DE3617791A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine luftverdichtende brennkraftmaschine mit elektronischer regelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritz­ anlage für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit elektronischer Regelung gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1, nach Patent ... (Patentanmeldung P 36 01 881.3-13).

Bei einer derartigen vollelektronisch arbeitenden Kraft­ stoffeinspritzanlage mit einer Notfahr- und Sicherheits­ einrichtung ist es möglich, daß bei einer Störung der elektronischen Verbindung zwischen dem Fahrpedal und dem drehmomentbestimmenden Stellglied (Regelstange) der Einspritzpumpe ein regelbarer Betrieb der Brennkraft­ maschine durch Abschalten des elektronischen Regel­ systems aufrechterhalten werden kann.

Beim Auftreten eines Fehlersignals aus der Signalver­ arbeitungseinheit wird also von einer elektronischen Regelung in eine mechanische Einfachregelung umgeschaltet, und zwar durch Ansteuerung eines Schaltgliedes , dessen Elektromagnet die vorgespannte Betätigungsstange für den Positionswechsel der mit dem Stellglied der Ein­ spritzpumpe zusammenwirkenden Verbindungsstange freigibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit einer Notfahr- und Sicherheitseinrichtung versehene elektronisch geregelte Kraftstoffeinspritzanlage dahingehend zu ver­ bessern, daß der Energieaufwand bei der Ansteuerung des Schaltgliedes herabgesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die elektromotorische Umschaltung und Ansteuerung des als Verriegelung wirksamen Schaltgliedes ist ein wesentlich geringerer Leistungsbedarf erforderlich, der die Belastung des Bordnetzes im Fahrzeug in Grenzen hält. Bei der Verwendung eines Umschaltorgans als elektronischer Anzieh- und Haltemagnet entsprechend der Ausführung gemäß dem eingangs erwähnten Hauptpatent ist infolge des großen Arbeitsluftspaltes die Energieaufnahme nicht unbeträchtlich und der hierfür notwendige Elektromagnet wird sehr groß und schwer und führt zu Unterbringungs- und Schwingungsproblemen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das als Verriegelung wirksame Schaltglied als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist. Die Zu­ schaltung der Kupplung erfordert nur einen geringen Leistungsaufwand.

Wird nun die elektrische Ansteuerung stromlos, ist die Kraftübertragung zur positionswechselnden Verbindungs­ stange unterbrochen. Zur Kraftstoffübertragung von dem Elektromotor zur Verbindungsstange ist noch in einfacher Weise ein Umlenkhebel vorgesehen.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ergibt sich aus den Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 4 und 5, durch die für die Umschaltung von der mechanischen zur elektronischen Regelung nur geringe elektrische Ströme aufzubringen sind, da die positionsbestimmende Verbindungs­ stange durch eine Nockenscheibe elektromotorisch an den Haltemagneten angelegt wird, der somit lediglich Halte­ funktion hat.

Eine förderliche Weiterbildung der Erfindung ergibt sich auch durch die Ausführung gemäß den Ansprüchen 6 und 7, bei der die Kraftübertragung nicht mechanischer, sondern hydraulischer Art ist. Auch hier ist für die Umschaltung auf elektronische Regelung mittels des als 2/2-Wege­ Ventiles ausgebildeten Schaltgliedes nur ein geringer Energieaufwand nötig.

In der Zeichnung sind erfindungsgemäße Ausführungsbei­ spiele dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Gegenstand der Erfindung in funktions­ wirksamer Notfahr- und Sicherheitsstellung

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit mechanischer Kraftübertragung, jedoch in funktionsun­ wirksamer Notfahr- und Sicherheitsstellung

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit hydraulischer Kraftübertragung in funktions­ unwirksamer Notfahr- und Sicherheitsstellung

Eine vollelektronisch arbeitende Kraftstoffeinspritzan­ lage 1 mit integrierter Notfahr- und Sicherheitsein­ richtung für Diesel-Brennkraftmaschinen besteht im wesentlichen aus einer Signalverarbeitungseinheit als elektronisches Steuergerät 2, einem von dem Steuergerät beeinflußbaren Steller 3 und einer Einspritzpumpe 4.

Dem Steuergerät 2 werden für die jeweilige Fahrpedal­ stellung mittels eines Fahrpedalstellungssensors 5 repräsentative Signale zugeführt und mit weiteren Signalen, z.B. repräsentative Signale für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die Ansaug- , Kühlwasser- und Kraftstofftemperatur, zu einem für den Steller 3 be­ stimmten Ausgangssignal umgewandelt. Der Steller 3 weist einen in Pfeilrichtung ein- oder ausschiebbaren Stell­ arm 3 a auf, der am unteren Ende eines Kurvenstücks 6 angelenkt ist. Am oberen Ende des Kurvenstücks 6 greift ein Reglerarm 7 a eines Einfachreglers 7 an, der mit dem Fahrpedal 8 mechanisch gekoppelt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Einfachregler 7 über eine im Kurvenstück 6 geführte Verbindungsstange 9 mit einem kraftstoffmengenbestimmenden Stellglied 10 gelenkig ver­ bunden, welches die Regelstange an der Einspritzpumpe 4 ist. Das Regelwegsignal der Regelstange 10 wird mit Hilfe eines Regelwegsensors 11 dem Steuergerät 2 zuge­ führt.

In Fig. 1 wird die Lagefixierung der Verbindungsstange 9 sowie deren Positionswechsel durch eine Betätigungsstange 12 bestimmt. Als Umschaltorgan dient ein von dem elektronischen Steuergerät 2 ansteuerbarer Elektromotor 13 mit einer Kraftübertragung 14 zur Umsetzung der Drehbe­ wegung in eine Hubbewegung sowie ein von dem Steuergerät 2 ansteuerbares als Verriegelung wirksames Schaltglied 15, das als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist, und ein an der Betätigungsstange 12 angreifender Umlenkhebel 16.

In Fig. 2 besteht das als Verriegelung wirksame Schalt­ glied 15 aus einem elektrischen Haltemagneten, der die als zweiarmigen Hebel ausgebildete Verbindungsstange 9 in einer der elektronischen Regelung entsprechenden Stellung hält. Der Hebelarm 9 a ist durch eine von dem Elektromotor 13 angetriebene Nockenscheibe 17 an den Haltemagneten 15 herangeführt. Die Nockenscheibe 17 weist eine Grundbahn 17 a und eine Nockenbahn 17 b auf, deren Verlauf spiralförmig ist. Nockenbahnende 18 und Grundbahnanfang 19 bilden eine Stufe 20. Der Hebelarm 9 a liegt bei einer der mechanischen Regelung entsprechenden Stellung auf der Grundbahn 17 auf. (s. strich­ punktierte Linie).

In Fig. 3 ist das Schaltglied 15 durch ein in der hydrau­ lischen Kraftübertragung vorgesehenes Ablaßventil in der Ausführung als elektromagnetisches 2/2-Wege-Ventil ge­ bildet. Der Elektromotor 13 dient als Antrieb für eine Druckpumpe 21, die einen Kolben 22 entgegen einer Feder 23 beaufschlagt, dessen Kolbenstange 24, die zugleich Be­ tätigungsstange ist, die Verbindungsstange 9 in die für die elektronische Regelung vorgesehene Stellung vorschiebt. Eine vom Vorratsbehälter 25 ausgehende Druckleitung 26 führt über die Druckpumpe 21 zum Kolben 22, wobei hinter der Druckpumpe 21 eine Abflußleitung 27 abzweigt, in der das 2/2-Wege-Ventil 15 angeordnet ist. In der Druck­ leitung 26 befindet sich stromab der Druckpumpe 21 ein Rückschlagventil 26 a. Außerdem kann noch zwischen Druck­ pumpe 21 und Rückschlagventil 26 a eine Verbindungs­ leitung 27 a mit einer Drossel 32 bzw. einem Überdruck­ ventil abzweigen, die stromab des 2/2-Wege-Ventiles 15 in die Abflußleitung 27 mündet.

Die Funktion der Kraftstoffeinspritzanlage:

Vor dem Start der Brennkraftmaschine befindet sich die Verbindungsstange 9 im Kurvenstück 6 in einer der mechani­ schen Regelung entsprechenden Position. Die Position kann durch eine Anzeigelampe 28 überprüft werden, die bei eingeschalteter Zündung und Schließstellung eines mit der Verbindungsstange 9 zusammenwirkenden Endschalters 29 aufleuchtet.

Beim Starten der Brennkraftmaschine wird zunächst die elektromagnetische Kupplung 15 von dem Steuergerät 2 be­ stromt und geschlossen und die Verbindungsstange 9 im Kurvenstück 6 auf elektronische Betriebsstellung durch den Elektromotor 13 verschwenkt, der bei Erreichen dieser Betriebsstellung durch einen Endabschalter abgeschaltet wird. Diese Endabschaltung kann durch den vorhandenen Schalter 29 übernommen werden oder sie erfolgt direkt am Motor 13 (nicht dargestellt). Dabei muß bei der Ausführung gemäß Fig. 2 sichergestellt sein, daß die Nockenscheibe 17 exakt eine Umdrehung ausführt.

Bei Ausfall der Elektronik wird die elektromagnetische Kupplung 15 abgeschaltet. Gleichzeitig bringt die von der Feder 30 angezogene Betätigungsstange 12 bzw. der zwei­ armige Hebel den mechanischen Einfach- bzw. Notfahr­ regler 7 zum Eingriff - der elektronische Steller 3 ist unwirksam.

Es ergibt sich somit eine für den Notfahrbetrieb wirk­ same mechanische Verbindung von dem Fahrpedal 8 über den Regler 7, den am oberen Ende des Kurvenstücks 6 ange­ lenkten Reglerarm 7 a, die Verbindungsstange 9 zur Regel­ stange 10 der Einspritzpumpe 4.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung wird durch den Elektromotor 13 die Nockenscheibe 17 in Pfeilrichtung "a" gedreht, dabei gleitet der Hebelarm 9 a des dreh­ bar gelagerten zweiarmigen Hebels 9 auf der Grundbahn 17 a aus seiner der mechanischen Regelung entsprechenden Stellung in die der elektronischen Regelung entsprechende Stellung auf der Nockenbahn 17 b. Der Hebelarm 9 a wird bis zum Haltemagneten 15 angehoben und von diesem gehalten. Die Abschaltung des Elektromotors 13 erfolgt dann zu einem Zeitpunkt, wenn die Nockenbahn 17 b neben dem Hebel­ arm 9 a zu liegen kommt. Sobald der Haltemagnet 15 durch ein Fehlersignal stromlos wird, fällt der Hebelarm 9 a unterstützt durch die Feder 30 auf die Nockenbahn 17 a. Die den Notfahrbetrieb angebende Stellung ist strich­ punktiert gekennzeichnet.

In Fig. 3 ist die Kraftübertragung hydraulischer Art ge­ zeigt. Das 2/2-Wege-Ventil 15 wird bei Ansteuerung aus seiner durch die Feder 31 gehaltenen Durchflußstellung in die Sperrstellung verstellt und die elektromotorisch angetriebene Druckpumpe 21 beaufschlagt den Druckkolben 22 gegen die Feder 23 derart, daß die mechanische Verbindung zwischen dem Einfachregler 7 und der Regelstange 10 auf­ gehoben und nunmehr durch die neue Stellung der Ver­ bindungsstange 9 die elektronische Regelung wirksam wird. Bei Ausfall der Elektronik rückt das Ventil 15 in seine Durchflußstellung, der Kolben 22 wird durch die Feder 23 in Notfahrstellung verschoben. Gleichzeitig wird der Endabschalter 29 durch einen Höcker 33 auf der mit der Kolbenstange 24 verbundenen Verschiebestange 34 in Schließstellung gebracht.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit elektronischer Regelung, mit einer Signale eines Fahrpedalstellungssensors verarbeitenden Signalverarbeitungseinheit sowie einem dieser nachge­ schalteten Steller für die Positionseinstellung eines kraftstoffmengenbestimmenden Stellgliedes einer Einspritz­ pumpe, ferner mit einer einschaltbaren Notfahr- und Sicherheitseinrichtung, die aus einem ständig mit dem Fahr­ pedal mechanisch gekoppelten Einfachregler und einem bei elektronischer Regelung als Verriegelung wirksamen Schalt­ glied besteht, durch das bei einem elektronischen Fehler­ signal eine mit dem Stellglied verbundene Verbindungs­ stange in eine der mechanischen Regelung entsprechende Stellung überführbar ist, die in einem Kurvenstück ge­ führt ist, dessen eines Ende an einem Stellarm des Stellers und dessen anderes Ende an einem Reglerarm des Einfachreglers schwenkbar gelagert ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 36 01 881.3-13), dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem als Verriegelung wirksamen Schalt­ glied (15) ein mit diesem zusammenwirkender und während des Starts der Brennkraftmaschine einschaltbarer und einen hubabhängigen Endabschalter (30) aufweisender Elektromotor (13) vorgesehen ist, dessen die Umsetzung der Dreh- in eine Hubbewegung bewirkende Kraftübertragung (14) die Verbindungsstange (9) auf elektronische Regelung gegen Federkraft verstellt.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das als Verriegelung wirksame Schaltglied (15) durch eine elektromagnetische Kupplung gebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftübertragung (14) zwischen dem Schalt­ glied (15) und der Verbindungsstange (9) ein Umlenk­ hebel (16) vorgesehen ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Verriegelung wirksame Schaltglied (15) durch einen Haltemagneten gebildet ist und daß eine von dem Elektromotor (13) angetriebene Nocken­ scheibe (17) in der Kraftübertragung (14) Grund- und Nockenbahn (17 a, 17 b) für die als zweiarmigen Hebel ausgebildete Verbindungsstange (9) ist, wobei die Grundbahn (17 a) die der mechanischen Regelung ent­ sprechende Stellung bestimmt, während die Nockenbahn (17 b) lediglich zur Heranführung des Hebels (9) an den Haltemagneten (15) vorgesehen ist, der den Hebel in einer der elektronischen Regelung entsprechenden Stellung hält.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (17) am Übergang von der Grundbahn (17 a) zur Nockenbahn (17 b) - in Drehrichtung (a) gesehen - stufig ausgebildet ist und daß die Stufe (20) bei abge­ schaltetem Elektromotor außerhalb des Schwenkbereichs des Hebelarmes (9 a) so liegt, daß bei einem Fehlersignal der Hebelarm (9 a) auf der Grundbahn (17 a) der Nockenscheibe (17) zu liegen kommt.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftübertragung (14) eine von dem Elektro­ motor (13) angetriebene, einen Kolben (22) gegen Feder­ kraft beaufschlagbare Druckpumpe (21) sowie ein das Schaltglied (15) bildendes elektromagnetisches Ablaß­ ventil angeordnet sind, wobei die Kolbenstange (24) des Kolbens (22) zugleich Betätigungsstange für die Verbindungsstange (9) ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßventil (15) als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, das bei einem Fehlersignal durch eine Feder in eine der mechanischen Regelung entsprechende Stellung über­ führbar ist.