DE3311351A1

DE3311351A1 - Control device for the fuel metering in a diesel internal combustion engine

Info

Publication number: DE3311351A1
Application number: DE19833311351
Authority: DE
Inventors: Fridolin 7146 Tamm Piwonka
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-03-29
Filing date: 1983-03-29
Publication date: 1984-10-04
Also published as: JPH0463221B2; JPS59180042A

Abstract

A control device is proposed, especially for a servo actuator of an injection pump of a diesel internal combustion engine for controlling the injection of the fuel, with an electro-hydraulic converter for the actuation of a control element, by means of which it is possible, in the event of a fault in the control device, especially due to a failure of the feed back signal, to adjust the power output of the internal combustion engine to the particular requirements by way of a controlled fuel metering. To this end it is proposed to reduce the value of the pulse repetition frequency controlling the electro- hydraulic converter, for example in the event of a failure of the control path sensor to such an extent that, despite its mechanical inertia, the electro-hydraulic converter is capable of following the electrical input pulses (sub-critical operation) and does not assume a position corresponding to the average electrical input signal as in the normal case (supercritical operation). In addition it is proposed to switch on a speed-related control in addition to this controlled fuel metering, so that even in the event of a fault in the control path sensor, an idling control or even a final shut down, for example, can be performed. <IMAGE>

Description

18450 ι,18450 ι,

9.3.1983 Vb/Hra9.3.1983 Vb / Hra

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Regeleinrichtung für die Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine Control device for fuel metering in a diesel internal combustion engine

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für ein Stellwerk einer Einspritzpumpe zur Betätigung des mengenbestimmenden Gliedes einer Einspritzpumpe für eine Dieselbrennkraftmaschine. Das Stellwerk besteht aus einem elektrohydraulischen WandlerThe invention relates to a control device for a positioner of an injection pump for actuating the quantity-determining Link of an injection pump for a diesel internal combustion engine. The interlocking consists of an electro-hydraulic converter

und einem hydraulischen Stellkolben. Diese bekannte Stelleinrichtung dient zu einer optimalen Regelung der Einspritzpumpe in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie z.B, Last, Drehzahl, Abgaswerte, Motortemperatur oder spezifischer Kraftstoffverbrauch. Im Fall einer Unterbrechung des Regelkreises, insbesondere bei einem Ausfall des die Position des Stellgliedes erfassenden Positionsfühlers ist eine korrekte Kraftstoffzumessung nicht mehr durchführbar. Zum Schutz der Brennkraftmaschine vor Zerstörung sind Sicherheitsvorrichtungen vorgesehen, die im Störfall einen Betrieb der Brennkraftmaschine bei reduzierter Vollast und eingeschränktem Drehzahlbereich unter Vermeidung einer Überlastung gewährleisten.and a hydraulic actuating piston. This known adjusting device is used to optimally regulate the Injection pump depending on various parameters, such as load, speed, exhaust gas values, engine temperature or specific fuel consumption. in the In the event of an interruption of the control loop, in particular if the one that detects the position of the actuator fails Position sensor is a correct fuel metering no longer feasible. Safety devices are used to protect the internal combustion engine from destruction provided that in the event of a malfunction an operation of the internal combustion engine at reduced full load and limited Ensure speed range while avoiding overload.

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In der DE-OS 30 07 663 vird z.B. eine elektronische Regelung offenbart, die eine hydraulisch wirkende Stellvorrichtung zur Verstellung des Stellgliedes der Einspritzpumpe aufweist. Die Stellvorrichtung ist derart konzipiert, daß "bei Ausfall des Reglers das Stellglied der Einspritzpumpe in eine vorbestimmte Endlage verlagerbar ist. Durch eine derartige'Regelung vird auch bei einem Ausfall des Reglers oder der Elektrik dafür gesorgt, daß das Stellglied in eine vorbestimmte Endlage gebracht wird und somit der Motor zur Vermeidung eines mechanischen Schadens gestoppt wird.In DE-OS 30 07 663, for example, an electronic Regulation discloses that a hydraulically acting adjusting device for adjusting the actuator of the Having injection pump. The actuator is designed in such a way that "if the controller fails, the actuator the injection pump can be displaced into a predetermined end position. Such a regulation also in the event of a failure of the controller or the electrical system ensures that the actuator is in a predetermined End position is brought and thus the motor is stopped to avoid mechanical damage.

Auch in der DE-AS 19 62 5T0 ist von einer Regeleinrichtung für das Stellwerk einer Einspritzpumpe eines Diesel motors die Rede, bei der im Pail einer Unterbrechung des Regelkreises ein zu hoher Istwert simuliert und das Stellglied des Stellwerks selbständig in .die Nullförderlage zurückgestellt wird.In DE-AS 19 62 5T0 there is also a control device for the interlocking of an injection pump of a diesel engine, in which in the Pail an interruption of the Control loop simulates an actual value that is too high and the control element of the interlocking automatically switches to the zero conveying position is postponed.

Diesen bekannten Regeleinrichtungen liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Unterbrechung des Regelkreises oder bei einem Ausfall einzelner Komponenten des Regelkreises eine überhöhte Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Eine Überlastung der Brennkraftmaschine wird dadurch vermieden, daß das mengenbestimmende Glied zur Kraftstoffzumessung im Störfall auf eine Position minimaler Kraftstoffzumessung gestellt wird, so daß die Brennkraftmaschine nur bei sehr niedrigen Einspritzmengen läuft oder sogar zum Stillstand kommt.These known control devices are based on the task of an interruption of the control loop or in the event of failure of individual components of the control loop, an excessive power output of the internal combustion engine to avoid. Overloading the internal combustion engine is avoided by the fact that the quantity-determining Link for fuel metering in the event of a malfunction set to a position of minimum fuel metering is, so that the internal combustion engine runs only at very low injection quantities or even for Standstill comes.

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Diese im Störfall der Regeleinrichtung eingeleitete Reduktion der Kraftstoffzumessung erweist sich nicht in allen Fällen als vorteilhaft. Wird eine derartige Regeleinrichtung bei Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen eingesetzt, so bedeutet eine Unterbrechung des Betriebs des Motors, daß sich das Fahrzeug aus eigener Kraft nicht mehr weiterbewegen kann. Derartige Situationen sollten nach Möglichkeit vermieden werden, so daß es dem Fahrer des Kraftfahrzeugs möglich ist, in einer Art Notfahrbetrieb die Fahrt fortzusetzen um die nächste Werkstatt aufzusuchen. Ein Notfahrbetrieb bei offenem Stellregelkreis wäre nur dann möglich, wenn das Stellglied im gesteuerten (open loop) Betrieb eine stabile und in einem eingeschränkten Last-Drehzahl-Bereich ausreichend genaue Positionierung erlaubt.This reduction in fuel metering initiated in the event of a malfunction in the control device does not prove to be the case in all cases as advantageous. Is such a control device in internal combustion engines in motor vehicles used, an interruption in the operation of the engine means that the vehicle is on its own Force can no longer move. Such situations should be avoided whenever possible so that it the driver of the motor vehicle is possible in a way Emergency operation to continue the journey in order to visit the nearest workshop. An emergency operation when the vehicle is open Control loop would only be possible if the actuator is stable in open loop operation and allows sufficiently accurate positioning in a restricted load / speed range.

Weiterhin ist ein elektromechanischer Wandler bekannt, der durch elektrische Impulssignale angesteuert wird. Dabei wird die Dauer der Einschalt- bzw. Freilaufzeit ausreichend kürzer als die Mindestansprechzeit, die zum Verschieben des Magnetankers über seinen vorgegebenen vollen Hub erforderlich ist, gewählt. Der elektromechanische Wandler nimmt dann eine mittlere zum Tastverhältnis der elektrischen Impulssignale proportionale Stellung ein, wobei dem Kolbenhub eine nur sehr kleine Vibrationshubkomponente überlagert ist. Durch diese, im weiteren als überkritisch getaktete Ansteuerung bezeichnete Steuerung des elektromechanischen Wandlers lassen sich verschiedene Vorteile gegenüber einer unterkritischen Ansteuerung erreichen, bei der der Kolben des elektrohydraulischen Wandlers schnelle, durch die elektrische Impulsfolge vorgegebene Hin- und Herbewegungen über den ganzen Hubbereich ausführt. Zum einen wird der Werkstoffverschleiß im überkritischen BetriebFurthermore, an electromechanical converter is known which is controlled by electrical pulse signals. The duration of the switch-on or freewheeling time is sufficiently shorter than the minimum response time that was set for Moving the armature over its specified full stroke is required, selected. The electromechanical The converter then takes a mean position proportional to the pulse duty factor of the electrical pulse signals a, with only a very small vibration stroke component superimposed on the piston stroke. Through this, in the further Control of the electromechanical converter, referred to as supercritical clocked control, can be controlled in various ways Achieve advantages over a subcritical control in which the piston of the electrohydraulic The transducer’s rapid back and forth movements determined by the electrical pulse train carries out over the entire stroke range. On the one hand, there is material wear in supercritical operation

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stark verringert. Weiterhin -wird aufgrund der kleinen Vibrationshubkomponente bei überkritischer Ansteuerung die Regelunempfindlichkeit, die in der mechanischen Ausgangsgröße des Wandlers vorhanden ist, beseitigt.greatly reduced. Furthermore -will be due to the small Vibration stroke component in the case of supercritical control, the control insensitivity that in the mechanical Output variable of the converter is present, eliminated.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

~i ns ta &s ο η d s r* s.~ i ns ta & s ο η d s r * s.

Mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, /für ein Stellwerk einer Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 wird dagegen erreicht, daß auch im Falle einer Störung der Regelung der Kraftstoffzumessung z.B. durch Ausfall des Positionsfühlers eine Ineinflußnahme auf die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine und somit ein Notfahrbe-" trieb möglich ist. Als besonders vorteilhaft ist die Tatsache anzusehen, daß hierzu keine zusätzlichen mechanischen Einrichtungen benötigt werden und alleine die Impulsfolgefreq.uenz und/oder die Amplitude der den elektrohydraulischen Wandler ansteuernden elektrischen Signale geändert wird.With the control device according to the invention / for an interlocking an injection pump of an internal combustion engine, with the characterizing features of claim 1 is against it achieves that even in the event of a malfunction in the control of the fuel metering, e.g. due to failure of the Position sensor influencing the power output the internal combustion engine and thus emergency driving is possible. The fact is particularly advantageous to see that this no additional mechanical facilities are required and only the Pulse repetition frequency and / or the amplitude of the electrohydraulic converter controlling electrical signals is changed.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der vorgeschlagenen Regeleinrichtung möglich. So ergibt sich beispielsweise ein komfortabler und sicherer Notfahrbetrieb dadurch, daß bei einem Ausfall des Positionsgebers eine von der Drehzahl abhängige Regelung der Kraftstoffzumessung aufgeschaltet wird.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the proposed control device possible. This results, for example, in comfortable and safe emergency driving in that in the event of a failure of the position sensor, a speed-dependent control the fuel metering is switched on.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im weiteren näher beschrieben. Zur Erläuterung des Standes der Technik zeigt Figur 1 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung für ein Stell-Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. To explain the prior art, FIG. 1 shows a block diagram of the control device for an actuating

werk einer Einspritzpumpe einer Dieselbrennkraf traasoh iiu->, Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem die Abhängigkeit des Stellweges rom Tastverhältnis am elektrohydraulischen Wandler für eine technisch realisierte Konfiguration aufgetragen ist. Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Anordnung zur Aufschaltung einer drehzahlabhängigen Regelung bei einem Ausfall des Positionsgebers.work of an injection pump of a diesel combustion engine traasoh iiu->, Figure 2 shows a diagram in which the dependency of the travel range rom the duty cycle applied to the electrohydraulic converter for a technically implemented configuration is. FIG. 3 shows a block diagram of a possible arrangement for connecting a speed-dependent one Regulation in the event of a failure of the position encoder.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In Figur 1 ist schematisch eine Anordnung für die Kraftstoff zumessung einer Dieselbrennkraftmaschine dargestellt. Die einer mit 10 bezeichneten Brennkraftmaschine zuzuteilende Kraftstoffmenge vird ausgehend von einem Fahrpedal 11 über die Serienschaltung von einem Fahrpedalstellungssensor 12, einer Steuerstufe 13, einem Stellregler 1U, einem Pulslängenmodulator 15» 'einer Leistungsendstufe 16, einem elektrohydraulischen Wandler 17, einem Stellwerk 18 sowie einer Einspritzpumpe 19, die mit der Brennkraftmaschine 10 über Kraftstoffleitungen 20 verbunden ist, gesteuert. Über einen Regelwegsensor 21, der die Position eines durch eine Feder 22' belasteten Stellkolbens 22 des Stellwerks 18 aufnimmt und dessen Ausgangssignal dem Stellregler lh zugeführt wird, wird der Regelkreis geschlossen. Das Ausgangssignal des Regeiwegsensors 21 wird einer Störerkennungsstufe 23 eingangsseitig zugeführt, die ausgangsseitig mit dem Pulslängenmodulator 15 verbunden is.t. Der Steuerstufe 13 werden neben den Signalen des Fahrpedalstellungssensors 12 noch weitere motorspezifische Signale wie z.B. Lastsignale, Drehzahlsignale, Temperatursignale, Signale über die Abgas zusammensetzung und andere nicht näher definierte Signale zugeführt. Die Komponenten Steuerstufe 13, Störerkennungsstufe 23, Stellregler ¹Ik, Pulslängenmodulator 15 und Leistungsendstufe 16 sind, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, zum Steuergerät 13' zusammengefaßt. Der aus einemIn Figure 1, an arrangement for the fuel metering of a diesel internal combustion engine is shown schematically. The amount of fuel to be allocated to an internal combustion engine labeled 10 is based on an accelerator pedal 11 via the series connection of an accelerator pedal position sensor 12, a control stage 13, an actuator 1U, a pulse length modulator 15 '', a power output stage 16, an electrohydraulic converter 17, an actuator 18 and an injection pump 19, which is connected to the internal combustion engine 10 via fuel lines 20, controlled. Via a control path sensor 21, which receives the a position by a spring 22 'loaded actuating piston 22 of the positioner 18 and whose output signal is supplied to the actuator controller lh, the control loop is closed. The output signal of the control travel sensor 21 is fed to an interference detection stage 23 on the input side, which is connected on the output side to the pulse length modulator 15. In addition to the signals from the accelerator pedal position sensor 12, the control stage 13 receives further engine-specific signals such as load signals, speed signals, temperature signals, signals about the exhaust gas composition and other signals that are not defined in detail. The components control stage 13, interference detection stage 23, actuator ¹ Ik, pulse length modulator 15 and power output stage 16 are, as indicated by the dashed line, combined to form the control unit 13 '. The one from one

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Elektromagnet 2k und einem im vorliegenden Ausführungsbeisp: als kontinuierlich wirkender 3/3-Steuerschieber 25 ausgebildete elektrohydraulisch^ Wandler 17 ist über eine Leitung 2' mit einem Drucktank 27, sowie über eine Leitung 28 mit einem Sammeltank 29 und über eine Leitung 30 mit dem Stellwerk 18 verbunden.Electromagnet 2k and an electrohydraulic converter 17 designed as a continuously acting 3/3-way control slide 25 in the present exemplary embodiment is connected via a line 2 'to a pressure tank 27, as well as via a line 28 to a collecting tank 29 and via a line 30 to the signal box 18 connected.

Die beschriebene Regeleinrichtung arbeitet wie folgt: Im eingeschwungenen Zustand, also bei Übereinstimmung von Regel- und Führungsgröße wird dem elektrohydraulischen Wandler 17 eine impulsförmige Eingangsspannung mit einem derartigen Tastverhältnis zugeführt, daß der Steuerschieber 25 in der in Figur 1 eingezeichneten Mittelstellung verweilt, bei der die Verbindung zwischen Stellwerk 18 und Druck- 17 bzw. Sammeltank 29 unterbrochen ist. Die Impulsfolgefrequenz ist so hoch gewählt, daß der Steuerschieber aufgrund seiner mechanischen Trägheit nicht entsprechend der impulsförmigen Ansteuerung hin und her schwingt, sondern eine Lage entsprechend dem mittleren Strom annimmt. Bei einer Änderung der Führungsgröße oder unter dem Einfluß einer Störgröße wird das Tastverhältnis der elektrischen Eingangssignale in der Weise geändert, daß der Steuerschieber den Stellkolben 22 des Stellwerks 18 entweder über eine Verbindung der Leitung 30 mit der Leitung 28 entlastet oder über eine Verbindung der Leitung 30 mit der Leitung 26 belastet. Der Stellkolben 22 des Stellwerks 18 bewegt sich gemäß der auf ihn einwirkenden Kräfte solange in die entsprechende Richtung und verändert dementsprechend die der Dieselbrennkraftmaschine 10 mit der Einspritzpumpe zuzumessende Kraftstoffmenge, bis die vom Regelwegsensor 21 gemeldete Regelgröße einen, zur Führungsgröße identische Wert angenommen hat. Im Normalfall, wenn die Funktions-The control device described works as follows: In the steady state, i.e. when the control and reference variables match, the electrohydraulic Converter 17 a pulse-shaped input voltage supplied with such a duty cycle that the control slide 25 is shown in FIG In the middle position, the connection between the signal box 18 and the pressure tank 17 or collecting tank 29 is interrupted. The pulse repetition rate is so high chosen that the control slide due to its mechanical inertia does not correspond to the pulse-shaped Control oscillates back and forth, but assumes a position corresponding to the mean current. When there is a change the reference variable or under the influence of a disturbance variable is the pulse duty factor of the electrical input signals Changed in such a way that the control slide the actuating piston 22 of the interlocking 18 either via a Connection of the line 30 with the line 28 relieved or via a connection of the line 30 with the line 26 charged. The actuating piston 22 of the interlocking 18 moves in accordance with the forces acting on it as long as corresponding direction and changes accordingly of the diesel internal combustion engine 10 with the injection pump Amount of fuel to be metered until the travel sensor 21 reported controlled variable has assumed a value identical to the reference variable. Normally, if the functional

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fähigkeit der Regeleinrichtung gewährleistet ist, ist somit eine exakte, die optimale Einspritzmenge zuteilende Einspritzung mit einem im überkritischen Bereich betriebenen elektrohydraulischen Wandler IT gegeben.ability of the control device is guaranteed, is therefore an exact, the optimal injection quantity allocating Injection given with an electro-hydraulic converter IT operated in the supercritical range.

Diese Situation ändert sich gänzlich, wenn eine Unterbrechung des Regelkreises , insbesondere durch einen Ausfall des Regelwegsensors 21 vorliegt. Ein derartiger Ausfall des Regelwegsensors 21 wird von einer Störerkennungsstufe 23 erkannt, die dann ihrerseits den Pulslängenmodulator 15 in der Weise beeinflußt, daß die Impulsfolgefrequenz der elektrischen Eingangssignale des elektrohydraulischen Wandlers 17 auf unterkritische Werte herabgesetzt wird.This situation changes completely if the control loop is interrupted, in particular by a Failure of the control path sensor 21 is present. Such a failure of the control path sensor 21 is detected by a fault detection stage 23 recognized, which in turn affects the pulse length modulator 15 in such a way that the pulse repetition frequency of the electrical input signals of the electrohydraulic converter 17 subcritical values is reduced.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist nicht nur auf Regelwegsensor-Störungen beschränkt, sondern kann auch im Falle einer Störung des Steuergerätes 13^Xoder des Stellreglers 1U von Nutzen sein. Auch bei einer Bestimmung der zugeteilten Kraftstoffmenge beispielsweise über die Einspritzzeitdauer, die mit Nadelhubsensoren oder piezoelektrischen Sensoren ermittelt werden kann, ist die erfindungsgemäße Regeleinrichtung im Störfall vorteilhaft einsetzbar. Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung bestehen nicht nur in einer Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sondern auch in einer störbedingten Steuerung des Einspritzzeitpunktes .The use of the control device according to the invention is not limited only to rule displacement sensor disorders, but may also be in case of failure of the control unit 13 or ^X for the positioner 1U useful. The control device according to the invention can also be used advantageously in the event of a malfunction when determining the amount of fuel allocated, for example via the injection duration, which can be determined with needle stroke sensors or piezoelectric sensors. The control device according to the invention can be used not only to control the amount of fuel to be injected but also to control the point in time of injection due to interference.

Die Vorteile eines unterkritischen Betriebes des elektrohydraulischen Wandlers 17, in dem die Impulsfolgefrequenz der elektrischen Eingangssignale so niedrig gewählt wird, daß der Steuerschieber 25 trotz seiner mechanischen Trägheit in der Lage ist, den einzelnen elektrischen Impulsen zu folgen, sollen anhand derThe advantages of subcritical operation of the electrohydraulic Converter 17 in which the pulse repetition rate of the electrical input signals is so low it is chosen that the control slide 25 is able, despite its mechanical inertia, to the individual to follow electrical impulses, based on the

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-S -AA--S -AA-

Diagramme der Figur 2 verdeutlicht werden. Die Diagramme 2a bis 2e dienen als grobschematische Übersicht und sollen nur die prinzipiellen Zusammenhänge wiedergeben. Die exakten Zusammenhänge werden weiter unten geschildert.Diagrams of Figure 2 are illustrated. The diagrams 2a to 2e serve as a rough schematic overview and should only reflect the principle relationships. The exact relationships continue pictured below.

In Figur 2a ist. eine willkürliche zeitliche, der Einfachheit halber als sprungförmig angenommene Änderung des Tastverhältnisses 4er elektrischen Eingangssignale des elektrohydraulischen Wandlers 17 aufgetragen. Die Figuren 2b bis 2e geben die zeitliche Änderung des Hubs des elektrohydraulischen Wandlers bzw. den Stellweg des Stellwerks 18 bei unterkritischem bzw. überkritischem Betrieb nach z.B. einem. Ausfall des Regelwegsensors 21 wieder. In Figur 2b ist der Hub/o%s Steuerschiebers 25 des elektrohydraulischen Wandlers 17 in Abhängigkeit von der Zeit bei überkritischem Betrieb aufgetragen. Entsprechend der Definition des überkritischen Betriebs nimmt der Steuerschieber 25 eine Position gemäß dem mittleren, durch das Tastverhältnis gegebenen, dem Elektromagnet 2h eingespeisten Strom an. Es ergibt sich somit eine stetige Abhängigkeit des Hubs des elektrohydraulischen Wandlers 17 von dem Tastverhältnis der elektrischen Eingängssignale. In Figur 2c ist der entsprechende Stellweg/des Stellkolbens 22 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Bis zur Zeit t = t nimmt der Hub des Steuerschiebers positive Werte an j d.h., daß der Drucktank 27 über die Leitung 26 mit der Leitung 30 verbunden ist, so daß der Stellkolben 22 mit dem im Drucktank herrschenden Druck P- beaufschlagt wird. Für Zeiten t < t. wird der Stellkolben gegen die wirksamen Federkraft durch den Druck P_n an den äußersten linken Anschlag gedruckt. Dies entspricht der im Diagramm 2c eingezeichneten Stellung S . In der ZeitIn Figure 2a is. an arbitrary temporal change in the pulse duty factor of 4 electrical input signals of the electrohydraulic converter 17, assumed for the sake of simplicity as a step change. Figures 2b to 2e show the change in time of the stroke of the electrohydraulic converter or the travel of the interlocking 18 in subcritical or supercritical operation after, for example, one. Failure of the control path sensor 21 again. In Figure 2b, the stroke / o% s control slide 25 of the electrohydraulic converter 17 is plotted as a function of the time in supercritical operation. In accordance with the definition of supercritical operation, the control slide 25 assumes a position in accordance with the mean current supplied to the electromagnet 2h, given by the pulse duty factor. There is thus a constant dependence of the stroke of the electrohydraulic converter 17 on the pulse duty factor of the electrical input signals. In FIG. 2c, the corresponding travel / of the actuating piston 22 is plotted as a function of time. Up to the time t = t, the stroke of the control slide assumes positive values j that is, the pressure tank 27 is connected to the line 30 via the line 26, so that the pressure P- prevailing in the pressure tank is applied to the actuating piston 22. For times t < t. the actuating piston is pressed against the effective spring force by the pressure P _n to the extreme left stop. This corresponds to the position S shown in diagram 2c. At the time

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t. < t < t nimmt der kontinuierlich wirkende Steuerschieber 22 exakt Mittelstellung an, d.h. das Stellwerk besitzt keine Verbindung mit den Leitungen 26 bzw. 28, so daß seine Position unverändert bleibt. Für Zeiten t>t,.t. <t < t the continuously acting control slide 22 assumes exactly the middle position, i.e. the signal box has no connection with lines 26 or 28, so that its position remains unchanged. For times t> t ,.

findet eine Entlastung des Stellkolbens 22 über eine Verbindung der Leitungen 28 und 30 statt. Aufgrund der Federkraft wird der Stellkolben gegen den rechten äußeren Anschlag gedrückt, wobei die Stellgeschwindigkeit des Stellkolbens von verschiedenen Parametern, wie der mechanischen Reibung, der Federkonstanten usw. abhängt.the actuating piston 22 is relieved of pressure via a connection between the lines 28 and 30. Due to the The actuating piston is pressed against the right outer stop by spring force, whereby the actuating speed of the Actuating piston depends on various parameters, such as mechanical friction, the spring constant, etc.

Ein derartiges vom Tastverhältnis abhängiges Verhalten des Stellwerkes und damit auch der einzuspritzenden Kraftstoff menge bei überkritischem Betrieb des elekt-rohydraulischen Wandlers 17 und bei einer Unterbrechung des Regelkreises aufgrund einer Störung des Regelwegsensors führt zu einer sehr unstetigen Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, die für den Fahrer eines mit einer derartigen Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeuges eine erhebliche Gefährdung bedeuten kann.Such a behavior of the signal box, which is dependent on the pulse duty factor, and thus also of the fuel to be injected amount with supercritical operation of the electro-hydraulic Converter 17 and an interruption of the control loop due to a fault in the control path sensor leads to a very unsteady power output of the internal combustion engine, which is a considerable one for the driver of a motor vehicle equipped with such an internal combustion engine Can mean endangerment.

Zur Vermeidung solcher, für den Kraftfahrzeuglenker unerfreulichen Situationen ist es bekannt, bei einer Unterbrechung des Regelkreises das Stellwerk auf minimalem Stellweg einzustellen und der Brennkraftmaschine ein Minimum an Kraftstoff zuzuteilen, so daß die Brennkraftmaschine in der Regel zum Stillstand kommt. Ein Notfahrbetrieb ist mit diesen bekannten Regeleinrichtungen nicht möglich.To avoid such, for the motor vehicle driver In unpleasant situations, it is known to keep the signal box at a minimum when the control loop is interrupted Adjust travel and allocate the internal combustion engine a minimum of fuel, so that the internal combustion engine usually comes to a standstill. Emergency driving is possible with these known control devices not possible.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine Störerkennungsstufe 23 bei einem Ausfall des Regelwegsensors die Impulsfolgefrequenz der elektrischen Eingangssignale für den elektrohydraulischen Wandler 17 auf einen Wert,According to the present invention, an interference detection stage 23 the pulse repetition frequency of the electrical input signals in the event of a failure of the control path sensor for the electrohydraulic converter 17 to a value

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- /ο --Kh- - / ο --Kh-

der einen unterkritischen Betrieb des Steuerschiebers zuläßt, herabgesetzt. Der Hub des Steuersphiebers 25 im unterkritischen Betrieb bei einer durch Figur 2a gegebenen zeitlichen Änderung des Tastve'rhältnisses ist in Figur 2d dargestellt. Der Steuerschieber schaltet ständig zwischen den beiden Maximalwerten hin und her, wobei das Verhältnis der Verweildauern bei maximalem und minimalem Hub durch das Tastverhältnis gegeben wird. Inwieweit der Stellkolben 22 diesen raschen Druckänderungen, folgen kann, hängt von der durch die Zeitkonstante T_G .... charakterisierte Einstellgeschwindig-D t e J. J. which allows a subcritical operation of the control slide is reduced. The stroke of the control spool 25 in subcritical operation with a time change in the duty cycle given by FIG. 2a is shown in FIG. 2d. The control slide constantly switches back and forth between the two maximum values, the ratio of the dwell times at the maximum and minimum stroke being given by the pulse duty factor. The extent to which the actuating piston 22 this rapid pressure changes that may follow will depend on the by the time constant T _G .... characterized Einstellgeschwindig- D te JJ

keit des Stellkolbens 22 ab. In der Figur 2e, ist der Stellweg des Stellkolbens bei einem erfindungsgemäß günstigem Verhältnis von Impulsfolgefrequenz und Zeitkonstanten dargestellt. Der mittlere Stellweg des Stellkolbens folgt stetig der Änderung des Tastverhältnisses. Dem mittleren Stellweg ist jedoch eine merkbare Wechselkomponente überlagert, die eine in der Amplitude von T_g abhängige Zitterbewegung des Stellkolbens hervorruft.speed of the actuating piston 22. In FIG. 2e, the travel of the actuating piston is shown with a ratio of pulse repetition frequency and time constant that is favorable according to the invention. The mean travel of the actuating piston constantly follows the change in the pulse duty factor. However, a noticeable alternating component is superimposed on the mean travel, which causes a trembling movement of the actuating piston that is dependent on _{the amplitude of T g.}

Aus der Figur 2e ist ersichtlich, daß für einen unterkritisch betriebenen elektrohydraulischen Wandler 17 bei einem Ausfall des Regelwegsensors eine Steuerung des Stellkolbens 22 und damit auch eine gesteuerte Kraftstoff zumessung durch ein.e Variation des Tastverhältnisses der elektrischen Eihgangssignale möglich ist. Darüber hinaus ist durch eine Einschränkung des zur Verfügung stehenden Bereichs des Tastverhältnisses eine Limitierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge möglich. Die maximal zulässige, der mittleren Stellung des Stellkolbens 22 überlagerte Zitterbewegung ist vom jeweiligen Typ der verwendeten Brennkraftmaschine abhängig. Beeinflußbar ist die Größe dieser Zitterbewegung zum einen durch die Frequenz der elektrischen Eingangssignale desFrom Figure 2e it can be seen that for a subcritically operated electrohydraulic converter 17 at a failure of the control travel sensor, a control of the actuating piston 22 and thus also a controlled fuel measurement through a variation of the duty cycle of the electrical input signals is possible. About that In addition, there is a limitation due to a restriction of the available range of the pulse duty factor the amount of fuel to be injected possible. the maximum permissible trembling movement superimposed on the middle position of the actuating piston 22 depends on the respective Depending on the type of internal combustion engine used. On the one hand, the size of this trembling movement can be influenced by the frequency of the electrical input signals of the

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elektrohydraulischen Wandlers, aber auch durch die Amplitude der elektrischen Eingangssignale. Betreibt man den kontinuierlich wirkenden Steuerschieber 25 nicht in der Art, daß er den vollen zur Verfügung stehenden Hubbereich ausnutzt, so ist hierdurch ebenfalls eine Reduzierung der Zitterbewegung des Stellkolbens 22 möglich.electro-hydraulic converter, but also by the amplitude of the electrical input signals. If you operate the continuously acting control slide 25 not in such a way that it has the full available stroke range is used, a reduction in the trembling movement of the actuating piston 22 is also possible as a result.

Zur Vervollständigung und Ergänzung der Beschreibung soll in folgendem eine kurze Ableitung des theoretischen Zusammenhanges zwischen Tastverhältnis und Regelweg gegeben werden:To complete and supplement the description, a short derivation of the theoretical Relationship between pulse duty factor and control path are given:

T : Offnungsdauer des Zulaufs zum Stellwerk T : Öffnungsdauer des Ablaufs vom Stellwerk p_ : Druck im DrucktanktT: opening time of the entrance to the signal box T: opening time of the process of the interlocking p_: pressure in the pressure tank

A : Steuerq.uerschnitt des SteuerschiebersA: Control cross section of the control spool

(proportional zum Hub des Steuerschiebers)(proportional to the stroke of the control spool)

K : Drosselbeiwert des SteuerschiebersK: Throttle coefficient of the control spool

A : Querschnitt des Stellkolbens οA: Cross section of the setting piston ο

F : Rückstellkraft der den Stellkolben belastenden Feder mitF: restoring force of the spring loading the actuating piston with

F=F + C ' y und
C : Federkonstante
y : Stellweg.F = F + C'y and
C: spring constant
y: travel.

Mit dem im Stellwerk herrschenden Innendruck P^ = ergibt sich die in der Zeitdauer T aus dem Drucktankt 27 in das Stellwerk 18 strömende Menge m₁ au m, = A . K . T, . (p_n- ρ,'.With the internal pressure P ^ = prevailing in the interlocking, the amount m ₁ au m, = A flowing from the pressure tank 27 into the interlocking 18 in the period T results. K. T,. (p _n - ρ, '.

■ AS-■ AS-

Ist dagegen das Stellwerk über den Steuerschieber 25 mit dem Sammeltankt 29 verbunden, so fließt während der Zeit T_? die MengeIf, on the other hand, the signal box is connected to the collecting tank 29 via the control slide 25, then flows during the time T _? the amount

aus dem Stellwerk 18 in den Sammeltank 29. Ein Gleichgewichtszustand stellt sich für m. = m„ ein und es ergibt sich nach einigen kleinen Umformungen bis auf additive Konstanten folgende Proportionalität zwischen dem Stellweg y des Stellwerks 18 und den Zeitdauernfrom the signal box 18 into the collecting tank 29. A state of equilibrium arises for m. = m "and es After a few small transformations, apart from additive constants, the following proportionality between the travel y of the signal box 18 and the time periods

y /v p_D . T₁ ² / (T₁ ² + T₂ ²).y / vp _D. T ₁ ² / (T ₁ ² + T ₂ ² ).

Mit Hilfe dieses Zusammenhanges läßt sich im jeweiligen Spezialfall bei vorgegebenem Druck p_ im Drucktank das dem gewünschten Regelweg y entsprechende Tastverhältnis T / Tp zur Einstellung und Limitierung der zum Stell-■weg y proportionalen Einspritzmenge im Notfahrbetrieb berechnen und realisieren.With the help of this connection, in the respective Special case with a given pressure p_ in the pressure tank the duty cycle corresponding to the desired control path y T / Tp for setting and limiting the travel ■ to the travel Calculate and realize the proportional injection quantity in emergency driving mode.

Obwohl es durch einen unterkritischen Betrieb des elektrohydraulisehen Wandlers 17 möglich ist, eine gesteuerte KraftstoffZuteilung bzw. Einspritzzeitpunkteinstellung im Notfahrbetrieb durchzuführen» kann es sich als nützlich erweisen, dieser gesteuerten KraftstoffZuteilung eine drehzahlabhängige Regelung-aufzuschalten. Diese drehzahlabhängige Regelung der Kraftstoffzumessung soll an dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die Steuerstrecke zur Kraftstoffzumessung besteht aus dem vom Stellregler 1k angesteuerten Pulslängenmodulator 15, der Leistungsendstufe 16, dem elektrohydraulischen Wandler 1?, dem Stellwerk 18, derAlthough it is possible through a subcritical operation of the electrohydraulic converter 17 to carry out a controlled fuel allocation or injection timing adjustment in emergency driving mode, it can prove useful to add a speed-dependent regulation to this controlled fuel allocation. This speed-dependent regulation of the fuel metering will be explained using the exemplary embodiment shown in FIG. The control path for fuel metering consists of the pulse length modulator 15 controlled by the control regulator 1 k , the power output stage 16, the electrohydraulic converter 1 ?, the signal box 18, the

1845018450

• /fo.• / fo.

Einspritzpumpe 19 sowie der Brennkraftmaschine 10. Bis zu diesem Punkt ist die beschriebene Steuerstrecke identisch mit dem Blockschaltbild der Figur unter Berücksichtigung des Ausfalls des Regelwegsensors 21. In Erweiterung zu Figur 1 werden im Ausführungsbeispiel der Figur 3 die drehzahlabhängigen Ausgangssignale eines an die Brennkraftmaschine 10 angeschlossenen Drehzahlsensors ^O einem Kennliniengenerator U1 zugeführt. Das Ausgangssignal des Kennliniengenerators U1 wird_ gemeinsam mit dem Ausgangssignal des Pulslängenmodulators 15 über die Leistungsendstufe 16 dem elektrohydraulischen Wandler 17 zugeführt.Injection pump 19 and the internal combustion engine 10. Up to this point, the control path described is identical to the block diagram of the figure taking into account the failure of the regulating path sensor 21. In addition to FIG FIG. 3 shows the speed-dependent output signals of a speed sensor connected to internal combustion engine 10 ^ O fed to a characteristic generator U1. The output signal of the characteristic generator U1 is_ common with the output signal of the pulse length modulator 15 via the power output stage 16 to the electro-hydraulic Converter 17 supplied.

Es sind nun verschiedene Kennlinien zur Regelung der Motordrehsahl denkbar, die Auswahl spezieller Kennlinien hängt von verschiedenen Faktoren wie z.3. vom Typ der eingesetzten Brennkraftmaschine ab. Ebenso hängt es vom jeweiligen Einzelfall ab, ob die Drehzahlregelung über den gesamten Drehzahlbereich wirksam wird, oder ob die Drehzahlregelung beispielsweise nur im Leerlaufbereich einsetzt. In diesem Fall erzeugt der Kennliniengenerator h1 bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl ein Ausgangssignal, das eine erhöhte KraftstoffZuteilung bewirkt. Durch diesen Regelmechanismus wird ein Absinken der Drehzahl auf sehr kleine Werte, die zu einem Stillstand der Brennkraftmaschine führen könnten, vermieden. In gleicher Weise ist eine Abregelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine im oberen Drehzahlgrenzbereich denkbar, um die Brennkraftmaschine vor meschanischen Schäden durch Überdrehen zu schützen. Bei einer Überschreitung eines oberen Drehzahlgrenzwertes erzeugt der Kennliniengenerator h~\ ein Ausgangssignal, das zu einer Verringerung der Kraftstoffzuleitung führt und mit dem einer Überschreitung der maximalen zulässigen Drehzahl entgegengewirkt wird.Various characteristics are now conceivable for regulating the motor speed, the selection of special characteristics depends on various factors such as e.g. 3. on the type of internal combustion engine used. It also depends on the individual case whether the speed control is effective over the entire speed range, or whether the speed control is used, for example, only in the idling range. In this case, the characteristic generator h 1 generates an output signal when the speed falls below a minimum, which results in an increased fuel allocation. This regulating mechanism prevents the speed from falling to very small values, which could lead to the internal combustion engine coming to a standstill. In the same way, limiting the speed of the internal combustion engine in the upper speed limit range is conceivable in order to protect the internal combustion engine from mechanical damage caused by overspeeding. If an upper speed limit value is exceeded, the characteristic curve generator h ~ \ generates an output signal which leads to a reduction in the fuel supply and which counteracts exceeding the maximum permissible speed.

1845018450

Durch eine derartige drehzahlabhängige Regelung, die der Steuerung der Kraftstoffzumessung im Motfahrbetrieb aufgeschaltet wird, ergibt sich eine ernöhte Sicherheit für den Fahrer des mit einer derartigen Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs sowie
ein zusätzlicher Schutz der Brennkraftmaschina vor mechanischer Überlastung.Such a speed-dependent regulation, which is connected to the control of the fuel metering in motorized operation, results in increased safety for the driver of the vehicle equipped with such an internal combustion engine as well
an additional protection of the internal combustion engine against mechanical overload.

Claims

η. 18450η. 18450

9.3.1983 Vb / Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Expectations

1.! Control device for a signal box,

In particular for regulating the injection of fuel, with an electrohydraulic converter for actuating an actuator, characterized in that the electrohydraulic converter (17) in a known manner by means of pulse-length-modulated electrical control variables of a pulse repetition frequency above that caused by the inertia of the moving mechanical parts of the converter given
characteristic limit frequency is controlled and that in such a malfunction of the control device, which no longer allows control of the actuator position in the closed control loop, the pulse repetition frequency of the electrical input signals to one
Value below the above cut-off frequency is reduced.

2. Control device according to claim 1, characterized in that that in the event of a malfunction of an injection quantity sensor, the pulse repetition frequency of the electrical input signals is reduced to a value below the cutoff frequency.

3. Control device according to claim 2, characterized in that in the event of a malfunction of a control travel sensor (21) the pulse repetition frequency of the electrical input signals at a value below that of the limit frequency is reduced.

1818th

H. Control device according to at least one of the preceding claims, characterized in that, in the event of a malfunction, controlled fuel metering is carried out to ensure emergency driving.

5. Control device according to claim k, characterized in that a controlled amount of fuel metering and / or injection timing adjustment is carried out.

6. Control device according to at least one of the claims

h, 5 j, characterized in that the fuel metering is controlled as a function of the pulse duty factor of the electrical input signals of the electrohydraulic converter (17).

7. Control device according to claim 6, characterized in that the range of variation of the duty cycle of the electrical input signals in a restricted range compared to normal operation is adjustable.

8. Control device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at a control path sensor failure the amplitude of the electrical input signals of the electrohydraulic Converter (17) is adapted to the actuating speed of the interlocking (18).

9. Control device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at a failure of the control travel sensor (21), a speed-dependent control of the fuel metering is activated.

10. Control device according to claim 9, characterized in that the control characteristic of the speed-dependent Control of fuel metering individually can be set using a characteristic generator.

11. Control device according to at least one of claims 9s 10, characterized in that over the Speed-dependent regulation of the fuel metering in the lower speed range increases the amount of fuel supplied Fuel quantity takes place with decreasing speed.

12. Control device according to at least one of claims 9 j 10, 11, characterized in that over the speed-dependent ^ regulation of the fuel metering In the upper speed range, a reduction in the amount of fuel allocated as the speed increases he follows.

13. Control device according to at least one of claims 9 j 10, 11, 12, characterized in that in the middle speed range no influence on the Fuel metering depending on the speed he follows.