespule besteht und gegenüber dem Zahnrad 24 angeordnet ist. Der elektromagnetische Geber erzeugt eine Impulsspannung mit einer der Maschinendrehzahl proportionalen Frequenz, wobei der Verlauf dieser Impulsspannung durch einen Transistor 26 erneut geformt wird. Die derart geformte Impulsspannung wird danach an eine Gleichspannungswandlerschaltung angelegt, die aus Dioden 27 und 28, Kondensatoren 29 und 30 und einem Widerstand 31 besteht und somit an dem Emitterwiderstand 33 eines einen Emitterfolger bildenden Transistors 32 eine Drehzahlspannung erzeugt. Der Gaspedalstellungsdetektor 23 erzeugt eine der Gaspedalstellung entsprechende Gleichspannung mittels eines Potentiometers 34, das mit dem Gaspedal in Wirkverbindung steht.

Die Bezugsziffer 2 bezeichnet den Steuerspannungsgenerator zur Erzeugung einer Steuerspannung, die der vorgegebenen Brennstoffeinspritzmengengrundcharakteristik der Dieselmaschine nach Fig.3 entspricht. Der Steuerspannungsgenerator 2 besitzt einen Start-Leerlauf-Steuerspannungsgenerator 36, einen Vollast-Teillast-Steuerspannungsgenerator 37 und eine ODER-Schaltung 38. Bei dem Start-Leerlauf-Steuerspannungsgenerator 36 liegt die Drehzahlspannung Vs an seinem invertierenden Eingang an, während die Widerstandswerte von Widerständen 40, 41, 42, 43 und 44 zur Bestimmung der Verstärkung eines Regelverstärkers 39 mit Spannungs-Differenzeingang und einer Vorspannung, die an dem nichtinvertierenden Eingang in Abhängigkeit von der der Startanreicherungsdrehzahl Ns entsprechenden Drehzahlspannung Vss und der der Leerlaufdrehzahl Na entsprechenden Drehzahlspannung Vsa anliegt, gewählt sind, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist, und eine Einstellung durch ein mit einem Verstärkerausgangsanschluß 47 verbundenes Potentiometer 48 derart herbeigeführt wird, daß eine der Startanreicherungsbrennstoffeinspritzmenge Qs entsprechende Ausgangsspannung Vrs erhalten wird.

Demgemäß ändert sich eine an einem Punkt ρ erzeugte Steuerspannung V₍ ι mit Änderungen der Drehzahlspannung Vv im wesentlichen gemäß der die Punkte A', B', C und C in Fig. 5 verbindenden Kurve (der Spannungsbezug sei hierbei Massepotential). Der Vollast-Teillast-Steuerspannungsgeneralor37 erhält die Drehzahlspannung Vs und die Gaspedalspannung V^aIs ein invertierendes und ein nichtinvertierendes Eingangssignal für einen Regelverstärker 49 mit Spannungs-Differenzeingang. Ist die Gaspedalstellung θ = Θ M, Θ = Θι bzw. Θ = θο, so ist die Gaspedalspannung Va = Vm, Va = Vi bzw. Va = Vo, während die Widerstandswerte der Widerstände 50, 51, 52, 34' und 34" entsprechend den Drehzahlspannungen Vw und Vsm gewählt sind, die der Drehzahl Msp maximaler Leistung bzw. der Maximalnormaldrehzahl NAf entsprechen, wobei die Einstellung durch ein mit dem Ausgangsanschluß des Regelverstärkers 49 verbundenes Potentiometer 53 zur Bildung einer der Vollastbrennstoffeinspritzmenge Qp entsprechenden Ausgangsspannung V/rerhalten wird.

Ist die Gaspedalspannung Va = Vm, ändert sich demgemäß eine an einem Punkt g erzeugte Steuerspan-

nung Vc2 mit Änderungen der Drehzahlspannung Vsini wesentlichen gemäß der Kurve JF'C in Fig.5. Sind andererseits Va = V₁ bzw. V_A = V₀, ändert sich die Steuerspannung Vc2 im wesentlichen gemäß der Kurve JHTG'bzw.JE'C'C.

Die ODER-Schaltung 38 besitzt Dioden 54 und 55 und einen Widerstand 56 und führt eine Stromverstärkung mittels eines Emitterfolgertransistors 57 durch, der somit die Steuerspannung Vc an Anschlüssen r und e eines Emitterwiderstandes 58 erzeugt. Entsprechend der Charakteristik der ODER-Schaltung 38 nimmt die Steuerspannung Vc einen Wert an, der gleich dem Wert entweder der an dem Punkt ρ erzeugten Steuerspannung Vc ι oder der an dem Punkt g erzeugten größeren Steuerspannung Vc 2 ist. Demgemäß verläuft das Schema der Steuerspannung VV gemäß den durchgehenden Linien in F i g. 5 und entspricht dem Schema der vorgegebenen Brennstoffeinspritzmengencharakteristik nach Fig. 3. Die Bezugszahl 3 bezeichnet den Vergleicher, bei dem die von der ODER-Schaltung 38 erzeugte Steuerspannung Vc über einen Widerstand 61 als invertierendes Eingangssignal an einem Differenzoperationsverstärker 60 anliegt, während eine durch Unterteilung der Versorgungsspannung mittels eines Potentiometers 63 erhaltene Spannung Vp über einen Widerstand 62 als nichtinvertierendes Eingangssignal an dem Operationsverstärker 60 anliegt. Das Spannungsteilerverhältnis des Potentiometers 63 ändert sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Verstellgliedes der Brennstoffeinspritzpumpe (ζ. B. der Brennstoffsteuerstange in einer Linearbrennstoffeinspritzpumpe), so daß die Spannung Vp an dem Punkt S der Stellung des Verstellgliedes der Brennstoffeinspritzpumpe entspricht, d. h. eine Stellungsspannung ist und die von der Brennstoffeinspritzpumpe gepumpte Brennstoffmenge Q proportional der Stellungsspannung Vp ist. Bei Q = (λ, ist somit Vp = V_{( s}und bei Q = Q₁ ist V,. = V,.. Der Vergleicher 3 vergleicht die Steuerspannung W mi¹, dem Stellungssignal V_n und erzeugt die Ausgangsspannung Vo entsprechend der Differenz zwischen den beiden Spannungen. Wenn angenommen wird, daß Vt, die Ausgangsspannung des Vergleichen 3 für Vb= V₁ ist, und daß Δ V bzw. (5 die Totbereiche der Magnelventiltreiberschaltungen 5 und 6 in Werten der Eingangs- und Ausgangsspannungen des Vergleichers 3 repräsentieren (mit Δ V>0 und (5>0), so ist bei j Vp- V₁ \<Δ Vdie Ausgangsspannung V₀ des Vergleichers 3 durch V/,-(5< V₀< V_h + ö gegeben, bei Vp- ν₍>Δ Vist Vo> V_h + o und bei V_n- V₍ < -Δ Vist V₀ < Vp-o.

Die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 liegt an den Treiberschallungen 5 und 6 an. \r. der Treiberschaltung 5 wird der Pegel der Ausgangsspannung des Vergleichers 3 durch an Potentiometer 67 und eine Zenerdiode 68 eingestellt, um ein Magnetventilbetätigungssignal zu erzeugen, so daß bei V₀< Vi-ö ein Transistor 69 sperrt und ein Transistor 70 durchgeschaltet wird, wodurch eine Erregerspannung an die Erregerspule 17 des ersten Magnetventils 7 zu dessen Öffnung angelegt und somit der Steuerkolben 13 der hydraulischen Servoeinrichtung in Vorwärtsrichtung bewegt wird. Ist dagegen Vo>Vi+ö, wird der Transistor 69 durchgeschaltet, während der Transistor 70 sperrt und keine Ventilbetätigungsspannung erzeugt, so daß das erste Magnetventil 7 geschlossen bleibt und somit der Steuerkolben 13 der hydraulischen Servoeinrichtung nicht bewegt wird.

Bei der Treiberschaltung 6 wird der Ausgangsspannungspegel des Vergleichers 3 ebenfalls durch ein Potentiometer 72 und eine Zenerdiode 73 eingestellt, um eine Magnetventilbetätigungsspannung zu erzeugen. Ist Vo> Vb + ö, leitet somit ein Transistor 74 und sperrt einen Transistor 75, während ein Transistor 76 durchgeschaltet wird, so daß eine Ventilbetätigungsspannung an einer Erregerspule 77 des zweiten Magnetventils 8 anliegt und dadurch der Steuerkolben 13 der hydraulischen Servoeinrichtung in Rückwärtsrichtung bewegt wird.

Geht bei einem gegebenen Betriebszustand der Maschine die Stellung des Verstellgliedes der Brennstoffeinspritzpumpe 10 über die Stellung, die der in Fig. 3 gezeigten vorbestimmten Brennstoffeinspritzmengencharakteristik genügt, um einen vorbestimmten Wert hinaus, dann gilt die Beziehung Vp> V₁ +Δ V zwischen der Stellungsspannung Vpund der Steuerspannung Nc· Tritt dies ein, wird die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 zu Vo> Vi, +δ, wodurch die Treiberschaltung 6 eine Ventilbetätigungsspannung an das zweite Magnetventil 8 anlegt, so daß die hydraulische Servoeinrichtung das Verstellglied der Brennstoffeinspritzpumpe zur Verringerung der Brennstoffeinspritzmenge in Rückwärtsrichtung bewegt. Liegt dagegen die Position des Verstellgliedes um einen vorbestimmten Wert vor der Stellung, die der vorgegebenen Brennstoffeinspritzmengencharakteristik genügt, so gilt die Beziehung Vp< V₁ ·- Δ Vund die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 wird nun V_o< Vj,- <5. Demzufolge legt die Treiberschaltung 5 eine Ventilbetätigungsspannung an das erste Magnetventil 7 an, so daß die hydraulische Servoeinrichtung das Verstellglied in Vorwärtsrichtung bewegt, d. h. in der Richtung zur Vergrößerung der

■ eingespritzten Brennstoffmenge. Bleibt dagegen die Abweichung des Verstellglieds, von der Stellung, die der vorbestimmten Brennstoffeinspritzmengencharakteristik genügt, innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs, dann gilt die Beziehung |Vp-V₍|<J V und I V₀- V/,|<ö, so daß sowohl die Treiberschaltung 5 als auch die Treiberschaltung 6 keine Ventilbetätigungsspannungen erzeugen und somit die hydraulische Servoeinrichtung keine Steliungsanderung des Verstellgliedes der Brennstoffeinspritzpumpe bewirkt. Auf diese Weise wird das Verstellglied der Brennstoffeinspritzpumpe 10 automatisch gesteuert, indem die Stellung, die einer vorbestimmten Charakteristik der in die Brennkraftmaschine eingespritzten Brennstoffmenge genügt, als gewünschter Wert verwendet wird.
Die in der dargestellten Ausführungsform verwendete hydraulische Servoeinrichtung kann auch gemäß Fig. δ aufgebaut sein. In Fig. 6 bezeichnen die Bezugszahler. 7 und 7' erste Magnetventile zur Steuerung in Vorwärtsrichtung und die Bezugsziffern 8 und 8' zweite zur Magnetventile zur Steuerung in Rückwärtsrichtung. Alle diese Magnetventile haben den gleichen Aufbau wie das Magnetventil 7 gemäß Fig.2. Eine hydraulische Stelleinrichtung 9' ist mit zwei Betätigerkammern 12' und 12" und zwei beweglichen Steuerkolben 13' und 13" versehen, die durch eine Verbindungsstange 13'a in einem vorgegebenen festen Abstand zueinander gehalten werden.

Die Bezugszahl 15 bezeichnet einen Kanal, der zu einer hydraulischen Hochdruckquelle führt, während die Bezugszatil 16 einen Kanal bezeichnet, der zu einem Niederdruckauslaß führt. Die Verbindungsstange 13'a ist ebenfalls mit dem Verstellglied der Brennstoffeinspritzpumpe verbunden. Wird eine Ventilbetätigungsspannung an die ersten Magnetventile 7 und T angelegt.

so wird die Verbindungsstange 13'a in Pfeilrichtung bewegt, während das Anliegen einer Ventilbetätigungsspannung an den zweiten Magnetventilen 8 und 8' eine Bewegung der Verbindungsstange 13'a in entgegengesetzter Pfeilrichtung bewirkt. Werden die Treiberschaltung 5 und die Treiberschaltung 6 der elektrischen Steuerschaltung nach Fig.4 zur Betätigung der ersten Magnetventile 7 und T bzw. der zweiten Magnetventile 8 und 8' verwendet, kann somit eine Brennstoffsteuereinrichtung erhalten werden, die der in F i g. 2 gezeigten hydraulischen Servoeinrichtung äquivalent ist. Die hydraulische Servoeinrichtung gemäß Fig.6 weist jedoch den Vorteil auf, daß sie wegen des kleineren erforderlichen Drucks der hydraulischen Hochdruckquelle einfach herzustellen und zu warten ist.

Obwohl die vorstehend beschriebene Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge dient, kann sie auch zur Steuerung der Brennstoffeinspritzzeit verwendet werden. In diesem Fall ermittelt der Betriebsbedingungsdeteklor elektrisch Betriebsbedingungen der Maschine, wie die Maschinendrehzahl und die Beschleunigung der Maschinendrehzahl, die zur Bestimmung der Einspritzzeit des Brennstoffs in die Maschine erforderlich sind, während der Steuerspannungsgenerator eine Steuerspannung entsprechend einer vorbestimmten Brennstoffeinspritzzeitsteuercharakteristik der Maschine erzeugt, wobei die so erhaltene Steuerspannung und die der ermittelten Stellung des Verstellgliedes der Brennstoffeinspritzpumpe 10 entsprechende Stellungsspannung dem Vergleicher zugeführt werden, um eine Vergleicherausgangsspannung entsprechend der Differenz zwischen den beiden Spannungen zu erzeugen und somit das entsprechende Magnetventil der hydraulischen Servoeinrichtung durch die zugehörige Treiberschaltung zu betätigen.

Der Aufbau eines solchen Brennstoffeinspritzzeitsteuersystems ist daher mit dem in Flg. 2 gezeigten Aufbau identisch.
Außer verschiedenen Arten von Öl können Fluide, wie Druckluft, als Betätigungsfeld verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine mit einer Servoeinrichtung zur Betätigung eines Verstellgliedes einer Einspritzpumpe, mit einer elektrohydraulischen Ventilvorrichtung, die über ein Druckmittel führendes Leitungssystem mit der Servoeinrichtung in Verbindung steht und zumindest ein erstes Ventil zur Betätigung des Verstellgliedes in der einen Richtung und zumindest ein zweites Ventil zur Betätigung des Verstellgliedes in der anderen Richtung aufweist, mit einem mit der Brennkraftmaschine verbundenen Drehzahlgeber zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Spannung, mit einem Gaspedalstellungsdetektor zur Erzeugung einer von der Stellung des Gaspedals abhängigen Spannung, mit einem Steuerspannungsgenerator, dessen einer Eingang mit dem Drehzahlgeber und dessen anderer Eingang mit dem Gaspedalstellungsdetektor verbunden ist und der an seinem Ausgang eine Steuerspannung abgibt, welche der Brennstoffeinspritzcharakteristik der Brennkraftmaschine in deren gesamten Betriebsbereich entspricht und welche beim Starten der Brennkraftmaschine größer ist als bei Vollast- und Teillastbetrieb, bei dem sie von den vom Drehzahlgeber und vom Gaspedalstellungsdetektor abgegebenen Spannungen abhängt, mit einem Meßwertgeber zum Erzeugen einer der Stellung des ra Verstellgliedes entsprechenden Spannung und mit einem Differenzverstärker, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Stcuerspannungsgenerators und dessen anderer Eingang mit dem Meßwertgeber verbunden isl und der abhängig davon, ob an seinem einen oder an seinem anderen Eingang jeweils die höhere Spannung anliegt, entweder das zumindest eine erste Ventil oder das zumindest eine zweite Ventil betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspannungsgenerator (2) aus einem Start-Leerlauf-Steuerspannungsgenerator (36) zur Erzeugung einer Steuerspannung entsprechend einer vorgegebenen Brennstoffeinspritzcharakteristik bei Start und Leerlauf der Brennkraftmaschine, einem Vollast-Teillast-Steuerspannungsgenerator v> (37) zur Erzeugung einer Steuerspannung entsprechend einer vorgegebenen Brennstoffeinspriizcharakteristik bei Vollast und Teillast der Brennkraftmaschine und einer ODER-Schaltung (38) besteht, wobei der Start-Leerlauf-Steuerspannungsgenerator (36) einen Regelverstärker (39) mit Spannungs-Differenzeingang aufweist, dessen invertierender Eingang (45) mit dem Drehzahlgeber (22), dessen nichtinvertierender Eingang (46) mit einem die Brennstoffeinspritzmenge beim Starten der Brenn- ^r>5 kraftmaschine bestimmenden Spannungsteiler (40, 41) und dessen Ausgang mit einem ersten Eingang (55) der ODER-Schaltung (38) verbunden ist, wobei der Vollast-Teillast-Sieuerspannungsgenerator (37) ebenfalls einen Regelverstärker (49) mit Spannungs- m> Differenzeingang aufweist, dessen invertierender Eingang mit dem Drehzahlgeber (22), dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Gaspedalstellungsdetektor (23) und dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang (54) der ODER-Schaltung (38) M verbunden ist, wobei die ODER-Schaltung (38) jeweils die größere der beiden vom Start-Leerlauf-Steuerspannungsgenerator (36) und vom Vollast-Teillast-Steuerspannungsgenerator (37) erzeugter Steuerspannungen (V_Cu V_Ci) am Ausgang des Steuerspannungsgenerators (2) als der Brennstoffeinspritzcharakteristik der Brennkraftmaschine in deren gesamten Betriebsbereich entsprechende Steuerspannung (Vc) abgibt und wobei beim Starten der Brennkraftmaschine die vom Start-Leerlauf-Steuerspannungsgenerator (36) erzeugte Steuerspannung (Vc 1) größer als die vom Vollast-Teillast-Steuerspannungsgenerator (37) erzeugte Steuerspannung (Vc 2) ist

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung (9) einen hydraulisch betätigbaren federvorgespannten Sleuerkolben (13) aufweist, über den das Verstellglied der Brennstoff-Einspritzpumpe (10) bei alleiniger öffnung des ersten Ventils (7) in Vorwärtsrichtung und bei alleiniger Öffnung des zweiten Ventils (8) in Rückwärtsrichtung steuerbar ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung zwei, über eine mit dem Verstellglied der Brennstoff-Einspritzpumpe (10) gekoppelte Verbindungsstange (13a') in einem Abstand starr miteinander verbundene und in einem Hydraulikzylinder (12) hin- und herbewegbare Steuerkolben (13', 13") aufweist und daß zwei erste Magnetventile (7, 7'), über die eine Verbindung der von den beiden Steuerkolben mit dem Hydraulikzylinder jeweils gebildeten Kammern (12', 12") mit einer Hochdruckfluidquelle (15) herstellbar ist, und zwei zweite Magnetventile (8, 8'), über die eine Verbindung der von den beiden Steuerkolben mit dem Hydraulikzylinder jeweils gebildeten Kammern mit einem Niederdruckauslaß herstellbar ist, derart angeordnet sind, daß das Verstellglied der Brennstoff-Einspritzpumpe bei alleiniger Öffnung der beiden ersten Magnetventile in Vorwärtsrichtung und bei alleiniger Öffnung der beiden zweiten Magnetventile in Rückwärtsrichtung steuerbar ist.