EP0254723B1 - Notfahreinrichtung für eine dieselbrennkraftmaschine mit elektronisch geregelter kraftstoffzumessung - Google Patents

Notfahreinrichtung für eine dieselbrennkraftmaschine mit elektronisch geregelter kraftstoffzumessung Download PDF

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EP0254723B1
EP0254723B1 EP86906284A EP86906284A EP0254723B1 EP 0254723 B1 EP0254723 B1 EP 0254723B1 EP 86906284 A EP86906284 A EP 86906284A EP 86906284 A EP86906284 A EP 86906284A EP 0254723 B1 EP0254723 B1 EP 0254723B1
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fuel
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driving device
speed
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Wolfgang DÜHLMEYER
Günter KETTENACKER
Volker SCHÄFER
Albrecht Sieber
Jürgen Wietelmann
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2041/224—Diagnosis of the fuel system
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/227—Limping Home, i.e. taking specific engine control measures at abnormal conditions

Definitions

  • the invention relates to an emergency driving device for a diesel internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such an emergency driving device is known from DE-A-3 311 351.
  • a control device for an injection pump of a diesel internal combustion engine is described there.
  • the injection pump signal box is regulated in normal operation.
  • an emergency operation is maintained by regulating the speed of the fuel.
  • DE-OS-3 130 094 a device according to DE-OS-3 130 094 is known, in which the microcomputer and / or the control regulator can be bridged in the event of a fault.
  • the emergency driving device has the advantage over the underlying prior art of providing an emergency driving signal with relatively simple means, with which stable speed control of the internal combustion engine is possible.
  • it has the further advantage that no additional memory space is required in addition to the memory space provided by the microprocessor. By saving additional electronic components, the device proves to be particularly cost-effective.
  • the subclaims show advantageous configurations of the emergency drive device described in the main claim. A particular advantage can be seen in the fact that the emergency drive signal is independent of the way in which the actual fuel quantity was determined.
  • a speed-dependent monitoring enables a defective encoder to be determined very precisely.
  • a polarity reversal of the sender can be recognized immediately.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the emergency driving device, which schematically reproduces the functioning of the emergency driving device
  • FIG. 2 shows the principle of the actual fuel quantity monitoring.
  • the output of the summation point is fed to the fuel quantity regulator 30, which in turn is connected to a switch 32.
  • the switch connects the output of the controller 30 to a digital-to-analog converter 15.
  • the output of the digital-to-analog converter 15 acts on the injection pump 11 via an actuator (not shown in more detail).
  • 21 and 22 denote alternative transmitter signal lines which are connected to a signal conditioning stage 23.
  • the output of this processing stage is applied to an analog-digital converter 24 given, the output signal is connected on the one hand to the line 27, on the other hand to the monitoring device 25, which is also connected to the speed sensor.
  • the switch 31 is connected to a limiter 40 via the line 34.
  • the input signal of the "limiter 53 comes from a bypass integrator 52, to which the difference signal from the accelerator position transmitter and the speed is fed via a limiter 51 and the line 49.
  • the most important element in the chain of limiter 51, bypass integrator 52 and limiter 53 is the integrator 52, which has the task of adapting the operating point signal of the EP.
  • the two limiters 51 and 53 have different amplification factors, in addition the voltage limit depending on the coolant temperature, such as. B. Fuel temperature.
  • the switch 32 is also in its switch position, not shown. In this position, the output signal of the summation point 48 is connected to the digital-to-analog converter 15. Its output influences an actuator, which is not specifically identified, but is known, and which supplies the injection pump with the quantity of fuel which is characteristic of the respective operating state. It should be pointed out at this point that stable speed control is only possible by adding a weighted and differentiated speed signal to the control loop for emergency operation.
  • an output signal between a and d is possible for a speed lower than n1. If the actual value signal exceeds the permissible ranges, the monitoring device acts on the two switches 31 and 32 via the active connection 26 and initiates the emergency operation.
  • the emergency drive device described in the exemplary embodiment works with a computer that can only process digital signals.
  • the division of the device into individual functional blocks according to FIG. 1 was only carried out in order to express its mode of operation more clearly.
  • the representation of most functions represented by a block as an algorithm is familiar to the computer expert.
  • block diagram also provides enough information for a person skilled in the field of diesel control to set up such an emergency driving device in a conventional manner (analog).

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Notfahreinrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Notfahreinrichtung ist aus der DE-A-3 311 351 bekannt.
  • Dort wird eine Regeleinrichtung für eine Einspritzpumpe einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Im Normalbetrieb erfolgt eine Regelung des Stellwerks der Einspritzpumpe. Bei Störung der Regeleinrichtung durch Ausfall des Rückmeldesignals, des Steuergeräts oder des Stellreglers, wird durch eine Drehzahlregelung der Kraftstoffmenge ein Notfahrbetrieb aufrechterhalten.
  • Des weiteren ist eine Einrichtung nach der DE-OS-3 130 094 bekannt, bei der im Fehlerfall der Mikrocomputer und/oder der Stellregler überbrückbar ist.
  • Im Fehlerfall der Signalverarbeitungseinheit wird das Positionssignal des Fahrpedales mehr oder weniger unmittelbar auf den Regler zur Ansteuerung des Stellwerkes für das mengenbestimmende Glied geschaltet. Damit ist auch im Fehlerfall ein Notfahrbetrieb gewährleistet, der weitgehend allein vom Fahrer des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges beeinflußbar ist. Des weiteren ist eine Hotsteuereinrichtung aus der DE-OS-3 238 191 bekannt, bei der man sich zur Aufrechterhaltung des Notfahrbetriebes der Signale des Drehzahlgebers, des Fahrpedalstellungsgebers und des Ladedruckgebers bedient. Das Signal des Ladedruckgebers dient in der Hauptsache dazu, die geförderte Kraftstoffmenge nach oben zu begrenzen, und so einen Überdrehzahlschutz zu gewährleisten. Es hat sich nun gezeigt, daß mit den bekannten Notfahreinrichtungen in manchen Fällen ein optimaler Notfahrbetrieb nicht möglich ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die Notfahreinrichtung gemäß der Erfindung hat gegenüber dem zugrundegelegten Stand der Technik den Vorteil, ein Notfahrsignal mit relativ einfachen Mitteln bereitzustellen, mit dem eine stabile Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine möglich ist. Im Falle digitaler Signalverarbeitung hat sie den weiteren Vorteil, daß zusätzlich zu dem vom Mikroprozessor bereitgestellten Speicherplatz kein weiterer Speicherplatz benötigt wird. Durch die Einsparung weiterer elektronischer Bauteile erweist sich die Einrichtung als besonders kostengünstig.
  • Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der im Hauptanspruch beschriebenen Notfahreinrichtung. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Notfahrsignal unabhängig davon ist, auf welche Weise der Kraftstoffmengenistwert ermittelt wurde.
  • Vorteile ergeben sich auch aus der Art und Weise, in der das Kraftstoffmengen-Istwertsignal überwacht wird. Durch eine drehzahlabhängige Überwachung kann sehr präzise auf einen defekten Geber geschlossen werden. Zudem läßt sich, abhängig vom Kraftstoffmengengeber, ein Verpolen des Gebers sofort erkennen.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild der Notfahreinrichtung, welches die Funktionsweise der Notfahreinrichtung schematisch wiedergibt, Figur 2 gibt das Prinzip der Kraftstoffmengen-Istwertüberwachung wieder.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Das in Figur 1 dargestellte Blockschaltbild bezieht sich auf eine Dieselbrennkraftmaschine mit elektronischer Regelung der Kraftstoffzufuhr. Ein Fahrpedalstellungsgeber 13 ist über einen Analog-Digital-Wandler 14 mit dem Schalter 31 verbunden. Im störungsfreien Betrieb verbindet der Schalter 31 das Fahrpedalgebersignal über eine Leitung 33 mit einem Kennfeld 12, in das als weitere Größe wenigstens ein Drehzahlsignal eingeht. Im allgemeinsten Fall handelt es sich beim Block 12 um eine Recheneinrichtung, die, je nach gewünschtem Fahrkomfort, aus dem Signal des Fahrpedalgebers und betriebskenngrößenabhängigen Signalen, wie z. B. Drehzahl, Kühlmitteltemperatur oder Batteriespannung, einen KraftstoffmengenSollwert bestimmt. Der Ausgang des Kennfeldes 12 ist mit einem Summationspunkt 29 verbunden, dem über eine Leitung 27 der KraftstoffmengenIstwert Okist zugeführt wird. Der Ausgang des Summationspunktes wird dem Kraftstoffmengenregler 30 zugeführt der wiederum mit einem Schalter 32 in Verbindung steht. Der Schalter verbindet im störungsfreiem Falle den Ausgang des Reglers 30 mit einem Digital-Analog-Wandler 15. Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 15 wirkt über ein nicht näher bezeichnetes Stellglied auf die Einspritzpumpe 11. Zwischen Einspritzpumpe 11 und Brennkraftmaschine 10 befindet sich - vereinfacht dargestellt - ein Nadelhubgeber 20 eines Einspritzventils. Mit 21 und 22 sind alternative Gebersignalleitungen bezeichnet, die mit einer Signalaufbereitungsstufe 23 verbunden sind. Der Ausgang dieser Aufbereitungsstufe wird auf einen Analog-Digital-Wandler 24 gegeben, dessen Ausgangssignal einerseits mit der Leitung 27, andererseits mit der Überwachungseinrichtung 25 in Verbindung steht, die außerdem mit dem Drehzahlgeber verbunden ist. Zwischen der Überwachungseinrichung 25 und den Schaltern 31 und 32 besteht eine Wirkverbindung 26. Im Störfungsfalle ist Schalter 31 über die Leitung 34 mit einem Begrenzer 40 verbunden.
  • Das Ausgangssignal des Begrenzers 40 geht über ein Tiefpaßfilter 41 auf einen Summationspunkt 42, dem über eine Leitung 44 ein Drehzahlsignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Summationspunktes 42 wird über ein Proportionalglied 43 dem Summationspunkt 48 zugeführt. Außerdem gelangt dieses Signal über einen zweiten Pfad, bestehend aus der Leitung 49, einem ersten Begrenzer 51, einem Integrator 52, einem zweiten Begrenzer 53 und einem Summationspunkt 54, auf den Summationspunkt 48. In den Summationspunkt 54 wird über eine Leitung 55 ein dem Arbeitspunkt der EP entsprechendes Signal eingespeist. Die Begrenzer 51 und 53, proportional wirkende Verstärker mit Begrenzungseigenschaften, werden von der Temperatur des Kühlwassers (oder auch der Kraftstofftemperatur) beeinflußt. Dem Summationspunkt wird über einen Block 46 und einen Differenzierer 47 ebenfalls noch das aufbereitete Drehzahlsignal zugeführt. 45 bezeichnet einen Analog-Digital-Wandler, der das über eine Leitung 50 kommende Drehzahlsignal aufbereitet.
  • Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Notfahreinrichtung mit digitaler Signalverarbeitung. In diesem Fall wird die Überwachungseinrichtung durch einen Algorithmus realisiert, durch den geprüft wird, ob sich das gemessene Kraftstoffmengensignal in dem den jeweiligen Betriebszustand kennzeichnenden Bereich befindet (siehe Figur 2). Zur Kennzeichnung des Betriebszustandes können neben dem Drehzahlsignal natürlich auch andere Betriebsparameter, wie z. B. Temperatur, Luftdruck oder ähnliches herangezogen werden.
  • Die Einrichtung entsprechend der Figur 1 arbeitet wie folgt: Im Normalbetrieb wird das vom Fahrpedalstellungsgeber 13 kommende Signal über den Analog-Digital-Wandler 14 dem Schalter 31 zugeführt. Von dort aus geht es über die Leitung 33 auf den Kraftstoffmengen-Sollwertgeber 12, dem außerdem wenigstens auch das Signal des Drehzahlgebers zugeführt wird. Je nach Erfordernis besteht natürlich auch die Möglichkeit, Einflußgrößen wie Temperatur, Luftdruck oder ähnliches in den Kraftstoffmengen-Sollwertgeber aufzunehmen. Abhängig vom Signal des Fahrpedalstellunggebers und wenigstens der Drehzahl wird in 12 ein Kraftstoffmengensollwert ermittelt. Dieser Sollwert wird über die Leitung 28 dem Summationspunkt 29 zur Verfügung gestellt. Eine weitere Eingangsgröße des Summationspunktes ist der Kraftstoffmengenistwert Qkist, der dem Summationspunkt über die Leitung 27 zugeführt wird. Zur Bestimmung des KraftstoffmengenIstwertes gibt es mehrere Möglichkeiten.
    • - Signalleitung 21 verbindet das Signal eines nicht näher gekennzeichneten Regelweggebers, z. B. eines Potentiometers,
    • - Signalleitung 22 das Signal eines Nadelhubgebers oder eines Drucksensors mit der Signalaufbereitungsstufe 23.
  • Die Signalaufbereitungsstufe 23 bereitet die Signale der Kraftstoffmengengeber auf. Die so aufbereiteten Signale werden dem Analog-Digital-Wandler 24 zugeführt, dessen Ausgang einerseits mit dem Summationspunkt 29, andererseits mit der Überwachungseinrichtung 25 verbunden ist. Der Überwachungseinrichtung 25 wird neben dem Signal des Krtraftstoffmengen-Istwertes auch das Drehzahlsignal zugeführt. Bei Feststellung eines Fehlers der Kraftstoffmengengeber bewirkt die Überwachungseinrichtung über die Wirkverbindung 26 eine Umschaltung der Schalter 31 und 32 in die nicht dargestellte Schaltposition. In dieser Stellung ist das Signal des Fahrpedalstellunggebers über die Leitung 34 mit einem Begrenzer 40 verbunden. Das Ausgangssignal dieses Begrenzers wird in dem Tiefpaßfilter 41 gefiltert und anschließend dem Summationspunkt 42 zugeführt. Im Summationspunkt 42 wird die Differenz aus dem tiefpaßgefilterten Fahrpedalstellunggebersignal und dem digitalisierten Drehzahlsignal gebildet. Am Ausgang des Summationspunktes steht ein erstes Signal zur Verfügung, welches über eine Proportionalstufe 43 auf den Summationspunkt 48 gegeben wird. Dort wird die Differenz aus dem ersten Signal und einem zweiten Signal gebildet. Das zweite Signal entsteht aus dem Drehzahlsignal, indem letzteres einer Einrichtung 46 zugeführt wird, in welcher die Drehzahlbereiche unterschiedlich gewichtet werden. Das Ausgangssignal dieser Einrichtung wird der Differenziereinrichtung 47 zugeführt, an deren Ausgang dann das zweite Signal zur Verfügung steht. Als dritte Größe wirkt das Ausgangssignal vom Summationspunkt 48. Dieses Signal besteht aus zwei Teilen:
    • - dem Ausgangssignal des Begrenzers 53
    • - dem zum Arbeitspunkt der EP proportionalen Signal auf der Leitung 55.
  • Das Eingangssignal des"Begrenzers 53 stammt aus einem Bypass-Integrator 52, dem über einen Begrenzer 51 und die Leitung 49 das Differenzsignal aus Fahrpedalstellungsgeber und Drehzahl zugeführt wird. Wichtigstes Element in der Kette Begrenzer 51, Bypass-Integrator 52 und Begrenzer 53 ist der Integrator 52, der die Aufgabe hat, eine Adaption des Arbeitspunktsignals der EP zu bewerkstelligen.
  • Die beiden Begrenzer 51 und 53 haben unterschiedliche Verstärkungsfaktoren, zudem ist die Spannungsgrenze abhängig von der Kühlmitteltemperatur, wie z. B. Kraftstofftemperatur. Im Fehlerfall befindet sich auch der Schalter 32 in seiner nicht gezeichneten Schaltstellung. In dies er Stellung ist das Ausgangssignal des Summationspunktes 48 mit dem Digital-Analog-Wandler 15 verbunden. Dessen Ausgang beeinflußt eine nicht näher gekennzeichnete, doch bekannte Stelleinrichtung, die die Einspritzpumpe mit der für den jeweiligen Betriebszustand kennzeichnenden Kraftstoffmenge versorgt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß erst durch die Hinzunahme eines gewichteten und differenzierten Drehzahlsignales in den Regelkreis für den Notfahrbetrieb eine stabile Drehzahlregelung möglich ist.
  • In Figur 2 ist auf der Abszisse die Drehzahl, auf der Ordinate der Kraftstoffmengenistwert aufgetragen. Man unterscheidet drei Drehzahlbereiche 1, und 3 sowie die Kraftstoffmengenistwerte a, b, c und d. Der schraffiert gekennzeichnete Bereich ist der zulässige Signalbereich. Im Drehzahlbereich 1 von Drehzahl Null bis zur Drehzahl n1 muß sich das Kraftstoffmengen-Istwertsignal innerhalb der Werte b und d befinden, für Drehzahlen im Bereich von n1 bis n2 innerhalb der Kraftstoffmengenwerte a und d, und für Drehzahlen oberhalb von n2 innerhalb der Grenzen a und c. In der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, also für Kühlmitteltemperaturen kleiner als eine bestimmte Grenztemperatur, ist für eine Drehzahl kleiner als n1 ein Ausgangssignal zwischen a und d möglich. Überschreitet das Istwertsignal die zulässigen Bereiche, so wirkt die Überwachungseinrichtung über die Wirkverbindung 26 auf die beiden Schalter 31 und 32, und leitet den Notfahrbetrieb ein.
  • Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Notfahreinrichtung arbeitet mit einem Rechner, der ausschließlich digitale Signale verarbeiten kann. Die Aufspaltung der Einrichtung in einzelne Funktionsblöcke entsprechend Figur 1, wurde nur deshalb vorgenommen, um deren Arbeitsweise klarer zum Ausdruck zu bringen. Die Darstellung der meisten durch einen Block dargestellten Funktionen als Algorithmus ist dem Rechnerfachmann geläufig.
  • Für den Fachmann auf dem Gebiet der Dieselregelung liefert das Blockschaltbild jedoch auch genügend Information, eine solche Notfahreinrichtung in konventioneller Weise (analog) aufzubauen.

Claims (14)

1. Notfahreinrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine mit elektronisch geregelter Kraftstoffzumessung, Gebern für Drehzahl, Fahrpedalstellung und die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge, Mitteln (23, 24) zur Bestimmung des Kraftstoffmengenistwertes aus den Gebersignalen, Mitteln (12) zur Bestimmung eines Kraftstoffmengen-Sollwertes aus Signalen von wenigstens der Fahrpedalstellung und der Drehzahl, mit einem Kraftstoffmengenregler mit Schaltmitteln, die im Fehlerfall die Kraftstoffzumeßeinrichtung mit einer aus dem Drehzahl- und Fahrpedalstellungsgebersignal gebildeten Notfahrdrehzahlregelung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Notfahrdrehzahlregelsignal (48) gebildet wird aus der Kombination,
- eines ersten Signals (42), das eine Funktion des Drehzahl- und des Fahrpedalstellungsgebersignals ist, und
- eines zweiten Signals aus gewichteten und differenzierten Drehzahlsignal.
EP86906284A 1986-02-06 1986-11-05 Notfahreinrichtung für eine dieselbrennkraftmaschine mit elektronisch geregelter kraftstoffzumessung Expired EP0254723B1 (de)

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DE3603571 1986-02-06

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EP0254723A1 EP0254723A1 (de) 1988-02-03
EP0254723B1 true EP0254723B1 (de) 1989-03-08

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EP86906284A Expired EP0254723B1 (de) 1986-02-06 1986-11-05 Notfahreinrichtung für eine dieselbrennkraftmaschine mit elektronisch geregelter kraftstoffzumessung

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