DE3617791C2 - - 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 36 01 881.

Bei einer derartigen vollelektronisch arbeitenden Kraft­ stoffeinspritzanlage mit einer Sicherheits- und Notfahr­ 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 Regelsystems 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 Umschaltorgans, dessen Elektromagnet die vorgespannte Betätigungsstange für den Positionswechsel der mit dem Stellglied der Einspritzpumpe zusammenwirkenden Verbindungsstange freigibt.

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

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

Durch die elektromotorische Umschaltung und Ansteuerung des Umschaltorgans ist ein wesentlich geringerer Leistungs­ bedarf erforderlich, der die Belastung des Bordnetzes im Fahrzeug in Grenzen hält. Bei der Verwendung des Umschalt­ organs als elektronischer Anzieh- und Haltemagnet ent­ sprechend der Ausführung gemäß dem eingangs erwähnten Hauptpatent ist infolge des großen Arbeitsluftspaltes die Energieaufnahme nicht unbeträchtlich und der hierfür not­ wendige Elektromagnet wird sehr groß und schwer und führt zu Unterbringungs- und Schwingungsproblemen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das Umschaltorgan als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist. Die Zuschaltung 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 elektronischer Regelung mittels des als 2/2-Wege­ Ventiles ausgebildeten Umschaltorgans 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 Sicherheits- und Notfahrstellung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit mechanischer Kraftübertragung, jedoch in funktionsunwirksamer Sicherheits- und Notfahrstellung,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit hydraulischer Kraftübertragung in funktionsun­ wirksamer Sicherheits- und Notfahrstellung.

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

Dem Steuergerät 2 werden für die jeweilige Fahrpedalstellung 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 bestimmten Ausgangssignal umgewandelt. Der Steller 3 weist einen in Pfeilrichtung ein- oder ausschieb­ baren Stellarm 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 ge­ zeigten Stellung ist der Einfachregler 7 über eine im Kurven­ stück 6 geführte Verbindungsstange 9 mit einem kraftstoff­ mengenbestimmenden Stellglied 10 gelenkig verbunden, welches die Regelstange an der Einspritzpumpe 4 ist. Das Regel­ wegsignal der Regelstange 10 wird mit Hilfe eines Regelweg­ sensors 11 dem Steuergerät 2 zugeführt.

In Fig. 1 wird die Lagefixierung der Verbindungsstange 9 sowie deren Positionswechsel durch eine Betätigungsstange 12 bestimmt. Zur Umschaltung dient ein von dem elektronischen Steuergerät 2 ansteuerbarer Elektromotor 13 sowie ein von dem Steuergerät 2 ansteuerbares, als elektromagnetische Kupplung ausgebildetes Umschaltorgan 15. In einer nach­ folgenden Kraftübertragung 14 wird die Drehbewegung in eine Hubbewegung umgesetzt und durch einen Umlenkhebel 16 die Betätigungsstange 12 verstellt.

In Fig. 2 besteht das als Verriegelung wirksame Umschaltorgan 15 aus einem elektrischen Haltemagneten, der die als zwei­ armigen Hebel ausgebildete Verbindungsstange 9 in einer der elektronischen Regelung entsprechenden Stellung hält. Der Hebelarm 9 a ist durch eine von dem Elektromotor 13 ange­ triebene Nockenscheibe 17 in der Kraftübertragung 14 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 Grund­ bahn 17 auf. (s. strichpunktierte Linie).

In Fig. 3 ist das Umschaltorgan 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 Endabschalters 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 den mechanischen Einfach- bzw. Notfahrregler 7 zum Eingriff - der elektroni­ sche Steller 3 ist unwirksam.

Es ergibt sich somit eine für den Notfahrbetrieb wirk­ same mechanische Verbindung von dem Fahrpedal 8 über den Einfachregler 7, den am oberen Ende des Kurvenstücks 6 angelenkten 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 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 Hebelarm 9 a zu liegen kommt. Sobald der Haltemagnet 15 durch ein Fehler­ signal stromlos wird, fällt der Hebelarm 9 a unterstützt durch die Feder 30 auf die Nockenbahn 17 a. Die den Not­ fahrbetrieb angebende Stellung ist strichpunktiert ge­ kennzeichnet.

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 Sicherheits- und Notfahreinrichtung, die aus einem ständig mit dem Fahrpedal mechanisch ge­ koppelten Einfachregler und einem Umschaltorgan besteht, durch das bei einem Fehlersignal aus der Signalverarbeitungs­ einheit eine mit dem Stellglied verbundene Verbindungs­ stange in eine der mechanischen Regelung entsprechende Stellung überführbar ist, wobei die Verbindungsstange in einem Kurvenstück geführt ist, dessen eines Ende an einem Stellarm des Stellers und dessen anderes Ende an einem Reglerarm des Einfachreglers schwenkbar gelagert ist, nach Patent 36 01 881, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Umschaltorgan (15) ein mit diesem zusammenwirkender und während des Starts der Brennkraft­ maschine einschaltbarer Elektromotor (13) und ein von der Stellung der in dem Kurvenstück (6) geführten Verbindungs­ stange (9) abhängiger Endabschalter (29) vorgesehen sind und daß in einer Kraftübertragung (14) die Drehbewegung des Elektromotors (13) in eine Hubbewegung umgesetzt wird, die die Verbindungsstange (9) gegen die Kraft einer Feder (30; 31) auf elektronische Regelung verstellt.

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

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

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltorgan (15) durch einen Haltemagneten gebildet ist und daß eine von dem Elektromotor (13) angetriebene Nockenscheibe (17) in der Kraftübertragung (14) Grund- und Nockenbahn (17 a, 17 b) für die als zweiarmiger Hebel ausgebildete Verbindungsstange (9) ist, wobei die Grundbahn (17 a) die der mechanischen Regelung entsprechende Stellung bestimmt, während die Nockenbahn (17 b) lediglich zur Heranführung des Hebelarms (9 a) an den Haltemagneten (15) vorgesehen ist, der den zweiarmigen 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, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftübertragung (14) eine von dem Elektro­ motor (13) angetriebene, einen Kolben (22) gegen Feder­ kraft beaufschlagbare Druckpumpe (21) angeordnet ist und daß das Umschaltorgan (15) durch ein elektromagnetisches Ablaßventil gebildet wird, wobei die Kolbenstange (24) des Kolbens (22) die Verbindungsstange (9) im Kurvenstück (6) führt.

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 (31) in eine der mechanischen Regelung entsprechende Stellung überführbar ist.