DE3235345A1 - Steuereinrichtung fuer ein kraftstoffzumesssystem einer diesel-brennkraftmaschine - Google Patents

Steuereinrichtung fuer ein kraftstoffzumesssystem einer diesel-brennkraftmaschine

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DE3235345A1 DE19823235345 DE3235345A DE3235345A1 DE 3235345 A1 DE3235345 A1 DE 3235345A1 DE 19823235345 DE19823235345 DE 19823235345 DE 3235345 A DE3235345 A DE 3235345A DE 3235345 A1 DE3235345 A1 DE 3235345A1
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Description

15-9.1982 Vb/Hm
ROBEET BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1
Steuereinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Diesel-Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem eines Dieselmotors mit einer Reihenschaltung aus einem Fahrpedalstellungssensor, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Regelkreis' bestehend aus einem Stellregler, einem ein mengenbestimmendes Glied einer Kraftstoffpumpe beeinflussenden Stellwerk und einem Regelwegsensor. Mit dieser bekannten Regeleinrichtung soll die zugeführte Kraftstoffmenge im Hinblick auf verschiedene Parameter wie Leistung, Abgas oder spezifischer Verbrauch optimal augemessen werden. Speziell während des Anlaßvorganges der Brennkraftmaschine ist es üblich, mit der bekannten Regeleinrichtung eine temperaturabhängige Erhöhung der zugeteilten Kraftstoffmenge vorzunehmen.
Ebenso ist es aus der DE-AS 19 62 570 bekannt, Schutzmaßnahmen gegen Störungen vorzusehen, die vor allem durch Unterbrechungen der Zuleitungen, des Regelkreises oder in der Betriebsspannungserzeugung entstehen und die dazu führen, daß der Motor eine unervünsehte, eventuell gefährlich hohe Leistung abgibt bzw. auf eine zu große Drehzahl gesteuert wird. Durch diese Schutzmaßnahmen wird bei einer Unterbrechung der wichtigsten Teile des Hauptregelkreises eine Steuerung bewirkt, bei welcher der Motor stehenbleibt oder mit geringer Leistungsabgabe und kleiner Drehzahl weiterläuft.
Bezüglich der Startanreicherung weist diese bekannte Einrichtung den Nachteil auf, daß die Lage des mengenbestimmenden Gliedes der Kraftstoffpumpe im Startfall ausschließlich durch das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit bestimmt wird. Dies kann während des Anlaßvorganges insbesondere bei einer bereits schwachen Batterie dazu führen, daß die Versorgungsspannung für . die Signalverarbeitungseinheit soweit abfällt, daß die Signalverarbeitungseinheit keine exakt definierten Ausgangssignale mehr liefert und in diesem Falle auch die erforderliche Kraft stoffstartmenge nicht mehr zur Verfügung gestellt wird.
Auch die im Störfall der Regeleinrichtung eingeleitete Reduktion der Kraftstoffzufuhr auf minimale Werte erweist sich nicht immer als vorteilhaft. So kann z.B. bei einem mit einer derartigen Diesel-Brennkraftmaschine ausgerüsteten Traktor im schwierigen Gelände selbst im Störfall der Regeleinrichtung ein Bedarf nach mittlerer oder hoher Leistung der Brennkraftmaschine bestehen. Mit der bekannten Schutzanordnung würde
die Brennkraftmaschine bei hohen Leistungsanforderungen
im Störfall zwangsläufig stehenbleiben, vas unter Umständen recht unangenehme Folgen hätte.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für das Kraftstoff zumeßsystem einer Brennkraftmaschine wird erreic-ht, daß auch bei extrem schwacher Batterie noch eine Startanreicherung möglich und somit ein sicheres Starten der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft erweist sich die Tatsache, daß hierzu keine Information über die Anlasserbetätigung benötigt wird und
somit eine Leitung zum elektronischen Steuergerät entfallen kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die erhöhte Einflußnahme des Fahrers auf den Fahrbetrieb im Falle einer Störung der Regelung der Kraftstoffzumessung. Durch eine, in Abhängigkeit vom Ausmaß der Störung stufenweise änderbare Auftrennung bzw. Beschaltung der Regeleinrichtung ist zwar keine optimale Kraftstoffzumessung gewährleistet, aber dem Fahrer bleibt weitestgehend die Möglichkeit erhalten, über eine direkte Steuerung der
Kraftstoffzumessung die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine selbst zu bestimmen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der angegebenen Regeleinrichtung möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild der
iÄO
f· · H *
■* ·· · ft * » w
3^- ^ I I) V
ι ου / y
Regeleinrichtung, Figur 2 eine Übersicht der bei der jeweiligen Störung eingeleiteten schaltungstechnischen Maßnahmen und Figur 3 ein detailliertes Schaltbild.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele betreffen ein Steuer- bzw. Regelsystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Diesel-Brennkraftmaschine. In Figur 1 ist mit 10 ein Fahrpedalstellungssensor bezeichnet. Ausgehend von normalen Betriebsbedingungen werden die Signale dieses Fahrpedalstellungssensors 10 durch die Serienschaltung eines Fahrpedalwinkel-Periodendauerwandlers 11, einer Signalverarbeitungseinheit 12, eines Stellreglers 13, eines Pulslängenmodulators 1h, einer Endstufe 15 und eines Stellwerks 16 einem mengenbestimmenden Glied 17 einer Kraftstoffpumpe 18 zugeführt. Der Regelkreis wird durch einen Regelwegsensor 19 geschlossen, der eingangsseitig mit dem Stellwerk 16 und ausgangsseitig mit dem Stellregler 13 verbunden ist.
Ein weiterer Ausgang des Regelwegsensors 19 ist mit einer Störerkennungsanordnung 20 verbunden. Das Ausgangssignal dieser Störerkennungsanordnung 20 wird einerseits der Signalverarbeitungseinheit 12 und andererseits dem Eingang eines UND-Gatters 21 zugeführt.
Durch die der Signalverarbeitungseinheit 12 und dem Stellregler 13 nachgeschalteten Wechselschalter 22 und 23 ist es möglich, im Störfall eine geänderte Signalleitung aufzubauen.
BAD ORIGINAL
Durch den vom Ausgang eines ODER-Gatters 2^ angesteuerten Wechselschalter 22 kann im Störfall die Signalverarbeitungs einheit 12 als Verbindungsglied zwischen Fahrpedalwinkel-Periodendauer-wandler 11 und Stellregler 13 durch einen Periodenspannungs-wandler 25 ersetzt -werden. Analog läßt sich durch den vom Ausgang des UND-Gatters 21 betätigten Wechselschalter 23 ein P-Regler 26 anstelle des Stellreglers 13 in den Signalweg zwischen Schalter 22 und Pulslängenmodulator 1U einfügen.
Ein zweiter Eingang des UUD-Gatters 21 ist über einen Inverter 27 mit dem Ausgang eines Versorgungsspannungswächters 28 verbunden. Das Ausgangssignal des Versorgungsspannungswächters 28 dient weiterhin zur Ansteuerung eines Wechselschalters 29, der in der Signalleitung zwischen dem Regelwegsensor 19 und dem Stellregler 13 angebracht ist. Entsprechend der Stellung des Wechselschalters 29 wird der Stellregler 13 entweder mit dem Ausgangssignal des Regelwegsensors 19 oder mit einer Konstantspannung IL, beaufschlagt.
Die Eingänge des ODER-Gatters 2h sind mit einer Kontrollanordnung 30 sowie mit einem Referenzspannungswächter 31, der gleichzeitig ein Resetsignal für die Signalverarbeitungseinheit 12 liefert, verbunden. Eingangsseitig wird die Kontrollanordnung 30 von der Signalverarbeitungseinheit 12 angesteuert. Durch mehrere Pfeile 32 soll angedeutet werden, daß die Signalverarbeitungseinheit 12 mit weiteren Signalen wie z.B. Temperatur, Abgaswerte usw. beaufschlagt werden kann.
Zur Erläuterung des Ausführungsbeispieles in Figur 1 dient das Flußdiagramm in Figur 2. Folgende, in den Blöcken ij-0 bis ^3 dargestellten schaltungstechnischen Maßnahmen sind vorgesehen:
ISAD ORiGINAL
Im Normalfall (Block ^O), wenn die Batteriespannung U-,
größer oder gleich einem minimalen Wert U . ist und die
mm
Störerkennungsanordnung 20 keine Störung feststellt, wird das Ausgangssignal des Fahrpedalwinkel-Periodendauerwandlers 11 durch die Signalverarbeitungseinheit 12 verarbeitet und über den Stellregler 13 zum Pulslängenmodulator ~\k weitergeleitet.
Wird jedoch von der Störerkennungsanordnung 20 bei normaler Batteriespannung eine Störung gemeldet, so wird anstelle des Stellreglers 13 der P-Regler 26 in den Regelkreis geschaltet (Block U1).
Nimmt die Batteriespannung Werte zwischen der minimalen Versorgungsspannung und der Referenzspannung an, dann wird die Regelcharakteristik des Stellreglers 13 durch die Betätigung des Schalters 29 von PID-Verhalten auf 2-Punkt-Regelung umgestellt (Block k-2) .
Sinkt die Batteriespannung auf Werte unterhalb der Referenzspannung, so wird in Abänderung zu Block k2 die Verarbeitung des Ausgangssignals des Fahrpedalwinkel-Periodendauerwandlers 11 von dem Periodenspannungswandler 25 übernommen, das 2-Punkt-Regelverhalten des Stellreglers 13 bleibt jedoch ungeändert (Block k-3) . Für die beiden letztgenannten Möglichkeiten Block k2 und k3 ist es unerheblich, ob die Störerkennungsanordnung 20 eine Störung meldet oder nicht meldet.
Unter normalen Bedingungen beinhaltet der Signalweg von Fahrpedalstellungssensor 10 zum Stellwerk 16 die Komponenten Fahrpedalwinkel-Periodendauerwandler 11, Signalverarbeitungseinheit 12, Stellregler 13, Pulslängenmodulator lh und die Endstufe 15 (Block k0). Die
BAD ORIGINAL
1 80.7
"beiden Komponenten, der Versorgungsspannungswächter 28 und die S-törerkennungsanordnung 20 liefern im Normalfall eine logische Hull an ihrem Ausgang. Im Störfall dagegen ergibt sich am Ausgang der Störerkennungsanordnung 20 eine logische 1, die in Verbindung mit dem invertierten Ausgangssignal des Versorgungsspannungswächters 28 dem UND-Gatter 21 zugeführt wird. Der Ausgang des UND-Gatter 21 nimmt dann den logischen Zustand 1 an und betätigt den Schalter 23. Bei einem τοη der Störerkennungsanordnung 20 gemeldeten Fehler wird durch Schalter 23 einerseits der Regelkreis aufgetrennt, so daß eine reine Steuerung vorliegt, und andererseits der normalerweise PID-Verhalten aufweisende Stellregler 13 durch einen P-Regler 26 ersetzt (Block kl). Damit ist gewährleistet, daß der Fahrer selbst in einem derartigen Störfall noch ausreichenden Einfluß auf die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine ausüben kann.
Fällt die Batteriespannung auf einen Wert zwischen U .
mm
und U „ ab, so liegt am Ausgang des Versorgungsspannungswachters 28 eine logische 1 an, die einerseits den Schalter 29 betätigt und andererseits über den Inverter 27 das UND-Gatter 21 sperrt. Mit Hilfe des Schalters 29 wird der Istwerteingang des Stellreglers 13 mit einer Konstantspannung U„ anstelle der Regelweggeberspannung beaufschlagt. Durch eine geeignete Wahl von UM läßt sich der Stellregler 13 über den Fahrpedalstellungssensors 10 als 2-Punkt-Regler betätigen (Block k2), so daß die beiden Möglichkeiten minimale und maximale Kraftstoff förderung mit Hilfe des Fahrpedalstellungssensors vorwählbar sind.
BAD ORIGINAL
1 fi Π 7
ä Si' id' /
Sinkt die Batteriespannung während des Anlaßvorganges ab, so kann der Fahrer durch entsprechende Betätigung des Fahrpedals eine maximale Kraftstoffzumessung vorwählen, so daß ein sicheres Anlassen der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.
Sinkt andererseits während des normalen Fahrbetriebes die Batteriespannung wegen eines Defektes ab, so liegt es im Ermessen des Fahrers die Fahrt in einer Art Efotf ahrbetrieb fortzusetzen oder aber, falls Sicherheitsgründe dies erforderlich machen, die Kraftstofförderung auf ein Minimum zu reduzieren und den Motor ausgehen zu lassen.
Nimmt die Batteriespannung Werte unterhalb der Referenzspannung U _ an, so wird zusätzlich zu Schalter 29 auch der Schalter 22 durch das Ausgangssignal des Referenzspannungswächters 31 betätigt. In einem derartigen Fall ist eine einwandfreie Funktion der Signalverarbeitungseinheit 12 nicht mehr gewährleistet, so daß anstelle der Signalverarbeitungseinheit 12 ein Periodenspannungswandler 25 die Signale des^Fahrpedalwinkel-Periodendauerwandlers 11 verarbeitet und an den Stellregler 13 weiterleitet (Block k-3) · Gleichzeitig liefert; der Referenzspannungswächter 31 auch ein Reset-Signal an die Signalverarbeitungseinheit 12, so daß diese nach einem Wiederansteigen der Versorgungsspannung betriebsbereit ist.
Figur 3 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Ausgangsstufe 50 des Regelwegsensors 19, des Versorgungsspannungswächters 28 und des Schalters 29· Da in Figur 1 besonderer Wert auf eine übersichtliche, teilweise vereinfachende Darstellung gelegt wurde, lassen sich die einzelnen Baugruppen in dem Detailschaltbild Figur 3 nicht immer eindeutig den Blöcken
ORIGINAL
in Figur 1 zuordnen. So werden zur Realisierung des Schalters 29 teilweise Bauelemente der Ausgangsstufe des Regelwegsensors 19 verwendet. Gerade durch die Mitbenutzung von bereits existierenden Bauelementen bei dieser Ausführung der Erfindung wird ein reduzierter Schaltungsaufwand erreicht, der sich als besonders vorteilhaft erweist. Statt des im Ausführungsbeispiel automatisch betätigten Schalters 29 ist jedoch auch eine manuelle Umschaltung denkbar.
Die Ausgangsstufe 50 beinhaltet einen über den Pluseingang angesteuerten Operationsverstärker 51> dessen Ausgang über eine Serienschaltung eines Widerstandes 52 und einer Diode 53 mit der Basis eines Transistors 5^· verbunden ist. Der Emitter des Transistors 5^· ist einerseits zur Gegenkopplung des Operationsverstärkers 51 über den Widerstand 55 mit dem Minuseingang von Operationsverstärker 51 j zum anderen mit dem Stellregler 13 und über einen Widerstand 56 mit Masse verbunden. Mit der Referenzspannung U _ wird der Kollektor des Transistors 5^ ebenso wie der Emitter und, über einen Widerstand
57 auch die Basis eines komplementären-Transistors 58 beaufschlagt. Der Emitter des Transistors 5^ ist über einen Widerstand 59 mit dem Kollektor des Transistors
58 verbunden.
Der Versorgungsspannungswächter 28 besteht aus einem Komparator 6o, dessen Minuseingang mit dem Mittelabgriff einer zwischen Referenzspannung und Massepotential liegende Serienschaltung aus einem Widerstand 61 und einem Widerstand 62 verbunden ist. Der Pluseingang wird durch einen weiteren Spannungsteiler bestehend aus einem Widerstand 63 und einem Widerstand 6h mit der entsprechend herabgeteilten Versorgungsspannung beaufschlagt. Über die Serienschaltung eines Widerstandes 65 und einer Diode 66 wird das Ausgangssignal des Komparators 60 auf den Pluseingang zurückgekoppelt.
a a ι
1W *# /
Die Basis des Transistors 5k ist ü"ber eine Diode 6j mit dem Komparatorausgang verbunden. Zwischen der Basis des Transistors 58 und dem Ausgang des !Comparators 60 liegt die Serienschaltung aus einer Diode 69 und einem Widerstand 68.
Im Normalfall, wenn die Batteriespannung oberhalb eines bestimmten, durch die Spannungsteilerverhältnisse der Widerstände 63 und 6k bzw. 61 und 62 einstellbaren Wertes liegt, befindet sich der Komparator 60, der beispielsweise mit einer Open-Kollektor-Ausgangsstufe versehen ist, im Sperrzustand. Die Basis von Transistor 58 wird dann über den Widerstand 57 auf das Potential der Referenzspannung gelegt und der der Transistor 58 somit gesperrt. Der als Impedanzwandler eingesetzte Transistor 5^· wird bei gesperrtem Komparator 60 alleine durch die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 51 ausgesteuert, da seine Basis über die Diode vom Komparatorausgang abgekoppelt ist. Die am Emitter des Transistors 5^ auftretende, zur Position des mengenbestimmenden Gliedes proportionale Spannung wird dem Stellregler 13 als Ist-Information zugeführt.
Unterschreitet die Versorgungsspannung einen minimalen Wert, so wird der Ausgang des Komparators 60 auf Massepotential geschaltet. Über die jetzt in Durchlaßrichtung betriebene Diode 67 wird der Transistor 5k sicher gesperrt. Da Transistor 58 bei entsprechender Wahl der Widerstände 57 und 68 in einen leitenden Zustand versetzt wird, ergibt sich das am Emitter des Transistors 5k auftretende Potential allein aus der Wahl der Widerstände 59 und 56. Diese konstante, mit ü„ bezeichnete Istwertspannung wird derart bemessen, daß sich durch eine entsprechende Vorgabe des Sollwertes sowohl eine maximale wie auch eine minimale
BAD ORIGINAL
ί 3 rf
Stromstärke zur Steuerung des Stellwerks 16 einstellen läßt. Der Stellregler 13 wird dann als 2-Punkt-Regler "betrieben, mit dem einerseits im Startfall eine maximale KraftstoffZuteilung möglich ist, mit dem andererseits aber auch eine minimale Kraftstoffmenge zugeteilt werden kann, wie z.B. in einem Störfall, der im normalen Fährbetrieb zu einem Absinken der Versorgungsspannung führt.
Durch die Mitkopplung des Komparators 6θ über den Widerstand 65 und die Diode 66 liegt ein hystereseartiges Schaltverhalten des Komparators vor. Hierdurch läßt sich insbesondere bei einer schwachen Batterie, bei der der Wert der Versorgungsspannung annähernd mit dem eingestellten Minimalwert übereinstimmt, die Situation vermeiden, daß der Komparator 60 ständig hin- und herschaltet und die Brennkraftmaschine in einer Art Ruckelbetrieb betrieben wird.
Durch diese Schaltungsanordnung in Figur 3 ist somit gewährleistet, daß trotz eines Absinkens der Versorgungsspannung ein Starten der Brennkraftmaschine gewährleistet ist, aber andererseits bei allen sonst möglichen Störfällen gefährliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine vermieden werden.
BAD

Claims (8)

1 gfi 7
15.9.1982 Vb/Hm
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1
Ansprüche
/1./Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem bei einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Reihenschaltung aus einem Fahrpedalstellungssensor, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Regelkreis bestehend aus einem Stellregler, einem ein mengenbestimmendes Glied einer Kraftstoffpumpe beeinflussenden Stellwerk und einem Regelwegsensor, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Absinken der Versorgungsspannung auf einen bestimmten Wert die Regelcharakteristik des Regelkreises von stetigem Regelverhalten auf unstetiges Regelverhalten automatisch oder manuell umschaltbar ist.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störungen des Regelwegsensor von einer geregelten Kraftstoffzumessung auf eine gesteuerte Kraftstoffzumessung umgeschaltet wird.
3. Regeleinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem weiteren Absinken der Versorgungsspannung die Signale des Fahrpedalstellungssensors nicht über die Signalverarbeitungseinheit geleitet werden, sondern mehr oder weniger unmittelbar dem Stellregler zugeführt werden.
k. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelcharakteristik der Kraftstoffzumessung durch die Beaufschlagung des Istwert-Einganges des Stellreglers mit einem konstanten Wert von stetig auf unstetig umgeschaltet wird.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und/oder h, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten der Regelcharakteristik des Regelkreises zur Kraftstoffzumessung durch einen Komparator gesteuert wird.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kraftstoffzumessung eine Proportionalsteuerung ist.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Störung des Regelwegsensors und eines Versorgungsspannungsabfalls eine . Regelung der Kraftstoffzumessung mit 2-Punkt-Charakteristik vorliegt.
8. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedalstellungssensorsignal bei einer Störung der Signalverarbeitungseinheit mehr oder weniger direkt dem Stellregler zugeführt wird.
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