DE3401458C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 27 08 437 bekannten Einrichtung vergleicht das Steuergerät die jeweils tatsächlich auftretende Drehzahl des Dieselmotors mit einem in dem Steuergerät gespeicherten Sollwert, der entsprechend dem Erwärmungszustand des Dieselmotors geändert werden kann. Dadurch soll sichergestellt werden, daß auch bei kaltem Dieselmotor oder bei der Zuschaltung weiterer Fahrzeugaggregate, wie einem automatischen Getriebe, einer Servolenkung oder dergleichen, die Leerlaufdrehzahl nicht instabil wird. Die in dem Steuergerät gespeicherte Soll-Leerlaufdrehzahl kann sich dabei zeitabhängig ändern, um eine höhere Leerlaufdrehzahl zum rascheren Erwärmen des Dieselmotors unmittelbar nach seinem Anlassen im kalten Zustand einzustellen.

Aus der DE-OS 28 04 038 ist eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Dieselmotors mit Hilfe einer Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, bei der ein Anschlag für die maximale einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Vollast bzw. eine erhöhte maximale einzuspritzende Kraftstoffmenge zum Anlassen der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines einen Elektromagneten aufweisenden Servomechanismus nach Maßgabe von Betriebsparametern des Dieselmotors verstellt wird. Die Steuerstange der Kraftstoffeinspritzpumpe wird mit Hilfe eines auf die Drehzahl des Dieselmotors ansprechenden Fliehkraftreglers relativ zu dem genannten Anschlag verschoben. Die Spule des Elektromagneten wird von einem Steuergerät mit einem Befehlssignal kontinuierlich änderbarer Amplitude gespeist, um auch den mit dem Anker des Elektromagneten verbundenen Anschlag stufenlos nach Maßgabe der jeweiligen Betriebsparameter des Dieselmotors verstellen zu können. Das Steuergerät erhält den verschiedenen Betriebsparametern des Dieselmotors entsprechende Steuersignale. Erhält die Spule des Elektromagneten kein Befehlssignal von dem Steuergerät, so wird der Anker mit Hilfe einer Rückstellfeder in eine durch einen Anschlag vorgegebene Ruhestellung zurückgeführt, bei welcher der mit dem Anker verbundene Anschlag für die Steuerstange der Kraftstoffeinspritzpumpe eine solche Stellung einnimmt, bei welcher die Kraftstoffeinspritzpumpe dem Dieselmotor nur noch eine verminderte Vollast-Kraftstoffmenge zuzuführen vermag. Da auch bei einem Versagen des Steuergerätes die Spule des Elektromagneten kein Befehlssignal erhält, wird damit sichergestellt, daß auch in diesem Falle der Dieselmotor nur eine bestimmte verminderte Vollast-Kraftstoffmenge erhält, d. h., selbst bei Vollast noch in einem sicheren Bereich betrieben wird, da eine Verschiebung der Steuerstange der Kraftstoffeinspritzpumpe auch bei hoher Drehzahl des Dieselmotors wiederum nur bis zu dem genannten Vollastanschlag vorgenommen werden kann. Diese bekannte Einrichtung sieht also eine kontinuierliche Verstellung eines Vollastanschlages nach Maßgabe bestimmter Betriebsparameter des Dieselmotors vor, um die jeweils dem Dieselmotor von der Kraftstoffeinspritzpumpe zuzuführende Vollastmenge zu begrenzen. Bei einem hier durch Ausfall des Steuergerätes bedingten Störfall wird diese Vollastmenge auf eine verminderte und damit einen noch sicheren Betrieb des Dieselmotors zulassende Kraftstoffmenge begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so zu verbessern, daß bei baulich einfacher Ausbildung des Servomechanismus die Leerlaufdrehzahl in gewünschter Weise einstellbar ist unter Sicherstellung, daß der pneumatische Stellantrieb in Störfällen in die für die minimale Leerlaufdrehzahl maßgebende Stellung gelangt.

Bei einer Einrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Servomechanismus so ausgelegt ist, daß bei einem eventuellen Versagen seiner Teile und/oder des Steuergerätes immer sichergestellt ist, daß das Steuerglied über den Leerlaufanschlag in die Richtung verstellt wird, in der eine Verminderung der in den Dieselmotor einzuspritzenden Kraftstoffmenge erfolgt. Dadurch wird sichergestellt, daß die gesamte Einrichtung ausfallsicher arbeitet, so daß die tatsächliche Leerlaufdrehzahl den Sollwert niemals übermäßig übersteigen kann.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Kraftstoffeinspritzpumpe nur teilweise dargestellt ist;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm einer Funktionssteuerkenngröße für den Fall eines Motors, bei dem die erste Ausführungsform gemäß Fig. 1 zur Anwendung kommt und der im Leerlaufzustand arbeitet;

Fig. 3 einen Programmablaufplan eines Steuergeräts bei der ersten Ausführungsform, wenn der Motor im Leerlaufzustand arbeitet;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm einer Steuerkenngröße für den Motorbetrieb, wenn der Motor in einem anderen Zustand als dem Leerlaufzustand arbeitet;

Fig. 5 einen Programmablaufplan des Steuergeräts bei der ersten Ausführungsform, wenn der Motor in einem anderen Zustand als dem Leerlaufzustand arbeitet;

Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Kraftstoffeinspritzpumpe nur teilweise dargestellt ist;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm einer Steuerkenngröße für den Motorbetrieb bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe 1 nur teilweise, aus deren Gehäuse ein Steuerhebel 2 hervorragt.

Gemäß Fig. 1 ist ein druckgesteuerter Stellantrieb 4 durch eine Membran 4 a in zwei Kammern unterteilt, nämlich eine druckgesteuerte Kammer 4 b sowie eine Atmosphärendruckkammer 4 c, wobei die druckgesteuerte Kammer 4 b eine Feder 4 d aufweist, die zwischen einer Seitenwand und der Membran 4 a sitzt, während die Kammer 4 c dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 1 ist mit dem von ihr ausgehenden Steuerhebel 2 versehen, der ein Steuerglied für die Pumpe 1 darstellt, um die dem Motor eingespritzte Kraftstoffmenge zu regeln. Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, ist am Gehäuse der Pumpe 1 ein Schwenkarm 3 schwenkbar angebracht, dessen oberes Ende frei ist, so daß es mit dem freien Ende des Steuerhebels 2 zum Anschlag kommen kann. Das obere Ende des Armes 3 liegt an der Unterseite des Hebels 2, so daß, wenn der Arm 3 und der Hebel 2 miteinander in Anlage sind, dann der Hebel 2 bei einer Betätigung von außen, um die Kraftstoffzufuhr zum Motor zu erhöhen, vom Ende des Schwenkarmes 3 getrennt wird.

Ein Leerlaufanschlag 5 mit dem in Fig. 1 gezeigten Profil ragt von der Membran 4 a des Stellantriebs 4 durch die Atmosphärendruckkammer 4 c in den Bewegungsbereich des unteren Endes des Schwenkarmes 3 und dient dazu, die Minimalmenge an eingespritztem, durch den Steuerhebel 2 bestimmten Kraftstoff zu begrenzen, wenn der Anschlag 5 an den Schwenkarm 3 stößt. Von einer Unterdruckquelle 6 kommender Unterdruck wird über einen Unterdruckkanal 8 an die druckgesteuerte Kammer 4 b des Stellantriebs 4 gelegt.

Ferner ist gemäß Fig. 1 im Unterdruckkanal 8 ein Unterdruck- Regelventil 15 bzw. erstes Schaltventil angeordnet, das, wenn es nicht erregt ist, den Kanal 8 schließt, und das bei seiner Erregung durch ein Steuergerät 18 den Kanal 8 öffnet. Ein an ein (nicht gezeigtes) Luftfilter angeschlossener Atmosphärendruck- Einlaßkanal 16 ist mit dem Unterdruckkanal 8 verbunden; ein in dem Atmosphärendruck-Einlaßkanal 16 angeordnetes Atmosphärendruck-Einlaßventil bzw. zweites Schaltventil 17 wird im stromlosen Zustand in Offenstellung gehalten, um den Unterdruckkanal 8 mit der Atmosphäre zu verbinden. Der Einfachheit halber werden im folgenden der Unterdruck mit UD und der Atmosphärendruck mit AD abgekürzt.

Es ist zu bemerken, daß das UD-Regel- sowie das AD-Einlaßventil 15 und 17 so gesteuert werden können, daß sie nicht kontinuierlich öffnen oder schließen, d. h. daß sie während einer Mehrzahl von Schritten zwischen völlig offenen und geschlossenen Stellungen aufgrund eines elektromagnetischen Schaltvorgangs umschalten.

Das Steuergerät 18 umfaßt einen Mikrocomputer mit einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, einem Speicher und einer Zentraleinheit. Die einzelnen Schaltungsblöcke sind nicht dargestellt. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle des Steuergeräts 18 empfängt verschiedene Signale:

• - ein AN/AUS-Signal S 1, das von einem Zündschalter kommt;
• - ein Motordrehzahl-Anzeigesignal S 2 von einem Motordrehzahlfühler 11, der die gegenwärtige Motordrehzahl n, z. B. aus der Kurbelwellendrehung oder dem Zündzeitpunkt, erfaßt;
• - ein Zubehör- oder Sondergerätbetrieb-Anzeigesignal S 3, das von einem Zubehör- oder Sondergerätschalter 12 abgeleitet wird, der in der Lage ist, den Betriebszustand von Sondergeräten bzw. -einrichtungen, wie einer Klimaanlage oder einem mit dem Motor gekoppelten Drehmomentwandler, zu erfassen;
• - ein Gaspedal-Unterdruckwinkel-Anzeigesignal S 4 von einem Beschleunigungsfühler 13, der einen Unterdruck- oder Verlagerungswinkel eines Gas- bzw. Fahrpedals erfaßt;
• - ein Wassertemperatur-Anzeigesignal S 5 von einem Kühlwassertemperaturfühler 10, der die Kühlwassertemperatur des Motors erfaßt.

Die Motorbelastung wird durch den Beschleunigungsfühler 13 oder alternativ vom Drehwinkel des Steuerhebels 2 oder aus der Verlagerung eines anderen Steuerglieds als dem Steuerhebel 2, das die von der Pumpe 1 eingespritzte Kraftstoffmenge regelt, erfaßt.

Es ist zu bemerken, daß der Beschleunigungsfühler 13 den Leerlaufzustand auf der Grundlage des Unterdruck- oder Verlagerungswinkels des (nicht gezeigten) Fahrpedals erfaßt. Das Steuergerät 18 bestimmt, daß der Motor im Leerlauf arbeitet, und zwar abhängig davon, ob der vom Beschleunigungsfühler 13 festgestellte Verlagerungswinkel des Fahrpedals mit einem vorbestimmten, vom Fahrpedal im Leerlauf eingenommenen oder für diesen vorausgesetzten Winkel übereinstimmt.

Eine vorher auf der Grundlage des Wassertemperatur-Anzeigesignals S 5 vom Kühlwassertemperaturfühler 10 und des Sondergerätbetrieb- Anzeigesignals S 3 vom Sondergerätschalter 12 eingestellte Soll-Leerlaufdrehzahl ne wird im Speicher des Steuergeräts 18 festgehalten.

Wenn auf der Grundlage des Signals S 4 vom Beschleunigungsfühler 13 festgestellt wird, daß der Motor im Leerlauf arbeitet, dann vergleicht das Steuergerät 18 die tatsächliche, aus dem Motordrehzahl-Anzeigesignal S 2 vom Motordrehzahlfühler 11 erhaltene Leerlaufdrehzahl n mit der vom Speicher des Steuergeräts abgerufenen Soll- Leerlaufdrehzahl ne und steuert nach Erfordernis das UD- Regelventil 15 sowie das AD-Einlaßventil 17 derart, um die tatsächliche Leerlaufdrehzahl n mit der Soll-Leerlaufdrehzahl ne in Übereinstimmung zu bringen, falls sie nicht miteinander übereinstimmen.

Wenn andererseits festgestellt wird, daß der Motor vom Leerlaufzustand zu einem Normallaufzustand übergeht, dann betätigt das Steuergerät 18 das UD-Regelventil 15 sowie das AD-Einlaßventil 17 für eine vorbestimmte Zeitspanne t 1 nicht (d. h., das Regelventil 15 wird geschlossen, das Einlaßventil 17 wird geöffnet gehalten), so daß der UD- Kanal 8 mit der Atmosphäre verbunden bleibt, um den Anschlag 5 nach rechts (in Fig. 1) zu verlagern (unter dieser Bedingung wird der Steuerhebel 2 den minimalen Grenzwert an Kraftstoffeinspritzmenge vermitteln, wenn der Schwenkarm 3 durch den Steuerhebel 2 zum Anstoßen an den Anschlag 5 gebracht wird). Die vorgegebene Zeitspanne t 1 wird so bestimmt, daß die Zeit, die für den gesteuerten Unterdruck im UD-Kanal 8 erforderlich ist, um auf Atmosphärendruck zu gelangen, zur Verfügung gestellt wird.

Anschließend betätigt das Steuergerät 18 beide Ventile 15 und 17, d. h. das AD-Einlaßventil 17 sowie das UD-Regelventil 15 werden für eine vorgegebene Zeitspanne td geschlossen bzw. geöffnet, um den Unterdruck in den Kanal 8 sowie die druckgesteuerte Kammer 4 b einzuführen, wobei der Anschlag 5 geringfügig nach links (in Fig. 1) bewegt wird (unter dieser Bedingung wird der Anschlag 5 in eine Lage verschoben, in der der Steuerhebel 2 eine der höheren Leerlaufdrehzahl als der Soll-Leerlaufdrehzahl ne entsprechende Kraftstoff-Einspritzmenge bewirkt, wenn der Schwenkarm 3 durch den Steuerhebel 2 zum Anstoßen am Anschlag 5 gebracht wird). Die vorgegebene Zeitspanne td wird zuvor in Übereinstimmung mit entweder dem Fahrpedal-Verlagerungswinkel, der Leerlaufdrehzahl oder der Kühlwassertemperatur im momentanen Zeitpunkt bei Änderung des Motorbetriebszustands vom Leerlaufbetrieb zu einem anderen Betriebszustand eingestellt.

Der Betrieb der Leerlauf-Steuereinrichtung nach der ersten bevorzugten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 2 sowie den Ablaufplan von Fig. 3 im einzelnen erläutert.

Das Steuergerät 18 leitet die tatsächliche Leerlaufdrehzahl n vom Motordrehzahlsignal S 2 des Motordrehzahlfühlers 11 ab, wann immer eine vorbestimmte Zeitspanne t 1 verstrichen ist, und vergleicht die tatsächliche Drehzahl n auf der Grundlage des Sondergerätbetrieb-Anzeigesignals S 3 vom Sondergerätschalter 12 und des Wassertemperatursignals S 5 vom Wassertemperaturfühler 10 mit der vorher eingestellten Soll-Leerlaufdrehzahl ne. Da die Soll-Leerlaufdrehzahl ne tatsächlich ein Motordrehzahlband X mit einer vorgegebenen Breite 2 α repräsentiert (d. h. den schraffierten Bereich zwischen den Linien ne 1 und ne 2 in Fig. 2, wobei α |ne-ne 2 | und |ne-ne 1 | darstellt), bestimmt das Steuergerät 18 zu jedem Zeitpunkt t 1, ob die tatsächliche Leerlaufdrehzahl n innerhalb dieses Leerlaufdrehzahlbandes X liegt, indem die folgende Ungleichung gelöst wird:

|n-ne | ≦ X/2,

wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Im Fall, da die tatsächlich gemessene Leerlaufdrehzahl n niedriger ist als die Soll-Leerlaufdrehzahl ne, d. h., die Antwort auf |n-ne | ≦ X/2 ist NEIN und die anschließende Antwort der Ungleichung ne < n ist JA, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, betätigt das Steuergerät 18 das AD-Einlaßventil 17 zum Schließen, während es das UD-Regelventil 15 für eine vorbestimmte Zeitspanne tv zum Öffnen bringt, um den geregelten Unterdruck im Stellantrieb 4, d. h. in der druckgesteuerten Kammer 4 b, zu verstärken und somit den Anschlag 5 sowie den Schwenkarm 3 so zu verlagern, daß der Steuerhebel 2 über den Schwenkarm 3 verschwenkt wird, um die dem Motor eingespritzte Kraftstoffmenge zu erhöhen. Demzufolge wird die Leerlaufdrehzahl n gegen die Soll-Leerlaufdrehzahl ne hin angehoben.

In dem Fall, da die tatsächliche Leerlaufdrehzahl n höher ist als die Soll-Leerlaufdrehzahl ne, d. h. die Antwort auf |n-ne | ≦ X/2 ist NEIN und folgende Antwort auf die Ungleichung ne < n ist NEIN, entregt das Steuergerät 18 das UD-Regelventil 15, d. h., dieses Ventil wird geschlossen und entregt das UD-Einlaßventil 17 für eine vorbestimmte Zeitspanne ta, d. h., dieses Ventil 17 wird für die Zeit ta geöffnet, so daß der gesteuerte Unterdruck in der druckgesteuerten Kammer 4 b durch ein Beimischen von Atmosphärendruck vermindert wird. Der Anschlag 5 wird somit in der entgegengesetzten Richtung verlagert, wodurch die dem Motor eingespritzte Kraftstoffmenge herabgesetzt wird. Folglich wird die Leerlaufdrehzahl n zur Soll-Leerlaufdrehzahl ne hin vermindert.

Wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl n als innerhalb des Soll-Leerlaufdrehzahlbandes X liegend erfaßt wird, d. h., die Antwort auf |n-ne | ≦ X/2 ist JA, braucht die Stellung des Anschlags 5 nicht eingeregelt zu werden, so daß sowohl das UD-Regelventil 15 wie das AD-Einlaßventil 17 geschlossen bleiben, d. h., es wird lediglich das AD-Einlaßventil 17 vom Steuergerät 18 betätigt.

Im einzelnen sind die vorbestimmten Zeitspannen tv, für welche das Steuergerät 18 das AD-Einlaßventil 17 schließt und das AD-Regelventil 15 öffnet, um die Leerlaufdrehzahl n zu erhöhen, und ta, für welche das Steuergerät 18 das UD-Regelventil 15 schließt und das AD-Einlaßventil 17 öffnet, um die Leerlaufdrehzahl n zu vermindern, notwendig, um dem gesteuerten Unterdruck, der an den Stellantrieb 4 gelegt wird, die Möglichkeit zum Einstellen auf einen stabilen Pegel zu geben. Die tatsächliche Leerlaufdrehzahl n kann schwanken, bis die Zeitspannen tv und ta verstrichen sind.

Deshalb wird, wenn das Arbeiten des UD-Regelventils 15 sowie das AD-Einlaßventil 17 die gesamte vorbestimmte Zeitspanne t 1 andauert, die unmittelbar nach Beendigung dieser Tätigkeiten gemessene Leerlaufdrehzahlen nur Übergangserscheinungen wiedergeben. Somit kann eine stabile Regelung nicht erreicht werden, wenn die während der Übergangszeit gemessene Leerlaufdrehzahl n mit der Soll-Leerlaufdrehzahl ne verglichen würde.

Die Zeitspannen tv und ta werden deshalb so festgesetzt, daß sie den jeweiligen Ungleichungen tv < t 1 und ta < t 1 genügen. Der gesteuerte Unterdruck (d. h. die tatsächlich gemessene Leerlaufdrehzahl n) kann sich leicht durch das Steuergerät 18 innerhalb der verbleibenden Zeitspannen t 1-tv und t 1-ta nach Beendigung des Arbeitens des UD- Regelventils 15 sowie des AD-Einlaßventils 17 einstellen. Auf diese Weise wird die tatsächliche, nach jeder vorbestimmten Zeitspanne t 1 gemessene Leerlaufdrehzahl stabil sein, wenn sie mit der Soll-Leerlaufdrehzahl ne verglichen wird.

Anschließend wird unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 4 und den Ablaufplan von Fig. 5 der Fall erläutert, in dem der Motor nach einer Verzögerung in den Leerlaufzustand übergeht.

Die Fig. 4 zeigt das Auftreten von ausgewählten Kenngrößen, wenn der Fahrer das Fahrpedal vom Punkt A bis zum Punkt B niederdrückt, um den Motor zu beschleunigen; wenn er den Motor bis zum Punkt C auf einer konstanten Drehzahl bei unveränderter Druckkraft auf das Fahrpedal hält, und dann schließlich den Druck vom Fahrpedal nimmt, um den Motor zu verlangsamen und somit dem Motor die Rückkehr in den Leerlaufzustand zu ermöglichen.

Druckkräfte, d. h. Winkelstellungsänderungen des Fahrpedals, werden dem Steuerhebel 2 über ein (nicht gezeigtes) Gestänge während des Zeitraumes zwischen den Punkten A und B direkt übertragen. Da der Steuerhebel 2 durch das Fahrpedal in der Richtung, in der die Kraftstoffmenge entsprechend dem Anstieg des Unterdruck- oder Verlagerungswinkels des Fahrpedals zunimmt, verschwenkt wird, steigt die Motordrehzahl mit einem hohen Ansprechvermögen an. In diesem Fall trennt sich der Steuerhebel 2 vom Schwenkarm 3, dessen unteres Ende in Berührung mit dem Anschlag 5 bleibt. Die Leerlaufsteuerung geht zu einer Halteroutine über, bis der Punkt C erreicht wird.

Die Fig. 5 zeigt den Programmablaufplan des Steuergeräts 18 während der Halteroutine.

Wenn das Fahrpedal um weniger als einen vorbestimmten Winkelgrenzwert R 1 in einem Anfangs-Programmschritt niedergedrückt wird, dann wird ein Flag FLG 1 auf "1" gesetzt, was die Durchführung des vorher beschriebenen Leerlauf-Steuerprogramms ermöglicht. Andernfalls wird das Flag FLG 1 im nächsten Schritt geprüft, und da das FLG 1, wenn diese Routine zuerst durchgeführt wird, "1" sein wird, geht die Steuerung zu einem Programmpfad 102 und nicht zu einem Nullpfad 110. Im Programmpfad 102 werden zuerst einmal die beiden Ventile 15 und 17 entregt, d. h., das UD-Regelventil 15 wird für die vorbestimmte Zeitspanne t 1 geschlossen und das AD-Einlaßventil 17 geöffnet. Damit wird der UD-Kanal 8 zur Atmosphäre freigegeben, bis sein Druck einen stabilen Wert bei Atmosphärendruck erreicht.

Nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne t 1 wird das AD-Einlaßventil 17 geschlossen und das UD-Regelventil 15 für eine vorbestimmte Zeitspanne td geöffnet. Damit wird Unterdruck in den UD-Kanal 8 eingeführt. Die vorbestimmte Zeitspanne td, für die das UD-Regelventil 15 offen ist, wird vorher entsprechend entweder dem Fahrpedel-Unterdruckwinkel R, der Leerlaufdrehzahl n oder der Kühlwassertemperatur im Zeitpunkt, da der Motor nicht im Leerlauf ist, eingestellt. Während der vorbestimmten Zeitspanne td wird der Anschlag 5 leicht (in Fig. 1) nach links bewegt. Auf Grund der Kennwerte des druckgesteuerten Stellantriebs 4 bewegt sich der Anschlag 5 auf der in Fig. 4 gezeigten Kurve E mit einer Ansprechverzögerung vom Punkt G, an welchem die Einführung des Unterdrucks in den UD-Kanal 8 beginnt. Der Anschlag 5 beendet seine Bewegung an einer Stelle, an der der Drehwinkel des Steuerhebels 2 um α im Leerlaufzustand vergrößert wird (die Stellung des Anschlags 5 ist in Fig. 4 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt). Wenn eine vorbestimmte Zeitspanne td vergangen ist, wird das UD-Regelventil 15 geschlossen und das Flag FLG 1 auf "0" zurückgesetzt. Wird diese Routine anschließend wiederholt, so geht die Steuerung durch die Pfade 100, 101 und 110, so daß der oben geschilderte Zustand unverändert erhalten bleibt.

Wenn dann die Druckkraft auf das Pedal am Punkt C aufgehoben wird, wird das Signal S 4 vom Beschleunigungsfühler 13 für die Bestimmung verwendet, daß der Motor in den Leerlaufzustand übergeht. Zu diesem Zeitpunkt werden das UD-Ventil 15 sowie das AD-Ventil 17 fallweise geöffnet oder geschlossen, so daß die Motordrehzahl n die für den Leerlaufzustand geeignete Soll-Leerlaufdrehzahl ne erreicht, wie oben beschrieben wurde. Jedoch braucht, wie schon erläutert wurde, auf Grund der Ansprechverzögerung des druckgesteuerten Stellantriebs 4 von der Zeit, da das Steuergerät 18 erkennt, daß die Druckkraft auf das Fahrpedal aufgehoben ist, das Ansprechen des Anschlags 5 auf den Stellantrieb 4 mehr Zeit als das Ansprechen des Schwenkarmes 3, der mit dem Steuerhebel 2 in Berührung ist, auf die Freigabe des Fahrpedals. Auf Grund der reinen Ansprechverzögerung (F-D) stößt der Schwenkarm 3 gegen den Anschlag 5 am Punkt D, bevor der Anschlag 5 die Soll-Leerlaufdrehzahl erreicht. Danach wird auf Grund des Gleichgewichts zwischen der Ansprechverzögerung des Stellantriebs 4 und des Anschlags 5 sowie der Kraft einer an die Drehachse des Steuerhebels 2 angeschlossenen (nicht gezeigten) Feder, die auf das Fahrpedal und den Steuerhebel 2 wirkt, die Verlagerungsgeschwindigkeit des Steuerhebels 2 gedämpft, so daß sich der Steuerhebel 2 zu seiner Soll-Leerlaufdrehzahlstellung hin mit einer langsamen, verzögernden Geschwindigkeit ohne ein Pendeln bewegt, wie die Kurve H in Fig. 4 zeigt.

Das bedeutet, daß in dem Fall, da der Motor von einem Verlangsamungszustand zu einem Leerlaufzustand übergeht und das Steuergerät 18 mit der Regelung der Leerlaufdrehzahl beginnt, der Ausgangs-Unterdruckwert der druckgesteuerten Kammer 4 b oder - anders ausgedrückt - der Anfangswert der Leerlaufdrehzahl von der vorbestimmten Zeitspanne td abhängt, wie oben beschrieben wurde. Wenn diese vorbestimmte Zeitspanne td länger eingestellt wird, so wird der gesteuerte Unterdruck des Stellantriebs 4 erhöht, so daß der Ausgangswert der Leerlaufdrehzahl höher wird. Wenn dagegen die Zeitspanne td kürzer festgesetzt wird, dann wird der Ausgangswert der Leerlaufdrehzahl vermindert.

Die Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung führt deshalb einen Unterdruck nur für die vorbestimmte Zeitspanne td ein.

Zusätzlich wird, wenn die Verdrahtung zum UD-Regelventil 15 oder zum AD-Einlaßventil 17 unterbrochen werden sollte, der UD-Kanal 8 zur Luft hin geöffnet, wobei das UD-Regelventil 15 geschlossen und das AD-Einlaßventil 17 geöffnet ist. Demzufolge wird der Anschlag 5 in die Stellung zurückkehren, in der der Steuerhebel 2 den minimalen Grenzwert der Kraftstoff-Einspritzmenge bewirkt. Deshalb wird, auch wenn der Fahrer das Fahrpedal freigibt, der Anschlag 5 die Bewegung des Schwenkarmes 3 begrenzen. Infolgedessen wird der Anschlag 5 nicht in die Stellung des Leerlaufdrehzahlanstiegs zurückkehren, so daß die Motordrehzahl nicht weiter ansteigen wird.

Es ist zu bemerken, daß die elektromagnetischen Schaltventile, die zur Anwendung kommen, weniger teuer sind und ein besseres Ansprechvermögen aufweisen als Ventile, die kontinuierlich öffnen und schließen.

Gemäß Fig. 6, die ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung zeigt, ist zwischen dem AD-Einlaßkanal 16 und dem Luftfilter zusätzlich ein Hilfs-Atmosphärendruck-Einlaßkanal 19 vorgesehen, in dem ein Hilfsventil bzw. drittes Schaltventil 20 angeordnet ist.

Auch das Hilfsventil 20 ist ein elektromagnetisches Ventil, das nur zwischen einer völlig offenen und einer völlig geschlossenen Stellung aufgrund des elektromagnetischen Schaltvorgangs umschaltet.

Das Steuergerät 18 umfaßt dieselben Elemente wie bei der ersten Ausführungsform.

In einem Fall, da die tatsächlich gemessene Leerlaufdrehzahl während einer vorbestimmten Zeitspanne t 2 (Fig. 7) höher als die Soll-Leerlaufdrehzahl ne ist und nicht zur Soll-Leerlaufdrehzahl hin konvergiert, erkennt das Steuergerät 18, daß ein Kanal am AD-Einlaßventil 17, das mit dem AD- Einlaßkanal 16 verbunden ist, verstopft ist; es unterbricht daher das elektrische Signal zum AD-Einlaßventil 17 und gibt ein elektrisches Signal an das Hilfsventil 20, um dieses zu öffnen (während das UD-Regelventil 15 geschlossen bleibt), womit der Unterdruck im UD-Kanal 8 vermindert wird, um die Leerlaufdrehzahl herabzusetzen.

Deshalb betätigt das Steuergerät 18 in den Fällen, in denen das AD-Einlaßventil 17 nicht fähig ist, wieder zu öffnen, das Hilfsventil 20, um nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne t 2 zu öffnen, wodurch der Anschlag 5 in die dem niedrigsten Grenzwert, den der Steuerhebel 2 liefert, entsprechende Stellung zurückkehrt.

Demzufolge wird der Steuerhebel 2 durch den Anschlag 5 über den Schwenkarm 3 begrenzt, selbst wenn der Fahrer das Fahrpedal freigibt, so daß die Gefahr einer Nicht-Rückkehr des Anschlags in die Leerlaufdrehzahlstellung auf Grund der ständigen Zufuhr von Unterdruck zur druckgesteuerten Kammer 4 b über den UD-Kanal 8 bzw. einer fehlenden Verbindung mit der Atmosphäre, womit die Motordrehzahl in ihrem Ansteigen fortfährt, vermieden werden kann.

Ferner beginnt das Hilfsventil 20 nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne t 2 damit, anstelle des AD-Einlaßventils 17 tätig zu werden, und es arbeitet mit dem UD-Regelventil 15 zusammen, um die Leerlaufdrehzahl der Soll-Leerlaufdrehzahl anzupassen.

Das heißt also, daß das Hilfsventil 20 an Stelle des AD- Einlaßventils 17 nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne t 2 betätigt wird, wenn die tatsächlich gemessene Leerlaufdrehzahl höher oder niedriger ist als die Soll-Leerlaufdrehzahl und nicht gegen diese hin konvergiert, wobei das AD-Einlaßventil 17 auf Grund seines Versagens geschlossen bleibt. Schließlich gelangt die tatsächliche Leerlaufdrehzahl wieder in das Leerlaufband X, wie es Fig. 7 zeigt. Es ist zu bemerken, daß das Hilfsventil 20 denselben Durchtrittsquerschnitt wie das AD-Einlaßventil 17 hat und daß die Öffnungsperiode des Hilfsventils 20 gleich derjenigen (ta) des AD-Einlaßventils 17 eingestellt wird.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung einen Hilfs-Atmosphärendruck- Einlaßkanal 19, der vom Unterdruckkanal 8 abzweigt, das in dem Hilfs-AD-Einlaßkanal 19 angeordnete Hilfsventil 20, das im stromlosen Zustand geschlossen ist und bei Erregung öffnet, und Einrichtungen zur Betätigung des Hilfsventils, so daß es als AD-Einlaßventil dann dient, wenn die Leerlaufdrehzahl für eine längere als eine bestimmte Zeitspanne kontinuierlich höher oder niedriger ist als die Soll-Leerlaufdrehzahl. Damit wird ein übermäßiger Anstieg der Leerlaufdrehzahl im Fall einer Verstopfung des AD-Einlaßventils 17 verhindert.

Bei der beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform wird, wenn der Motor vom Leerlauf zum Normallauf übergeht, der Anschlag 5 (in Fig. 3 oder 6) schließlich nach links bewegt, um die Leerlaufdrehzahl zu erhöhen, wenn das UD-Regelventil 15 für eine vorbestimmte Zeitspanne geöffnet wird. Demzufolge hat der Stellantrieb 4 eine dämpfende Wirkung.

Wenn die Dauer tv, für die das UD-Regelventil 15 im Ansprechen auf ein Erregungssignal vom Steuergerät 18 geöffnet wird, dieselbe ist wie die Dauer ta, für die das AD- Einlaßventil 17 im Ansprechen auf ein Entregungssignal vom Steuergerät 18 geöffnet wird, so stimmt zusätzlich der Bereich im Anstieg der Motordrehzahl, der durch das UD-Regelventil 15 im Ansprechen auf das Erregungssignal erzeugt wird, mit dem Bereich der Abnahme in der Motordrehzahl, die durch das AD-Einlaßventil 17 im Ansprechen auf das Entregungssignal erzeugt wird, überein, was ein Pendeln um die Soll-Leerlaufdrehzahl zur Folge hat. Insofern ist die Steuereinrichtung wirkungsvoller, wenn die Zeitspannen, für die jeweils das UD-Regelventil 15 und das AD-Einlaßventil 17 im Ansprechen auf das Signal vom Steuergerät 18 (ta und tv in Fig. 4) geöffnet wird, nicht dieselben sind und nicht durch ein einfaches ganzzahliges Verhältnis, wie 2 : 1, 3 : 1 oder 4 : 1, verknüpft sind.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl eines Fahrzeug-Dieselmotors mit

• a) einem Steuerglied (2, 3), dessen Stellung die Menge des von einer Kraftstoffeinspritzgruppe (1) in den Dieselmotor eingespritzten Kraftstoffs bestimmt,
• b) einem Leerlaufanschlag (5) für das Steuerglied (2, 3),
• c) einem Fühler (11) zum Erfassen der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl und Erzeugen eines dieser entsprechenden Signals,
• d) einem Steuergerät (18), das dieses Signal erhält, und
• e) einem Servomechanismus (4, 6, 8, 15, 16, 17, 19, 20), der vom Steuergerät (18) gesteuert wird und den Leerlaufanschlag (5) für das Steuerglied (2, 3) in Abhängigkeit von der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl in eine einem nach Maßgabe von Betriebsparametern des Dieselmotors änderbaren Sollwert der Leerlaufdrehzahl entsprechende Stellung verstellt, wobei
• f) der Servomechanismus einen zweikammerigen pneumatischen Stellantrieb (4) für den Leerlaufanschlag aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• g) die zweite Kammer (4 c) des Stellantriebs (4) mit der Umgebungsluft verbunden und von der ersten Kammer (4 b) über eine Membran (4 a) abgetrennt ist, die mit dem Leerlaufanschlag (5) bewegungsübertragend verbunden ist,
• h) eine Unterdruckquelle (6) über ein im stromlosen Zustand geschlossenes erstes elektromagnetisch betätigtes Schaltventil (15) des Servomechanismus mit der der ersten Kammer (4 b) verbindbar ist und
• i) die erste Kammer (4 b) über ein im stromlosen Zustand geöffnetes zweites elektromagnetisch betätigbares Schaltventil (17) des Servomechanismus mit der Umgebungsluft verbindbar ist,
• j) wobei das Steuergerät (18)

das erste Schaltventil (15) öffnet und das zweite Schaltventil (17) schließt, wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl unter ihrem Sollwert liegt, wodurch der Leerlaufanschlag (5) in eine die eingespritzte Kraftstoffmenge vergrößernde Richtung verstellt wird,
das erste Schaltventil (15) sowie das zweite Schaltventil (17) schließt, wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl etwa gleich dem Sollwert ist, wodurch der Leerlaufanschlag (5) in seiner jeweils eingenommenen Stellung verbleibt, und
das erste Schaltventil (15) schließt und das zweite Schaltventil (17) öffnet, wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl über ihrem Sollwert liegt, wodurch der Leerlaufanschlag (5) in Richtung einer die eingespritzte Kraftstoffmenge auf einen minimalen Wert verringernden Stellung verstellt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über ein drittes, im stromlosen Zustand geschlossenes elektromagnetisch betätigbares Schaltventil (20) des Servomechanismus die erste Kammer (4 b) mit Umgebungsluft verbindbar ist, das von dem Steuergerät (18) geöffnet wird, wenn das zweite Schaltventil (17) nicht öffnet und die tatsächliche Leerlaufdrehzahl während einer bestimmten Zeitdauer immer noch höher als der Sollwert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (15) und das zweite Schaltventil (17) Schaltbefehle von dem Steuergerät (18) gleichzeitig erhalten, um den Unterdruck in der ersten Kammer (4 b) während eines ersten Zeitintervalls (tv) zu erhöhen, so daß der Leerlaufanschlag (5) das Steuerglied (2, 3) in die die einzuspritzende Kraftstoffmenge vergrößernde Richtung verstellt, wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl niedriger als ihr Sollwert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (15) und das zweite Schaltventil (17) keine Schaltbefehle von dem Steuergerät (18) während eines zweiten bestimmten Zeitintervalls (ta) erhalten, um den Unterdruck in der ersten Kammer (4 b) auf den Umgebungsdruck zu erhöhen, so daß der Leerlaufanschlag (5) das Steuerglied (2, 3) in die die einzuspritzende Kraftstoffmenge verringernde Richtung verstellt, wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl höher als ihr Sollwert ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur das zweite Schaltventil (17) den Schaltbefehl von dem Steuergerät (18) erhält, um den Druck in der ersten Kammer (4 b) zu halten, wenn die tatsächliche Leerlaufdrehzahl mit ihrem Sollwert übereinstimmt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zeitintervall (tv) derart gewählt ist, daß der Druck in der ersten Kammer (4 b) sich auf den Unterdruck der Unterdruckquelle (6) einstellen kann, und daß das zweite Zeitintervall (ta) derart gewählt ist, daß der Druck in der ersten Kammer (4 b) sich auf den Umgebungsdruck einstellen kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (15) und das zweite Schaltventil (17) erneut Schaltbefehle von der Steuereinrichtung (18) erhalten, wenn ein drittes bestimmtes Zeitintervall (t₁-tv) nach dem ersten Zeitintervall (tv) verstrichen ist und die Leerlaufdrehzahl niedriger als ihr Sollwert ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (15) und das zweite Schaltventil (17) weiterhin keine Schaltbefehle von dem Steuergerät (18) erhalten, wenn ein viertes bestimmtes Zeitintervall (t₁-ta) nach dem zweiten bestimmten Zeitintervall (ta) verstrichen ist und die Leerlaufdrehzahl höher als ihr Sollwert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zeitintervall (tv) derart gewählt ist, daß es nicht mit dem zweiten bestimmten Zeitintervall (ta) übereinstimmt und keine ganzzahlige multiplikative Beziehung zu diesem hat.