DE3007663A1

DE3007663A1 - Elektronische regelung

Info

Publication number: DE3007663A1
Application number: DE19803007663
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Burckhardt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1981-09-10
Also published as: GB2071770B; GB2071770A; IT8147859A0; IT1142322B; FR2479335A1

Description

Daimler-3enz Aktiengesellscliaft Daim 12 372/4-

Stuttgart-Unt ertürkhe im

Elektronische Regelung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Regelung, insbesondere für Dieselmotoren, mit einem Stellglied für eine Einspritzpumpe und einem Segler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Regelung, insbesondere für Dieselmotoren, zu schaffen, die einfachen Aufbau hat und bei Ausfall des Heglers mechanische Beschädigungen des Motors verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine reglerabhängig arbeitende hydraulische Stellvorrichtung zur Verstellung des Stellglieds vorgesehen ist, wobei die Stellvorrichtung im nicht durch den Hegler aktivierten Zustand eine Verlagerung des Stellglieds in einer vorbestimmten Richtung gestattet, und daß das Stellglied in dieser Richtung vorgespannt ist.

Die Erfindung schafft eine elektronische Regelung, insbesondere für Dieselmotoren, die eine hydraulisch wirkende Stellvorrichtung zur Verstellung des Stellgliedes der Einspritzpumpe aufweist. Die Stellvorrichtung kann entweder durch einen vom Kraftstoffdruck abgeleiteten Hydraulikdruck oder von dem vom Motorölkreislauf abgeleiteten Druck auf das Stellglied der Einspritzpumpe wirken. Die Stellvorrichtung ist derart konzipiert, daß bei Ausfall des Reglers das Stellglied der Einspritzpumpe in eine vorbestimmte Endlage verlagerbar

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Als Stellvorrichtung wird vorzugsweise ein Dreiwegeventil eingesetzt, das zu dem vorher beschriebenen Zweck bei Ausfall der Elektrik oder des Seglers zur Bückleitung offen ist und eine Bewegung des unter i'edervorspannung stehenden Stellgliedes in eine vorbestimmte Lage gestattet.

Der Einsatz eines Dreiwegeventils als Stellvorrichtung in Verbindung mit einer Stellgliedmembran hat zum Vorteil, daß bei feststehender Eegelstange der Einspritzpumpe kein Volumenstrom fließt. Der zur Verstellung der Membran, bzw. des Stellgliedes notwendige Druck, der hinter der Einspritzpumpe abgezweigt wird, wird über ein Druckhalteventil in einen Druckspeicher geführt, so daß auch bereits beim Start des Dieselmotors das notwendige Druckniveau zur Verfügung steht, um über das Dreiwegeventil das Stellglied zu betätigen. Der Hydraulikdruck zur Verstellung des Stellgliedes kann auch vom Motorölkreislauf. d.h. vom Schmiersystem des Motors, abgeleitet werden; in diesem 3?all wird eine Preikolben-Sückförderpumpe vorgesehen, um das Stellglied mengenverlustfrei arbeiten zu lassen, wobei das von der Servoeinheit abgegebene und der Stellvorrichtung zugeführte Öl über die Freikolben-Rückförderpumpe in den Motorölkreislauf zurückgeführt wird.

Durch die erfindungsgemäße Eegelung wird auch bei Ausfall des Reglers oder der Elektrik gewährleistet, daß das Stellglied, welches zur Verstellung der Einspritzpumpe in eine vorbestimmte Endlage verbracht wird und somit eine Leerlaufdrehzahl des Motors gewährleistet ist, einen mechanischen Schaden des Motors verhindert.

Der Kegler der elektronischen Regelung kann eine Vielzahl von Signalen über den Betriebszustand des Dieselmotors empfangen, wertet diese Signale aus und gibt normalerweise ein Ausgangssignal zu der Stellvorrichtung, so daü das Ausgangssignal des Seglers in eine entsprechende Einsteilkraft für das Stellglied der Einspritzpumpe umgesetzt wird.

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Die Betätigung des Stellgliedes erfolgt über hydraulische Energie, die bei Dieselmotoren ohnehin vorhanden ist.

Die Steuerung der Einspritzpumpe durch das Stellglied, beispielsweise in Porm einer Hegelstange, erfolgt mittels einer Membran, deren Lage im Kormalbetrieb vom Regler über das Dreiwegeventil mittels des zugeführten Hydraulikmediums bestimmt wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der elektronischen Regelung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Motorblocks in Verbindung mit einer elektronischen Regelung, wobei die Stellvorrichtung durch einen vom Kraftstoffdruck abgeleiteten Druck das Stellglied der Einspritzpumpe steuert,

Pig. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Regelung, bei welcher das Stellglied über einen vom Motorölkreislauf abgeleiteten Druck steuerbar ist,

Pig. 3 eine schematische Darstellung der Preikolben-Rückförderpumpe zur "Verwendung bei der Ausführungsform nach Pig. 2, und

Pig. 4- eine Darstellung des erfindungsgemäßen Regelkreises in Blockschaltbildform,,

Pig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektronischen Regelung in Verbindung mit einem Dieselmotor.

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Mit 1 ist der Motorblock bezeichnet und mit 2 die Einspritzpumpe des Dieselmotors. Von der Einspritzpumpe 2 führen Einspritzleitungen 3 zum Motorblock 1. Ferner sind schematisch die Abtriebswelle 4 und die Auspuffleitung 5 des Motors angedeutet; die Luftansaugleitung des Motors ist mit 6 bezeichnet.

Die Einspritzpumpe 2 des Dieselmotors weist als Stellglied beispielsweise eine Regelstange auf, an der eine Membran 8 befestigt ist. Die Membran 8 ist innerhalb eines druckdichten Gehäuses 9 gelagert und wird durch eine Feder 10 in Fig. nach rechts vorgespannt, flit 11 ist die aus der Membran 8 und dem Gehäuse 9 bestehende Servoeinheit bezeichnet. Die mit dem Stellglied 7 der Einspritzpumpe 2 verbundene Membran 8 wird im Normalbetrieb des Motors abhängig von dem an die Membran 8 angelegten Druck verstellt, der über das einer Stellvorrichtung 12 zugeführte Hydraulikmedium hervorgerufen wird. Als Stellvorrichtung 12 wird vorzugsweise ein Dreiwegeventil verwendet, das von einem Regler 13 gesteuert wird. Der Regler 13 kann beispielsweise ein Mikrokomputer sein, so daß er eine beliebige Zahl von Signalen empfangen kann, die repräsentativ sind für verschiedene Motorbedingungen. Diese Signale werden im Regler bzw. Mikrokomputer 13 ausgewertet, so daß ein entsprechendes Ausgangssignal abgegeben und an das Dreiwegeventil 12 angelegt wird, um die entsprechende Druckerzeugung zur Bewegung der Membran 8 zu steuern. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird der erforderliche Druck zur Steuerung des Regelgliedes 7 hinter einer Kraftstofförderpumpe 27 abgeleitet und in einen Druckspeicher 14 geführt. Vom Druckspeicher 14, der somit unter Druck stehenden Kraftstoff enthält, wird der Kraftstoff entsprechend der Steuerung des Dreiwegeventils 12 zur Membran 8 geleitet, um die Membran 8 in Fig. 1 nach links zu verstellen, während bei einer Druckfreigabe des zwischen der Membran 8 und dem Gehäuse 9 aufgebauten Druckes Kraftstoff über das Dreiwegeventil 12 in eine Leitung 15 abgegeben wird; diese Kraftstoffmenge wird in den nicht dargestellten Kraftstofftank zurückgeleitet.

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Wie erwähnt, wird die Zuführung von kraftstoff in das Gehäuse zum Membran 8 bzw. die Rückführung von Kraftstoff über das Dreiwegeventil 12 durch das Ausgangssignal des Reglers 13 gesteuert, welches über eine Leitung 13' auf das Dreiwegeventil 12 gegeben wird.

i\ur als Beispiel sei angegeben, welche Signale dem Regler bzw. Kikrokomputer 13 zugeführt werden können. Über eine Leitung 16 wird dem Regler 13 ein für die Motordrehzahl repräsentatives Signal zugeführt, über eine Leitung 17 ein für die Kühlwassertespera.tur repräsentatives Signal, über eine Leitung 18 ein für die Abgastemperatur repräsentatives Signal. Über die durch die Bezugszeichen 19 bis 25 angedeuteten Leitungen können weitere Signale auf den Regler 13 gegeben werden, wobei beispielsweise die Leitung 24 ein Signal liefert, welches der Kraftstofftemperatur entspricht, während die Leitung 25 ein der Rückführung des Wegesignals des Regelgliedes 7 entsprechendes Signal zuführt.

Ein mechanischer Schaden des Motors bei ausfall des Reglers oder der· Elektrik wird auf folgende Weise verhindert: Das Dreiwegeventil 12 wird bei Ausfall des Reglers 13 oder der Ξ-lektrik grundsätzlich in eine Stellung "auf" gesteuert, so dais das auf die Membran δ wirkende Hydraulikmedium über das Dreiwegeventil 12 abfließen kann und die Membran 8 durch Wirkung der Vorspannung der Feder 10 in Fig. 1 nach rechts zur Verlagerung des Stellgliedes 7 ebenfalls nach rechts freigegeben wird, so daü dii Einspritzpumpe 2 auf einen Stop -wert gestellt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Kraftstoff über die Leitung 15 zum Kraftstofftank zurückgeleitet. Sobald die Kraftstoff -Förder pumpe 27 läuft, wird durch die Kraftstoff-Fördermenge ein Druck erzeugt und hinter der Kraftstoff-Förderpumpe 27 über ein Druckhalteventil 30 zum Druckspeicher 14 geführt. Durch das Druckhalteventil 3¹- ist gewährleistet, dal; auch bei abgestelltem i'iOtor ein Druck im Druckspeicher 14 gespeiccert wird, der sofort nach .anlassen des Motors zur Verstellung des Stellgliedes 7 mittels der Membran 8 auf letztere wirken kann.

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Ersichtlicherweise wird zur Erhöhung der Drehzahl des Motors vom Druckspeicher 14 Kraftstoff über das Dreiwegeventil 12 in das Gehäuse 9 zur Verlagerung der Membran 8 und des Regelgliedes 7 in Fig. 1 nach links geleitet, während zur Verringerung der Drehzahl der Regler 13 das Dreiwegeventil 12 derart steuert, daß kein Kraftstoff vom Druckspeicher 14 über das Dreiwegeventil 12 zur Membran 8 geleitet wird, vielmehr zwischen der Membran 8 und dem Gehäuse 9 vorhandener Kraftstoff über das Dreiwegeventil 12 und die Leitung 15 abfließen kann, wodurch eine Bewegung der Membran 8 infolge der Feder 10 nach rechts ausführbar ist.

Zur Verstellung des Regelgliedes 7 mit Hilfe der Membran 8 kann grundsätzlich jedes beliebige Hydraulikmedium verwendet werden. In Abwandlung zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform als Hydranlikmedium das öl des Schmiersystems des Motors verwendet. Da der Motoröldruck sich beim Anlassen des Motors sehr schnell aufbaut, liegt somit unmittelbar nach dem Start des Motors ein gewisser Druck zur Steuerung des Regelgliedes 7 vor. Das erforderliche Motorölvolumen wird bei der Ausführungsform nach Fig. aus dem durch das Bezugszeichen 3"l angedeuteten Schmiersystem abgezogen und über eine Leitung 32 zum Dreiwegeventil 12 geführt, welches die Einleitung des Öls als Hydraulikmedium in das die Membran 8 enthaltende Gehäuse 9, abhängig von dem an der Ausgangsleitung 13* liegenden Ausgangsignal des Reglers 13, steuert. Damit das Stellgliedsystem, bestehend aus der Stellvorrichtung 12, dem Gehäuse 9 und der Membran 8 mengenverlustfrei arbeitet, ist die Leitung 15 zur Ableitung des Hydraulikmediums aus dem Innenraum des Gehäuses 9 heraus mit einer Freikolben-Rückförderpumpe 33 verbunden, die im einzelnen in Fig. dargestellt ist. Die Preikolben-Rückförderpumpe 33 weist einen Exzenternocken 34 auf, der mit dem Motor in Betriebsverbindung steht und die Bewegung des Freikolbens 35 hervorruft. Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist der Ausgang des Dreiwegeventils über die Leitung 15 und ein Rückschlagventil 36 mit der Rückförderpumpe 33 verbunden; andererseits steht die Rückförderpumpe 33 über ein weiteres Rückschlagventil 37 und eine

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Leitung 38 mit einer Verzweigung 39 in Verbindung, die in der Leitung 32 angeordnet ist, wobei die Leitung 32 mit dem Eingang des Dreiwegeventils 12 verbunden ist. Mit Hilfe der Freikolben-Rückförderpumpe 33 wird erreicht, daß öl, welches aus dem Raum zwischen dem Gehäuse 9 und der Membran 8 über das Dreiwegeventil 12 zum Zwecke der Ermöglichung einer Bewegung der Membran 8 in Fig. 2 nach rechts herausfließt, wieder in das Schmiersystem 31 des Motors zurückgeleitet wird, um die Druckverhältnisse im riotorölkreislauf zu stabilisieren. Die einwandfreie Funktion der Rückförderpumpe 33 ist gewährleistet, wenn die Feder des Rückschlagventils 36 im Vergleich zur Feder des Rückschlagventils 37 schwach ist und außerdem das 'Volumen, welches durch das Gehäuse 9 und die Membran 8 definiert ist, kleiner oder gleich dem Volumen der Freikolbenpumpe 33 ist.

Fig. 4 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektronischen Regelung. Der Regelkreis beinhaltet den Regler 17, der mit einem Block 17a und 17b dargestellt ist, wobei der Block 17a der Sollwertberechnung des Regelwegs dient und die Eingänge 19 bis 25 aufweist, über welche die vorstehend beschriebenen Signals zugeführt werden. Der Block 17b bedeutet den Regelalgorithmus, welchem die Differenz aus Sollwert und Istwert zugeführt wird. In den Regler 17 schließt sich das Dreiwegeventil 12 an, dessen Ausgang der Servoeinheit zugeführt wird. Der Ausgang der Servoeinheit 11 stellt den Regelweg dar, wobei ein entsprechendes Signal an den Eingang des Reglers 17 zurückgekoppelt ist.

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Claims

fl.i Elektronische Regelung, insbesondere für Dieselmotoren, mit einem Stellglied für eine Einspritzpumpe und einem Regler, dadurch gekennzeichnet, daß eine reglerabhängig arbeitende hydraulische Stellvorrichtung (12) zur Verstellung des Stellglieds (7) vorgesehen ist, wobei die Stellvorrichtung (12) im nxcht durch den Regler (13) aktivierten Zustand eine Verlagerung des Stellglieds (7) in einer vorbestimmten Richtung gestattet, und daß das Stellglied (7) in dieser Richtung vorgespannt ist.
2. Elektronische Regelung i^ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, daß das Stellglied (7) eine Membran (δ) aufweist, welche abhängig von einem über die Stellvorrichtung (12) zugeführten Hydraulikdruck verstellbar ist.
3. Elektronische Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (12) ein Dreiwegeventil ist, welches mit einem Eingang an eine Druckquelle (14) verbunden ist.
4. Elektronische Regelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Dreiwegeventils (12) mit einer Rücklaufleitung (15) verbunden ist.

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5. Elektronische Regelung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Eegelglied (7) verbundene Kemoran (8) Teil einer Servoeinheit (11) ist und daß die Servoeinheit (11) eine Feder (10) zur Ausübung einer Vorspannung zur Bewegung der Membran (8) in eine vorbestimmte Position aufweist.
6. Elektronische Regelung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (14) über ein Rückschlagventil (30) mit einer Kraftstofförderpumpe (11) verbunden ist.
7. Elektronische Regelung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Dreiwegeventils (12) mit einer Freikolben-Rückförderpumpe (33) verbunden ist.
8. Elektronische Regelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (15) zwischen dem Ausgang des Dreiwegeventils (12) und der Freikolben-Rückförderpumpe (33) ein Rückschlagventil (36) liegt und daß die Freikolben-Rückförderpumpe (33) über eine weitere Leitung (38) mit einer Abzweigung (39) der zum Eingang des Dreiwegeventils (12) führenden Leitung (32) verbunden ist, wobei in der Leitung (38) zwischen der Freikolben-Rückförderpumpe (33) und der Abzweigung (39) ein Rückschlagventil (37) angeordnet ist.
9. Elektronische Regelung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des der PreikoIben-Rückförderpumpe (33) zugeordneten, ersten Rückschlagventils (36) kleiner als die Federkraft des der Freikolben-Rückförderpumpe (35) zugeordneten, zweiten Rückschlagventils (37) gewählt ist.

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10. Elektronische Regelung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 "bis 91 dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Servoeinheit (11) kleiner oder gleich dem Volumen der Preikolben-Rückförderpumpe (33) gewählt ist.

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