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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
eines Verbrennungsmotors, insbesondere mit Common-Rail für Dieselmotoren.
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In
dem Dokument US-A-5 636 618 ist eine Vorrichtung zur Versorgung
mit Kraftstoff und mit Verbrennungsluft für Verbrennungsmotoren beschrieben,
in welcher für
jeden Zylinder eine unterschiedliche Steuerung vorgesehen ist. Jede
Steuerung führt die
Regelung der Gesamtheit der Funktionen der Mischung und der Zündung aus.
Es wird in diesem Stand der Technik die Fähigkeit jeder Steuerung erwähnt, eine
Funktion der Redundanz auszuführen
für die
andere Steuerung, welche versagt.
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Man
kennt Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, welche einen Rechner umfassen,
der gemäß der Anzahl
der Motorzylinder mit einer oder mehreren Bänken der Steuerung der Einspritzer
arbeitet. So ist es z.B. für
einen Motor mit vier Zylindern bekannt, entweder eine einzige Bank
zu verwenden, die damit betraut ist, vier Einspritzer zu steuern,
oder zwei Steuerbänke,
von denen jede die Steuerung von zwei Einspritzern sicher stellt.
Die Wahl der Lösung
hängt von unterschiedlichen
Kriterien ab, unter welchen insbesondere die Strategien der Reduktion
von Schadstoffemissionen durch den Motor sind. Um dies zu erhalten
weist die Lösung
mit zwei Steuerbänken
das Interesse vor, die gleichzeitige Kraftstoffeinspritzung über zwei
Einspritzer sicher zu stellen, ausgehend von einer gleichen Steuerbank.
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Unabhängig davon,
an welcher Lösung
festgehalten wird, kann ein Fehler einer Steuerbank einen Ausfall
mit sich ziehen, was im günstigsten
Fall das Risiko aufwirft, sehr schlecht vom Verwender des Fahrzeugs
aufgenommen zu werden, schlimmstenfalls eine gefährliche Situation zu erzeugen.
Tatsächlich
führt,
wenn allein eine einzige Bank für
alle Einspritzer vorgesehen ist, der Ausfall zur voll ständigen Immobilisierung
des Fahrzeugs, und wenn es davon zwei gibt, wird der Motor einen
stark degradierten Betrieb haben. In den zwei Fällen wird es ein großes Unfallrisiko
geben, wenn der Ausfall in "riskanten" Fahrbedingungen
(Überholen,
Fahren in dichtem und schnellem Verkehr) auftritt.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, eine Einspritzvorrichtung bereitzustellen
ohne die in dem vorhergehenden dargestellten Nachteilen.
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Sie
hat folglich zum Gegenstand eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1.
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Die
Einspritzvorrichtung kann, dank ihrer Eigenschaften, in Abwesenheit
eines Fehlers einer Steuerbank, mit einer Steuerung der Bänke funktionieren,
die über
die Einspritzer nach der Art verteilt sind, dass die Versorgung
mit Kraftstoff der Einspritzer bestmöglich an die Erfordernisse
der Reduktion der Schadstoffemissionen angepasst ist.
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Im
Falle eines Fehlers einer der Steuerbänke wird umgekehrt die Steuerung
der Einspritzer, mit welchem sie verbunden ist, automatisch durch
eine andere Steuerbank übernommen,
was zumindest vorrübergehend
erlaubt, die Leistung des Motors zu einem Grad zu konservieren,
dass die Sicherheit auch im Falle von riskantem Fahren gewährleistet bleibt.
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Gemäß anderen
Eigenschaften der Erfindung:
- – sind die
Fehlersignale spezifiziert für
jede Steuerbank und im Fall eines Fehlers einer Steuerbank werden
die Signale, die ihr zu Eigen sind, einzig auf Umschalter angewandt,
welche mit den Einspritzern verbunden sind, die vor dem Fehler mit
der versagenden Bank verbunden werden;
- – umfasst
die Vorrichtung gleichermaßen
einen Speicher, der mit den besagten Mitteln zur Fehlererkennung
verbunden ist, um die Fehlersignale bis zu einem nächsten Anlassen
des Verbrennungsmotors zu speichern, um gespeicherte Fehlersignale
bereitzustellen, die beim nächsten
Anlassen auf Umschalter angewandt werden, deren Einspritzer durch
die versagende Bank gesteuert sind, damit die Einspritzer von dieser
getrennt sind, und diese gleichzeitig mit einer nicht-versagenden
Bank verbunden sind;
- – sind
die Fehlersignale und die gespeicherten Fehlersignale jeweils über Funktionen
ODER den Umschaltern angewandt.
- – umfasst
die Vorrichtung gleichermaßen
Mittel zur Begrenzung der Leistungen des Motors, wenn eines der
Fehlersignale durch die Mittel zur Erkennung des Fehlers produziert
wird;
- – sind
die Mittel zur Begrenzung zum Begrenzen der nachgefragten Beschleunigung
eingerichtet, die auf den Motor angewandt wird, auf einen Wert, welcher
geringer als ein Wert der nachgefragten maximalen Beschleunigung
ist, der während
des normalen Betriebs der Steuerbänke auferlegt ist;
- – umfassen
die Mittel zur Begrenzung Mittel zum zeitweisen Zählen, welche
mit den Mitteln zur Fehlererkennung verbunden sind, Kartenmittel, welche
mit den Mitteln zur zeitweisen Zählung verbunden
sind, und welche abhängig
von der Position der letzteren einen reduzierten, variablen Wert
der maximalen Nachfrage der Beschleunigung bestimmen, dazu bestimmt,
während
des Fehlers verwendet zu werden und kleiner als den Wert der maximalen
nachgefragten Beschleunigung gehalten zu werden, welcher während des normalen
Betriebs der Steuerbänke
auferlegt ist;
- – sind
die Kartenmittel eingereichtet, den reduzierten Wert der maximalen
nachgefragten Beschleunigung erst nach dem Verlauf eines vorherbestimmten
Zeitintervalls seit dem Erscheinen eines Fehlers einer Steuerbank
eingreifen zu lassen;
- – wird
der reduzierte variable Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung
auf einem Wert Null durch die Kartenmittel während einem kurzen Augenblick
gehalten, der sofort auf das Erscheinen eines Fehlers einer Steuerbank
folgt;
- – umfassen
die Mittel zur Begrenzung gleichermaßen einen ersten Umschalter,
auf den der Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung und
der reduzierte variable Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung,
welcher von den Kartenmitteln geliefert wird, angewandt werden, wobei
dieser Umschalter dem Motor den einen oder den anderen dieser Werte überträgt, abhängig von
Fehlersignalen, welche durch die Mittel zur Erkennung eines Fehlers
bereitgestellt werden;
- – umfassen
die Mittel zur Begrenzung Mittel zum Begrenzen auf einen festen
Wert der Leistungen des Motors bei Vorliegen eines der gespeicherten Fehlersignale;
- – sind
die Mittel zur Begrenzung auf einen festen Wert eingerichtet, um
nach Wiederanlassen des Motors nachfolgend einem Betrieb, währenddessen
ein Fehler aufgetreten ist, die nachgefragte Beschleunigung auf
einen festen Wert zu begrenzen, der geringer als ein Wert der maximalen nachgefragten
Beschleunigung ist, der während des
normalen Betriebs der Steuerbänke
auferlegt wird;
- – umfassen
die Mittel zur Begrenzung auf einen festen Wert einen zweiten Umschalter,
auf den ein Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung für gespeicherte
Fehler sowie der Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung,
welcher außer
Fehler angewandt wird, angewandt werden, wobei der zweite Umschalter
den einen oder den anderen der Werte dem Motor in Abhängigkeit
vom Zustand der gespeicherten Fehlersignale überträgt;
- – umfasst
er gleichermaßen
Mittel zur visuellen Signalisierung, welche mit der Vorrichtung
zur Fehlererkennung verbunden sind, um das Auftreten eines Fehlers
zu signalisieren.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der folgenden
Beschreibung ersichtlicher werden, welche allein beispielhaft gegeben
ist und gemacht ist, in dem sie sich auf die beigefügte Zeichnung
bezieht, auf welcher:
- – die einzige Figur ein symbolisches
Schema eines Beispiels der Verwirklichung einer Einspritzvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist.
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Die
Ausführungsform,
welche auf der einzigen Figur dargestellt ist, betrifft einen Dieselmotor
mit Common Rail, welcher vier Zylinder umfasst. Die Fachleute werden
verstehen, dass die Erfindung gleichermaßen auf Motoren mit anderen
Arten von Einspritzungen angewandt werden kann, welche andere Anzahlen
von Einspritzzylindern und Steuerbänken haben, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
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Dies
gegeben, sieht man schematisch dargestellt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
mit einem Teil ihres Steuerrechners CC, umfassend zwei Steuerbänke 1 und 2,
welche jede in der Lage ist, gleichzeitig die vier Einspritzer 3 bis 6 gleichzeitig
zu steuern, unabhängig
von der anderen Steuerbank. Dazu ist jeder Einspritzer, 3 bis 6,
verbunden mit einem Ausgang gleichen Rangs jeder der Steuerbänke vermittels
einer Umschalteinrichtung, jeweils 7 bis 10.
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In
der dargestellten Konfiguration, welche einer normalen Situation
entspricht, steuert die Bank 1 die Einspritzer 3 und 6 und
die Bank 2 die Einspritzer 4 und 5.
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Die
Steuerbänke 1 und 2 sind
mit einem Messmodul 11 verbunden, das von ihnen mehrere Parameter
aufnimmt, und das mit einem Überwachungsmodul 12 verbunden
ist, das damit betraut ist, Betriebsfehler der Steuerbänke 1 und 2 zu
entdecken. Diese Funktion kann gemäß den an sich bekannten Strategien
der Überwachung
von Betriebsparametern der Bänke
ausgeführt
werden. Man kann z.B. die Spannung an Klemmen bestimmter ihrer Bestandteile
messen, oder die Stärken
der Ströme,
die dort zirkulieren.
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Im
Falle eines Fehlers der einen oder der anderen der Steuerbänke 1 und 2 liefert
das Überwachungsmodul 12 jeweils
Fehlersignale Fehler_Bank_1 oder Fehler_Bank_2,
gebildet durch boolesche Werte, welche anzeigen, wenn sie wahr sind
(z.B. Wert 1), dass ein Fehler in der entsprechenden Steuerbank
vorhanden ist. Diese Signale werden jeweils auf zwei Blöcken 13 und 14 mit
Funktion ODER angewandt, deren Ausgänge jeweils die Umschalter 7, 10 oder 8, 9 steuern.
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Die
Signale Fehler_Bank_1 und Fehler_Bank_2 werden
gleichermaßen
auf einen Fehlerspeicher 15 angewandt, welcher die eventuellen
Fehlersignale während
des aktuellen Fahrens des Fahrzeugs speichert, um sie beim folgenden
Anlassen des Motors zurück
geben zu können.
Die Einschreibung in diesen Speicher der Signale Fehler_Bank_1 oder
Fehler_Bank_2 findet vorzugsweise während der Phase des Halts des
Steuersignals CC statt. So stellt, gemäß dem Fall, während des
folgenden Anlassens desselben, der Speicher 15 ein Signal
Fehler_Bank_1_Mem oder ein Signal Fehler_Bank_2_Mem
bereit, das anzeigt, dass ein Fehler während einer vorhergehenden
Verwendung des Motors in der einen oder der anderen der Steuerbänke 1 oder 2 statt
gefunden hat.
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Die
Signale Fehler_Bank_1, Fehler_Bank_2, Fehler_Bank_1_Mem
und Fehler_Bank_2_Mem werden zusammen einem Block 16 mit
ODER-Funktion angewandt, dessen Ausgang mit einer Vorrichtung zur
Signalisierung eines Fehlers 17 verbunden ist. Dieses letztere
kann ein Warnlicht der Instrumententafel des Fahrzeugs sein, welches
mit anderen Signalisierungsfunktionen bezüglich anderer Betriebsfehler
des Fahrzeugs geteilt sein oder nicht.
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Die
Signale_Fehler_Bank 1 und Fehler_Bank_2 werden
gleichermaßen
auf einen Block 18 mit ODER-Funktion angewandt, dessen Ausgang
an einen Block 19 zur Deaktivierung der Steuerbank 1 oder 2 abhängig davon übertragen wird,
ob das eine oder das andere der entsprechenden Signale wahr ist.
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Die
Vorrichtung zur Einspritzsteuerung gemäß der Erfindung umfasst gleichermaßen Mittel, um,
im Falle eines Fehlers der Steuerbänke 1 oder 2, den
Beschleunigungswillen des Fahrers des Fahrzeugs zu begrenzen. Dazu
ist der Ausgang des Blocks mit ODER-Funktion 18 mit einem
Zähler 20 verbunden,
welcher erlaubt, im Falle eines Fehlers einer Steuerbank, d.h.,
wenn Fehler_Bank_1 oder Feh ler_Bank_2 gleich zu
1 ist, die seit dem Erscheinen des Fehlers verlaufene Zeit zu zählen. Dieser Zähler 20 liefert
ein Signal Zeit_Fehler_Bank, und er wird nach jeder Reinitialisierung
des Steuerrechners CC auf Null zurückgesetzt.
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Der
Ausgang des Zählers 20 ist
mit einem Kartenblock 21 verbunden, welcher abhängig von der
Position des Zählers 20 erlaubt,
einen Wert auszuwählen,
auf dem der "Beschleunigungswille" des Fahrers des
Fahrzeugs im Falle eines Fehlers einer der Bänke 1 oder 2 begrenzt
wird. Der entsprechende Wert wird hier "reduzierter Wert der maximalen nachgefragten
Beschleunigung" genannt.
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Der
Ausgang des Kartenblocks 21 wird auf einen Umschalter 22 angewendet,
der gleichermaßen
ein Signal Wille_Max erhält,
der für
die Nicht-Ausfallsituationen einen kalibrierbaren maximalen Wert
der Beschleunigung darstellt, den der Fahrer auferlegen kann. Dieser
Wert ist hier "Wert der
maximalen nachgefragten Beschleunigung" genannt.
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Der
Umschalter 22 ist normalerweise auf die Klemme platziert,
auf welcher das Signal Wille_Max angewandt wird. Jedoch wird er
unter der Steuerung des Ausgangs des Blocks mit ODER-Funktion 18 umgekehrt,
d.h. im Falle der Erkennung eines Fehlers. Der Ausgang des Umschalters 22 wird
auf einen Block 23 mit Funktion ODER angewandt, welcher
es erlaubt, entweder den von dem Umschalter 22 ausgegebenen
Wert, oder denjenigen durch einen anderen Umschalter 27,
welcher noch zu beschreiben ist, zu übertragen. Der Ausgang des
Blocks mit ODER-Funktion 23 ist mit einem ersten Eingang
eines Blocks 24, genannt "minimale Funktion" (MIN) verbunden.
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Dieser
Block 24 empfängt
gleichermaßen auf
einem anderen Eingang ein variables Signal Wille_Fahrer, welches
gemäß dem Steuersystem des
Motors ausgehend von einem Parameter erzeugt wird, das die gegenwärtig vom
Fahrer nachgefragte Beschleunigung übersetzt. Dieser Parameter
kann eine Spannung sein, die abhängig
von der Position des Gaspedals festgestellt wird, ein Wert des nachge fragten
Drehmoments, eine Menge an Kraftstoff, welche durch Einspritzung
eingespritzt wird, ein Prozentsatz der Ladung oder anderes.
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Das
Ausgangssignal Wille_Fahrer_Lim des Blocks 24 mit Funktion
MIN ist entweder die reelle Nachfrage an Beschleunigung des Fahrers,
wenn sie geringer als der durch den Kartenblock 21 ausgegeben
Wert ist, oder dieser letztere Wert, wenn die reelle Nachfrage an
Beschleunigung des Fahrers diesen übersteigt. Dieses Ausgangssignal
wird an die Applikationssoftware 25 des Rechners CC übertragen,
der damit beauftragt ist, den Betrieb des Motors zu verwalten. Dieses
Ausgangssignal übersetzt
so den Beschleunigungswillen des Fahrers während des Fahrens mit Fehler,
aber es kann nicht den auferlegten begrenzten Wert überschreiten.
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Die
Software 25 empfängt
gleichermaßen die
Signale Fehler_Bank_1 und Fehler_Bank_2, welche
von dem Überwachungsmodul 12 stammen,
um den Betrieb des Motors auf die Fehlersituation anzupassen.
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Die
Signale Fehler_Bank_1 Mem und Fehler_Bank_2 Mem
werden auf einen Block mit ODER-Funktion 26 angewandt,
dessen Ausgang auf einen zweiten Umschalter 27 angewandt
wird. Dieser empfängt
auf einer seiner Klemmen ein Signal Wille_Max_Def_Mem, welches den
Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung im Falle eines Fahrens
nach Wiederanlassen des Motors fixiert. Die andere Klemme des Umschalters
empfängt
das Signal Wille_Max, das während
dem Nicht-Ausfallbetrieb verwendet wird. Der Ausgang des Umschalters 27 wird
auf den Block 23 mit Funktion ODER angewandt, um gegebenenfalls
an den Block 24 mit Funktion MIN übertragen zu werden.
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Der
Betrieb der Einspritzvorrichtung, die beschrieben wird, ist der
folgende.
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Wenn
kein Fehler auf den beiden Steuerbänken 1 und 2 vorliegt,
steuert jede dieser Bänke
zwei Einspritzer (3, 6 oder 4, 5,
jeweils) wobei die Umschalter 7 bis 10 so in ihren
auf der Figur dargestellten Position sind.
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Im
Falle eines Fehlers einer der Bänke
(z.B. die Bank 1) werden die Umschalter 7 und 10 unter der
Steuerung des Signals Fehler_Bank_1 umgeschaltet, welches
durch den ODER-Block 13 hindurchgeht. Daher werden die
Einspritzer 3 und 6 von nun an gleichermaßen durch
die nicht-fehlerhafte Bank 2 gesteuert.
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Ebenso
klappen die gleichen Umschalter 7 und 10 unter
der Steuerung des Signals Fehler_Bank_1_Mem, das von dem
Speicher 15 entnommen ist, und welches gleichermaßen durch
den ODER-Block 13 hindurchgeht, beim wieder in Gang bringen
des Rechners CC nach Halt eines Motors, der auf diesen Fehler folgt.
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Gleichzeitig
zum Umschalten der Umschalter wird der Fahrer durch die Signalisierungsvorrichtung 17 gewarnt,
solange die Bank 1 vermittels des Blocks 19 deaktiviert
ist.
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Während dem
normalen Betrieb begrenzt das Signal Wille_Max die vom Fahrer nachgefragte Beschleunigung
auf den kalibrierten maximalen Wert_Wille_Max. Wenn der Fehler auftritt,
schaltet der Umschalter 22 unter der Steuerung des von
dem ODER-Block 18 ausgegebenen Signals. Von diesem Augenblick
an wird der Wert der maximalen nachgefragten Beschleunigung abhängig von
der Zeit über die
in dem Block 21 abgelegte Karte geregelt.
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Diese
besondere Eigenschaft der Erfindung erlaubt insbesondere, den Fahrer
des Fahrzeugs über
eine ungewöhnliche
Reaktion auf das Verhalten des Fahrzeugs zu unterrichten. Es ist
z.B. möglich, einen
Fehler der Bänke 1 oder 2 durch
eine drastische Reduzierung (gegebenenfalls bis zu Null), aber kurz,
des reduzierten Werts der maximalen nachgefragten Beschleunigung
zu signalisieren, welches so zu einer totalen oder quasi totalen
Abschneidung der Einspritzung während
einer kurzen Periode von z.B. einigen Millisekunden führt. Es
wird daraus ein für den
Fahrer sehr wahrnehmbares Rucken des Fahrens resultieren, ohne dass
gleichzeitig die Sicherheit kompromittiert wird, z.B. anlässlich eines Überholvorgangs.
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Jedoch
kann, indem die Karte des Blocks 21 wirksam aufgestellt
wird, das Gesetz der Veränderung
des reduzierten Werts der maximal nachgefragten Beschleunigung auch
derart gewählt
werden, wie Begrenzung der Leistung des Motors erst nach einer genügend langen
Zeit (z.B. 10 Sekunden) zu beginnen, so dass der Fahrer das Fahrzeug
in guten Sicherheitsumständen
vor jeglichem Verfall der Leistung des Motors führen kann. So bietet die Erfindung dank
dem Kartenblock 21 eine große Anpassbarkeit, um die Verwaltung
des degradierten Betriebs des Motors abhängig von der Zeit zu kalibrieren.
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Die
Begrenzung der Leistung im Falle eines Ausfalls einer der Steuerbänke veranlasst
unter anderem den Fahrer dazu, sein Fahrzeug schnell reparieren
zu lassen und unverzüglich
eine vorsichtige Fahrweise anzunehmen, um leichter jeglichen Ausfall
der anderen Steuerbank vermeiden zu können.
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In
dem Fall, in dem der Fahrer zu einem neuerlichen Anlassen des Motors
schreitet, wird die Begrenzung der Leistungen auf uniforme Weise
durch das Signal Wille_Max_Def_Mem geregelt, unter welcher das System
fortfährt
unter der Steuerung des einen oder des anderen der Signale Fehler_Bank_1_Mem
und Fehler_Bank_2_Mem.
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Diese
Eigenschaft der Erfindung weist den Vorteil auf, außer den
bereits beschriebenen, eine Rückkehr
zu normalen Leistungen des Fahrzeugs zu vermeiden, was im Prinzip
möglich
wäre, da
der Motor mit vollen Leistungen mit einer einzigen Steuerbank funktionieren
kann, was aber dem Fahrer den Eindruck geben würde, dass der Ausfall verschwunden
wäre und
riskieren würde,
zu einer gefährlichen Situation
zu führen,
wenn die einzige Steuerbank, die nicht fehlerhaft ist, auch dazu
käme, sich
zu verschlechtern.