DE3136135A1

DE3136135A1 - Elektronisch gesteuerte einrichtung zum einspritzen von kraftstoff

Info

Publication number: DE3136135A1
Application number: DE19813136135
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Kumagaya Saitama Oshizawa
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1980-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1982-04-08
Anticipated expiration: 2001-09-12
Also published as: US4492196A; DE3136135C2; JPS638828Y2; JPS5753040U

Description

Anwaltsakte 31 771

Elektronisch gesteuerte Einrichtung
zum Einspritzen von Kraftstoff

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoffen für eine Wärmekraftmaschine, insbesondere einen Verbrennungsmotor; dabei bezieht die vorliegende Erfindung sich im einzelnen auf
eine elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen
von Kraftstoff, wobei ein Signal, welches die Lage eines
Einstellelementes für die Kraftstoffmenge anzeigt, zu dem Steuersystem eines Betätigungsgliedes für die Verstellung des Einstellelementes für die Kraftstoffmenge zurückgekoppelt wird.

Bei herkömmlichen, elektronisch gesteuerten Einrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff dieses Typs wird die optimale, einzuspritzende Kraftstoffmenge für jeden Zeitpunkt in Abhängigkeit von Informationen berechnet, die
die Betriebsbedingungen des Motors darstellen, wie beispielsweise die Drehzahl des Motors und die Lage des Gas-

pedals; die Stellung des Einstellelementes für die Kraftstoffmenge wird in der Weise gesteuert, daß die tatsächliche Stellung dieses Einstellelementes mit der Zielstellung des Einstellelementes zusammenfällt, die für die Erzielung der. berechneten, einzuspritzenden Kraftstoffmenge notwendig ist. Zu diesem Zweck weist die Einrichtung einen Fühler zur Erzeugung eines Signals auf, das die Stellung des Einstellelementes für die Kraftstoffmenge darstellt; das Signal wird zurückgekoppelt, so daß ein geschlossener Wirkungsweg, also ein Regelkreis, für die Positionierung des Einstellelementes entsteht. Sobald jedoch eine Störung an dem Fühler für die Lage des Einstellelementes auftritt, kann die einzuspritzende Kraftstoff menge nicht mehr gesteuert werden, d.h., der Motor kann nicht weiter arbeiten. Die Zuverlässigkeit der Einrichtung wird dann, besonders stark beeinträchtigt, wenn der Motor angehalten werden muß, weil in diesem Fühler eine Störung auftritt. Wenn die Einrichtung bei Fahrzeugen eingesetzt wird, so bedeutet eine Unterbrechung des Betriebs des Motors, daß sich das Fahrzeug aus eigener Kraft nicht weiterbewegen kann. Ein solcher Zustand sollte jedoch nach Möglichkeit vermieden werden.

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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoffen vorzuschlagen, bei der die oben erwähnten Nachteile der herkömmlichen, elektronisch gesteuerten Einrichtungen vermieden werden-.

Weiterhin soll eine elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff vorgeschlagen werden, bei der der Motor sogar dann unter guten Bedingungen weiterlaufen kann, wenn eine Störung an dem Fühler für die Feststellung der Lage des Einstellelementes für die einzuspritzende Kraftstoffmenge auftritt.

Eine elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der vorliegenden Erfindung weist ein elektrisches Betätigungsglied für die Steuerung eines Elementes für die Einstellung der einzuspritzenden Kraft- · stoffmenge, einen Fühler für die Erzeugung eines Positionssignals, welches die Stellung des Elementes darstellt, und eine erste Steuerschaltung zur Erzeugung eines ersten Steuersignals für die Steuerung des Betätigungsgliedes in der Weise auf, daß die Lage des Einstellelementes in der Weise beeinflußt wird, daß die gewünschte Kraftstoffmenge eingespritzt wird, wobei die Kraftstoffmenge von den Be-" triebsbedingungen des Motors abhängt und das Positionssignal· als Rückkopplungssignal auf die erste Steuerschaltung geführt wird. Die elektronisch gesteuerte Einrichtung

zum Einspritzen von Kraftstoff weist weiterhin eine Schaltungsanordnung, die das Auftreten einer Störung an dem Fühler feststellt, eine zweite Steuerschaltung für die Erzeugung eines zweiten Steuersignals zur Steuerung der Lage des Einstellelementes für die einzuspritzende Kraftstoff menge in der Weise, daß eine vorgegebene Drehzahl der Wärmekraftmaschine bzw. des Verbrennungsmotors entsprechend der Stellung des Gaspedals vorgesehen wird, wobei das die Drehzahl des Motors darstellende Signal der zweiten Steuerschaltung zugeführt wird, und eine Schaltanordnung für die selektive Schaltung der Steuersignale in Abhängigkeit von der Feststellung eines Fehlers in der Weise auf , daß . das Betätigungsglied beim normalen Zustand des Fühlers durch das erste Steuersignal und bei einem nicht-normalen Zustand des Fühlers, insbesondere bei einer Störung, durch das zweite Steuersignal gesteuert wird.

Wenn bei einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der vorliegenden Erfindung eine Störung an dem Fühler für die Feststellung der Lage des Einstellelementes für die Kraftstoffmenge auftritt, wird die Drehzahlregelung sofort auf einen Regelkreis umgestellt, der die Rückkopplungssignale für die Drehzahl des Motors benutzt; dadurch kann der Motor weiter stabil und zuverlässig arbeiten, so daß die 5 Zuverlässigkeit der Einrichtung merklich verbessert wird. Wenn ein Mikrocomputer verwendet wird, kann diese Art der Drehzahlregelung leicht mittels eines Computer-Programms

realisiert werden, so daß für diese Regelung keine komplizierte Hardware oder kostspielige Fühler erforderlich sind; diese Vorteile sind insbesondere im Gesichtspunkt der preisgünstigen und wirtschaftlichen Herstellung einer solchen Einrichtung wesentlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen 10

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer elektronisch gesteuerten Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der vorliegenden Erfindung mit einem Schnitt durch die Einspritzpumpe,

Fig. 2 ein detailliertes- Blockdiagramm des Positionsfühlers nach Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung des Positionsfühlers für die Feststellung der Regelhülse,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Regelsystems für die Einrichtung zum Einspritzen des Kraftstoffs nach Fig. 1,

Fig. 5 ein detailliertes Blockdiagramm des Detektors

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für eventuelle Störungen des Fühlers nach Fig. 4,

Fig. 6 ein detailliertes Blockdiagramm eines Detektors für Störungen des Betätigungsgliedes nach Fig. 4,und

Fig. 7 ein Blockdiagrairun eines Teils des modifizierten Regelsystems nach Fig. 4.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer elektronisch gesteuerten Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach der vorliegenden Erfindung; außerdem enthält Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe. Die allgemein durch das Bezugszeichen 1 angedeutete, elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff weist eine Verteiler-Einspritzpumpe 2 auf, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge elektronisch steuert und den Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Tank (nicht dargestellt) über Einspritzrohre und Einspritzdüsen in die Zylinder eines Dieselmotors 3 spritzen kann. Obwohl in Fig. 1 nur ein Einspritzrohr 4 und die zugeordnete Einspritzdüse 5 zwischen einem Druckventil 6 der Einspritzpumpe 2 und einem Zylinder 7 des Motors 3 dargestellt sind, wird auf ähnliche Weise der Kraftstoff auch von der Einspritzpumpe 2 in die anderen Zylinder des Motors 3 eingespritzt. Die elektronisch gesteuerte Einrichtung 1 zum Einspritzen

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von Kraftstoff weist auch eine Steuereinheit 8 auf, um die Kraftstoffmenge elektronisch zu steuern, die von der Einspritzpumpe 2 abgegeben wird.

Die Kraftstoff-Einspritzpumpe 2 weist eine Antriebswelle 9, die durch ein Gehäuse 10 gehaltert und von dem Motor 3 angetrieben wird, eine Steuerkurvenscheibe 11, die durch die Antriebswelle 9 gedreht wird, und einen Rollenhalter 12 mit mehreren Rollen auf (in Fig. 1 ist nur eine Rolle 13 dargestellt). Die Drehung der Steuerkurvenscheibe 11 durch die Antriebswelle 9 bewirkt, daß sich ein Kolben 14 gleichzeitig in seiner Längsrichtung hin- und herbewegt und dreht. Der Kolben 14 ist an einem Endbereich mit Einlaßschlitzen versehen, deren Zahl gleich der'Zahl der Zylinder des Motors 3 ist. (in der Figur sind nur zwei Einlaßschlitze · 15, 16 dargestellt.) Wenn während des Rückhubes des Kolbens 14 ein Einlaßschlitz einer Einlaßöffnung 17 gegenüberliegt, strömt unter Überdruck stehender Kraftstoff durch einen Durchgang 18 in eine Hochdruckkammer 19 und in einen in dem Kolben 14 ausgebildeten Durchgang 20. Die Kompression des unter überdruck stehenden Kraftstoffs, der der Kammer 19 zugeführt wird, wird begonnen, wenn aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens 14 die Einlaßöffnung 17 durch die äußere Wand des Kolbens 14 verschlossen wird. Wenn ein Verteilerschlitz 21, der mit dem Durchgang 20 in_: Verbindung steht, bei der weiteren Vorwärtsbewegung des Kolbens 14 einem Äuslaßdurchgang 22 gegeüberliegt, strömt der kompri-

mierte Hochdruck-Kraftstoff in der Hochdruckkammer 19 durch das Druckventil 6 und wird über das Einspritzrohr 4 und die Einspritzdüse, die an dem Motor 3 angebracht ist, der Verbrennungskammer des Motors 3 zugeführt. Wenn der Kolben 4 durch die Steuerkurvenscheibe 11 weiter nach vorne verschoben wird, kommt eine Absperröffnung 23, die mit dem Durchgang 20 in Verbindung steht, außer Eingriff mit einer Regelhülse 24, um die Einspritzung des Kraftstoffs zu beenden. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch die relativen Lagen der Regelhülse 24 und des Kolbens 14 eingestellt. Um diese Einstellung zu ermöglichen, ist die Regelhülse 24 mit einem Solenoid-Betätigungsglied 25 gekoppelt. Die elektrische Energie, die dem Solenoid-Betätigungsglied 25 zugeführt werden soll, wird durch die Steuereinheit 8 so beeinflußt, daß die Lage der Regelhülse 24 für die freie Einstellung der einzuspritzenden Kraftstoff menge geändert werden kann. Die Steuereinheit 8 enthält eine Schaltungsanordnung für die Steuerung der Verstellung des Solenoid-Betätigungsgliedes 25, das durch ein Treibersignal S₁ von der Steuereinheit 8 gespeist wird. An dem Betätigungsglied 25 ist ein Positions-Fühler 26 für die Feststellung der Lage der Regelhülse 24 vorgesehen; ein Positlonssignal S₂ für die Regelhülse, das von dem Positionsfühler 26 erzeugt wird, wird auf die Steuereinheit 8 gegeben.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Fühlers 26, der eine

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Spule 40 und einen in der Spule 40 angeordneten Kern 41 aufweist. Der Kern 41 ist mit einer Betätigungsstange 27 verbunden, die zur Übermittlung der Bewegung des Betätigungsgliedes 25 auf die Regelhülse 24 dient und entsprechend der Verschiebung der Regelhülse 24 verstellt wird. Als Ergebnis hiervon wird die Induktivität der Spule 40 entsprechend der Lage der Regelhülse 24 geändert. Ein solcher Aufbau ist bereits vorgeschlagen worden. Die Spule 40 ist mit einem Oszillator 42 zur Erzeugung eines Signals verbunden, dessen Frequenz sich entsprechend der Induktivität der Spule 40 zu diesem Zeitpunkt ändert. Das Ausgangssignal von dem Oszillator 42 wird auf eine Gleichrichterschaltung 43 gegeben; das gleichgerichtete Signal von der Gleichrichterschaltung 43 wird auf eine Glättungsschaltung 44' geführt, um ein Spannungssignal· mit einem Pegel zu erzeugen, der proportional zu der Lage des Kerns 41, d.h. der Lage der Regelhülse 24 ist. Das Spannungssignal wird über einen Pufferverstärker 45 als Positionssignal S_ für die Lage der Regelhülse abgeleitet.

■ Obwohl in diesem Fall der Fühler 26 so ausgestaltet ist, daß er die Lage der Regelhülse 24 indirekt durch Bestimmung der Bewegung der Betätigungsstange 27 feststellt, die die Bewegung des Betätigungsgliedes 25 auf die Regelhülse 24 überträgt, kann als Alternative hierzu auch eine Ausführungsform verwendet werden, bei der die Lage der Regelhülse 24 direkt festgestellt wird.

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■ in Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines mechanischen Fühlers für die direkte Ermittlung der Lage der Regelhülse 24 dargestellt. Der Fühler 28 weist einen Kern 29, der an der Regelhülse 24 befestigt ist, und eine Spule 30 auf, in der der Kern entsprechend der Verstellung der Regelhülse 24 verschoben werden kann.

Im folgenden wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen; um entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors das Treibersignal S₁ zu erzeugen, sind ein Beschleunigungsfühler 31 für die Erzeugung von Daten Y₁, die die Lage des Gaspedals (nicht dargestellt) anzeigen, ein Fühler 32 für die Kühlmitteltemperatur zur Erzeugung von Daten Y 2, die die Temperatur des Kühlmittels für den Motor 3 darstellen, und ein Fühler 33 für die Temperatur des Kraftstoffs zur Erzeugung von Daten Y3 vorgesehen, die die Temperatur des Kraftstoffs darstellen . Diese Daten Y₁ bis Y_ werden in digitaler Form erzeugt. Darüberhinaus ist zur Feststellung der Drehzahl des Motors 3 ein Drehzahlfühler 34 vorgesehen, der.

aus einem an einer Kurbelwelle 36 des Motors 3 angebrachten Zahnrad 35 und einer elektromagnetischen Aufnehmerspule 37 besteht. Wie man in Fig. 4 erkennen kann, sind an dem Umfang des Zahnrades 35 mehrere Vorsprünge ausgebildet; von der elektromagnetischen Aufnehmerspule 37 wird als Signal S, ein Wechselspannungs-Ausgangssignal erzeugt, wenn sich jeder Vorsprung der Spule 37 nähert und sich infolge der Drehung des Motors 3 dann wieder von der Spule entfernt.

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Die Frequenz des Signals S_. ändert sich also entsprechend der Drehzahl des Motors.

An dem Gehäuse 10 ist ein Solenoid— bzw. Magnetventil 38 vorgesehen, um die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor zu unterbrechen; das Ventil 38 wird entsprechend einem Treibersignal S₄, das von der Steuereinheit 8 zugeführt wird, geschlossen oder geöffnet.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach Fig. 1. Das Steuersystem beeinflußt die Lage der Regelhülse 24 in der Weise, daß entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors die optimale Kraftstoffmenge in jeden Zylinder des Motors eingespritzt werden kann. Dieses Steuersystem weist eine Rechnerschaltung 50 für die Berechnung der zu jedem Zeitpunkt benötigten, optimalen einzuspritzenden Kraftstoff menge auf; der Rechnerschaltung 50 werden in Form von elektrischen Datensignalen verschiedene Informationen über die Betriebsbedingungen des Motors zugeführt. Bekanntlich hängt die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge von den Betriebsbedingungen des Motors zu jedem Zeitpunkt ab, wobei die Beziehung zwischen der optimalen einzuspritzenden Kraftstoffmenge und den Betriebsbedingungen des Motors, wie beispielsweise der Drehzahl des Motors, der Kühlmitteltemperatur und der Lage des Gaspedals üblicherweise experimentell bestimmt werden kann. Bei dieser Ausführungsform

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werden die Daten Y , Y₉ und Y-, sowie die Daten Y₄ für die Drehzahl des Motors in digitaler Form zugeführt; die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge wird zu jedem Zeitpunkt auf der Basis dieser eingegebenen Daten in der Rechnerschaltung 50 für die Kraftstoffmenge ermittelt. Die Rechnerschaltung 50 für die Kraftstoffmenge enthält einen Speicher, in dem die Daten über die obige Beziehung,, die auf die oben erwähnte Weise erhalten werden, gespeichert werden; die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge kann entsprechend dem oben erwähnten Satz von zugeführten digitalen Daten ausgewählt werden. Eine übliche elektronische Schaltung enthält einen Speicher für.die sich ergebenden Daten, die vorher aus den eingegebenen Daten bestimmt worden sind; die elektronische Schaltung kann die gespeicherten Daten entsprechend den eingegebenen Daten aus dem Speicher ausgeben, wenn der elektronischen Schaltung die entsprechenden Daten zugeführt werden. Dabei werden im allgemeinen die sich ergebenden Daten vorher unter der Speicheradresse untergebracht, die durch die den sich ergebenden Daten entsprechenden eingegebenen Daten gekennzeichnet werden; zur Gewinnung der sich ergebenden Daten werden dem Speicher die Adressendaten als Eingangsdaten zugeführt (siehe beispielsweise US-PS 3 689 753). Dann werden die Daten D.. für die optimale einzuspritzende Kraftstoff menge, die das in der Schaltungsanordnung 50 berechnete Ergebnis darstellen, in digitaler Form ausgegeben.

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Für die Zuführung der Daten Y. für die Drehzahl des Motors zu der Rechnerschaltung 50 wird die Wellenform des Signals S_ in einer Former schaltung 51 verändert, um das Signal S-. in ein Rechteckwellensignal S₁. umzuwandeln; dann wird das RechteckweIlensignal S₅, das die gleiche Frequenz wie das Signal S₃ hat, einer Drehzahl-Rechnerschaltung 52 zugeführt, um auf der Basis des Signals S_g die Drehzahl des .Motors zu jedem Zeitpunkt zu ermitteln. Damit werden also von der Drehzahl-Rechner schaltung 52 die berechneten Daten Y. erzeugt, die zu

° jedem Zeitpunkt die Drehzahl des Motors in digitaler Form anzeigen.

Die Daten D., die die optimale einzuspritzende Kraftstoffirienge darstellen, werden in einen Daten-Umsetzer 53 eingegeben, wo sie in Ziel-Positionsdaten D~ umgewandelt werden, die die Lage der Regelhülse 24 anzeigen, die für die Zuführung der durch die Daten D₁ dargestellten Kraftstoffmenge zu dem Motor erforderlich ist; die Daten D„ werden dann auf einen Umschalter 54 gegeben. Der Daten-Umsetzer 53 kann auch

° durch einen Lesespeicher (ROM = Read Only Memory) gebildet werden, bei dem vorher auf ähnliche Weise wie bei der Rechnerschaltung 50 die Daten gespeichert werden, die die Beziehung zwischen dem Wert der optimalen, einzuspritzenden Kraftstoffmenge und der Lage der Regelhülse für die Einspritzung dieser optimalen Kraftstoffmenge anzeigen. Drehzahl-Steuerdaten D₁ werden getrennt von einem Drehzahl-

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Steuerdatengenerator 55, der im folgenden im Detail beschrieben werden soll, auf den Umschalter 54 gegeben; durch den Umschalter 54 werden entweder die Daten D₂ oder die Daten D_ als Steuerdaten ausgewählt.
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Die ausgewählten Steuerdaten von dem Umschalter 54 werden auf einen Digital/Analog (D/A) Wandler 56 gegeben, um sie in die entsprechende analoge Form umzusetzen; ein Steuersignal S, in analoger Form, das von dem D/A-Wandler 56 abgeleitet wird, wird auf eine Fehler-Rechnerschaltung 57 und einen Umschalter 58 gegeben. Dieser Umschalter 58 wird zum ■ gleichen Zeitpunkt wie der Umschalter 54 umgestellt, wie noch erläutert werden soll; das Steuersignal S_fi, das den Daten D₂ entspricht, wird von dem Umschalter 58 durch die Fehler-Rechnerschaltung 57 und eine PI-Regelschaltung 59 ausgegeben,, wenn die Umschalter 54 und 58 umgestellt werden, wie in Fig. 4 durch "die durchgezogenen Linien angedeutet ist. Das Positionssignal S₂, das die tatsächliche Lage der Regelhülse 24, also des Einstellgliedes für die einzuspritzende Kraftstoffmenge, darstellt, wird zusätzlich zu dem Steuersignal S_ß auf die Fehler-Rechnerschaltung 57 gegeben, um ein Fehlersignal S₇ zu erzeugen, welches die Differenz zwischen den Signalen S~ und S_fi bildet. Das Ergebnis hiervon stellt das Fehlersignal S₇ die Differenz zwischen der tatsächlichen Lage der Regelhülse 24 und der Ziellage für die Regelhülse 24 dar und ändert seine Größe entsprechend dieser Differenz. Das Fehlersignal S₇ wird auf

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die PI-Regelschaltung gegeben, wo es verarbeitet wird, um eine Proportional/Integrations (PI)-Regelung zu ermöglichen; das sich ergebende Ausgangssignal S_R wird durch den Umschalter 58 auf einen Impulsdauer-Modulator 60 gegeben. Der Impulsdauer-Modulator 60 erzeugt ein Treiberimpulssignal Sg, dessen Tastverhältnis entsprechend dem Pegel des Ausgangssignals von dem Umschalter 58 geändert wird. Das Treiberimpulssignal Sg wird auf das Solenoid-BetätigungsjLied 25 gegeben, um das Betätigungsglied 25 so zu verstellen, daß es die Regelhülse 24 entsprechend dem Tastverhältnis des Signals Sg positioniert.

Die Lägeänderung der Regelhülse 26, die durch das Betätigungs glied 25 durchgeführt wird, wird als Änderung des Positions-Signals S„ auf die Eingangsseite der Fehler-Rechnerschaltung 57 zurückgekoppelt, so daß die Regelhülse 24 in der Weise angeordnet wird, daß die durch das Signal S₇ angedeutete Differenz zu Null wird. Deshalb wird die Kraftstoffmenge, die von der Einspritzpumpe 2 zugeführt wird, so gesteuert, daß sie der optimalen Kraftstoffmenge entspricht, wie sie in der Rechnerschaltung 50 festgelegt worden ist.

Um die Drehzahl-Regelung des Motors sogar dann ohne Anhalten des Motors sicher und zuverlässig durchführen zu können, wenn eine Störung des Fehlers 26 die Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoff menge unmöglich macht, ist eine Steuerdaten-Generator schaltung· 55 für die Drehzahl mit einer Zieldrehzahl-

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Rechnerschaltung 61 vorgesehen. Die Zieldrehzahl-Rechnerschaltung 61 enthält einen Speicher, in dem die Beziehung zwischen der Strecke, die das Gaspedal heruntergedrückt worden ist, und der entsprechenden Ziel-Drehzahl des Motors gespeichert wird; Daten D- für die Ziel-Drehzahl, die zu jedem Zeitpunkt eine vorgegebene, der Lage des Gaspedals entsprechende Drehzahl des Motors darstellen, können erzeugt werden, indem der Schaltungsanordnung 61 Daten Y.. als Adressendaten zugeführt werden. Die Daten D. für die Ziel-

"Ό Drehzahl und die Drehzahldaten Y- werden auf eine Fehler-Rechnerschaltung 62 gegeben, um die Differenz zwischen diesen Daten zu berechnen'; Fehlerdaten D₅, die die Differenz zwischen der Ziel-Drehzahl des Motors und der tatsächlichen Drehzahl des Motors darstellen, werden erzeugt und in einer pi-Regelschaltung 63 verarbeitet, um in Daten umgewandelt zu werden, die eine Proportional/Integrations-Regelung durchführen können.

Damit die Umschalter 54 und 58 von den Lagen, die durch ^⁰ durchgezogene Linien angedeutet sind, zu den Lagen umgestellt werden können, die durch gestrichelte Linien angedeutet worden sind, wodurch das Steuersystem entsprechend den Steuerdaten D-. für die Drehzahl von der Regelung der Kraftstoffmenge auf die Drehzahlregelung umgeschaltet wird, sobald eine Störung in dem Fühler 26 auftritt, die die Regelung der Kraftstoffmenge unmöglich macht, sind ein Detektor 64 für Störungen des Fühlers und ein Schaltsignalgenerator

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vorgesehen. Der Detektor 64 für Störungen des Fühlers wird durch eine Schaltungsanordnung für die Feststellung evtl. Störungen des Fühlers 26 auf der Basis des Positionssignals S- für die Regelhülse gebildet; der Detektor 64 stellt evtl. Störungen aufgrund einer Überprüfung fest, ob der Pegel des Positionssignals S₂ für die Regelhülse in einem vorgegebenen Bereich liegt oder nicht.

Fig. 5 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des Detektors für Störungen des Fühlers. Das Signal S₂ wird einem nichtinvertierenden Eingang eines Spannungskomparators 80 und einem invertierenden Eingang eines weiteren Spannungskomparators 81 zugeführt; eine Spannung V₁ und eine Spannung V_T1 werden auf einen invertierenden Eingang des Spannungskomparators 80 bzw. einen nicht-invertierenden Eingang des Spannungskomparators 81 gegeben. Der Pegel der Spannung V_R1 ist etwas höher als die obere Grenze des normalen Pegelbereiches des Signals S2/ während der Pegel der Spannung V_L1 etwas niedriger als die untere Grenze des Signals S„ ist. Deshalb sind beide Ausgangspegel der Spannungskompäratoren 80 und 81 niedrig, weil der Pegel des Signals S₂ zwischen den Pegeln V„. und V_x _Λ liegt, wenn der Fühler 26 normal arbeitet, wäh-

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rend einer der Ausgangspegel· ansteigt, wenn aufgrund einer Störung an dem Fühler 26 der Pegel des Signals S₂ nicht zwischen den Pegeln V .. und V₁ liegt. Die Ausgänge dieser Spannungskomparatoren 80 und 81 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes verbunden. Als Ergebnis hiervon wird der Signal-

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pegel auf der Ausgangsleitung 67 des Detektors 64 für Störungen des Fühlers nur dann hoch, wenn an dem Fühler 26 irgendeine Störung oder ein Defekt auftritt.

Die Ausgangsleitung 67 ist mit einem Eingang eines UND-Gliedes 66 verbunden; die.anderen. Eingänge des.UND-Gliedes 66 sind an eine Ausgangsleitung 69 eines Rotations-Detektors 68, um festzustellen, ob der Motor arbeitet oder nicht, und mit. einer ersten Ausgangsleitung 71 eines Detektors 70 für Störungen des Betätigungsgliedes verbunden, um festzustellen, ob das Solenoid-Betätigungsglied 25 normal arbeitet oder nicht. Die Drehzahl-Daten Y₄ werden dem Rotations-Detektor 68 zugeführt, der auf der Basis der Drehzahl-Daten Y₃ feststellt, ob die Drehzahl des Motors kleiner als ein vorge- gebener Wert (beispielsweise 500 Umdrehungen pro Minute) ist. Der S'ignalpegel auf der Ausgangsleitung 69 ist hoch, wenn die Drehzahl des Motors nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist, und niedrig, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als der vorgegebene Wert ist.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm des Detektors 70 für Störungen des Betätigungsgliedes mit einer Glättungsschaltung 90 zur Erzeugung einer analogen Spannung V_c, deren Pegel sich entsprechend dem Tastverhältnis des Treiberimpulssignals S_g verändert. Die Spannung V_g wird an einen invertierenden Eingang eines Spannungskomparators 91 und einen nicht-invertierenden Eingang eines weiteren Spannungskomparators 92 ange-

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legt; eine Spannung V_x^- und eine Spannung V_{T o} werden auf einen nicht-invertierenden Eingang des Spannungskomperators

91 bzw. einen invertierenden Eingang des Spannungskomparators

92 geführt. Der Pegel der Spannung V„₂ ist etwas größer als die obere Grenze des normalen, entsprechend der Auslegung vorgesehenen Pegelbereiches der Spannung V_g, während der Pegel der Spannung V₁~ etwas kleiner als die untere Grenze der Spannung V_c ist. Deshalb sind beide Ausgangspegel dieser Spannungskomppxätoren 91 und 92 hoch, weil der Pegel der Spannung V„ zwischen den Pegeln V_ und V"_T~ liegt, wenn das Betätigungsglied 25 durch das Signal S_g normal betrieben wird, während einer dieser Ausgangspegel niedrig wird, wenn der Pegel der Spannung V_c nicht zwischen den Pegeln -V_x,,, und V₇. _ liegt, weil aufgrund einer Störung des Solenoid-Betätigungsgliedes 25 das Signal S„ nicht auf normale Weise erzeugt wird. Die Ausgänge dieser Spannungskomparatoren 91 und 92 sind mit den Eingängen· eines UND-Gliedes 93 verbunden'; die Ausgangsleitung 94 des UND-Gliedes 93 ist an einen Eingang eines ODER-Gliedes 95 angeschlossen, dessen Ausgang mit einer ersten Ausgangsleitung 71 verbunden ist. Als Ergebnis hiervon geht der Pegel des Signals auf der ersten Ausgangsleitung 71 nur dann auf einen niedrigen Wert, wenn an dem Solenoid-Betätigungsglied 25 irgendeine Störung auftritt; dieses Signal befindet sich also auf einem hohen Pegel, wenn das Solenoid-Betätigungsglied 25 einwandfrei arbeitet. Da der Ausgang des ODER-Gliedes 95 mit einer zweiten Ausgangsleitung 72 durch einen Inverter 96 verbunden ist, geht der Pegel des

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Signals auf der zweiten Ausgangsleitung 72 nur dann auf
einen hohen Wert, wenn das Solenoid-Betätigungsglied 25
nicht einwandfrei arbeitet. Darüber hinaus wird ein Startsignal von der AnlaEBerschaltung eines Dieselmotors 3 (nicht dargestellt) auf einen Anschluß 97 gegeben, um den Pegel
des Signals auf der Leitung 71 zwangsläufig zu erhöhen und dadurch das Anlassen des Motors nicht ungünstig zu beeinflussen. '

1Ö Der Ausgangspegel des UND-Gliedes 66 wird also nur dann

hoch, wenn an dem Fühler 26 irgendwelche Störungen auftreten, während der Motor in Betrieb ist und das Betätigungsglied 25 normal arbeitet; für alle anderen Bedingungen ist der Ausgangspegel niedrig.

Das Ausgangssignal von dem UND-Glied 66 wird als Umschaltsignal S₁ über einen Pufferverstärker 73 auf die Umschalter 54 und 58 gegeben. Wenn der Pegel des Signals S₁₀
niedrig ist, haben die Umschalter 54 und 58 die durch durchgezogene Linien angedeuteten Schaltstellungen; sie werden
auf die Stellungen umgeschaltet, die durch gestrichelte
Linien angedeutet sind, wenn der Pegel des Signals S₁₀ auf einen hohen Wert geht.

Darüber hinaus geht der Signalpegel auf der zweiten Ausgangsleitung 72 des Detektors 70 für Störungen des Betätigungsgliedes auf einen hohen Wert, wenn von dem Detektor 70 eine

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Störung des Betätigungsgliedes festgestellt wird? das Signal S₄ für die Betätigung des Magnetventils 38 für die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr wird erzeugt/ so daß kein Kraftstoff mehr in die Pumpe 2 gesaugt wird und damit der Motor nicht mehr weiter laufen kann.

Im folgenden soll die Funktionsweise der Einrichtung nach Fig. 4 beschrieben werden. Wenn das Solenoid-Betätigungsglied 25 und der Fühler 26 normal arbeiten, werden die Umschalter 54 und 58' zu den Stellungen umgeschaltet, die durch die durchgezogenen Linien angedeutet sind, so daß die oben erwähnte Regelung durchgeführt wird, um in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors die optimale Kraftstoffmenge einzuspritzen. Bei einer Störung an dem.Fühler 26 werden die Umschalter 54 und 58 zu den Stellungen umgeschaltet, die durch gestrichelte Linien angedeutet sind, wenn der Motor normal arbeitet und kein Problem mit dem Solenoid-Betätigungsglied 25 auftritt, so daß das Treiberimpulssignal S«, dessen Tastverhältnis sich entsprechend den Steuerdaten D₃ für-die Drehzahl ändert, dem Solenoid-Betätigungsglied 25 zugeführt wird. Als Ergebnis hiervon steuert das Regelsystem die Lage der Regelhülse 24, so daß der Motor bei der Ziel-Drehzahl läuft, die durch die Daten D. für die Ziel-Drehzahl angedeutet wird. Damit wird also die Drehzahl des Motors entsprechend der Lage des Gaspedals gesteuert, wenn an dem Fühler 26 Störungen auftreten, so daß "auch in diesem Fall noch eine einwandfreie Steuerung der Kraftstoffeinspritzung möglich ist.

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Da bei dieser Ausführungsform die Fehlerdaten D₅ durch die ■ PI-Regelschaltung verarbeitet werden, wird die Kennlinie der Drehzahlregelung äquivalent zu der Kennlinie eines Isochronen-Reglers. Wenn jedoch die PI-Reglerschaltung 63 auf eine Proportional (P)-Reglerschaltung umgestellt wird, um eine Proportionalregelung durch das Steuersystem zu ermöglichen, verbessert die sog. Regulierung, die den Eigenschaften bzw. der Kennlinie der Drehzahlregelung hinzugeführt wird, das ' Gefühl für das Gaspedal.

Bei dieser Ausführungsform ist die Einrichtung so ausgelegt, daß die Fehler-Rechnerschaltung 57 und die PI-Regelschaltung 59 durch den Schalter 58 getrennt werden, wenn das System auf die Drehzahlregelung umgestellt wird; wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann die Einrichtung jedoch auch so ausgelegt werden, daß der Fühler 26 durch einen .Schalter 58' von der Fehler-Rechnerschaltung 57 getrennt wird; die Gleichstromverstärkung der PI-Regelschaltung 59 wird in Abhängigkeit von der Feststellung einer Störung des Positionsfühlers 26 ausreichend verringert, so daß eine Trennung der Schaltungen 57 und 59 nicht erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben worden, bei der eine Verteiler-Einspritzpumpe für den Kraftstoff verwendet wird; die vorliegende Erfindung läßt sich jedoch auch bei Einrichtungen mit anderen Typen von Einspritzpumpen einsetzen, wie beispielsweise Reiheneinspritzpumpen.

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BERG · STAPF · SCHWABE ' SANDMAiR* PATENTANWALTE MAUERKIRCHEHSTRASSE 45 8000 MUNCHCN 80 Anwaltsakte 31 771\^ $ep, Diesel Kiki Co., Ltd. Tokyo 150 / Japan Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff Patentan Sprüche

1. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff für eine Wärmekraftmaschine, insbesondere einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (25) zur Betätigung eines Elementes (28) für die Einstellung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, durch einen Positionsfühler (26) zur Erzeugung eines ersten Signals (S₂), das die Lage des Elementes (25) anzeigt, durch eine erste Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines ersten Steuersignals für die Steuerung der Betätigungseinrichtung (25), um basierend auf den Betriebsbedingungen der Wärme-

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Kraftmaschine (3) die gewünschte Kraftstoffmenge einzuspritzen, wobei das erste Signal auf die erste Schaltungsanordnung zurückgekoppelt wird_r durch einen ersten Detektor (64) für die Feststellung des Auftretens einer $törung an dem Positionsfühler (26), durch eine zweite Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals für die Steuerung der Betätigungseinrichtung (25) in der Weise, daß die Wärmekraftmaschine (3) basierend auf den Betriebsgrößen der Betriebseiemente mit der gewünschten Drehzähl· läuft, wobei ein zweites Signal, das in Beziehung zu der Drehzahl der Wärmekraftmaschine (3) steht, auf die zweite Schaltungsanordnung zurückgekoppelt wird, und durch eine Schaltanordnung (54, 58) für die wahlweise Zuführung entweder des ersten oder des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit von der Feststeilung des ersten Detektors (26) in der Weise zu der Betätigungseinrichtung (25)', daß die" Betätigungseinrichtung (25) beim Normalzustand des Positionsfühlers (64) entsprechend dem ersten Steuersignal und bei nicht-normalem Zustand des Positionsfühlers (26) entsprechend dem zweiten Steuersignal gesteuert wird.

2. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsanordnung wenigstens einen Zustands-Fühler zur Erzeugung von ZuStandsdaten, die die Betriebsbedingungen der Wärmekraftmaschine (3) anzeigen, eine. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines ersten Zielsignals, das die Lage des Einstellelementes (24) , die zum

Einspritzen der optimalen Kraftstoffmenge, basierend auf den Zustandsdaten, erforderlich ist, und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines ersten Fehlersignals entsprechend der Differenz zwischen dem ersten Zielsignal· und dem ersten Signal aufweist.

3. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (25) eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Treiberimpulssignals, deren Tastverhältnis sich entsprechend dem von der Schaltanordnung (54, 58) ausgewählten Signal ändert, und ein Solenoid-Betätigungsglied (25) für die Positionierung des Einstellelementes (24) aufweist, wobei das Solenoid-Betätigungsglied (25) durch das Treiberimpulssignal gespeist wird.

4. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsfühler (26) die Lage des Einstellelementes indirekt ermittelt, indem die Bewegung des Solenoid-Betätigungsgliedes (25) festgestellt wird.

5. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsfühler (26) die Lage des Einstellelementes (24) direkt feststellt.

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6. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung die Drehzahl der Wärmekraftmaschine (3) entsprechend der Betriebsstellung eines Gaspedals steuern kann.

7. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach Anspruch 6_r dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungsanordnung eine Schaltung zur Erzeugung eines zweiten Zielsignals entsprechend der Stellung des Gaspedals, wobei das zweite Zielsignal die Drehzahl der Wärmekraftmaschine (3) anzeigt, die vorher ent-

' sprechend der Stellung des Gaspedals festgelegt wird, und eine Schaltung zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals aufweist, die der Differenz zwischen dem zweiten Zielsignal und dem zweiten Signal entspricht, wodurch das zweite Steuersignal auf der Basis des zweiten Fehlersignals erzeugt wird.

8. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Detektor (64) feststellt, ob der Pegel des ersten Signals in einem vorgegebenen Bereich liegt öder nicht, um das Auftreten einer Störung an dem Positionsfühler (26) zu ermitteln.

9. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen zweiten Detektor (70) für die Feststellung einer Störung an der Betätigungseinrichtung (25),und durch eine Einrichtung für die Unterbrechung des Ansaugens von Kraftstoff in Abhängigkeit von der Überprüfung des einwandfreien Betriebs der Betätigungseinrichtung (25) mittels des zweiten Detektors (70).

10. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen dritten Detektor (68) für die Überwachung des Betriebs der Wärmekraftmaschine (3), wobei die Schaltanordnung (54,

58) nur dann in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des ersten Detektors (26) betätigt wird, wenn die normalen Betriebsbedingungen der Wärmekraftmaschine (3) und der Betätigungseinrichtung (25) durch den zweiten Detektor (70) und den dritten Detektor (68) festgestellt werden.

11. Elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zur Glättung des Treiberimpulssignals, durch einen Pegeldiskriminator für die Feststellung, daß der Pegel eines von der Glättungsschaltung erzeugten Signals außerhalb eines vorgege benen Bereiches liegt, und durch eine Einrichtung für die Unterbrechung der Ansaugung von Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Diskriminations-Resultat des Pegel-Diskriminators.