DE3607031C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in einer Diesel-Brennkraftmaschine (nachstehend vereinfacht als Dieselmaschine bezeichnet), in der eine Einspritzmenge durch das Ableiten eines Teils von aus einer Hochdruckkammer einer Einspritzpumpe zugeführtem Brennstoff mittels eines elektromagnetischen Überströmventils gesteuert wird, das mittels einer Treiberschaltung mit Strom versorgt und entsprechend den Maschinenbetriebszuständen ein- und ausgeschaltet wird.

Aus der US-PS 42 79 742 ist ein in einer Brennstoffzuleitung einer Brennkraftmaschine angeordnetes elektromagnetisches Brennstoffabsperrventil bekannt, das beim Starten der Brennkraftmaschine automatisch eingeschaltet und bei Stillstand der Brennkraftmaschine automatisch abgeschaltet wird sowie in bestimmten Gefahrenfällen wie z. B. Feuer, die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine unterbricht. Bei Auftreten eines Kurzschlusses in der Magnetspule des Brennstoffabsperrventils wird der dadurch verursachte erhöhte Stromfluß durch eine Überstromdetektorschaltung erfaßt und die Stromversorgung des Brennstoffabsperrventils durch eine elektronische Steuerung automatisch abgeschaltet.

Bei diesem Stand der Technik ist jedoch gesondert von dem elektromagnetischen Überströmventil ein Brennstoffabsperrventil vorgesehen, durch das die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird, wenn die Abnormalität hinsichtlich der Betriebsbedingungen erfaßt wird. Dabei ist aber das elektromagnetische Überströmventil selbst nicht geschützt, da infogle eines Fehlers in der zugehörigen Treiberschaltung, der Zuleitung oder dergleichen an das elektromagnetische Überströmventil die Versorgungsspannung angelegt wird. Wenn über das elektromagnetische Überströmventil bzw. dessen Solenoid ständig Strom fließt, kann das elektromagnetische Überströmventil versagen. Ein ständiger Stromfluß über das Solenoid bewirkt die volle bzw. maximale Einspritzmenge, wodurch die Einspritzmenge nicht mehr steuerbar ist und die Dieselmaschine unzulässig hohe Drehzahlen erreichen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß in einem Störungsfall ein andauerndes Einschalten des elektromagnetischen Überströmventils verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zwischen das elektromagnetische Überströmventil und eine Stromquelle geschaltete Schaltvorrichtung und eine Störungsdetektorvorrichtung, die das Ausgangssignal der Treiberschaltung überwacht und die Schaltvorrichtung öffnet, wenn das Ausgangssignal der Treiberschaltung über mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer hinaus Strom zum Betätigen des elektromagnetischen Überströmventils liefert.

Daher kann durch eine Störung in der Treiberschaltung des elektromagnetischen Überströmventils, einen Kurzschluß in der Leitungsverbindung zwischen dem elektromagnetischen Überströmventil und einer elektronischen Steuereinheit und dergleichen verursachtes fortgesetztes Speisen des elektromagnetischen Überströmventils vermieden werden. Folgefehler durch das Überhitzen infolge des fortdauernden Speisens des elektromagnetischen Überströmventils, wie ein Kurzschluß des Solenoids, ein Hängenbleiben des elektromagnetischen Überströmventils selbst, ein Blockieren durch das Ausfließen von Harz, ein Durchbrennen des elektromagnetischen Überströmventils und dergleichen sind damit vermeidbar. Darüber hinaus wird wirksam verhindert, daß durch fehlende Steuerbarkeit der Brennstoffeinspritzmenge im Falle einer Störung die maximale Brennstoffeinspritzmenge eingespritzt wird und die Dieselmaschine unzulässig hohe Drehzahlen erreichen kann. Die Zuverlässigkeit der Brennstoffeinspritzvorrichtung wird dadurch verbessert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Brennstoffeinspritzung für Dieselmaschinen,

Fig. 2 eine zum Teil ein Blockschaltbild enthaltende Schnittansicht einer elektronisch gesteuerten Dieselmaschine für ein Kraftfahrzeug, bei dem die Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit der Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Störungsdetektorschaltung der Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 5 Signalverläufe von Betriebssignalen bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 während des Anlassens und bei Störungen und

Fig. 6 Signalverläufe von Betriebssignalen bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 während des Anlassens und Rückstellens der elektronischen Steuereinheit.

Gemäß Fig. 2 ist stromab eines nicht gezeigten Luftfilters ein Ansaugluft-Temperaturfühler 12 zum Messen der Ansauglufttemperatur angeordnet. Stromab dieses Temperaturfühlers 12 ist ein Turbolader 14 mit einer durch die Wärmeenergie der Abgase drehbaren Turbine 14A und einem zur Drehung mit dieser Turbine 14A gekoppelten Kompressor 14B angeordnet. Die Bereiche stromauf der Turbine 14A des Turboladers 14 und stromab des Kompressors 14B stehen miteinander über ein Nebenauslaßventil 15 in Verbindung, das einen übermäßig hohen Anstieg des Ansaugluftdrucks verhindert.

In ein Ansaugrohr 16 stromab des Kompressors 14B ist zur Begrenzung der Ansaugluftmenge während des Leerlaufs der Dieselmaschine 10 und dergleichen eine Hauptdrosselklappe 18 angeordnet, die nichtlinear drehbar mit einem Fahrpedal 17 verbunden ist. Ein Öffnungswinkel der Drosselklappe 18 wird mittels eines Drosselklappenstellungsfühlers 20 erfaßt.

Parallel zur Hauptdrosselklappe 18 ist für die Ansaugluft eine Hilfsdrosselklappe 22 angeordnet, deren Öffnung mittels einer Membranvorrichtung 24 gesteuert wird. Die Membranvorrichtung 24 wird über ein Unterdruckschaltventil 28 oder 30 mit Unterdruck beaufschlagt, der von einer Unterdruckpumpe 26 erzeugt wird.

Stromab der Ansaugluft-Drosselklappen 18 und 22 ist ein Ansaugdruckfühler 32 zum Erfassen des Ansaugluftdrucks angeordnet.

Ein Zylinderkopf 10a einer Dieselmaschine 10 mit einer Einspritzdüse 34, einer Glühkerze 36 und einem Zündzeitsensor 38 versehen, deren vordere Enden in einer Brennkammer 10B der Dieselmaschine 10 liegen. Ferner ist an einem Zylinderkopf 10C der Dieselmaschine 10 ein Wassertemperaturfühler 40 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers der Dieselmaschine 10 angebracht. Der Glühkerze 36 wird über ein Vorglührelais 37 Strom zugeführt.

Der Einspritzdüse 34 wird unter Druck Brennstoff aus einer Einspritzpumpe 42 mit elektromagnetisch gesteuertem Überlauf zugeführt. Die Einspritzpumpe 42 hat eine Antriebswelle 42A, die in funktioneller Verbindung mit der Drehung einer Kurbelwelle der Dieselmaschine 10 drehbar ist, eine (in Fig. 2 um 90° geschwenkt dargestellte) Förderpumpe 42B zum Beaufschlagen des Brennstoffs mit Druck, die fest an der Antriebswelle 42A angebracht ist, ein Brennstoffdruck- Regelventil 42C zum Regeln des Förderdrucks des Brennstoffs, einen Bezugsstellungsfühler 44 wie beispielsweise einen elektromagnetischen Sensor zum Erfassen einer Bezugsstellung wie des oberen Totpunkts aus einer Drehstellung eines fest an der Antriebswelle 42A angebrachten Zahnrads 42D, einen Maschinendrehzahlgeber 46 wie beispielsweise einen elektromagnetischen Sensor zum Erfassen der Maschinendrehzahl aus der Drehstellung eines fest an der Antriebswelle 42A angebrachten Zahnrads 42E, einen Rollenring 42H zum Hin- und Herbewegen eines Flächennockens 42F und eines Tauchkolbens 42G und Verändern der Zeitsteuerung derselben, einen (in Fig. 2 um 90° geschwenkt dargestellt) Zeitsteuerkolben 42J zum Verändern der Drehstellung des Rollenrings 42H, ein Zeitsteuerventil 48 zum Steuern der Lage des Zeitsteuerkolbens 42J und damit der Einspritzzeit, ein elektromagnetisches Überströmventil 50 zum Verändern des Zeitpunkts des Ablassens von Brennstoff vom Tauchkolben 42G über einen Überströmkanal 42K und damit zum Steuern der Brennstoffeinspritzmenge, ein Brennstoffabsperrventil 52 zum Unterbrechen der Brennstoffzufuhr bei Vorliegen eines abnormalen Zustands und ein Auslaufventil 42L zum Verhindern eines Zurückfließens und Nachtropfens des Brennstoffs.

Die Ausgangssignale des Ansaugluft-Temperaturfühlers 12, des Drosselklappenstellungsfühlers 20, des Ansaugdruckfühlers 32, des Zündzeitsensors 38, des Wassertemperaturfühlers 40, des Bezugstellungsfühlers 44, des Maschinendrehzahlgebers 46, eines Glühstromfühlers 54 zum Erfassen des über die Glühkerze 36 fließenden Vorglühstroms, eines Klimaanlagenschalters, eines Neutralstellungs-Sicherheitsschalters und eines Fahrzeugsgeschwindigkeit-Signalgebers werden einer elektronischen Steuereinheit 56 zugeführt und in dieser verarbeitet. Durch Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit 56 werden die Unterdruckschaltventile 28 und 30, das Vorglührelais 37, das Zeitsteuerventil 48, das elektromagnetische Überströmventil 50 und das Brennstoffabsperrventil 52 gesteuert

Gemäß Fig. 3 enthält die elektronische Steuereinheit 56 eine Zentraleinheit 56A für verschiedene Rechenverarbeitungen, einen Multiplexer 56H zum aufeinanderfolgenden Aufnehmen des Ausgangssignals des Wassertemperaturfühlers 40 über einen Puffer 56B, des Ausgangssignals des Ansauglauft-Temperaturfühlers 12 über einen Puffer 56C, des Ausgangssignals des Ansaugdruckfühlers 32 über einen Puffer 56D, des Ausgangssignals des Drosselklappenstellungsfühlers 20 über einen Puffer 56E, eines Phasenkorrektur-Spannungssignals über einen Puffer 56F und eines τ-Korrektur-Spannungssignals über einen Puffer 56G, einen Analog/Digital- bzw. A/D- Wandler 56J zum Umsetzen der vom Multiplexer 56H abgegebenen analogen Signale in digitale Signale und Eingeben derselben in die Zentraleinheit 56A, eine Signalformer- bzw. Impulsformerschaltung 56K zum Formen von Impulsen aus dem Ausgangssignal des Maschinendrehzahlgebers 46 und Eingeben derselben in die Zentraleinheit 56A, eine Impulsformerschaltung 56L zum Formen von Impulsen aus dem Ausgangssignal des Bezugsstellungsfühlers 44 und Eingeben derselben in die Zentraleinheit 56A, eine Impulsformerschaltung 56M zum Formen von Impulsen aus dem Ausgangssignal des Zündzeitsensors 38 und Eingeben derselben in die Zentraleinheit 56A, einen Puffer 56N zum Eingeben eines Anlassersignals in die Zentraleinheit 56A, einen Puffer 56P zum Eingeben eines Klimaanlagensignals in die Zentraleinheit 56A, einen Puffer 56Q zum Eingeben eines Drehmomentwandlersignals in die Zentraleinheit 56A, eine Treiberschaltung 56R zur Ansteuerung des Solenoids des Brennstoffabsperrventils 52 entsprechend Rechenergebnissen der Zentraleinheit 56A, eine Treiberschaltung 56S zum Ansteuern des Zeitsteuerventils 48 entsprechend Rechenergebnissen der Zentraleinheit 56A, eine Treiberschaltung 56T zum Ansteuern des elektromagnetischen Überströmventils 50 entsprechend Rechenergebnissen der Zentraleinheit 56A, eine Stromdetektorschaltung 56U zum Messen des über das elektromagnetische Überströmventil 50 fließenden Stroms und Zurückführen desselben zur Treiberschaltung 56T, eine Unterspannungsdetektorschaltung 56V zum Erfassen einer Unterspannung und Eingeben derselben in die Treiberschaltung 56T, eine Treiberschaltung 56W zur Abgabe eines Selbstdiagnosesignals entsprechend Rechenergebnissen der Zentraleinheit 56A und eine Treiberschaltung 56X zur Ansteuerung einer Warnlampe entsprechend Rechenergebnissen der Zentraleinheit 56A.

Das vorstehend genannte Phasenkorrektur-Spannungssignal ist ein Signal zum Korrigieren einer Phasendifferenz zwischen einer Normalstellung und einer tatsächlichen Montagestellung beim Befestigen des Bezugsstellungsfühlers 44 an der Einspritzpumpe 42. Das vorstehend genannte τ- Korrektur-Spannungssignal ist ein Signal zum Korrigieren von durch Unterschiede einzelner Teile der Einspritzpumpe 42 verursachten Abweichungen hinsichtlich des Ansprechens.

Gemäß Fig. 4 hat eine Ausfallschutzschaltung ein Ausfallschutzrelais 60 in normalerweise offener bzw. Arbeitskontaktausführung, das auf der Anschlußseite der Stromquelle (B) mit dem elektromagnetischen Überströmventil 50 in Reihe geschaltet ist, welches an den Ausgang der Treiberschaltung 56T angeschlossen ist, und eine Störungsdetektorschaltung 62 zum Überwachen des Ausgangssignals der Treiberschaltung 56T und Ermitteln eines andauernden Einschaltens des elektromagnetischen Überströmventils 50 oder einer Leitungsunterbrechung zwischen dem elektromagnetischen Überströmventil 50 und der Treiberschaltung 56T sowie zum entsprechenden Betätigen des Ausfallschutzrelais 60 und Unterbrechen der Stromversorgung des elektromagnetischen Überströmventils 50 und des Brennstoffabsperrventils 52, die parallel geschaltet sind.

Gemäß Fig. 4 enthält die Störungsdetektorschaltung 62 hauptsächlich Transistoren 62A und 62B, einen Kondensator 62C und einen Widerstand 62D, die für eine ausreichend hohe Zeitkonstante gewählt sind, einen Widerstand 62E mit einem verhältnismäßig niedrigen Widerstandswert zum Entladen, eine Diode 62F, einen Vergleicher 62G und einen Transistor 62H zum Ansteuern des Ausfallschutzrelais 60 gemäß einem Ausgangssignal des Vergleichers 62G und einem Ausgangssignal der Treiberschaltung 56R für das Brennstoffabsperrventil 52.

Liegt an einem Anschluß A für die Ansteuerung des elektromagnetischen Überströmventils 50 niedrige Spannung, so daß das elektromagnetische Überströmventil 50 eingeschaltet ist, wird der Transistor 62A gesperrt und der Transistor 62B durchgeschaltet, wodurch der Kondensator 62C über den Widerstand 62D mit dem verhältnismäßig hohen Widerstandswert geladen wird. Die Zeitkonstante des Kondensators 62C mit dem Widerstand 62D wird auf einen ausreichend hohen Wert gewählt, wodurch dann, wenn das Einschaltverhältnis des elektromagnetischen Überströmventils 50 der Zeitsteuerung durch die Treiberschaltung entspricht, die Spannung nicht bis zu einem Schwellenwert ansteigt, bei dem ein Ausgangssignal G des Vergleichers 62G auf den niedrigen Pegel geschaltet wird. Wenn andererseits die Spannung am Anschluß A einen Wert erreicht, der ausreichend hoch zum Abschalten des elektromagnetischen Überströmventils 50 ist, wird der Transistor 62A durchgeschaltet und der Transistor 62B gesperrt, wodurch der Kondensator 62C über die Diode 62F und den Widerstand 62E mit dem verhältnismäßig niedrigen Widerstandswert schnell entladen wird.

Infolgedessen bleibt gemäß Fig. 5 unter normalen Bedingungen das Ausgangssignal G des Vergleichers 62G fortgesetzt auf hohem Pegel, wodurch der Transistor 62H durchgeschaltet und dadurch das Ausfallschutzrelais 60 erregt wird. Wenn andererseits eine Störung auftritt, wie z. B. in der Treiberschaltung 56T des elektromagnetischen Überstromventils 50, wobei das elektromagnetische Überströmventil 50 ständig erregt wird, oder die Leitungsverbindung zwischen dem elektromagnetischen Überströmventil 50 und dem Anschluß A der elektronischen Steuereinheit 56 gegen Masse kurzgeschlossen ist, wodurch gleichfalls das elektromagnetische Überströmventil 50 ständig erregt wird, bleibt das elektrische Potential am Anschluß A ständig auf niedrigemPegel, wodurch der Transistor 62B ständig durchgeschaltet wird, so daß der Kondensator 62C geladen wird und das elektrische Potential am Schaltungspunkt F ansteigt.

Daraufhin nimmt das elektrische Potential des Ausgangssignals G den niedrigen Pegel an, so daß das Ausfallschutzrelais 60 abgeschaltet wird. Wenn ein Widerstand 62J hinzugefügt wird, kann auch eine Unterbrechung der Leitungsverbindung zwischen dem elektromagnetischen Überströmventil 50 und der elektronischen Steuereinheit 56 erfaßt werden. Zum Zeitpunkt der Unterbrechung erfolgt eine Entladung bzw. Ableitung über den Widerstand 62J, durch die das Ausgangssignal des Vergleichers 62G den niedrigen Pegel annimmt.

Wenn die Zentraleinheit 56A infolge eines Spannungsabfalls während des Anlassens rückgesetzt wird, wird das elektromagnetische Überströmventil 50 zum Verbessern der Anlaßeigenschaften durchgehend eingeschaltet, wobei das Ausgangssignal eines NAND-Glieds zwangsweise den Transistor 62A durchschaltet und den Transistor 62B sperrt, so daß die Störungsdetektorschaltung 62 außer Betrieb gesetzt wird. Beispiele für Signalverläufe von Betriebssignalen an den jeweiligen Teilen bzw. Schaltungspunkten zeigt Fig. 6.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Störungsdetektorschaltung 62 der Widerstand 62J zum Erfassen einer Leitungsunterbrechung zwischen dem elektromagnetischen Überströmventil 50 und der Treiberschaltung 56T hinzugefügt, so daß der Bereich erfaßbarer Störungen erweitert ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Solenoid des Brennstoffabsperrventils 52 zum elektromagnetischen Überströmventil 50 parallel geschaltet, so daß der Schaltungsaufbau vereinfacht werden kann, die Kosten verringert werden können und die Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden kann.

Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Ausfallschutzrelais 60 ein Arbeitskontakt-Relais, so daß die Maßnahmen gegen Störungen vollkommen sind.

Claims (9)

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung in einer Diesel-Brennkraftmaschine, in der einen Einspritzmenge durch das Ableiten eines Teils von aus einer Hochdruckkammer einer Einspritzpumpe zugeführtem Brennstoff mittels eines elektromagnetischen Überströmventils gesteuert wird, das mittels einer Treiberschaltung mit Strom versorgt und entsprechend den Maschinenbetriebszuständen ein- und ausgeschaltet wird, gekennzeichnet durch eine zwischen das elektromagnetische Überströmventil (50) und eine Stromquelle (B) geschaltete Schaltvorrichtung (60) und eine Störungsdetektorvorrichtung (62), die das Ausgangssignal der Treiberschaltung (56T) überwacht und die Schaltvorrichtung (60) öffnet, wenn das Ausgangssignal der Treiberschaltung (56T) über mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer hinaus Strom zum Betätigen des elektromanetischen Überströmventils (50) liefert.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störungsdetektorvorrichtung (62) eine Lade/Entladeschaltung (62A bis 62F), die mit einer vorbestimmten Zeitkonstante zu laden beginnt, wenn das Ausgangssignal der Treiberschaltung (56T) des elektromagnetischen Überströmventils (50) eingeschaltet ist, und schnell entlädt, wenn das Ausgangssignal ausgeschaltet ist, und eine Vergleichsschaltung (62G) aufweist, die den Ausgangspegel der Lade/Entladeschaltung (62A bis 62F) mit einem vorbestimmten Pegel vergleicht und die Schaltvorrichtung (60) öffnet, wenn der Ausgangspegel höher als der vorbestimmte Pegel ist.

3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (60) ein Arbeitskontakt-Relais ist.

4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Überströmventil (50) den Brennstoff aus der Hochdruckkammer der Einspritzpumpe (42) zu einem Niederdruckbereich überströmen läßt, wenn es ausgeschaltet ist.

5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das elektromagnetische Überströmventil (50) und die Stromquelle (B) eine Unterbrechungsdetektorvorrichtung (62J) zum Erfassen einer Leiterunterbrechung zwischen dem elektromagetischen Überströmventil (50) und der Treiberschaltung (56T) geschaltet ist und daß die Störungsdetektorvorrichtung (62) die Schaltvorrichtung (60) öffnet, wenn das Ausgangssignal der Treiberschaltung (56T) über mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer Strom zum Betätigen des elektromagnetischen Überströmventils (50) liefert oder wenn die Unterbrechungsdetektorvorrichtung (62J) eine Leiterunterbrechung erfaßt.

6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem elektromagnetischen Überströmventil (50) parallel und über die Schaltvorrichtung (60) zu der Stromquelle (B) in Reihe ein Brennstoffabsperrventil (52) geschaltet ist.

7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffabsperrventil (52) die Brennstoffzufuhr zu der Hochdruckkammer der Einspritzpumpe (42) unterbricht, wenn es ausgeschaltet ist.

8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einschaltvorrichtung (62A, 62K), die zusätzlich zum Ausgangssignal der Treiberschaltung (56T) die Schaltvorrichtung (60) schließt, wenn die Spannung der Stromquelle (B niedrig ist und die Diesel-Brennkraftmaschine (10) im Anlaßzustand ist.

9. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltvorrichtung (62A, 62K) eine logische UND-Schaltung (62K), die ein Signal abgibt, wenn ein Anlaßsignal und ein Signal über die Ermittlung einer niedrigen Spannung der Stromquelle (B) eingeschaltet sind, und einen Transistor (62A aufweist, der ein in eine Lade/Entladeschaltung (62B bis 62F) der Störungsdetektorvorrichtung (62) eingegebenes Signal abschaltet, wenn die UND-Schaltung (62K) das Signal abgibt.