DE2735596C2

DE2735596C2 - Einrichtung zur elektronischen Einspritzmengenregelung bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung

Info

Publication number: DE2735596C2
Application number: DE2735596A
Authority: DE
Inventors: Herbert 7147 Eberdingen Arnold; Gerd 7251 Hemmingen Gerhards
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-08-06
Filing date: 1977-08-06
Publication date: 1986-09-18
Also published as: FR2399545B1; FR2399545A1; IT1097659B; GB1600176A; US4279229A; JPS5430318A; DE2735596A1; IT7826495A0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur elektronischen Einspritzmengenregelung nach der Gatoo Unimtnnrnn»l·· Λ i,r Aar· CP.DC OfI S7 1Q^ !et

ein elektronisch geregeltes Kraftstoffmengenzumeßsystem für eine Dieselbrennkraftmaschine mit einer Sicherheitsschaltung bekannt, die bei das Mengenstellwerk betreffenden Fehlern die Kraftstoffzufuhr unterbindet Aus der DE-AS IS 50 754 ist eine elektronisch gesteuerte Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung bekannt Übersteigt im regulären Betrieb die Dauer eines Einspritzimpulses eine vorgegebene obere Grenze, so wird die Erregung des Einspritzventiles unterbrochen und damit begrenzt

Die DE-OS 19 62 573 offenbart eine »Sicherheitsschaltung für einen Überdrehzahlschutz ... bei elektro- nischer Regelung einer Dieselbrennkraftmaschine« mit einem Abschaltsystem, damit bei einer Störung des elektrischen Teiles des Mengenstellwerkes, beispielsweise wenn sich dieses verklemmt hat, der Brennkraftmaschine kein weiterer Kraftstoff pingespritzt werden kann.

Die genannten Anordnungen werden den Sicherheits- und Serienkonstruktionsanfordsrungen an ein elektronisch geregeltes Kraftstoffzumeßsystem nicht optimal gerecht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitssystem zu erstellen, das in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine den Sicherheitsanforderungen optimal gerecht wird und für die Serienfertigung geeignet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Sicherheitseinrichtung beschrieben.

Vorteile der Erfindung

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Mengenstellwerk nicht für Dauerstrichbetrieb konstruiert sein muß, da dis beschriebene Sicherheitseinrichtung in allen Betriebszustände.'i einer Dieselbrennkraftmaschine ein Ausfallen der Impulspau-

^: ,sen^erkennt und entsprechend reagiert.

- Als Vorteil der Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung ist es anzusehen, daß die Brennkraftmaschine in einem bestimmten DrehzahlbereichnachStartbeginn eine erhöhte Kraftstoffmenge zugeführt bekommt, Wo-•durch ein ruhiger Lauf bewirkt wird. Dies deshalb, weil gerade bei kalten Brennkraftmaschinen der Kraftstoff

an den noch kalten Zylinderinnenwänden kondensiert, und damit die· ZündwiÜigkeit eingeschränkt ist Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, durch Verbindung der Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung mit der für die Sicherheitseinrichtung den Gesamtaufwand für die Steuereinrichtung klein zu halten.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Gezeigt ist ein Blockschaltbild zur elektronischen Einspritzmengenregelung mit der Sicherheitsschalteinrichtung und der Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung.

Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist mit 10 ein Drehzahlgeber bezeichnet dessen Ausgang mit einer Impulsformerstufe 11 verbunden ist, deren Ausgang wiederum zu einem Eingang einer monostabilen Kippstufe 12 geführt ist Die Standzeit der monostabilen Kippstufe ist so gewählt, daß bei Nenndrehzahl Impulse mit einem Tastverhältnis I: I erzeugt werden. Der Ausgang der monostabilen Kippstufe 12 steht mit einem Knotenpunkt 14 in Verbindung, an dem ein erster Tiefpaß 15 angeschlossenist. Ausgangsseitig ist dieser Tiefpaß 15 zu einem Summenpunkt 16 geführt, dem Signale eines Weggebers 17 für die Stellung des elektromagnetischen Mengenstellwerks sowie eines Sollwertgebers 18 zugeführt werden. Dem Summenpunkt 16 folgt der PID-Regler mit einem Spannungs-Tastverhältnis-Wandler, die gemeinsam im Reglerblock 20 zusammengefaßt sind. Der Ausgang de« Reglerblocks 20 ist zu einem Knotenpunkt 21 geführt, mit dem unter anderem ein logisches Gatter 22 vor einem Eingang 23 eines elektromagnetischen Mengenstellwerkes 24 verbunden ist Dieses elektromagnetische Mengenstellwerk 24 ist nur grob schematisch dargestellt Es jrt mit einer Regelstange 25 einer nichi dargestellten Einspritzpumpe gekoppelt, wobei die Regelstange durch Federkraft bei stromlosem Zustand dei; Elektromagneten mittels Federkraft in einer Ausgangslage, der Stellung Stop, gehalten wird.

Am Knotenpunkt 14 ist neben dem Tiefpaß 15 ein weiterer Tiefpaß 20 angeschlossen, dem ein Schwellwertschalter 31 nachfolgt Mit einem Schalter 32 zwischen Ausgang des Tiefpasses 15 und dem Pulseingang des Schwellwertschalters 31 ist angedeutet, daß die Schwelle des Schwellwer+schalters 31 drehzahlabhängig gewählt werden kann. Verbunden ist der Ausgang des Schwellwenschalters 31 mit einem ersten Eingang 33 eines Verknüpfungsgliedes 34, das einen weiteren Eingang 35 sowie einen Ausgang 36 besitzt Dieser Ausgang 36 steht mit dem logischen Gatter 22 in Verbindung. Während das Verknüpfungsglied 34 als ODER-Gatter wirkt, weist das logische Gatter 22 das Verhalten eines NOR-Gatters auf.

Die Verbindungsstelle zwischen dem Tiefpaß 30 und dem Schwellwertschalter 31 ist mit einem weiteren Schwellwertschalter 40 verknüpft, dessen Ausgang mit ider Basis deines; Transistors 41*gekoppelt Mst^Dieseir • Transistor 41liegt mit seinem Emitter an einer'plusleitung 42, während sein Kollektor einmal über eine Diode 44 mit dem Knotenpunkt 21 verbunden ist, über einen Widerstand 45 mit Masse gekoppelt ist sowie mit deir Basis eines nachfolgeiidpn Transistors 47. Dessen Kollektor ist an der Plusleitung 42 angeschlossen und sein Emitter steht über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen 48 und 49 mit Masse in Verbindung. Der Mittelabgnff des .Spannungsteilers aus den Widerständen 48 und 49 ist zu einem Eingang 50 eines Zeitgliedes 51 geführt, welches einen Miller-Integrator aufweist Dem Ausgang des Zeitgliedes 51 folgt ein Schwellwertschalter 54, und dieser wiederum ist mit dem Eingang 35 des Verknüpfungsgliedes 34 gekoppelt
Die Einrichtung zur elektronischen Einspritzmengenregelung arbeitet wie folgt:

Dem elektromagnetischen Mengenstellwerk 24 werden Impulse mit vorbestimmtem Tastverhältnis zugeführt Diese Impulse bewirken einen Stromfluß in der Spule des Elektromagneten, der in seinem Mittel vom Tastverhältnis abhängt Bei Regelabweichung Null und Nenndrehzahl ist das Tastverhältnis 1 :1. Der Elektromagnet kann demnach konstruktiv auf Werte ausgelegt werden, die den Dauerstrichbetrieb wicht erfassen. Deshalb bedarf es einer Sicherheitsschaltung gegen einen Ausfall der Impulspausen.

Beim Fahrbetrieb werden die Im; ^ise des Drehzahlgebers iö in der nachfolgenden impuisrcTiierstuie ί ί in eine verarbekbare Form gebracht. Die nachfolgende monostabile Kippstufe 12 erzeugt Impulse mit einem Verhältnis von 1 :1 bei Nenndrehzahl. Das Ausgangssigiial de- der monostabilen Kippstufe 12 folgenden Tiefpasses 15 hat bei kleinen Drehzahlen eine der Betriebsspannung entsprechende Höhe. Sie verringert sich bei Nenndrehzahl auf deren Hälfte und wird mit zunehmender Drehzahl kleiner. Im Summenpunkt 16 werden nun die Ausgangssignale des Tiefpasses 15, des Weggebers für die Stellung des elektromagnetischen Stellwerkes 24 sowie des Sollwert-Gebers 18 miteinander verknüpft und das verknüpfte Signal dem Reglerblock 20 mit dem PID-Regler und dem Spannungs-Tastverhältnis-Wandler zugeführt Bei Drehzahl Null weist das Ausgangssignal des Reglersblocks 20 den Spannungswert NuH auf, so daß am Ausgang des logischen Gatters 22 mit der NOR-Gatter-Charakteristik ein positives Signal jnliegt, wenn an dessen zweitem Eingang ebenfalls ein Null-Signal ansteht. Das positive Signal am Ausgang des logischen Gatters 22 bewirkt einen Anzug des elektromagnetischen Mengenstellwerks 24 und damit eine Verschiebung der Regelstange 25 in Richtung Vollast Mit zunehmender Drehzahl ergibt sich am Ausgang des Reglerblocks 20 ein impuisförmiges Signal mit größer werdendem Tastverhältnis. Dadurch wird das am Eingang 23 des elektromagnetischen Mengenstellwerks 24 anliegende Signal zunehmend ausgetastet und somit die Regelstange 25 aus ihrer Vollaststellung zurückgenommen.

Dieser Wirkungsweise wird nun die Funktion dar Schaltungseinrichtung iur Startunterstützung und der Sicht i'h-sitsschalteinrichtung überlagert.

Bei Drehzahl Null, d. h. ruhender Brennkraftmaschine, ist das Ausgangssignal des Tiefpasses 30 Null und das des Schwellwertschalters 31 gleich der Betriebsspannung UB. Dadurch ist auch das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes 34 auf hohem Potential und folglieh das Ausgangssignal des logischen Gatters 22 auf .Null. Die Regelstange 25 befindet sich daher in Nullstellung. Die^lMegrations-ZeitkpnstantR^lesTiefpasses ■30 ist nun so ausgelegt, daß nach eiriigenfümdrehüngen die Kondensatorspannung auf die Schwellenspannung des Schwellwertscrjlters 31 Jangestiegen ist, wodurch dessen Ausgangssignal auf Null abfällt und infolgedessen der Eingang des elektromagnetischen Mengenstellwerks 24 auf Betriebsspannungspotential liegt, zumal

das Ausgarigssignal des Reglerblocks 20 ebenfalls noch Null ist. Diese Startunterstützung wirkt nun so lange, bis der Regelbereich des PID-Reglers im Reglerblock 20 erreicht ist und dieser dio Steuerung des elektromagnetischen Mengenstellwerks 24 übernimmt. Bei geschlossenem Schalter 32 läßt sich die Schwelle des Schwellwertschalters 31 drehzahlabhängig gestalten, wodurch erreicht werden kann, daß die Startunterstützung erst z. B. bei 200 U/min einsetzt.

Die Sicherheitsschaltung dient dazu, den Dauerstrichbet^ieb des Elektromagneten im elektromagnetischen Mengenstellwerk 24 zu verhindern. Dazu bedarf es bei der vorgegebenen Schaltungsanordnung eines Eingangssignales am Eingang 35 des Verknüpfungsgliedes 34 dann, wenn das Potential am Verknüpfungspunkt 21 am Ausgang des Reglerblocks 20 dauernd ein tiefes Potential aufweist Bei der Drehzahl Null steht am Ausgang des Tiefpasses 30 ein Signal mit einer Amplitude an, die den Schwellwertschalter 40 am Eingang der Sicherheiisschaitung noch nicht ansprechen iftßt und somit der Transistor 41 durchgeschaltet ist Dadurch fällt über den Widerstand 45 eine hohe Spannung ab, der Transistor 47 schallet und hält den Eingang 50 des Zeitgliedes 51 auf hohem Potential. Das Ausgangssignal des Zeigliedes 51 ist daher ebenfalls niedrig, der Schwellwertschalter 54 spricht nicht an und am Eingang 35 des Verknüpfungsgliedes 34 liegt keine Spannung an. Nach wenigen Umdrehungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist das Potential am Ausgang des Tiefpasses 30 über den Schwellwert des Schwellwertschalters 40 angestiegen, er schaltet seinen Ausgang auf hohes Potential und sperrt damit die Transistoren 41 und 47. Dadurch wird das Eingangspotential des Zeitgliedes 51 abgesenkt und der Ladevorgang des im Zeitglied 51 enthaltenden Kondensators kann beginnen. Nach Erreichen des Schwellenwertes des Schwellwertschalters 54 schaltet dieser durch und letztlich die Spannung am Ein-

ab. Die Standzeit des im Zeitglied 51 enthaltenen Miller-Integrators wird nun mit ca. 20—30 Sekunden so groß gewählt daß im Normalbetriebsfall die Umschaltschwelle des nachfolgenden Schwellwertschalters 54 nicht erreicht wird.

Gibt der Reglerblock 20 positive Ausgangsimpulse ab, dann wird der Transistor 47 durchgeschaltet und damit das Eingangspotential des Zeitgliedes 51 angehoben. Als Folge davon bricht die Ausgangsspannung zusammen und am Eingang 23 des elektromagnetischen Mengenstellwerks 24 liegt während der nachfolgenden Impulspause des Ausgangssignal des Reglerblocks 20 ein positives Signal an.

Die gezeigte Schakungseinrichtung für die Startunterstützung macht bereits mit dem Schalter 32 die Variationsmöglichkeit für die Art der Startunterstützung deutlich. So ist bei geöffnetem Schalter 32 die Schwelle des Schwellwertschalters 31 konstant und bei geschlossenem Schalter 32 drehzahlabhängig.

Als weitere Eingriffsmöglichkeiten ist noch eine Temperaturabhängigkeit sowie eine Zeitabhängigkeit denkbar.

Mit dem Weggeber 17 wird die Stellung der Regelstange 25 überwacht, was zu einer Erhöhung der Einstellgenauigkeit führt

Mit der vorliegenden Einrichtung zur elektronischen Einspritzmengenregelung gelingt es, die Ansteuerung des siekiföfüägneilsehen Msngenstellwerks 24 optimal zu überwachen unabhängig von einer möglichen Drehzahlregelung auf mechanischem Wege. Darüber hinaus sorgt die Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung für ein problemloses Anspringen der Brennkraftmaschine und daher einem hohen Bedienungskomfort

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur elektronischen Einspritzmengenregelung bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung, bei der die Einspritzmenge mit einem vorzugsweise eine PID-Charakteristik aufweisenden Regler regelbar ist und über ein elektromagnetisches Mengenstellwerk zugemessen wird, das mit einem vom Regler erzeugten Ansteuersignal beaufschlagt wird, mit einer Sicherheitsschalteinrichtung zur Abschaltung des elektromagnetischen Mengenstellwerks bei fehlerhaftem Ansteuersignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschalteinrichtung auf einen Ausfall von Impulspausen im vom Regler (20) abgegebenen und aus Impulsen bestehenden Ansteuersignal für das elektromagnetische Mengenstellwerk (24) anspricht und daß die Sicherheitsschalteinrichtung ein Zeitglied (51) mit rücksetzbarem Integrator enthält

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zcitglied (51) mit rücksstebareir. Integrator in der Sicherheitsschalteinrichtung über eine wenigstens einen Transistor (47) enthaltende Koppelstufe mit dem Ausgang des Reglers (20) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch J oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Eingang (23) des elektromagnetischen Mengenstellwerks eine Schaltungseinrichtung mit der Funktion eines logischen Gatters (22) vorgeschaltet ist der sowohl das vom Regler (20* abgegebene Ansteuersignal als auch das Ausgangssignal der Sicherheitsschaltung zugeführt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung mit der Funktion eines logischen Gatters (22) ein NOR-Gatter darsteilt.

5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung vorgesehen ist, die vorzugsweise bei geringer Drehzahl die Einspritzmenge auf einen hohen Wert steuert und ein vorzugsweise als Tiefpaß ausgebildetes weiteres Zeitglied (30) das Eingangssignal für die Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung und die Sicherheitsschaltung liefert

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Startunterstützung abhängig von Drehzahl und/oder Zeit abregelbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Startunterstützung temperaturabhängig ist.

8. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung zur Startunterstützung so ausgelegt ist, daß die Startunterstützung vorzugsweise solange andauert bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine den Arbeitsbereich des Reglers (20) erreicht hat.

9. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, .dadurch gekennzeichnet, .daß^das Ausgangssignal der Sicherheitsschaltung und der Schalteinrichtung zur Startunterstützung einem logischen Gatter,(34) zugeführt wird.

10. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal eines Drehzahlgebers (10) einem Zeitglied mit konstanter Impulsdauer (12) zugeführt wird, dessen Ausgang mit dem weiteren Zeitglied (30) und mit einem vorzugsweise als Tiefpaß ausgebildeten dritten Zeitglied (15) gekoppelt ist, wobei das dritte Zeitglied (15) dem Regler (20) vorgeschaltet ist, das weitere Zeitglied (30) im Ansprechen auf die Impulse des Zeitglieds mit konstanter Impulsdauer (12) das Eingangssignal für die der Startunterstützung dienende Schaltungseinrichtung mit einem Schwellwertschalter (31) sowie für die Sicherheitsschalteinrichtung mit dem Zeitglied (51) liefert und das weitere Zeitglied (30) und das dritte Zeitglied (15) unterschiedliche Zeitkonstanten aufweisen.