DE2800434A1

DE2800434A1 - Steuereinrichtung zum begrenzen der jeweils maximal einzuspritzenden kraftstoffmenge bei einer brennkraftmaschine mit selbstzuendung

Info

Publication number: DE2800434A1
Application number: DE19782800434
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Kraemer; Norbert Mueller; Reinhard Dipl Ing Schwartz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-01-05
Filing date: 1978-01-05
Publication date: 1979-07-19
Also published as: GB1587705A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung zum Begrenzen der maximal einzuspritzenden Kraftstoffmenge nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist schon eine Steuereinrichtung, bei der ein druckabhängiger Anschlag für die Regelstange vorgesehen ist. Dabei wird der Anschlag unmittelbar über eine Druckdose -/erstellt.

is hat sich gezeigt, daß der Weg der Regelstange abhängig von der Kombination der unterschiedlichsten Betriebskenngrößen und Betriebs zustände begrenzt werden muß, die Steuereinrichtung nach dem Stand der Technik diese Vielfalt an Hingriffsmöglichkeiten jedoch nicht bietet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Signale der einzelnen Betriebskenngrößen zu einem Steuersignal für das Anschlagsstellwerk verarbeitbar sind, und dieses kombinierte Signal dann die maximale Lage der Regelstange bestimmt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich. So ist besonders vorteilhaft, einen zweiten Anschlag vorzusehen, dessen Stellung unabhängig von der Lage des ersten Anschlages ist und speziell im Falle eines fehlerhaften Ansteuersignals für das Stellwerk des ersten Anschlags seine ursprüngliche Lage in Richtung kleinerer Menge verändert. Um eine große Startmenge sicherzustellen, wird weiterhin vorgeschlagen, diesen zweiten Anschlag während des Startfalls außer Wirkung zu bringen, indem er z.B. mittels eines Hebels ausgehend vom mechanischen Drehzahlmeßwerk von seiner normalen Eingriffslage abgeschwenkt wird.

909829/0054 ₃

Die Ansteuerung des zweiten Anschlags findet über eine Fehlererkennungs-Schaltungsanordnung statt, in der z.B. Regelabweichungen integriert werden und die dann einen Fehler signalisiert, wenn der Integratorwert einen bestimmten Pegel überschreitet .

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Steuereinrichtung zum Begrenzen der maximal einzuspritzenden Kraftstoffmenge mit einem hydraulischen Stellwerk für den betriebskenngrößenabhängigen Anschlag und ein dazugehörendes grobes Blockschaltbild, Figur 2 eine Einzelheit aus dem mechanischen Teil der in Figur 1 gezeichneten Steuereinrichtung, Figur 3 ein Blockschaltbild der zur Steuereinrichtung von Figur 1 gehörenden elektrischen Ansteuerung, Figur 4 Impulsdiagramme im Zusammenhang mit der Fehlererkennungsschaltung, Figur 5 ein Blockschaltbild der Fehlererkennungsschaltung und Figur 6 eine Steuereinrichtung mit elektromechanischer Ansteuerung des betriebskenngrößenabhängigen Anschlages für den Regelstangenweg.

Beschreibung der Erfindung

In Figur 1 ist grob schematisch die Steuereinrichtung zum Begrenzen der maximal einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung gezeichnet. Dabei zeigt 10 eine Regelstange, die als mengenbestimmendes Glied unmittelbar mit einer nicht dargestellten Einspritzpumpe in Verbindung steht. Mit 11 ist ein Drehzahlmeßwerk mit Fliehgewichten bezeichnet, welches über eine Welle 12 angetrieben wird und den Meßwert in Form einer horizontalen Verschiebung einer Muffe 13 und eines Gleitsteins 13a abgibt. An diesem Gleitstein 13a

909829/0054 " ⁴ "

R.

ist ein Regelhebel 14 mit einer Kulissensteuerung 15 angelenkt, und dieser Regelhebel 14 steht wiederum über ein Zwischenglied Ib mit der Regelstange 10 in Verbindung. In der Kulisse 15 wird ein Verstellhebel 17 geführt, der in seinem Drehpunkt mit einem Hebel 19 und mittelbar über ein nicht dargestelltes Federglied mit einem Fahrpedal 20 in Verbindung steht.

Das Zwischenglied 16 ist von einem Anschlagbolzen 21 durchsetzt. Er weist einen ersten Bolzenteil 22 auf, der mit dem Anschlag 23 in Wirkverbindung treten kann. Ein zweiter Bolzenteil 24 kann mit einem abschwenkbaren Anschlag 25 zusammenwirken. Die Anschlaghalterung 26 des Anschlags 25 weist eine Nut 27 auf, in der eine Seite des Hebels 19 geführt ist. Die andere Seite dieses Hebels 19 wird mit Federkraft an den Gleitstein 13a angedrückt.

Die Verstellung des Anschlags 23 erfolgt mittels eines federbelasteten hydraulischen Stellwerks 30, dem ein Weggeber 31 für die Stellung des Anschlages 23 zugeordnet ist. Der Anschlag 25 steht mit einem federbelasteten 2Wegeventil 33 in Verbindung und eine elektromagnetisch betätigbare Raste 34 hält das 2Wegeventil 33 in seiner Arbeitsstellung, d.h. bei belasteter Feder.

Mit 35 ist ein weiteres 2-Wegeventil bezeichnet, mit 36 ein Behälter für flüssiges Medium zum Beaufschlagen des Stellwerkes 30 und mit 37 eine Pumpe für dieses Medium.

Der elektronische Teil der Steuereinrichtung zum Begrenzen der maximal einzuspritzenden Kraftstoffmenge besteht aus einem Sollwertgeber 40 mit Eingängen für Betrxebskenngrößen wie Drehzahl, verschiedene Temperaturen und Druck. Er gibt an seinem Ausgang 4l einen Sollwert für die Lage des betriebskenngrößenabhängigen Anschlages 23 ab. Dieser Sollwert wird zu einer Vergleichsstelle 42 geführt, an der Soll- und Ist-Wert der Anschlaglage verglichen werden und ihr Ausgangs-

909829/0054 " ⁵ "

-Sr- R. · ·

.?· 28QQ43A

signal wird einer Pehlererkennungsschaltung 44 und einem Hegler 45 zugeführt. Der Regler 45 speist mit seinem Ausgangssignal das elektromagnetisch betätigbare 2-Wegeventil 35· Der Ausgang der Pehlererkennungsschaltung führt über den Elektromagneten 46 zur Betätigung der elektromagnetischen Raste 34 zu einem Verbindungspunkt 47 _s der einmal direkt mit einem Spannungsversorgungsteil 43 und einmal über einen mittels Federkraft in seiner Ruhelage gehaltenen öffnungsschalter 49 sowie über eine Strcmversorgungsquelle 50 mit diesem Spannungsversorgungsteil 48 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuereinrichtung ist wie folgt:

Die Stellung des Fahrpedals 20 bestimmt die Stellung des Verstellhebels 17 und damit die Lage des Regelhebels 14. Jeder Drehzahl, u.a. der"Welle 12, ist eine bestimmte Stellung der Muffe 13 zugeordnet und über Regelhebel 14 und Zwischenglied 16 ist somit auch die Lage der Regelstange 10 bestimmt.

Bei ruhender Brennkraftmaschine nehmen die Massenelemente des Drehzahlmeßwerks 11 eine achsnahe Stellung ein, wodurch die Muffe 13 sehr weit rechts liegt. Da die Kulisse 15 eine Achse für den Regelhebel 14 darstellt, ist die Regelstange 10 sehr weit nach links in Startstellung angeordnet. Der Hebel 19 bewirkt ein Ausschwenken des Anschlags 25 bei ruhender Brennkraftmaschine, so daß dieser Anschlag 25 nicht zum Tragen kommt.

In der gezeichneten Stellung der 2-Wegeventile 33 und 35 kann die Kraftstoffpumpe 37 Druckmedium zum Stellwerk 30 fördern, wodurch der betriebskenngrößenabhängxge Anschlag 23 nach rechts in Richtung auf den Anschlagbolzen 22 verschoben wird. Stellt sich beim Anschlag 23 ein Wert ein, der vom Sollwert gegenpolig abweicht, dann schaltet der Regler 45 das elektromagnetisch betätigbare 2-Wegeventil 35 um, Druckmedium kann aus

909829/0054

- if - R.

dem Zylinder des Stellwerks 30 in den Behälter 36 zurückfließen und der Anschlag 23 verstellt sich infolge der Feder im Stellwerk 30 nach links in Richtung Start, überschreitet die Soll-Ist-Wert-Abweichung für eine gewisse Zeit eine bestimmte Höhe, so signalisiert die Fehlererkennungsschaltung 44 einen Fehler. Dies geschieht mittels eines positiven Signals am Ausgang der Fehlererkennungsschaltung 44, wodurch der Elektromagnet 46 erregt wird. Die Folge davon ist eine Entriegelung der Raste 34, und das 2-Wegeventil 33 schaltet auf einen anderen Mediumsweg um. In der anderen Stellung des Ventils 33 wird der Druckraum des Stellwerks 30 entlastet, und der Anschlag 23 verschiebt sich nach links in Richtung Start. Verbunden mit dem Umschalten des federbelasteten 2-Wegeventils 33 ist ein Verschieben des Anschlags 25 in Richtung Stop bis in eine Position, die der minimalen Vollastmenge entspricht.

Mit der "nach Rechts-Bewegung" des Ventils 33 wird auch der Schalter 49 geöffnet und damit der Stromkreis der Stromquelle 50 unterbrochen. Dadurch setzt über den Spannungsversorgungsteil 48 die Stromversorgung zu den einzelnen elektronischen Schaltungen aus. Trotzdem bleibt die Brennkraftmaschine über das Fahrpedal 20 steuerbar. Außerdem findet über das Drehzahlmeßwerk 11 eine Drehzahlregelung statt. Geändert hat sich nun die maximale Vollastmenge, die mittels des Anschlags 25 nun auf einen geringeren Wert eingestellt ist. Auch im Startfall wird wie bei korrekter Arbeitsweise der Regelmechanismen eine erhöhte Startmenge bereitgestellt, da der Hebel 19 unabhängig von der Stellung des Ventils 33 den Anschlag 25 im Startfall auslenkt, so daß der Anschlagsbolzen 24 nicht zur Anlage kommt.

Eine automatische Rückstellung des 2-Wegeventils 33 ist bei der Steuereinrichtung nach Anspruch 1 nicht vorgesehen. Diese Rückstellung und damit das Einrasten der Raste 34 bleibt vielmehr geschultem Personal überlassen, das dann gleichzeitig auch Fehlerquellen ausfindig machen kann.

909829/0054

R.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Zeichnung von Figur 1 und verdeutlicht den Anschlagmechanismus. Die gleichen Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit ausgezogenen Linien sind die Stellungen der .Anschläge im Not-_ fahrbetrieb eingezeichnet. Ersichtlich ist, daß der Anschlag 23 wegen der Feder im Stellwerk 30 ganz nach links bis in eine Startmengenposition verschoben worden ist. Der Anschlag 25 hingegen steht in einer Lage für die minimale Vollastmenge und wird mittels des Sichelhebels 19 bei η = Null, d.h. unter anderem im Startfall nach unten weggeschwenkt. Gestrichelt gezeichnet ist die Lage des Anschlags 25 bei normaler Arbeitsweise des Reglers 45 und des Stellwerks 30, d.h. ohne bzw. bevor ein Fehler erkannt worden ist.

Figur 3 zeigt ein grobes Blockschaltbild der einzelnen Blöcke entsprechend denen von Figur 1.

Ausgangspunkt ist der Summenpunkt 22, in dem ein Soll-Ist-Wertvergleich der Stellung des Anschlags 23 vorgenommen wird. Diesem Summenpunkt 22 folgt ein zum Anschlag 25 führender Zweig mit einer Fehlererkennungsschaltung 45 sowie dem Elektromagneten 46 und ferner ein Zweig mit dem Regler 45 und dem Magnetventil 35· Zwischen dem Magnetventil 35 und dem Stellwerk 30 ist symbolisch ein Schalter 33'eingezeichnet, der andeuten soll, daß ein Fehlersignal ausgehend von der Fehlererkennungsschaltung 44 die Verbindung Magnetventil 35 und Stellwerk 30 unterbrechen kann. Insofern entspricht der Schalter dem 2-Wegeventil 33. Dem Stellwerk 30 folgt der Anschlag 23· Darüber hinaus ist eine Rückmeldung der Istlage des Anschlags 23 über den Geber 31 eingezeichnet.

Figur 4 zeigt drei Impulsdiagramme im Zusammenhang mit der Fehlererkennungsschaltung 44. Grundgedanke ist, daß dann ein Fehlersignal abgegeben wird, wenn entweder über eine kürzere Zeit hinweg eine große Soll-Ist-Wertabweichung in der Lage des Anschlags 23 auftritt oder jedoch eine kleinere Abweichung gleicher Polarität über einen längeren Zeitraum.

909829/0054

Figur 4a zeigt eine Sprungantwort des Regelsystems auf einen Sollwertsprung. Erkennbar ist ein rasches Hochlaufen des Ist-Werts und ein im Wert abklingendes Über- und Unterschwingen des Istwerts gegenüber dem Sollwert. Die jeweilige Abweichung zeigt Figur 4b.

In der Fehlererkennungsschaltung 44 wird das Signal nach Figur 4b integriert und bei jedem Nulldurchgang der Signalabweichung der Integrator zurückgesetzt. Den Ausgangswert des Integrators zeigt Figur 4c.

Arbeitet der Stellregelkreis störungsfrei, so folgt der Istwert des Stellwerks dem vorgegebenen Sollwert nach Maßgabe der Regelkreisdynamik, d.h. die Soll-Istwert-Abweichung pendelt während des Betriebs um den Nullwert. Tritt bei irgendeinem Regelkreisglied eine Störung auf, so ist der Regelkreis nicht mehr geschlossen, der Differenzbetrag von Soll- und Istwert nimmt einen Wert größer oder kleiner Null an. Die Steuereinrichtung kann somit dauernd auf ihre Funktionsfähigkeit überwacht werden, indem geprüft wird, ob sich die Regelabweichung noch um den Nullpunkt bewegt.

Überschreitet der Integratorwert eine vorgegebene Grenze, dann wird auf Notfahrbetrieb umgeschaltet und die maximale Einspritzmenge auf die minimale Vollastmenge begrenzt.

Die Grenze wird dadurch bestimmt, daß ihr Wert größer sein muß als alle Integratorwerte, die bei funktionierendem Regelkreis auftreten können, also z.B. bei sprung-, rampenförmigem oder anderweitigem Verlauf der Führungsgröße im Bereich bis zur maximalen Vollastmenge. Der Grenzwert wird umso schneller erreicht, je größer die Soll-Istwert-Abweichung ist. Dies ist ein erwünschter Effekt, denn je mehr die Soll-Einspritzmenge unter- oder überschritten wird, desto schneller muß auf Notbetrieb umgeschaltet werden.

- 9 909829/OOSA

Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild als Realisierungsmöglichkeit der Fehlererkennungsschaltung 44. Die Schaltungsanordnung nach Figur 5 weist einen iiull-Durehgangsdetektor 60 auf der an seinem Ausgang 6l dann ein Signal abgibt, wenn die Eingangsgröße Xw (das ist das Ausgangssignal des Summenpunktes 42) einen Null-Durchgang aufweist. Eine Gleichrichterbrücke 62 sorgt dafür, daß ein nachfolgender Integrator 63 Plus- und Minusabweichungen des Soll-Istwertsignals Xw in nur einer Richtung integriert, über einen Eingang 64 ist der Integrator 63 mit dem Ausgangssignal des Nulldurchgangs-Detektors 60 rücksetzbar. Nachgeschaltet ist dem Integrator 63 eine Schwellwertstufe 65, um den Integratorwert mit einem zulässigen Signalpegel am Eingang 66 des Schwellwertschalters 65 zu vergleichen. Ss folgt ein Verstärker 6j, der das Ansteuersignal für den Elektromagneten 46 in der Schaltungsanordnung von Figur 1 liefert.

Figur 6 entspricht im wesentlichen Figur l. Unterschiedlich ist die Ansteuerung des Anschlags 23 über ein elektromagnetisches Stellwerk 70 ausgehend vom Regler 45· Wird aufgrund eines Fehlererkennungssignals von der Fehlererkennungsschaltung 44 der Elektromagnet 46 erregt, dann wird die Raste 34 gelöst und ein federbelasteter Kolben 71 in einem Zylinder wird zusammen mit dem Anschlag 25 nach rechts verschoben. Bei dieser Bewegung werden zwei Schalter 49 und 73 geöffnet, wobei der Schalter 49 dem gleichbezeichneten Schalter von Figur 1 entspricht und der Schalter 73 zwischen dem Ausgang des Reglers 45 und dem e/ktromagnetischen sowie eine Feder enthaltenden Stellwerk 70 liegt.

Von der Wirkungsweise her unterscheiden sich Steuereinrichtungen von Figur 1 und 6 nicht. Welche Ausführungsart dagegen gewählt wird, hydraulisch oder elektrisch, ist eine Frage der Zweckmäßigkeit und richtet sich nicht zuletzt auch z.B. nach den Platzverhältnissen bei der Brennkraftmaschine und anderem mehr.

909829/0054

Die vorstehend beschriebenen Steuereinrichtungen können unter gewissen Voraussetzungen zu einem Vollregler erweitert werden. In diesem Fall wird dann der Anschlag 23 mit dem Zwischenglied 16 starr und kraftschlüssig verbunden. Damit auch hier im Fehlerfalle die Steuerung der Brennkraftmaschine sichergestellt ist, darf dann der Anschlag 23 nicht in eine festgelegte Position geschoben werden sondern er muß vom Stellwerk 30, 70 abgetrennt werden, damit die Regeistange 10 auf eine Änderung der Fahrpedalstellung reagieren kann.

909829/005A

Claims

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

S Steuereinrichtung zum Begrenzen der jeweils maximal einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine mit SeIbstzündung, mit einem vorzugsweise Fliehgewichte aufweisenden Drehzahlmeßwerk, welches über einen Regelhebel 14 auf eine Regelstange 10 als das mengenbestimmende Glied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage eines Anschlages (23) für die Regelstangenstellung abhängig von einem betriebskenngroßenabhangigen Signal steuerbar ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Anschlag (25) insbesondere für die Vollastmenge vorgesehen ist, der wenigstens abhängig von einem Fehlersignal von einer Fehlererekennungsschaltung (44) steuerbar ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlag (25) wenigstens während des Startfalles außer Wirkung setzbar ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlag (25) wenigstens während des Startfalles

abschwenkbar ist.

ORIGINAL INSPECTED

909829/0054 _ ₂ _

- 2 - R. ■ "

26Ü0434
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlag (23) im Fehlerfalle auf eine wählbare Stellung setzbar ist.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlag (23) im Fehlerfalle auf eine der Startmenge entsprechende Stellung gesetzt wird.
7. Steuereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlererkennungsschaltung (44) vorgesehen ist, der insbesondere Werte bezüglich der Ist- und Sollstellung des ersten Anschlages (23) zuführbar sind und deren Ausgangssignal auf wenigstens eines der Stellwerke (30, 70j 33j 71) für die beiden Anschläge (23 und 25) einwirkt.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Fehlerfall die elektrisch betriebenen Reglerteile ausschal tbar sind.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Fehlererkennungssignals die Differenz aus Soll- und Istwert der Stellung des Anschlages (23) integrierbar ist.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator (63) bei jedem Nulldurchgang der Ist- und Sollwertdifferenz rückstellbar ist.

909829/0054
11. Steuereinrichtung nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Integratorwert einem Schwellwertschalter (65) zuführbar ist, dessen Ausgangssignal als Fehlersignal zur mittelbaren oder unmittelbaren Steuerung der Stellwerke (30, 70_s 33, 71) dient.
12. Steuereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlag (23) fest mit der Regeistange (10) kuppelbar ist.

909829/0054