DE3136135C2 - Elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

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Abstract

Bei einer elektronisch gesteuerten Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff ist ein Steuersystem für die Kraftstoffmenge vorgesehen, auf das ein Positionssignal für die tatsächliche Lage eines Einstellelementes für die Kraftstoffmenge zurückgekoppelt wird; ein Generator für Drehzahl-Steuerdaten steuert die Einrichtung ohne das Positionssignal; außerdem kann die Einrichtung entsprechend den Drehzahlsteuerdaten gesteuert werden, wenn das Positionssignal nicht erhalten werden kann.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (54, 55, 58, 67) zur Verstellung des Stellgliedes (24) für den Notbetrieb aufweist
h) einen Drehzahl-Regler (55) zur Erzeugung eines weiteren Reglersignals für die Verstellung des Stellgliedes (24), um in Abhängigkeit von der 1st-Lage des Fahrpedals und dem Ist-Wert der Drehzahl die Brennkraftmaschine mit einer gewünschten Drehzahl laufen zu lassen, und
i) eine Schaltanordnung (54,58) für die wahlweise Zuführung des Regelsignais oder des weiteren Regelsignals zu dem Stellglied (24) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignals des Detektors (64) in der Weise, daß
j) das Stellglied (24)
jl) bei normaler Funktion des Positionsfühlers (26) durch das Regelsignal des Einspritzmengen-Reglers (50,53,57,59) und
j2) bei einer Funktionsstörung des Positionsfühlers (26) durch das weitere Regelsignal des Drehzahl-Reglers (55) verstellt wird.
2. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Detektor (70) für eine eventuelle Störung des Stellgliedes (24), durch eine Einrichtung zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr beim Ansprechen des zweiten Detektors (70), und durch einen dritten Detektor (68) für die Feststellung des einwandfreien Betriebes der Brennkraftmaschine, wobei die Schaltanordnung (54, 58) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des ersten Detektors (64) nur dann betätigt wird, wenn normale Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und des Stellgliedes (24) durch zweiten den bzw. dritten Detektor (70,68) festgestellt werden.
3. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsfühler (26) zur indirekten Ermittlung der Lage des Stellglieds ausgebildet ist und die Bewegung eines Solenoid-Betätigungsgüedes (25) feststellt.
4. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (55) eine Schaltung (61) zur Erzeugung eines Zieldrehzahlsignals entsprechend der Stellung des Gaspedals, wobei das Zieldrehzahlsignal die Drehzahl der Brennkraftmaschine (3) anzeigt, die vorher entsprechend der Stellung des Fahrpedals festgelegt wird, und eine Schaltung (62) zur Erzeugung eines Fehlersignals aufweist, das der Differenz zwischen dem Zieldrehzahlsignal und dem Ist-Drehzahlsignal entspricht
5. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Detektor (64) feststellt, ob der Pegel des Fühlersignals in einem vorgegebenen Bereich liegt oder nicht, um das Auftreten einer Störung an dem Positionsfühier (26) zu ermitteln.
6. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (90) zur Glättung des dem zweiten Detektor (70) zugeführten Signals (S 9) durch einen Pegeldiskriminator (91, 92) für die Feststellung, daß der Pegel eines von der Glättungsschaltung (90) erzeugten Signals außerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt und durch eine Einrichtung (93, 94, 95, 96, 97) für die Unterbrechung der Ansaugung von Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Discriminations-Resultat de.-, Pegel-Diskriminators (91,92).
Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 23 16 759 bekannt. Bei dieser bekannten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung wird die Lage eines Stellgliedes in Form einer Steuerstange der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern geregelt, wobei diese Betriebsparameter mit Hilfe von Meßwandlern erfaßt werden und beispielsweise die Drehzahl des Motors, die Lage der genannten Steuerstange und die Lage des Fahrpedals des Fahrzeugs betreffen. Bei einer möglichen Ausführungsform dieser bekannten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung kann auch eine Funktionsstörung des Positionsfühlers für das Stellglied in Form der Steuerstange festgestellt und eine Sicherheitsschaltung entsprechend betätigt werden, die dann die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine unterbricht oder zumindest drosselt. Diese Sicherheitsmaßnahme ermöglicht jedoch nicht mehr den einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine, da dieser Notbetrieb häufig zum vollständigen Stillstand der Brennkraftmaschine führt.
Aus der DE-OS 23 33 138 ist eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung bekannt, die bei bestimmten Betriebsbedingungen automatisch von einem K.raftstoffmengen-Regelbetrieb auf eine Drehzahlregelung umschaltet.
Diese bekannte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung ist jedoch für verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine ausgelegt also beispielsweise auf einen Dieselmotor, der sich sowohl zum Antrieb eines Feuerwehrfahrzeugs als auch zum Antrieb einer Pumpe des Feuerv/ehrfahrzeugs verwendet wird.
Aus der DE-OS 27 35 596 ist eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung bekannt, bei der die einwandfreie Funktionsweise eines Stellgliedes und zwar speziell die
Ansteuersignale für das elektromagnetische Mengenstellwerk der Einspritzpumpe überwacht wird, so daß bei Auftreten von fehlerhaften Signalen die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird. Auch bei dieser bekannten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung ist somit eine Fortsetzung des Betriebes der betreffenden Brennkraftmaschine bei Auftreten einer fehlerhaften Funktionsweise des Stellgliedes nicht möglich.
Aus der DE-OS 28 05 876 ist schließlich eine elektrische Überwachungseinrichtung für scheinwiderstandsbehaftete Sensoren und Verbraucher bekannt, insbesondere im Bereich der Kraftstoffmessung bei Brennkraftmaschinen. Es werden dabei sowoh! Ansteuersignale für ein Stellglied also beispielsweise das Magnetstellwerk der Kraftstoffeinspritzpumpe, als auch das ordnungsgemäße Arbeiten des Stellgliedes selber und des mit ihm verbundenen Positionsgebers überwacht. Bei nicht korrektem Ansteuersignal für das Magnetstcllwerk oder bei nicht korrektem Arbeiten eines Magnetstellwerkes und seines Weggebers, verschiebt ein Notsteuerorgan die Regelstange des Magnetstellwerks in einer solchen Richtung, daß kein gefährlicher Betrieb für die Brennkraftmaschine auftreten kann. Dies wird im allgemeinen durch das Ausklinken von Federn erreicht, die in einem solchen Notfall die Regelstange in Richtung »stop« verschieben und dort halten.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der auch bei einem Ausfall des Positionsfühlers die für den problemlosen Lauf der Brennkraftmaschine erforderliche Regelung der Kraftstoffzufuhr ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß gelangt also eine zweite, getrennte „Regelschleife zur Anwendung, die in Abhängigkeit von unterschiedlichen Signalen eine Regelung durchführt, so »daß in jedem Fall ein einwandfreier Lauf der Brennkraftmaschine sichergestellt ist.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung mit einem Schnitt durch die Einspritzpumpe,
F i g. 2 ein detailliertes Blockdiagramm des Positionsfühlers nach Fig. 1,
Fig.3 einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung des Positionsfühlers,
F i g. 4 ein Blockdiagramm eines Regelsystems für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach F i g. 1,
F i g. 5 ein detailliertes Blockdiagramm des Detektors für eventuelle Störungen des Positionsfühlers nach Fig. 4,
F i g. 6 ein detailliertes Blockdiagramm eines Detektors für Störungen des Stellgliedes nach F i g. 4, und
F i g. 7 ein Blockdiagramm eines Teils des modifizierten Regelsystems nach F i g. 4.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung; außerdem enthält F i g. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe. Die allgsmein durch das Bezugszeichen 1 angedeutete, elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Verteiler-Einspritzpumpe 2 auf, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge elektronisch steuert und <ien 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 Ein spritzrohr 4 und die zugeordnete Einspritzdüse 5 zwisehen 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 weist auch eine Steuereinheit 8 auf, um die Kraftstoffmenge elektronisch zu steuern, die von der Einspritzpumpe 2 abgegeben wird.
Die Kaftstoff-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 Auslaßdurchgang 22 gegenüberliegt, strömt der komprimierte 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 einem Stellglied in Form 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 dargestellt. 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 Kraftstoffmenge geändert werden kann. Die Steuereinheit 8 enthält eine Schaltungsanordnung für die Steuerung der Verstellung des Soleniod-Betätigungsgliedes 25, das durch ein Treibersienal Si 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 Positionssignal S2 für die Regelhülse, das von dein Positionsfühler 26 erzeugt wird, wird auf die
Steuereinheit 8 gegeben.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Fühlers 26, der eine 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 ei'.ies 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 S2 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 Loee der Regelhülse 24 direkt festgestellt wird.
In F i g. 3 ist eine Ausführungsform eines mechanischen Positionsfühlers für die direkte Ermittlung der Lage der Regelhülse 24 dargestellt. Der Fühler 28 weist einen Kern 29, der an der Regeihüise 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 S] zu erzeugen, sind ein Beschleunigungsfühler 31 für die Erzeugung von Daten Vi, die die Lage des Fahrpedals (nicht dargestellt) anzeigen, ein Fühler 32 für die Kühlmitteltemperatur zur Erzeugung von Daten Y2, die die Temperatur des Kühlmittels für den Motor 1 darstellen, und ein Fühler 33 für die Temperatur des Kraftstoffs zur Erzeugung von Daten Yi vorgesehen, die die Temperatur des Kraftstoffs darstellen. Diese Daten Y] bis Yi werden in digitaler Form erzeugt. Darüber hinaus 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 elektromagnetichen 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 S3 ein Wechselspannungs-Ausganssignal erzeugt, wenn sich jeder Vorsprung der Spule 37 nähen und sich infolge der Drehung des Motors 3 dann wieder von der Spule 37 entfernt.
Die Frequenz des Signals 53 ändert sich also entspre- ω chend 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 St, das von der Steuereinheit 8 zugeführt wird, geschlossen oder geöffnet.
Fig.4 zeigt ein Biockdiagramm eines Regelsystems für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Fig. 1. Das Regelsystem beeinflußt die Lage des Stellglieds in Form der Regelhülse 24 in der Weise, daß entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors die optimale Kraftstoffmenge in jeden Zylinder des Motors eingespritzt werden kann. Dieses Regelsystem 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 Fahrpedals üblicherweise experimentell bestimmt werden kann. Bei dieser Ausführungsform werden die Daten Ki, K2 und Y3 sowie die Daten Kt 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 obenerwähnte Weise erhalten werden, gespeichert werden; die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge kann entsprechend dem obenerwähnten 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. Dann werden die Daten D] für die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge, die das in der Schaltungsanordnung 50 berechnete Ergebnis darstellen, in digitaler Form ausgegeben.
Für die Zuführung der Daten K4 für die Drehzahl des Motors zu der Rechnerschaltung 50 wird die Wellenform des Signals S3 in einer Formerschaltung 51 verändert, um das Signal S3 in ein Rechteckwellensignal 5s umzuwandeln; dann wird das Rechteckwellensignal S5, das die gleiche Frequenz wie das Signal S3 hat, einer Drehzahl-Rechnerschaitung 52 zugeführt, um auf der Basis des Signals S5 die Drehzahl des Motors zu jedem Zeitpunkt zu ermitteln. Damit werden also von der Drehzahl-Rechnerschaltung 52 die berechneten Daten K4 erzeugt, die zu jedem Zeitpunkt die Drehzahl des Motors in digitaler Form anzeigen.
Die Daten Du die die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge darstellen, werden in einen Daten-Umsetzer 53 eingegeben, wo sie in Ziel-Positionsdaten Di umgewandelt werden, die die Lage der Regelhülse 24 anzeigen, die für die Zuführung der durch die Daten D] dargestellten Kraftstoffmenge zu dem Motor erforderlich ist; die Daten Ζλ werden dann auf einen Umschalter 54 gegeben. Der Daten-Umsetzer 53 kann auch durch einen Lesespeicher (ROM) 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 D) werden getrennt von einem Drehzahl-Steuerdatengenerator 55, der im folgenden im Detail beschrieben werden soll, auf den Umschalter 54 gegeben; durch den Umschalter 54 werden entweder die Daten £>2 als Steuerdaten ausgewählt.
Die ausgewählten Steuerdaten von dem Umschalter 54 werden auf einen Digital/Analog (D/A) Wandler 56 gegeben, um sie in die entsprechende analoge Form unzusetzen; ein Steuersignal 5e in analoger Form, das von dem D/A-Wandler 56 abgeleitet wird, wird auf eine Fehler-Rechnerschaltung 57 und einen Umschalter 58 gegeben. Dieser Urnschalter 58 wird zurr, gleichen Zeitpunkt wie der Umschalter 54 umgestellt, wie noch erläutert werden soll; das Steuersignal Se, das den Daten Di 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 F i g. 4 durch die durchgezogenen Linien angedeutet ist. Das Positionssignal 52, das die tatsächliche Lage der Regelhülse 24, also des Einstellgliedes für die einzuspritzende Kraftstoffmenge, darstellt, wird zusätzlich zu dem Steuersignal Si auf die Fehler-Rechnerschaltung 57 gegeben, um ein Fehlersignal S7 zu erzeugen, welches die Differenz zwischen den Signalen 52 und Sb 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 57 wird auf die PI-Regelschaltung gegeben, wo es verarbeitet wird, um eine Proportional/Integrations (PI)-Regelung zu ermöglichen; das sich ergebende Ausgangssignal 5s wird durch den Umschalter 58 auf einen Impulsdauer-Modulator 60 gegeben. Der Impulsdauer-Modulator 60 erzeugt ein Treiberimpulssignal 5g, dessen Tastverhältnis entsprechend dem Pegel des Ausgangssignals von dem Umschalter 58 geändert wird. Das Treiberimpulssignal 5g wird auf das Solenoid-Detätigungsglied 25 gegeben, um das Betätigungsglied 25 so zu verstellen, daß es die Regelhülse 24 entsprechend dem Tastverhältnis des Signals 5g positioniert.
Die Lageänderung der Regeihülse 26, die durch das Betätigungsglied 25 durchgeführt wird, wird als Änderung des Positionssignals 52 auf die Eingangsseite der Fehler-Rechnerschaltung 57 zurückgekoppelt, so daß die Regelhülse 24 in der Weise angeordnet wird, daß die durch das Signal 57 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 Fühlers 26 die Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge unmöglich macht, ist ein Drehzahl-Regler 55 mit einer Zieldrehzahl-Rechnerschaltung 61 vorgesehen. Die Zieldrehzahl-Rechnerschaltung 61 enthält einen Speicher, in dem die Beziehung zwischen der Strecke, die das Fahrpedal heruntergedrückt worden ist, und der entsprechenden Ziel-Drehzahl des Motors gespeichert wird; Daten Ds, für die Ziel-Drehzahl, die zu jedem Zeitpunkt eine vorgegebene, der Lage des Fahrpedals entsprechende Drehzahl des Motors darstellen, können erzeugt werden, indem der Schaltungsanordnung 61 Daten Y) als Adressendaten zugeführt werden. Die Daten Di, für die Ziel-Drehzahl und die Drehzahldaten Ys, 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 dem Ist-Wert der 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 durchzogene Linien angedeutet sind, zu den Lagen umgestellt werden können, die durch gestrichelte Linien angedeutet worden sind, wodurch das Regelsystem entsprechend den Steuerdaten Di 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 erster Detektor 64 Für Störungen des Fühlers und ein Schaltsignalgenerator 65 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 52 für die Regelhülse gebildet; der Detektor 64 stellt evtl. Störungen aufgrund einer Überprüfung fest, ob der Pegel des Positionssignals 52 für die Regelhülse in einem vorgegebenen Bereich liegt oder nicht.
F i g. 5 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des Detektors 64 für Störungen des Fühlers. Das Signal 52 wird einem nichtinvertierenden Eingang eines Spannungskomparators 80 und einem invertierenden Eingang eines weiteren Spannungskomparators 81 zugeführt; eine Spannung Vn \ und eine Spannung Vl ι werden auf einen invertierenden Eingang des Spannungskomparators 80 bzw. einen nicht-invertierenden Eingang des Spannungskomparators 81 gegeben. Der Pegel der Spannung Vn 1 ist etwas höher als die obere Grenze des normalen Pegelbereiches des Signals 52, während der Pegel der Spannung Ll 1 etwas niedriger als die untere Grenze des Signals 52 ist. Deshalb sind beide Ausgangspegel der Spannungskomparatoren 80 und 81 niedrig, weil der Pegel des Signals 52 zwischen den Pegeln Vh 1 und VL 1 liegt, wenn der Fühler 26 normal arbeitet, während einer der Ausgangspegel ansteigt, wenn aufgrund einer Störung an dem Fühler 26 der Pegel des Signals 52 nicht zwischen den Pegeln Vh 1 und Vi. 1 liegt. Die Ausgänge dieser Spannungskomparatoren 80 und 81 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes verbunden. Als Ergebnis hiervon wird der Signalpegel 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 Ausgangsstellung 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 Ausgangsieitung 71 eines zweiten Detektors 70 für Störungen des Betätigungsgliedes verbunden, um festzustellen, ob das Solenoid-Betätigungsglied 25 normal arbeitet oder nicht. Die Drehzahl-Daten Y4 werden einem dritten Detektor 68 zugeführt, der auf der Basis der Drehzahl-Daten K3 feststellt, ob die Drehzahl des Motors kleiner als ein vorgegebener Wert (beispielsweise 500 Umdrehungen pro Minute) ist. Der Signalpegel 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.
F i g. 6 zeigt ein Blockdiagramm des zweiten Detektors 70 für Störungen des Betätigungsgliedes mit einer Glättungsschaltung 90 zur Erzeugung einer analogen Spannung Vs, deren Pegel sich entsprechend dem Tastverhälntis des Treiberimpulssignals Sg verändert. Die Spannung Vs wird an einen invertierenden Eingang eines Spannungskomparators 91 und einen nicht-invertierenden Eingang eines weiteren Spannungskomparators 92 angelegt; eine Spannung Vm und eine Spannung Ll2 ist etwas größer als die obere Grenze des normalen, entsprechend der Auslegung vorgesehenen Pegelbereiches der Spannung Ks, während der Pegel der Spannung Vl 2 etwas kleiner als die untere Grenze der Spannung Vs ist. Deshalb sind beide Ausgangspegel dieser Spannungskomparatoren 91 und 92 hoch, weil der Pegel der Spannung Vs zwischen den Pegeln Vn2 und Vl2 Hegt, wenn das Betätigungsglied 25 durch das Signal Sg normal betrieben wird, während einer dieser Ausgangspegel niedrig wird, wenn der Pegel der Spannung Vs nicht zwischen den Pegeln Vh 2 und Vl 2 liegt, weil aufgrund einer Störung des Solenoid-Betätigungsgliedes 25 das Signal S9 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 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 Anlasserschaltung 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.
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 Sir 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 Sw auf einen hohen Wert geht.
Darüber hinaus geht der Signalpegel auf der zweiten Ausgangsleitung 72 des zweiten Detektors 70 für Störungen des Betätigungsgliedes auf einen hohen Wert, wenn von dem zweiten Detektor 70 eine 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 Positionsfühler 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 Positionsfühler 26 werden die Umschalter 54 und 58 zu den Stellungen umgeschaltet, die durch gestrichelte Linien angedeutet sind, wenn der Motor normal arbeitet und kein Probleme mit dem Solenoid-Betätigungsglied 25 auftritt, so daß das Treiberimpulssignal S9, 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 D4 für die Ziel-Drehzahl angedeutet wird. Damit wird also die Drehzahl des Motors entsprechend der Lage des Fahrpedals gesteuert, wenn an dem Positionsfühler 26 Störungen auftreten, so daß auch in diesem Fall noch eine einwandfreie Steuerung der Kraftstoffeinspritzung möglich ist.
Da bei dieser Ausführungsform die Fehlerdaten Ds 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 Regelsystem zu ermöglichen, verbessert die sog. Regulierung, die den Eigenschaften bzw. der Kennlinie der Drehzahlregelung hinzugeführt wird, das Gefühl für das Fahrpedal.
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 F i g. 7 dargestellt ist, kann die Einrichtung jedoch auch so angelegt werden, daß der Positionsfühler 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 Reiheneinspritzpurnpen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    !.Elektronischgesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
    a) mit einem Stellglied für die einzuspritzende Kraftstoffmenge,
    b) mit einem Positionsfühler zur Erzeugung eines Signals für die Ist-Lage des Stellgliedes,
    c) mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Signals für die Ist-Lage des Fahrpedals,
    d) mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Signals für den Ist-Wert der Drehzahl der Brennkraftmaschine,
    e) mit einem Einspritzmengen-Regler zur Erzeugung eines Regelsignals für die Verstellung des Stellgliedes, um in Abhängigkeit von den beiden Ist-Lagen und dem Ist-Wert die gewünschte Kraftstoffmenge einzuspritzen,
    f) mit einem Detektor für eine eventuelle Störung des Positionsfühlers, und
    g) mit einer durch das Ausgangssignal des Detektors beaufschlagten Schaltungsanordnung zur Verstellung des Stellgliedes für den Notbetrieb der Brennkraftmaschine,
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