DE3145732A1 - Sicherheitseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit selbstzuendung - Google Patents

Sicherheitseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit selbstzuendung

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DE3145732A1 DE19813145732 DE3145732A DE3145732A1 DE 3145732 A1 DE3145732 A1 DE 3145732A1 DE 19813145732 DE19813145732 DE 19813145732 DE 3145732 A DE3145732 A DE 3145732A DE 3145732 A1 DE3145732 A1 DE 3145732A1
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Description

17463
6. 11.1981 Mü/Pi
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung
Stand der Technik
Bei selbst zündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) kommt der Überwachung der Drehzahl eine erhebliche Bedeutung bei. Bei mechanischen Kraftstoffzumeßsystemen dient hierfür ein Fliehkraftregler, der - vereinfacht dargestellt - je nach Betriebszustand bei niedrigerer oder höherer Drehzahl die Einspritzmenge begrenzt.
Auch bei elektronischen Systemen kommt der Verarbeitung von Drehzahlsignalen nicht zuletzt aus Sicherheitsgründen eine erhebliche Bedeutung bei, so daß das Drehzahlsensorsignal äußerst zuverlässig sein muß. Dies erfordert bei bekannten Anlagen einen unter Umständen beachtlichen Aufwand. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Drehzahlsignal mit relativ einfachen Mitteln sicher in den Griff zu bekommen, um bei auftretenden Fehlern entsprechend reagieren zu können.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs wird das Drehzahlsen-
sorsignal überwacht und bei Ausfall dieses Signals die einzuspritzende Kraftstoffmenge wenigstens reduziert.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Drehzahl mittelbar angebende Hilfssignale als Vergleichssignale zu verwenden (z.B. von einem Spritzbeginngeber) und im Fehlerfall des eigentlichen Drehzahlsensors mit diesem Hilfssignal einen Notfahrbetrieb zu gewährleisten.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Zeichnung
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein grobes Übersichtsschaubild einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung mit elektronischer Steuerung, Figur 2 ein Beispiel der Sicherheitseinrichtung mit einem Signal von einem Spritzbeginnsensor als Hilfssignal zur Kontrolle des Drehzahlsensors, Figur 3 ein grobes Flußdiagramm zur Funktionsüberwachung des Drehzahlsensors, Figur h und 5 verschiedene Beispiele von zur Verfügung stehenden Hilfssignalen, Figur 6 zwei Möglichkeiten für die Verwendung von Anlasserschaltsignalen als Hilfssignal und schließlich Figur 7 ein Flußdiagramm zur Funktionsprüfung de's Drehzahlsensors vor jedem Startvorgang.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele betreffen Sicherheitseinrichtungen bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung und einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffzumessung.
Figur 1 zeigt in grobschematischer Übersicht eine Diesel brennkraftmaschine mit ihren wesentlichsten Komponenten in Verbindung mit einem elektronischen Steuergerät. Die Brennkraftmaschine selbst ist mit 10 bezeichnet, sie besitzt ein Luftansaugrohr 11 und ein Abgasrohr 12. Im Bereich des Luftansaugrohres 11 sind ein Luftmengenmesser 13, ein Lader 1H sowie ein Ladedrucksensor 15 angeordnet. Der zum Lader 1^ gehörenden Turbine 16 folgt im Abgasrohr 12 eine Sonde 17 (Abgastemperatur oder Abgaskomponenten). Eine Kraftstoffpumpe trägt das Bezugszeichen 19 und sie steht ausgangsseitig über eine Kraftstoff örderleitung 20 mit einem Einspritzventil 21 in Verbindung, das einen Spritzbeginngeber 22 mit umfaßt. Mit 2k ist ein Anlasser bezeichnet, mit 25 eine Lichtmaschine und mit 26 ein Drehzahlsensor zum Erfassen der Diehzahl einer Brennkraftmaschinenwelle 27 über einen Zahnkranz 28. Schließlich trägt eine Brennraumsonde noch das Bezugszeichen 29·
Die einzelnen Sensoren sowie Anlasser und Lichtmaschine können mit einem Steuergerät 30 in Verbindung stehen, das seinerseits wieder die Förderdaten wie'Menge und Spritzbeginn der Einspritzpumpe 19 bestimmt.
Wesentlich in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ist nun, daß außer dem Drehzahlsensor 26 auch alle anderen Sensoren ein von der Drehzahl abhängiges Signal liefern und somit diese Signale zur Kontrolle des Dreh— zahlsensors herangezogen werden können. In diesem Zusammenhang ist auch die Lichtmaschine 25 als Sensor zu verstehen und ebenso bietet das Schaltsignal für den Anlasser 2\ ein entsprechendes Vergleichssignal.
Bei der in Figur \ gezeigten Anordnung vermögen der Spritzbeginnsensor 22 und die Brennraumsonde 29 der
3Η5732 17^63
Drehzahl am nächsten kommende Signale abzugeben. Dies deshalb, weil bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung infolge der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder eine genaue Zuordnung von Drehzahl und Einspritzung vorliegt, und sich somit das Spritzbeginnsignal und ein
Brennraumsignal als Vergleichssignale für die Ausgangswerte des Drehzahlsensors 29 am besten eignen.
Eine das Spritzbeginnsignal auswertende Sicherheitseinrichtung ist im Blockschaltbild bzw. als Flußdiagramm in Figur 2 dargestellt. Brennkraftmaschine und Steuergerät tragen bei Figur 2 das Bezugszeichen 33· Das nachfolgende Flußdiagramm ist in seine zwei Hauptbestandteile, ein Startprogramm und ein zyklisch ablaufendes Programm, unterteilt. Innerhalb des Startprogramms erfolgt die Abfrage, ob ein Drehzahlsignal auftritt, mit Hilfe eines Vergleichssignal vom Spritzbeginngeber 22. Im einzelnen ergibt sich beim speziellen Beispiel der folgende Ablauf.
Ein Block 3^· symbolisiert das Freigeben einer bestimmten Startmenge. Es folgt eine Drehzahlsignalabfrage 35 auf ein Auftreten von Drehzahlsignalen überhaupt.
Entsprechend wird das Ausgangssignal des Spritzbeginngebers 22 in einer Spritzbeginn-Signal-Abfrageeinheit 36 einer ja-nein-Entscherdung unterzogen. Die beiden Ja-Ausgänge der Abfrageeinheiten 35 und 36 sind zu einem UND-Gatter 37 geführt und bei einem positiven Ausgangssignal dieses UND-Gatters 37 findet nachfolgend ein normaler Programmablauf (Block 38) statt.
Dem Ja-Ausgang der Abfrageeinheit 36 folgt zusätzlich eine Maximalwertabfrageeinheit Uo, die als Drehzahlbegrenzung wirken kann. Ist der Maximalwert erreicht, dann
_ r\ ms
folgt entsprechend dem Block hl eine Reduzierung der eingespritzten Kraftstoffmenge.
Beide Ausgänge der Abfrageeinheiten 35 und 36 für das Drehzahlsignal und das Spritzbeginnsignal sind beim Gegenstand von Figur 2 noch zu einer Wahrheitstabelle geführt. Ausgangsleitungen U3 und kh aus der Wahrheitstabelle k2 markieren Fehlersignale bezüglich des Drehzahlsensors oder des Spritzbeginngebers. Diese Signälleitungen ^3 und kk sind zu einem ODER-Gatter 1*5 geführt, dessen positives Ausgangssignal eine Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge entsprechend Block kl nach sich zieht. Zusätzlich kann über eine strichpunktiert gezeichnete Leitung U6 in den normalen Programmablauf entsprechend Block 38 eingegriffen werden.
Die einzelnen Bereiche der Wahrheitstabelle k2 tragen römische Ziffern I bis IV. Im Bereich I läuft der Motor nicht oder jedoch sind beide Geber ausgefallen. Dann jedoch findet auch kein normaler Programmablauf entsprechend Block 38 statt.
Feld II in der Wahrheitstabelle k2 gibt an, daß die Brennkraftmaschine läuft, jedoch der Drehzahlgeber ausgefallen ist. In diesem Fall wird die Menge reduziert, was entweder einem liotfahrbetrieb gleich kommt oder jedoch bei einer Reduzierung auf Null einem Abstellen der Brennkraftmaschine. Feld III entspricht einem Ausfall des Spritzbeginngebers 22 und laufendem Motor. In diesem Fall wird ein Kotfahrbetrieb gewünscht. Feld IV markiert bei laufendem Motor korrekt arbeitende Sensoren, so daß das normale Programm ablaufen kann. Dieses Feld IV entspricht dem Auftreten eines Ausgangs signals am OTD-Gatter 37.
3H5732 17 '+ ü -
Bei Normalbetrieb erfolgt ein Überdrehzahlschutz (Abfrageeinheit Uo) über das Spritzbeginnsignal.
Wesentlich ist somit beim Gegenstand von Figur 2, daß der Spritzbeginngeber, der alle zwei Kurbelwellenumdrehungen einen Impuls liefert, zur
a) Kontrolle der Funktion des Drehzahlsensors 26 und
b) Drehzahlüberwachung dient.
Das Spritzbeginnsignal kann aufgrund der engen Kopplung zum Drehzahlsignal auch als redundantes Drehzahlsignal bezeichnet werden. Gleiches gilt für ein Brennraumsignal. Steht ein derartiges reduntantes Signal nicht zur Verfugung, dann läßt sich die überwachung der Arbeitsweise des Drehzahlsensors 26 mittels Ersatzsignalen realisieren, die anzeigen, "Motor läuft".
Diese Ersatzsignale können unterschiedlichster Natur sein. Im Flußdiagramm von Figur 3 sind sie mit x. bezeichnet. Sie erfahren dort in einem Block 50 eine Abfrage auf einen Schwellwert x. . Ist dieser Schwellwert ereicht,
is
dann findet im Block 51 eine Drehzahlabfrage statt. Liegt die Drehzahl unterhalb eines bestimmten Wertes, dann wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge reduziert. Bei x. unterhalb und einer Drehzahl oberhalb des Schwellwertes findet der normale Programmablauf statt.
Verdeutlicht wird der Hintergrund des Flußdiagramms von Figur 3 zweckmäßigerweise anhand von Figur h. Dort ist das Ausgangssignal der Lichtmaschine 25 über der Zeit aufgetragen. Erkennbar ist ein relativ niedriger Signalpegel während der Anlasserbetätigung und anschließend ein Signalanstieg bei normal laufendem Motor. War der Startversuch erfolglos, dann bleibt auch das Ausgangssignal
-Jf-
der Lichtmaschine 25 noch für eine kurze Zeit auf niedrigem Niveau und sinkt anschließend wieder ab. Dies ist in Figur h gestrichelt gezeichnet. Die nach dem Flußdiagramm von Figur 3 arbeitende Überwachungseinrichtung fragt im Falle von x. = U, .. eine als hori-
x Dati χ
zontale Linie gezeichnete Schwelle ab. Solange sie nicht .erreicht ist·, läuft daslnormale Startprogramm ab. Läuft der Motor mit hoher Drehzahl, dann vicd~die.se Schwelle überschritten und es findet nachfolgend eine Drehzahlabfrage statt. Im Falle eines korrekten Drehzahlsensor-Ausgangssignals kommt auch hier wieder der normale Programmablauf entsprechend Block 38 zum Tragen. Ein Drehzahlwert unterhalb des Schwellwertes bei gleichzeitig hoher Batteriespannung deutet jedoch auf einen Fehler im Drehzahlsensor hin, so daß als Folge davon die Einspritzmengenreduzierung entsprechend Block U1 wirksam wird.
Das gleiche, was entsprechend Figur h für die Batteriespannung gilt, gilt auch nach Figur 5 für Signale des Luftmengenmessers 13, des Ladedrucksensors 15, eines Kraftstoffmengenmessers sowie einer Abgassonde.
In Figur 5 sind über der Drehzahl der Ladedruck, das Luftmengenmeßsignal sowie ein Kraftstoffmengenmeßsignal aufgetragen. Ausgangspunkt einer jeden Meßkurve sei die Leerlaufdrehzahl. Für die einzelnen Signale werden nun geeignete Schwellwerte xis für jede der Meßgrößen definiert, wobei diese Schwellwerte Minimalwerte zur Einleitung der Drehzahlsensor-Kontrolle sind, oder jedoch Maximalwerte im Sinne eines Überdrehschutzes.
Während die oben stehenden Vergleichssignale entweder synchron mit dem Drehzahlgebersignal (Spritzbeginn und
Brennraumsonde) aufgetreten sind oder jedoch als analoge Werte vorliegen (Signale bezüglich Kraftstoffmenge, U , Luftmenge, Ladedruck und Abgas), enthält auch das Anlassersignal einen gewissen Informationsgehalt zur Realisierung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung. Verdeutlicht wird dies in den Darstellungen nach Figur 6a und b . Nach den dort gezeigten Darstellungen wird nämlich in Figur 6a abgefragt, ob nach Verstreichen einer gewissen Zeit Δ t nach Beginn der Anlasserbetätigung ein Drehzahlsignal vorliegt oder nicht. Ist ein α. Drehzahlsignal vorhanden, dann wird das normale Startprogramm und nachfolgende Arbeitsprogramm im Steuergerät abgewickelt, während beim Ausbleiben eines Drehzahlsignals der Strom für das Stellwerk des mengenbestimmenden Gliedes der Einspritzpumpe reduziert wird, weil ein Ausfall das Drehzahlsensors 26 wahrscheinlich ist.
Figur 6b zeigt demgegenüber die entsprechende Abfrage im Anschluß an das Ende des Anlassersignals. Beide Lösungen nach Figur 6a und Figur 6b unterscheiden sich somit in der Auswertung der Anstiegs- oder Abfallflanke des Anlassersignals zum Triggern einer Drehzahlabfrage, wobei für die Lösung nach Figur 6a zusätzlich eine Verzögerungszeit At gebildet werden muß.
Schließlich zeigt Figur 7 ein Flußdiagramm zur Drehzahlsensorfunktionsprüfung vor jedem Start, wobei hier Start mit dem Beginn der Freigabe einer Startmenge gleichgesetzt wird. Das Flußdiagramm teilt sich in ein Startprogramm und das nachfolgende zyklisch ablaufende Arbeitsprogramm. Block 60 verdeutlicht die Ansteuerung des Anlassers. Es folgt eine Drehzahlminimalabfrage 61. Solange die Drehzahl einen minimalen Drehzahlwert noch nicht erreicht hat, wird die Startmenge nicht freigegeben. Türst wenn die Drehzahl einen minimalen Wert über-
schritten hat, erfolgt eine erhöhte Kraftstoffzumessung im Sinne einer Startanreicherung über einen Block 63. Danach findet wiederum eine Drehzahlabfrage 6h statt, nach der die Startmenge solange wirkt, als der abzufragende Drehzahlwert n1 nicht erreicht ist. Ist jedoch dieser Wert erreicht, dann beginnt das normale zyklisch ablaufende Programm. Im Flußdiagramm von Figur 7 ist zusätzlich zu dem normalen Programmablauf 38 eine Drehzahlabfrage 65 vorgeschaltet, die jedoch innerhalb der normalen Programmschleife 66 angeordnet ist. Bleibt aus irgendeinem Grunde das Drehzahlsignal plötzlich aus, dann wird die zugemessene Kraftstoffmenge reduziert, falls eine bestimmte Zeit lang (Zähler 68) kein Drehzahlsignal geliefert wird. Diese Zeitdauer kann nun einmal als absolute Zeit vorgegeben werden, oder jedoch als die Dauer für eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen, was wiederum mittels der Auswertung z.B. von Spritzbeginnsignalen bestimmbar ist.
Die oben näher beschriebenen Ausführungsbeispiele von Sicherheitseinrichtungen stellen somit sicher, daß bei Ausfall von für die Brennkraftmaschinensteuerung wichtigen Sensoren keine Gefahr für Personen und Sachen auftritt und darüber hinaus je nach Auswertung der Fehlersignale ein Notfahrbetrieb möglich ist.

Claims (1)

  1. I · 4 ft ·« · «
    6.11.1981 Mü/Ei
    (MBE, 7ÖOO STOTTaA1RT
    Ansprüche
    1,)Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung zum Überwachen von Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfssignal gebildet wird, und der Ausgangswert des Sensors mit dem Hilfssignal verglichen und je nach Vergleichsergebnis Steuereinrichtungen betrieben werden.
    2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal mittelbar das Sensorsignal wiedergibt (redundantes Signal).
    3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal drehzahlabhängig ist.
    k. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal das Ausgangsignal eines Spritzbeginngebers (22) ist.
    5' Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal abhängig vom Ausgangssignal einer Lichtmaschine (25) oder abhängig von der Batteriespannung ist.
    6. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal abhängig von der geförderten Kraftstoffmenge ist.
    7. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfssignal das Ausgangs signal eines Luftmengenmessers im Ansaugrohr dient.
    8. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1. bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit Aufladung arbeitenden Brennkraftmaschine der Ladedruck als Hilfssignal dient.
    9. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche
    1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal einer Sonde in der Abgasleitung (Abgaszusammensetzung oder Abgastemperatur) als Hilfssignal dient.
    10. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3S dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination der Signale bezüglich Spritzbeginn, Kraftstoffmenge, Luftmenge, Ladedruck, Abgas und Versorgungsspannung das Hilfssignal bilden.
    11. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal abhängig von der Anlasserbetätigung erzeugt ist.
    12. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal eine Zeitdauer ( At) nach dem Einschalten des Anlassers gebildet wird.
    in,..
    13. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal unmittel oder verzögert um eine bestimmte Zeitdauer nach dem Abschalten des Anlassersignals gebildet wird.
    1^. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Drehzahlüberwachung.
    15. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der
    ^1 Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Drhezahlsensors (26) ein Notfahrbetrieb über Signale eines Spritzbeginngebers (22) steuerbar ist.
    16. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Startmenge erst nach Erreichen eines bestimmten Drehzahlgeberausgangssignals freigegeben wird.
    17· Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebs der Brennkraftmaschine die einzuspritzende Kraftstoffmenge dann zurückgenommen wird, wenn für eine bestimmte Zeitdauer oder eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen einer Brennkraftmaschinenwelle kein Ausgangssignal am Drehzahlsensor (26) aufgetreten ist.
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