DE3415556A1

DE3415556A1 - Elektronisches regelsystem fuer eine kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE3415556A1
Application number: DE19843415556
Authority: DE
Inventors: Ian James Cricklade Wiltshire Harvey; John Howard Kingscote Gloucestershire Moore
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1984-10-31
Also published as: ES531795A0; IT1174535B; FR2545155A1; FR2545155B1; JPS59208135A; GB8311917D0; IT8420750A0; US4523563A; ES8503784A1

Description

HOEGER, STELLRECHT &. PARTNER«,.

PATENTANWÄLTE OHI

UHLANDSTRASSE 11 c D 7000 STUTTGART 1

A 46 088 b Anmelder: Lucas Industries p.l.c,

k - 176 Great King Street

19. April 1984 Birmingham B19 2XF

Großbritannien

Elektronisches Regelsystem für eine Kraftstoffpumpe

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Regelsystem für die Betätigung der Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei die Pumpe eine elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung umfasst, die bei voller Erregung sicherstellt, daß die Pumpe Kraftstoff an die zugehörige Brennkraftmaschine liefert, mit einem Leistungskreis, welcher den Strom für die elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung steuert, und mit einer Steuer- und Regeleinrichtung, durch die in Abhängigkeit von einem Bedarfssignal und mindestens einem gemessenen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ein Steuersignal für den Leistungskreis erzeugbar ist.

Zu den Kraftstoffpumpen, welche mit Hilfe eines solchen Regelsystems ansteuerbar sind, gehören Pumpen, bei denen ein Kolben in einem Zylinder hin- -und herbewegbar ist, welcher einen mit einer Einspritzdüse einer zugehörigen Brennkraftmaschine verbindbaren Auslaß aufweist, durch welchen der Kraftstoff bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens fließen kann. Dabei sind Einrichtungen vorgesehen, um den Zylinder mit Kraftstoff zu füllen, und die Pumpe weist außerdem einen Überströmauslaß auf, welcher durch ein Ventil gesteuert wird. Dabei ist das Ventil geschlossen, wenn die zugehörige elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung erregt ist. Bei geschlos-

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senem Ventil wird der Kraftstoff aus dem Zylinder bei der Einwärtsbewegung des Kolbens zu der Brennkraftmaschine gefördert. Wenn das Ventil jedoch bei der Einwärtsbewegung des Kolbens offen ist oder geöffnet wird, dann fließt der Kraftstoff vorzugsweise statt zur Brennkraftmaschine durch den Überströmauslaß ab. Die maximale Verdrängung des Kolbens ist außerdem größer als die maximale Kraftstoffmenge, welche der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann, so daß das Ventil während der Einwärtsbewegung des Kolbens für mindestens ein Zeitintervall geöffnet werden muß.

Der Leistungskreis enthält Halbleiterbauelemente, beispielsweise Leistungstransistoren, so daß im Leistungskreis Fehler auftreten können. In diesem Fall könnte das Ventil permanent geschlossen bleiben. Das Ergebnis wäre, daß der Maschine mehr als die maximal zulässige Kraftstoffmenge zugeführt würde, was nicht nur die Emission unverbrannten Kraftstoffs mit dem Abgas sondern auch einen Ausfall der Drehzahlregelung bzw. -Steuerung für den Motor bedeuten würde, so daß dieser möglicherweise bis zur Zerstörung hochlaufen könnte.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Regelsystem der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die bisher möglichen Störungen und Fehler bei vergleichsweise geringem Aufwand zuverlässig behoben werden können.

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Diese Aufgabe wird bei dem Regelsystem der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwei Anschlüsse vorgesehen sind, über die das Regelsystem durch einen von Hand betätigbaren Schalter mit einer Speisespannungsquelle verbindbar ist; daß ein Widerstand vorgesehen ist, welcher in Serie zwischen einem der Anschlüsse und dem Leistungskreis angeordnet ist;

daß ein Relais vorgesehen ist, welches einen parallel zu dem Widerstand geschalteten Arbeitskontakt aufweist und durch die Steuer- und Regeleinheit derart steuerbar ist, daß der Arbeitskontakt normalerweise geschlossen ist;

daß ein Drehzahlsensor für das Erfassen der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, welcher über den vom Speisespannungsanschluß des Widerstandes abgewandten Anschluß desselben gespeist ist und durch den ein Drehzahlsignal für die Steuer- und Regeleinheit erzeugbar ist,

wobei die Steuer- und Regeleinheit Einrichtungen umfasst, um das Bedarfssignal und das Drehzahlsignal zu prüfen und um das Relais für den Fall, daß das Drehzahlsignal einen vorgegebenen Wert überschreitet, während das Bedarfssignal zumindest im wesentlichen Null ist, das Relais zu entregen, so daß die an den Drehzahlsensor und an den Leistungskreis angelegte Spannung in Abhängigkeit von dem über den Widerstand fließenden Strom reduziert wird, wobei ein damit verbundener Abfall der Spannung unter einen vorgegebenen Ruhespannungspegel aufgrund eines Fehlers im Leistungskreis dazu

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führt, daß das Drehzahlsignal für die Steuer- und Regeleinheit unzureichend wird, woraufhin die Regeleinheit eine erneute Erregung des Relais verhindert, wobei der verringerte Strom, der verfügbar ist, wenn der Relaiskontakt geöffnet ist, nicht ausreicht, um eine volle Erregung für die elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung zu erzeugen.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Abtastvorrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die an dem Leistungskreis und dem Drehzahlsensor anliegende Spannung erfassbar ist und wenn diese Spannung beim Schließen des Schalters beim Starten der Brennkraftmaschine von der Steuer- und Regeleinheit erfassbar ist, um sicherzustellen, daß der erfasste Spannungspegel auf dem Ruhespannungspegel liegt, ehe eine Erregung des Relais erfolgt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Regelsystems gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren einzige Figur ein schematisches Schaltbild des Regelsystems zeigt.

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Im einzelnen zeigt das Schaltbild, daß das erfindungsgemäße System zwei Anschlußklemmen 10,11 aufweist, die über einen Schalter 13 mit einer Gleichspannungsquelle verbindbar sind, die beim Ausführungsbeispiel durch einen Akkumulator 12 gebildet wird. Der Schalter 13 ist ein von Hand betätigbarer Schalter zwischen der Anschlußklemme 10 und dem Akkumulator 12 und ist in der Praxis der Hauptschalter des Fahrzeugs, bei dem die Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen System gesteuert bzw. geregelt wird. Die gezeigte Schaltung enthält ferner einen Steuer- bzw. Regelkreis 14, der vorzugsweise ein Mikroprozessor ist und Speiseleitungen aufweist, die mit den Anschlußklemmen 10,11 verbunden sind.

Der Mikroprozessor 14 empfängt in der Praxis eine Anzahl von Eingangssignalen, welche verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine darstellen. Insbesondere empfängt er ein Drehzahlsignal von einem Drehzahlsensor 15 sowie ein Bedarfssignal von einem Wandler 16. Die Speisung des Sensors 15 erfolgt über einen Widerstand 17, der mit der Anschlußklemme 10 verbunden ist. Die andere Speiseleitung des Sensors führt zu Anschlußklemme 11.

Weiterhin ist ein Leistungsverstärker 18 vorgesehen, der einerseits über den Widerstand 17 mit der Anschlußklemme 10 und andererseits direkt mit der Anschlußklemme 11 verbunden ist. Der Leistungsverstärker 18

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steuert ein Magnetventil 19. Der Verstärker 18 empfängt Steuersignale des Mikroprozessors 14. der Mikroprozessor 14 kann außerdem die Spannung erfassen, die einerseits an dem Sensor 15 und andererseits an dem Verstärker 18 anliegt, wobei dies über eine Abtastleitung 20 geschieht.

Parallel zu dem Widerstand 17 liegt ein Arbeitskontakt 21 eines Relais, dessen Erregerwicklung 22 in der Zeichnung gezeigt ist. Ein Ende der Wicklung 22 ist mit der Anschlußklemme 10 verbunden, während ihr anderes Ende mit dem Mikroprozessor 14 verbunden ist. Während des normalen Betriebes der Steuerung liefert der Mikroprozessor 14 an den Verstärker 18 Signale, die zeitlich auf die zugehörige Brennkraftmaschine abgestimmt sind, so daß der Verstärker 18 das Magnetventil 19 betätigen kann. Das Ventil 19 muß geschlossen werden, damit der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugeführt wire. Der Mikroprozessor 14 steuert bzw. regelt die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge derart, daß sichergestellt ist, daß die maximale Drehzahl der Maschine nicht überschritten wird und daß die zugeführte Kraftstoff menge der angeforderten Kraftstoffmenge bzw. dem Bedarf entspricht. Zu diesem Zweck ist der Wandler 16 mit dem Gaspedal des Fahrzeugs verbunden, und das Ventil 19 wird in jedem Arbeitszyklus umso länger geschlossen, je größer die vom Fahrer angeforderte Kraftstoffmenge ist, d.h. je tiefer das Gaspedal durchgetreten wird. Der Mikroprozessor 14 enthält gespeicherte

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Informationen, so daß er gleichzeitig sicherstellen kann, daß auch die Grenzwerte anderer Betriebsparaineter nicht überschritten werden.

Eine Betriebsstörung kann dann eintreten, wenn der Verstärker 18 das Ventil 19 ständig in der Schließstellung hält. In diesem Fall wird nämlich der Brennkraftmaschine die maximale Kraftstoffmenge zugeführt, welche die Kraftstoffpumpe in einem Arbeitszyklus liefern kann. Hierdurch ergeben sich unverbrannte Treibstoffreste in den Abgasen (der Motor raucht),und die Maschine beschleunigt in unkontrollierter Weise. In dieser Situation kann man erwarten, daß der Fahrer des Fahrzeugs das Gaspedal freigegeben hat, so daß das Bedarfssignal Null oder .'. nahezu Null ist. Der Mikroprozessor 14 vergleicht die tatsächliche Maschinendrehzahl mit dem Bedarfssignal und bewirkt eine Entregung der Relaiswicklung 22, wenn festgestellt wird, daß einerseits das Bedarfssignal im • wesentlichen .Null ist und daß andererseits die Motordrehzahl eine vorgegebene Drehzahl überschritten hat, die über der normalen Leerlaufdrehzahl liegt. Durch das Abfallen des Relais wird dessen Arbeitskontakt 21 geöffnet, so daß die Speisespannung für den Verstärker 18 und den Drehzahlsensor um den Spannungsabfall über den Widerstand 17 verringert wird. Wenn ein Fehler eingetreten ist, fällt die Spannung, die an die beiden genannten Schaltkreise 15,18 angelegt wird, wegen des über das Magnetventil 19 fließenden Stromes unter einen unteren Grenzwert (Ruhestrom) ab. In diesem Fall wird das von dem Drehzahlsensor 15 an den Mikro-

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prozessor 14 gelieferte Signal auf einen solchen Pegel abfallen, daß der Mikroprozessor 14 den Fehler erkennt und die Relaiswicklung 22 im entregten Zustand hält. Wenn die am Leistungsverstärker anliegende Spannung unter dem unteren Grenzwert bzw. der Ruhespannung liegt, ist der Strom, der über den Elektromagneten des Magnetventils 19 fließt, nicht ausreichend, um das Ventil 19 in der Schließstellung zu halten. Das Ventil öffnet also, sobald der Relaiskontakt 21 geöffnet hat, so daß die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine endet.

Es gibt eine Situation, die während des normalen Betriebes des Fahrzeuges auftreten kann und in der die Motordrehzahl ihre normale geregelte Drehzahl überschreiten könnte, während gleichzeitig ein sehr kleines Bedarfssignal vorliegt. Dies kann beim sogenannten Schubbetrieb eintreten, d.h. wenn ein Fahrzeug ein Gefälle herabfährt. In dieser Situation erfolgt wieder ein Entregen der Wicklung 22 und ein öffnen des Kontaktes 21. Da jedoch kein Fehler vorliegt und da kein Ausgangssignal des Mikroprozessors 14 vorliegt, mit welchem Kraftstoff angefordert wird, fällt die Spannung für den Drehzahlsensor 15 und den Verstärker 18 auf die Ruhespannung. Bei dieser Spannung kann jedoch der Drehzahlsensor die Erzeugung des Drehzahlsignals für den Mikroprozessor 14 aufrechterhalten. Andererseits ist die Ruhespannung nicht ausreichend, um das Schließen des Ventils 19 zu bewirken oder aufrechtzuerhalten, was in der Praxis bedeutet, daß die Motor-

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drehzahl auf einen Wert in der Nähe der normalen Leerlaufdrehzahl absinken muß, ehe die Wicklung 22 wieder erregt wird und der Kontakt 21 schließt, um die Kraftstoffzufuhr zu der Maschine wieder herzustellen. Wenn jedoch andererseits dem Mikroprozessor 14 ein Bedarfssignal zugeführt wird, dann wird sofort das Anziehen des Relais bewirkt, so daß der Brennkraftmaschine wieder Kraftstoff zugeführt werden kann.

Das Relais muß geprüft werden, und dies geschieht beim ersten Versuch zum Starten des Motors. Beim Schließen des Schalters 13 wird nämlich der Mikroprozessor 14 in der Weise eingeschaltet, daß er zuerst die am Drehzahlsensor 15 und am Verstärker 18 liegende Spannung prüft, um sicherzustellen, daß die Speisespannung für diese beiden Schaltkreise auf dem Ruhespannungspegel liegt, ehe die Wicklung 22 erregt wird und der Kontakt 21 schließt.

Claims

HOEGER, STELLFRECHT- & PARTNER

PATENTA N V-- Al_~E
UHlANDSTRASSE -\λ c C "⁷OOO STUTTGART ι

A 4 6 088 b Anmelder: Lucas Industries p.l.c. k - 176 Great King Street

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Großbritannien

Patentansprüche

, Elektronisches Regelsystem für die Betätigung der Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei
die Pumpe eine elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung umfasst, die bei voller Erregung sicherstellt, daß die Pumpe Kraftstoff an die zugehörige Brennkraftmaschine liefert, mit einem Leistungskreis, welcher den Strom für die elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung steuert, und mit einer
Steuer- und Regeleinrichtung, durch die in Abhängigkeit von einem Bedarfssignal und mindestens einem gemessenen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ein Steuersignal für den Leistungskreis erzeugbar ist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

es sind zwei Anschlüsse (10,11) vorgesehen, über
die das Regelsystem durch einen von Hand betätigbaren Schalter (13) mit einer Speisespannungsquelle (12) verbindbar ist;

es ist ein Widerstand (17) vorgesehen, welcher in Serie zwischen einem der Anschlüsse (10,11) und
dem Leistungskreis (18) angeordnet ist;

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es ist ein Relais (22) vorgesehen, welches einen parallel zu dem Widerstand (17) geschalteten Arbeitskontakt (21) aufweist und durch die Steuer- und Regeleinheit (14) derart steuerbar ist, daß der Arbeitskontakt (21) normalerweise geschlossen ist;

es ist ein Drehzahlsensor (15) für das Erfassen der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine vorgesehen, welcher über den vom Speisespannungsanschluß des Widerstandes abgewandten Anschluß desselben gespeist ist und durch den ein Drehzahlsignal für die Steuer- und Regeleinheit (14) erzeugbar ist,

wobei die Steuer- und Regeleinheit (14) Einrichtungen umfasst, um das Bedarfssignal und das Drehzahlsignal zu prüfen und um das Relais (22) für den Fall, daß das Drehzahlsignal einen vorgegebenen Wert überschreitet, während das Bedarfssignal zumindest im wesentlichen Null ist, das Relais (22) zu entregen, so daß die an den Drehzahlsensor (15) und an den Leistungskreis (18) angelegte Spannung in Abhängigkeit von dem über den Widerstand (17) fließenden Strom reduziert wird, wobei ein damit verbundener Abfall der Spannung unter einen vorgegebenen Ruhespannungspegel aufgrund eines Fehlers im Leistungskreis (18) dazu führt, daß das Drehzahlsignal für die Steuer- und Regeleinheit (14) unzureichend wird, woraufhin die Regeleinheit (14) eine erneute Erregung des Relais (22) verhindert,

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wobei der verringerte Strom,der verfügbar ist, wenn der Relaiskontakt (21) geöffnet ist, nicht ausreicht, um eine volle Erregung für die elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung (19) zu erzeugen.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung durch die Betätigungsvorrichtung eines Magnetventils (19) gebildet ist.
3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abtasteinrichtungen (20) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die an dem Leistungskreis (18) und dem Drehzahlsensor (15) anliegende Spannung erfassbar ist und daß diese Spannung beim Schließen des Schalters (13) beim Starten der Brennkraftmaschine von der Steuer- und Regeleinbeit erfassbar ist, um sicherzustellen, daß der erfasste Spannungspegel auf dem Ruhespannungspegel liegt, ehe eine Erregung des Relais (22) erfolgt.

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