DE3520660A1 - Verfahren und vorrichtung zum sicheren betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum sicheren betrieb einer brennkraftmaschine

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Description

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Verfahren und Vorrichtung zum sicheren Betrieb einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs und einer Vorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 10. Es ist bekannt, den Kraftstoffdosiersystemen einer Brennkraftmaschine aus dem Tank den Kraftstoff über spezielle Elektrokraftstoffpumpen zuzuführen, wobei die Dosiersysteme Vergaser in beliebiger Form und Ausführung oder Einspritzanlagen sein können; bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) sind üblicherweise mechanisch angetriebene Einspritzpumpen vorgesehen, deren Einspritzmenge an Kraftstoff über ein Stellwerk bestimmt wird, welches beispielsweise hydraulisch oder magnetisch arbeiten kann. Auch in diesem Fall wird der Hochdruck-Einspritzpumpe Kraftstoff über mit niedrigerem Druck arbeitende Elektrokraftstoffpumpen zugeführt, wobei insbesondere auch Sicherbeitsaspekte bei Dieselmotoren eine Rolle spielen können,
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da das bei Einspritzreihenpumpen mengenbestimmende Element eine Regelstange ist, die beispielsweise durch eingedrungene Fremdkörper klemmen kann oder sonstige Störgrößeneinflüsse auftreten können, die Notsituationen hervorrufen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselmotoren,den Bereich der Kraftstoffzuführung zum Kraftstoffdosiersystem so auszugestalten, daß einerseits ein sicherer Normalbetrieb gewährleistet ist und andererseits in Not- oder Störsituationen umgehend reagiert, beispielsweise die Brennkraftmaschine stillgesetzt werden kann.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des Vorrichtungsanspruchs 10 und hat den Vorteil, daß für den Normalbetrieb durch das Vorhandensein von zwei Elektrokraftstoffpumpen (EKP) eine erhebliche Sicherheitsredundanz gegeben ist, andererseits durch die Überwachung peripherer Betriebszustände, nämlich insbesondere Drehzahl der Brennkraftmaschine, Stellung des Fahrpedals, Regelweg-Sollwert mit Regelweg-Istwert (bei Dieselmotor mit einspritzmengenbestimmender Regelstapge) bzw. Lastistwert mit Lastsollwert bei sonstigen Brennkraftmaschinen und deren Verarbeitung entweder in einer separaten Auswerte- und Steuereinrichtung für den Betrieb der Elektrokraftstoffpumpen oder in Verbindung mit einer ohnehin vorhandenen logischen Rechenschaltung (auch Rechner oder Mikroprozessor) sichergestellt ist, daß bei zu einer Notsituation führenden Betriebszuständen umge-
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hend und so reagiert wird, daß die Brennkraftmaschine wegen Kraftstoffmangel zum Stillstand kommt.
Vorteilhaft ist ferner, daß, da die Laufzeiten auf die beiden vorgesehenen Elektrokraftstoffpumpen im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, trotz in diesem Falle geringfügig erhöhten Aufwands im Endeffekt dieser durch entsprechend verdoppelte Laufzeiten wieder ausgeglichen wird, wobei in einer Notsituation durch das Umpolen beider Elektrokraftstoffpumpen ein wesentlich schnelleres Absaugen noch vorhandenen Kraftstoffs im Bereich des Kraftstoffdosiersystems oder der Einspritzpumpe bei Dieselmotoren und damit eine schnellere Stillsetzung der Brennkraftmaschine erfolgen kann.
Dabei ist durch eine sinnreiche Ansteuerungsverteilung auch sichergestellt, daß bei einem bei der jeweils arbeitenden Elektrokraftstoffpumpe auftretenden Defekt auf die zweite Eleüctrdkraftstoffpurape automatisch umgeschaltet wird, da in diesem Falle - die Defekterkennung kann durch Vergleich Regelweg-Sollwert mit Regelweg-Istwert erfolgen - beide Elektrokraftstoffpumpen auf Fördern geschaltet werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die in der Zuordnung der jeweiligen Komponenten und der Be-
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schriftung gleichzeitig ein Flußdiagramm des Ansteuerungsablaufs für die Elektrokraftstoffpumpen darstellt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, dem Kraftstoffdosier- oder Zufuhrsystem einer Brennkraftmaschine zwei den benötigten Kraftstoff aus dem Kraftstofftank fördernde Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 zuzuordnen und den Betrieb der beiden Elektrokraftstoffpumpen unter Beobachtung peripherer Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine von einer zentralen Steuereinrichtung zu steuern.
Es ist zunächst darauf hinzuweisen, daß die folgenden Ausführungen sich speziell mit dem Betrieb einer Dieselbrennkraftmaschine befassen, vorzugsweise in Verbindung mit einer elektronischen Dieselregelung (EDC), die den elektrischen Stellwerken die erforderlichen Stellsignale für den Betrieb der Einspritzpumpe EP zuführt; die Erfindung ist hierauf jedoch nicht eingeschränkt und kann mit Vorteil auch beim Betrieb Brennkraftmaschinen sonstiger Art eingesetzt werden. Ferner dient zur Ansteuerung der beiden vorgesehenen Elektrokraftstoffpumpen eine Steuereinrichtung, die bestimmte Steuersignale je nach Betriebszuständen erstellt und für den Betrieb der Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 vorgibt - es versteht sich, daß diese Steuereinrichtung auch ganz oder teilweise durch ein Programm oder einen Programmteil einer übergeordneten zentralen Steuereinrichtung für den Betrieb der Brennkraftmaschine und des Kraftfahrzeugs realisiert sein kann, wobei diese Steuereinrichtung dann ein Rechner, ein Mikroprozessor (μΡ) ο. dgl. ist.
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Die beiden Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 versorgen, um bei dem angenommenen Beispiel zu bleiben, eine mit einer elektronischen Dieselregelung EDC betriebene Einspritzpumpe EP.
Die Ansteuerung der beiden Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 erfolgt dann nach dem im folgenden angegebenen Schema von der zugeordneten Steuereinrichtung.
1. Nach Einschalten der Zündung
erfolgt die Ansteuerung durch das EKP-Steuergerät so, daß entsprechend Block I der Zeichnung, beide Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 Kraftstoff fördern (Startbedingung).
2. Auf Abschalten der beiden EKPl und EKP2 entsprechend Block II wird dann unter der Bedingung erkannt, daß
a) die Drehzahl im wesentlichen bei Null verbleibt (Drehz. < 10 min ) und wenn
b) für eine vorgegebene Zeit Δ T die gültige Fahrpedalstellung Null ist(FFG = LL).
3. Wird umgekehrt die Drehzahl größer als eine vorgegebene Mindestdrehzahl oder wird die gültige Fahrpedalstellung größer als Null (FFG f LL) dann wird wieder auf Fördern beider Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 umgeschaltet.
4. Übersteigt, vom Funktionsblock I ausgehend - beide EKPl und EKP2 fördern -, die Drehzahl die Leerlaufdrehzahl (n £ η ),
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dann wird zufallsabhängig eine der beiden EKPl oder 2 abgeschaltet und die andere fördert weiter (Block III).
5. Wird ausgehend von dieser Ansteuerposition auf Drehzahl-Ausfall erkannt oder geht die Drehzahl auf Null (Drehz. < 10 min ), dann wird wieder auf Fördern durch beide EKPl und 2. geschaltet (Block I), wobei der weitere Ablauf dann so wie nach dem Einschalten der Zündung . bei der Startbedingung ist.
6. Es ist eine Fehler- oder Notsituationserkennungsbedingung vorgesehen, die dann auf Fehler erkennt, wenn die Regeldifferenz des Stellreglers größer als eine in einem geeigneten Speicher (Datenfile) abgelegte Grenze wird und diese Überschreitung der Regeldifferenz für einen vorgegebenen Zeitraum ^Tl länger andauert als ein ebenfalls gespeicherter Zeitgrenzwert ΛΤ1 dies zuläßt.
grenz
Eine solche Überschreitung der Regeldifferenz kann sich ausdrucken durch die Bedingung, daß der Regelweg-Istwert kleiner als der Regelweg-Sollwert ist, wobei der Regeldifferenz-Grenzwert, wenn man auf die Verstellung der Regelstange abstellt, eine Längenangabe ist und beispielsweise 1 mm betragen kann (RWist < RWsoll - 1 mm). In diesem Fall, der auch für einen möglichen Ausfall des Regelweg-Gebers gilt, wird auf die Ansteuerbedingung "beide EKPl und 2 Fördern" umgeschaltet (Block IV der Zeichnung). In diesem Zusammenhang gilt ferner, daß:
a) auf Fehler nicht erkannt wird, wenn zwar die obengenannten Bedingungen erfüllt sind, jedoch die Regeldifferenz positiv
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ist, also der Sollwert kleiner als der Istwert ist (Sollwert< Istwert). Schließlich wird
&) auf Fehler dann nicht erkannt, wenn eine vorherige Notsituation oder Notfunktion "Absaugen durch beide EKP" bestanden hat und nach dem Absaugbefehl eine vorgegebene (gespeicherte) Sperrzeit /\Tsperr noch nicht vergangen ist.
7. Das Merkmal 6a) (keine Fehlererkennung bei Sollwert < Istwert) wird deshalb nicht als ein das Fördern beider EKPl und 2 veranlassender Fehler erkannt, weil dies ein Notsituations-Erkennungsmerkmal ist, welches im übrigen darin besteht, daß eine Notsituation immer dann erkannt wird (Übergang auf Block V), wenn
a) der Regelweg-Istwert größer als der Regelweg-Sollwert, und zwar um eine vorgegebene Grenze und gleichzeitig die Istdrehzahl größer als ein vorgegebener Wert ist und diese Bedingungen langer als ein vorgegebener Zeitgrenzwert andauern. Geht man in diesem Zusammenhang zum besseren Verständnis von numerischen, die Erfindung jedoch hierauf nicht einschränkenden Werten aus, dann ist eine Notsituation beispielsweise dann gegeben, wenn: RWist > RWsoll + 1 mm und Drehzahl > 1000 min beides langer als ATgrenz 200 ms.
b) Ferner ergibt sich eine Notsituation bei Erkennung auf Überdrehzahl, wenn also die Istdrehzahl eine vorgegebene Drehzahlgrenze für die jeweilige Brennkraftmaschine überschritten hat, und zwar für einen vorgegebenen Zeitgrenzwert, in numerischen Zahlenan-
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gaben also beispielsweise:
Drehzahl > 2700 min bei langer als ^Tgrenz 20 ms.
In allen Fällen der Notsituationserkennung, die von den Blöcken III und IV ausgehen kann, werden die beiden EKPl und 2 so angesteuert, daß sie Kraftstoff absaugen, beispielsweise also aus dem Saugraum der Einspritzpumpe EP Kraftstoff absaugen; die auf Absaugen gerichtete Ansteuerung kann durch Umpolen der elektrischen Anschlüsse der EKPl und 2 erfolgen.
8. Aus der Absaugeposition kann auf normalen Betrieb des Blocks III zurückgekehrt werden unter der Bedingung, daß der Regelweg-Istwert kleiner oder gleich dem Regelweg-Sollwert ist (RWist 5RWsoll) und die Drehzahl kleiner als ein vorgegebener unterer Drehzahlgrenzwert ist, beispielsweise Drehz.< 2600 min" .
9. Ein Übergang aus der Absaugeposition zum Abschalteblock II, also zu der Bedingung, daß die beiden Elektrokraftstoffpumpen EKPl und EKP2 abgeschaltet werden, ergibt sich, wenn nach dem Absaugen (und Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer) die Drehzahl auf Null abgefallen ist (Drehz. < 10 min ).
Man erkennt, daß es durch die erfindungsgemäße Lösung der Ansteuerung von zwei Eiektrokraftstoffpumpen gelingt, durch die Zufallsauswahl die Laufzeiten auf beide Pumpen im wesentlichen gleich zu verteilen, wobei dann noch beide Pumpen bei stehendem Motor (Drehz. < 10 min ) abgeschaltet, jedoch schon bei Betätigung des Fahrpedal wieder eingeschaltet werden (Übergang vom Block II auf den Block I),
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wenn das Fahrpedal aus der Leerlaufposition bewegt wird (FFG f LL), wodurch die Regelstange (in diesem Fall bei einer mit EDC betriebenen Einspritzpumpe EP) schon in Sollposition ist bei Betätigen des Anlassers -» verbesserter Kaltstart. Dabei ist das Umschalten auf die zweite EKP bei Defekt der ersten schon dadurch gegeben, daß bei einer hierdurch verursachten Fehlererkennung (der Regelweg-Istwert ist kleiner als der Regelweg-Sollwert) dann im Übergang vom Block III auf IV beide Elektrokraftstoffpumpen auf Fördern geschaltet werden.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    f1 .yVerfahren zum sicheren Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit Selbstzündung (Dieselmotor), wobei einer Kraftstoffdosiereinrichtung (Einspritzpumpe) von mindestens einer Elektrokraftstoffpumpe aus einem Kraftstofftank Kraftstoff zugeführt und die Menge des jeweils einzuspritzenden Kraftstoffs entsprechend den Fahrbedingungen bestimmt (errechnet) und im Falle eines Dieselmotors über ein zugeordnetes Stellwerk vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Kraftstoffs zur Kraftstoffdosiereinrichtung (Einspritzpumpe EP) zwei Elektrokraftstoffpumpen (EKP1, EKP2) verwendet werden, daß beim Start (Drehzahl ^n1) beide Elektrokraftstoffpumpen (EKP1, EKP2) und im Normalbetrieb (Drehzahl> n..) lediglich eine der beiden bei in etwa gleicher Laufzeitverteilung Kraftstoff fördert und daß in einer Notsituation (RWist> RWsoll + Δ1 und Drehz.>n2 für länger als ATNQt) beide Elektrokraftstoffpumpen durch Umpolen auf Absaugen geschaltet werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
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    für den Normalbetrieb die jeweils fördernde Elektrokraftstoffpumpe (EKP1, EKP2) durch eine Zufallauswahl bestimmt wird.
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Startbetriebsposition (beide Elektrokraftstoffpumpen fördern) heraus dann beide Elektrokraftstoffpumpen wieder abgeschaltet werden, wenn die Drehzahl Null (oder z.B. Drehz.4 10 min ) und das Fahrpedal f\ eine Wartezeit (ΔΤ) in der Leerlaufposition bleibt.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dieser Abschaltposition heraus wieder auf Startbetriebsposition (Förderung durch beide Elektrokraftstoff-
    pumpen) geschaltet wird, wenn die Drehzahl größer als Null päer z.B. Drehz.> 10 min" ) oder das Fahrpedal aus der Leerlaufstellung heraus bewegt wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Normalbetriebszustand (lediglich eine zufallsabhängig ausgesuchte EKP fördert) auf Fördern beider Elektrokraftstoffpumpen geschaltet wird, wenn die Drehzahl auf Null geht (oder z.B. Drehz. < 10 min~ ) mit der Maßgabe der Wiederholung der Schritte nach den Ansprüchen 1 bis 4.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Normalbetriebsposition (eine Elektrokraftstoffpumpe fördert) heraus bei Fehlererkennung (z.B. RWist<RWsoll - Δ1 für langer als ΔΤ_ oder Ausfall Regelweg-Geber) auf Fördern beider Elektrokraftstoffpumpen oder auf Fördern der vorher abgeschalteten Elektrokraftstoffpumpe geschaltet wird.
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    7. Verfahren nach einem, der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Normalbetriebsposition (eine Elektrokraftstoffpumpe fördert) oder der Fehlererkennungsposition (beide Elektrokraftstoffpumpen sind auf Fördern angesteuert) bei einer Notsituationserkennung (ζ·Β. KWist >RWsoll + Δ1 und Drehz.> 1000 min für
    langer als ^T,,. , oder Drehz. > η für langer als ATn ) auf s Not max s max'
    Absaugen durch beide Elektrokraftstoffpumpen (EKPl und EKP2) geschaltet wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrokraftstoffpumpen durch Umpolen auf Absaugen geschaltet werden.
    9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Absaugeposition durch beide Elek tr okr aft stoff pum pen dann auf Normalbetriebsposition (eine Elektrokraftstoffpumpe fördert) umgeschaltet wird, wenn der Lastistwert kleiner oder gleich dem Lastsollwert ist (RWist £ RWsoll) und die Drehzahl kleiner als eine vorgegebene untere Maximaldrehzahl ist. (Drehz.
    < n* ). max'
    10. Vorrichtung zum sicheren Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit Selbstzündung (Dieselmotor), wobei einer Kraftstoff dosiereinrichtung (Einspritzpumpe) von mindestens einer Elektrokraftstoffpumpe aus einem Kraftstofftank Kraftstoff zugeführt und die Menge des jeweils einzuspritzenden Kraftstoffs entsprechend den Fahrbedingungen bestimmt (errechnet) und im Falle eines Dieselmotors über ein zugeordnetes Stell-
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    werk vorgegeben wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kraftstofftank und der Kraftstoffdosier einrichtung zwei dieser zufördernde Elektrokraftstoffpumpen (EKPl, EKP2) geschaltet sind, mit einer Steuereinrichtung für diese, die die Elektrokraftstoffpumpen in Abhängigkeit zu Brennkraftmasehinenparametern (Drehzahl, Lastzustand oder Regelweg RW, Fahrpedalposition) zur Durchführung bestimmter Betriebszustände (beide Elektrokraftstoffpumpen fördern, eine Elektrokraftstoffpumpe fördert durch Zufallsauswahl im Normalbetrieb, beide Elektrokraftstoffpumpen sind ausgeschaltet, beide Elektrokraftstoffpumpen fördern im Falle eines aus dem Normalbetrieb erkannten Fehlerzustands, beide Elektrokraftstoffpumpen sind auf Absaugen geschaltet bei einer aus dem Normalbetrieb oder dem Fehlerzustand erkannten Notsituation) ansteuert.
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