DE3928833A1 - Regler fuer eine einspritzpumpe einer luftverdichtenden brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regler für eine Einspritz­ pumpe einer luftverdichtenden ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine mit einem ein Mengenkennfeld vorgeben­ den mechanischen Grundregler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 34 30 797 ist ein Regler für Kraftstoffein­ spritzpumpem von Brennkraftmaschinen bekannt, bei welchem ein vorgegebenes Lastsignal über eine Regelfeder an einem Arm eines zweiarmigen Hebels eines Reglergestänges an­ greift, wodurch ein Mengensteuerglied einer Einspritzpumpe entsprechend der Lastvorgabe verstellt wird und wobei eine drehzahlabhängig gebildete Kraft entgegen der durch das Lastsignal hervorgerufenen Verschwenkung des Hebels wirkt. Am zweiten Arm des zweiarmigen Hebels ist ein Verstell­ glied angeordnet, welches den Hebel in Abhängigkeit von den durch ein elektrisches Steuergerät gelieferten, aus Brennkraftmaschinen- und Umgebungskenngrößen gebildeten, Korrekturwerten verschwenkt und auf diese Weise eine Korrektur der Einspritzmenge, z.B. in Form einer einge­ spritzten Mindermenge zur Vermeidung von Rauchen oder zur Angleichung an den mit steigender Motordrehzahl fallenden Kraftstoffbedarf bewirkt.

Auf diese Weise wird das Grundkennfeld des mechanischen Reglers unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien durch Aufschaltung der im elektrischen Steuergerät ermit­ telten Korrekturwerte optimiert, ohne in die Grundfunktio­ nen des mechanischen Reglers einzugreifen.

Bei einem Ausfall der elektrischen Anlage ist vorgesehen, daß der Hebel durch Einwirkung einer Federkraft in eine Stellung gebracht werden soll, in der die Fördermenge der Einspritzpumpe auf Null stellbar ist. Ein Nachteil dieses Reglers ist es, daß bei einem Ausfall der Steuerelektronik in ihrem aktiven und damit die Fördermenge vermindernden Zustand, d.h. bei aktiviertem und in dieser Stellung blockiertem Verstellglied, die Fördermenge durch die redu­ zierende Korrektur unter Umständen so gering sein kann, daß die eingespritzte Kraftstoffmenge nicht mehr aus­ reicht, die Brennkraftmaschine z.B. unter Last zu betrei­ ben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Regler für eine Einspritzpumpe so auszubilden, daß bei Ausfall der Steuerelektronik unter weitgehender Beibehal­ tung der Optimierungsfunktion der Einspritzmenge ein si­ cherer Notfahrbetrieb eines Fahrzeugs gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Ein bekannter mechanischer Regler für eine Einspritzpumpe, z.B. ein Leerlauf- und Enddrehzahlregler oder ein Alldreh­ zahlregler, stellt ein Grundkennfeld für die Einspritzmen­ ge einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine in Abhängig­ keit von der Drehzahl zur Verfügung. Dieses Grundkennfeld wird begrenzt durch den maximalen Vollastmengenbedarf der Brennkraftmaschine, die maximal zulässige Abregeldrehzahl sowie den für maximale Belastung, d.h. für kalten Motor und eingeschaltete Verbraucher, ausgelegten Leerlaufmengen­ bedarf. Über ein von einem elektrischen Steuergerät ange­ steuertes Verstellglied wird die vom mechanischen Regler eingestellte Einspritzmenge in Abhängigkeit von Brennkraft­ maschinen- und Umgebungskenngrößen so reduziert, daß eine Optimierung der Einspritzmenge für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erfolgt. Der vom Steuergerät berechnete maximale Korrekturbetrag für die Einspritzmengenreduzie­ rung ist dabei höchstens so groß gewählt, daß bei Ausfall des Verstellglieds in aktiviertem - und folglich die Ein­ spritzmenge reduzierendem - Zustand eine für den Notfahrbe­ trieb des Fahrzeugs auch bei erhöhter Last noch ausreichen­ de Einspritzmenge zur Verfügung steht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine mit Regler,

Fig. 2 ein Einspritzmengenkennfeld nach der Erfin­ dung.

In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine bekannte Ein­ spritzpumpe 1 einer nicht dargestellten luftverdichtenden Brennkraftmaschine gezeigt. Mit 2 sind die zu den einzel­ nen Zylindern der Brennkraftmaschine führenden Kraftstoff­ leitungsanschlüsse bezeichnet. Über einen Pedalweggeber 3 gibt der Fahrer ein Soll-Lastsignal vor, das am Reglerge­ stänge 4, 5 angreift und über die Auslegung der Regelfeder 6 eine charakteristische Verschiebung der Regelstange 7 als Mengensteuerglied und damit eine Veränderung der Ein­ spritzmenge bewirkt. Der Ist-Wert der Position der Regel­ stange 7 wird mit Hilfe eines Regelstangenweggebers 8 er­ faßt und mit der von dem Pedalweggeber 3 über eine Leitung 9 an ein Steuergerät 10 gegebenen Soll-Position zu Regel­ zwecken verglichen. In bekannter Weise ist der Regler mit einem Fliehkraftmeßwerk 11 versehen, welches eine dreh­ zahlabhängig gebildete Kraft entgegen der über das Fahrpe­ dal mittels Reguliergestänge /-bowdenzug hervorgerufenen Verstellbewegung des Reglergestänges 4, 5 bewirkt. Mit dem Regler der Einspritzpumpe verbunden ist ein gegen die Kraft einer Feder 12 arbeitendes Verstellglied 13, das auf das Reglergestänge 5 einwirkt und bei seiner Betätigung die Regelstange 7 in Richtung auf eine Reduzierung der eingespritzten Kraftstoffmenge verschiebt. Die Ansteuerung des Verstellgliedes 13 erfolgt über das oben schon erwähn­ te Steuergerät 10, welches eine Mehrzahl von Betriebskenn­ größen 14 (z.B. Drehzahl, Lastsignal, Kühlwassertemperatur usw.) und Umgebungskenngrößen 15 (z.B. Außenluftdruck, Lufttemperatur usw.) über nicht dargestellte Sensoren er­ faßt und auswertet. Die Auswertung erfolgt derart, daß im Steuergerät 10 eine Korrekturmenge ermittelt wird, die über das Verstellglied 13 eine Reduzierung der vom mecha­ nischen Regler vorgegebenen Kraftstoffmenge mittels einer Verschiebung der Regelstange 7 in Richtung Mindermenge bewirkt. Auf diese Weise kann auf jeden vom mechanischen Regler vorgegebenen Kennfeldpunkt im Kraftstoffmengen/ Drehzahl-Kennfeld ein von den genannten Kenngrößen abhän­ giger Korrekturwert aufgeschaltet werden, der eine opti­ mierte Einstellung der Brennkraftmaschine in Bezug auf z.B. Rauchen, Abregelung, Ruckeln und dergleichen ermög­ licht. Zur Ansteuerung des Verstellglieds 13 weist das Steuergerät 10 noch eine Treiberstufe 16 auf, die das Kor­ rektursignal aufbereitet und verstärkt. Bei einem Ausfall der Steuerelektronik, z.B. durch Stromunterbrechung, kön­ nen keine Korrekturwerte ermittelt werden und es unter­ bleibt folglich auch eine Ansteuerung des Verstellgliedes 13. Die Brennkraftmaschine kann in diesem Fall über das vom mechanischen Regler zur Verfügung gestellte - nicht optimierte - Kennfeld weiter betrieben werden. Der vom Steuergerät 10 errechnete Betrag für die Einspritzmengen­ korrektur ist maximal so groß, daß bei einem Ausfall des Verstellglieds 13 in seinem aktivierten Zustand, d.h. bei reduzierter Einspritzmenge, immer noch eine zum Notfahrbetrieb benötigte Leistung der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht. Die Leistung muß dabei so hoch sein, daß der Notfahrbetrieb auch bei erhöhter Last, z.B. Stei­ gungen oder eingeschalteten Verbrauchern, gewährleistet ist.

In der zweiten Figur ist ein Einspritzmengenkennfeld einer Brennkraftmaschine dargestellt. Dabei ist die eingespritz­ te Kraftstoffmenge Q über der Drehzahl n aufgetragen. Mit durchgezogenen Linien ist das mittels des mechanischen Reglers realisierte Grundkennfeld eingezeichnet. Dieses Grundkennfeld wird einerseits begrenzt durch den maximalen Vollastmengenbedarf der Brennkraftmaschine, der als einfa­ che Gerade 17 realisiert ist, sowie andererseits durch die Abregelkennlinie 18, die der maximal zulässigen Abregel­ drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Die mit der Linie 19 dargestellte Leerlaufmenge ist so gewählt, daß die Brennkraftmaschine in kaltem Zustand und bei maximaler Belastung durch Verbraucher im Leerlauf betrieben werden kann. Zusätzlich ist eine bekannte Startmengenanhebung 20 in diesem Kennfeld eingezeichnet. Ausgehend von diesem Grundkennfeld 17, 18, 19, 20 ermittelt das Steuergerät von Brennkraftmaschinen- und Umgebungskenngrößen abhängige, die Einspritzmenge optimierende Korrekturwerte, um welche die im Grundkennfeld festgelegten Werte mit Hilfe des oben genannten Verstellglieds reduziert werden. Fällt das Steu­ ergerät z.B. durch Unterbrechung der Stromversorgung aus, so wird die durch das Verstellglied bewirkte Einspritzmen­ genkorrektur zwangsläufig wieder aufgehoben und die Brennkraftmaschine wird mit den nicht optimierten Ein­ spritzmengen des Grundkennfelds betrieben. Fällt die Steu­ erung jedoch im aktivierten Zustand des Verstellglieds z.B. durch eine durchlegierte Endstufe im oben erwähnten Treiber oder durch einen Masseschluß aus, so muß die Brenn­ kraftmaschine mit der reduzierten Einspritzmenge weiterbe­ trieben werden. Für den Notfahrbetrieb bedeutet dies, daß diese reduzierte Einspritzmenge ausreichend bemessen sein muß, um ein Fahrzeug sicher, z.B. auch noch an Steigungen und mit erhöhter Belastung, zu betreiben. Die vom Steuer­ gerät ermittelte Korrekturmenge ist folglich immer so be­ messen, daß ein Notfahrbetrieb auch mit der um den Korrek­ turwert verminderten Einspritzmenge möglich ist. In der Fig. 2 ist - ausgehend von der Vollastmenge 17 - eine aufgrund unterschiedlicher Parameter reduzierte Einspritz­ menge mit gestrichelten Linien 21 eingezeichnet. Durch die Korrektur kann sich auch, wie hier gezeigt, eine neue End­ abregelkennlinie 22 ergeben. Ebenso verschiebt sich die Leerlaufkennlinie 19 auf eine Leerlaufkennlinie 23 mit reduziertem Mengenbedarf z.B. mit steigender Kühlwasser­ temperatur oder abhängig von der Drehzahl n der Brennkraft­ maschine. Ausgehend von einer willkürlich angenommenen Teillastkennlinie 24, die hier durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, wird analog zu der oben beschriebe­ nen Weise auch hier die Einspritzmenge um eine von den Kenngrößen abhängige Korrekturmenge reduziert, was durch die Linie 25 angedeutet ist. Die Linie 25 einer korrigier­ ten Teillasteinspritzmenge zeigt, daß über die Wahl der Korrekturwerte in Abhängigkeit von der Drehzahl n eine Angleichung erfolgen kann, wie sie bei bisher verwendeten rein mechanischen Reglern nur mit Hilfe spezieller Feder­ anwendungen realisierbar war.

Wie aus den dargestellten Kennlinien zu entnehmen ist, können die Korrekturwerte für jeden einzelnen Betriebs­ punkt der Brennkraftmaschine beliebig gewählt werden, so­ fern sie in einem Bereich liegen, der einen Notfahrbetrieb gewährleistet. Insbesondere kann die Korrektur der Ein­ spritzmenge auch dazu verwandt werden, andere, nicht di­ rekt brennkraftmaschinenspezifische, Aufgaben zu lösen. So ist es denkbar, daß der Betrag der Korrektur der Einspritz­ menge invers abhängig von der Drehbeschleunigung der Brenn­ kraftmaschine gewählt wird, wodurch das bekannte Ruckeln eines Fahrzeugs unterbunden werden kann. Ebenso vorstell­ bar ist es, die Einspritzmengenkorrektur in einem adapti­ ven Regelverfahren an die Drehzahlunruhe der Brennkraft­ maschine anzupassen, um auf diese Weise einen ruhigeren Lauf der Brennkraftmaschine zu erzielen. Eine weitere Mög­ lichkeit der Korrektur bietet sich an, indem die an den Rädern des Fahrzeugs gemessenen Schlupfwerte dazu benutzt werden, über die Einspritzmengenkorrektur das Moment zu reduzieren und somit ein wirksames Schlupfregelungsystem zu realisieren. Wird die Einspritzmengenkorrektur in Ab­ hängigkeit von der im Getriebe des Fahrzeugs gewählten Übersetzungsstufe durchgeführt, so kann die Abregeldreh­ zahl der Brennkraftmaschine für jedes Übersetzungsverhält­ nis unterschiedlich gewählt werden. Ein Vorteil dieser Übersetzungsabhängigen Einspritzmengenkorrektur besteht darin, daß in einer hohen Gangstufe eine relativ niedri­ gere Abregeldrehzahl realisiert werden kann, um die Brenn­ kraftmaschine im Dauerbetrieb nicht zu überlasten, ohne daß in den niedrigeren Gangstufen auf ein Ausdrehen der Brennkraftmaschine und damit auf gute Beschleunigungswerte des Fahrzeugs verzichtet werden muß.

Selbstverständlich sind auch noch weitere, über die hier aufgeführten Beispiele hinausgehenden Beeinflussungsmög­ lichkeiten für die Einspritzmengenkorrektur vorstellbar.

Vorteil der Erfindung ist es also, eine von elektronischen Reglern bekannte, mit einem rein mechanischen Regler nicht realisierbare Optimierung der aus einem Grundkennfeld er­ mittelten Einspritzmengen in Abhängigkeit von Brennkraft­ maschinen- und Umgebungskenngrößen für verschiedene Anwen­ dungszwecke durchzuführen, ohne auf die Notfahreigenschaf­ ten eines mechanischen Reglers verzichten zu müssen.

Claims (8)

1. Regler für eine Einspritzpumpe einer luftverdichtenden ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine mit einem ein Mengenkennfeld vorgebenden mechanischen Grundregler, wobei ein Lastsignal über eine Regelfeder an einem Reglergestän­ ge angreift, welches Reglergestänge ein Mengensteuerglied der Einspritzpumpe ansteuert und wobei eine drehzahlabhän­ gig gebildete Kraft entgegen der durch das Lastsignal her­ vorgerufenen Verstellbewegung des Reglergestänges wirkt, mit einem Verstellglied zur Einspritzmengenkorrektur der vom mechanischen Regler eingestellten Kraftstoffmenge in Richtung Mindermenge, welches aus einem elektrischen Stellmotor gebildet ist, der von einem Brennkraftmaschi­ nen- und Umgebungskenngrößen verarbeitenden elektrischen Steuergerät angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mengenkennfeld des mechanischen Reglers durch den maximalen Vollastmengenbedarf (17), die maximal zulässige Abregeldrehzahl (18) sowie den Leerlaufmengenbedarf (19) bei maximaler Belastung begrenzt ist und
daß der Betrag der Einspritzmengenkorrektur maximal so groß ist, daß bei Ausfall des Verstellglieds in aktivier­ tem Zustand eine zum Notfahrbetrieb benötigte Leistung zur Verfügung steht.

2. Regler für eine Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Einspritzmengenkorrektur invers zur Drehbeschleunigung der Brennkraftmaschine ist.

3. Regler für eine Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmengenkorrektur adaptiv an die Drehzahl­ unruhe der Brennkraftmaschine erfolgt.

4. Regler für eine Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmengenkorrektur für den Leerlaufmengenbe­ darf abhängig von der Kühlwassertemperatur ist.

5. Regler für eine Einspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmengenkorrektur für den Leerlaufmengenbe­ darf abhängig von der Drehzahl ist.

6. Regler für eine Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmengenkorrektur für die Kennfeldanglei­ chung drehzahl- und/oder lastabhängig ist.

7. Regler für eine Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmengenkorrektur abhängig von Schlupf- und Beschleunigungswerten der Räder des Fahrzeugs ist.

8. Regler für eine Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmengenkorrektur für die Abregeldrehzahl der Brennkraftmaschine getriebeübersetzungsabhängig ist.