DE2820807A1

DE2820807A1 - Einrichtung zum einstellen eines mengenbestimmenden gliedes einer kraftstoffeinspritzpumpe bei einer brennkraftmaschine mit selbstzuendung

Info

Publication number: DE2820807A1
Application number: DE19782820807
Authority: DE
Inventors: Ulrich Flaig; Fridolin Piwonka; Gerhard Stumpp; Ludwig Walz; Wolf Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-11-22
Also published as: GB2021291B; GB2021291A; US4357920A; JPS54150519A; JPS6350540B2; DE2820807C2

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist eine Regeleinrichtung für die Stellung der Regeistange einer Einspritzpumpe mit einer Kombination aus elektrischem und mechanischem Regler. Der elektrische Regler hat dabei die Funktion einer Anschlagssteuerung abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Nachteilig an der bekannten Einrichtung ist die nur beschränkte Eingriffsmöglichkeit in die Steuerung bzw. Regelung des mengenbestimmenden Gliedes. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine möglichst viele Betriebskenngrößen verarbeitende Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, wobei insbesondere auch eine elektronische Drehzahlregelung ermöglicht wird. Dabei soll die Einrichtung sowohl der elektronischen Vollregelung einer Brennkraftmaschine, als auch einer elektronischen Aufschaltung auf einem konventionellen mechanischen Regler dienen können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber der Einrichtung des Standes der Technik den Vorteil einer umfassenden Einflußnahme allermöglichen interessierenden Betriebskenngrößen und bietet somit eine optimale Einstellmöglichkeit des mengenbestimmenden Gliedes. Vorteilhaft wirkt sich dies vor allem im unteren Drehzahlbereich aus, z.B. bei der elektronischen Regelung der Leerlaufdrehzahl, und dort besonders dann, wenn der Brennkraftmaschine zusätzliche Lasten zu- und abgeschaltet werden. Von Vorteil ist weiterhin, daß sich das Fahrverhalten eines Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäß geregelten Motor einfach und durch Änderung einer Kennliniensteigungjeii einstellen läßt.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn die elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einrichtung eine sogenannte Einsetzkennlinie umfaßt, mit der insbesondere bei schnellem Absinken der Drehzahl (bei geringem äußeren Bremsmoment und kleinem Gesamtträgheitsmoment, bei abgekuppeltem Getriebe) ein starkes Unterschnieden unter die Soll-Leerlaufdrehzahl verhindert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Einsatzkennlinie im niederen Drehzahlbereich, insbesondere beim Anfahren aus Leerlauf· Totwege am Fahrpedal auf ein Mindestmaß reduziert.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein grobes Blockschaltbild der Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe, Figur 2 ein Übersichtsblockschaltbild einer Einrichtung, die als Anschlagsregler arbeitet, Figur 3 ein Kennfeld zum Veranschaulichen der Wirkungsweise der Einrichtung im unteren Drehzahlbereich, Figur 4 ein Blockschaltbild der zur Einrichtung gehörenden elektrischen Schaltungsanordnung. Figur 5 und 6 zeigen jeweils fünf Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des Drehzahlreglers und der Abgrenzung der Arbeitsbereiche der elektrischen und mechanischen Regler, Fig. 5 für einen elektronischen Vollregler, Fig. 6 für ein Korrekturaufschaltsystem. Figur J zeigt ein Kennfeld zum Erläutern der Funktionsweise der verwendeten Einsetzkennlinie, Figur 8 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm sowie ein Schaltbild bezüglich eines Zusatzes zum Drehzahlregler, die Figuren 9 bis 11 zeigen Varianten der Schaltungsanordnung gemäß dem Blockschaltbild von Figur 4, Figur 12 zeigt schließlich eine weitere Realisierungsmöglichkeit|r^₉ Ql<J/QQ$Q

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Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung dient dem Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung. Figur 1 zeigt ein grobes Übersichtsschaubild sowohl für den mechanischen Teil als auch bezüglich der elektrischen Schaltungsanordnung der Einrichtung. Mit 20 ist die Brennkraftmaschine selbst bezeichnet, mit 21 eine der Brennkraftmaschine vorgeschaltete Einspritzpumpe, deren mengenbestimmendes Glied in seiner Lage durch ein Stellwerk 22 einstellbar ist. Dieses Stellwerk 22 ist als elektromechanisches Stellwerk ausgebildet und empfängt Steuersignale von einem Stellwerksregler 23. Ihm wird das Differenzsignal bezüglich der Soll- und Istlage des Stellwerks 22 als Eingangsgröße zugeführt. Die dem Stellwerksregler 23 vorgeschaltete Vergleichsstufe 24 erhält das Istwert-Signal aus einer betriebskenngrößenverarbeitenden elektrischen Schaltungsanordnung, die eine Minimalwertauswahlstufe 25 und eine Maximalwertauswahlstufe 26 umfaßt. Der Minimalwertauswahlstufe

25 werden die' Ausgangssignale einer Angleichungsstufe 27 j eines Rauch-Kennfeldes 28, eines Drehzahlreglers 29 sowie eines Abgastemperaturreglers 30 zugeführt, wobei der Drehzahlregler 29 der Minimalwertauswahlstufe 25 je nach Ausbaustufe auch mehrere Signale zuführen kann. Die Maximalwertauswahlstufe

26 erhält ihre Eingangssignale von der Minimalwertauswahlstufe 25 sowie einer Startsteuerstufe 31· Welche Betriebskenngrößen bei der Einrichtung nach Figur 1 verarbeitet werden, ist nur grob angedeutet. So erhält die Angleichungsstufe 27 ein Kraftstofftemperatur- sowie ein Drehzahlsignal von einem mit der Brennkraftmaschine 20 gekoppelten Drehzahlgeber. Das Rauch-Kennfeld 28 dient der Einspritz-Mengenbegrenzung insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich und erhält als Eingangsgrößen Signale bezüglich Drehzahl, Kraftstofftemperatur und Ansaugluftmenge.

Diese wird durch Messung von Druck und Temperatur im Saugrohr oder durch direkte Luftmengenmessung bestimmt.

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Der Drehzahlregler 29 ist mit einem Fahrpedalweggeber 32 gekoppelt, erhält ferner ein Drehzahlsignal vom Motor sowie ein Signal von einem Zwischendrehzahlsollwertgeber 33, so daß z.B. abhängig von der Gangstellung des Getriebes die Fahrgeschwindigkeit begrenzt (geregelt) werden kann.

Der Abgastemperaturregler 30 erhält ein Eingangssignal von einem nicht dargestellten Abgastemperaturgeber im Bereich der Brennkraftmaschine 20.

Schließlich erhält die Startsteuerstufe 31 ein Signal von einem Startsignalgeber 34, ein Signal bezüglich der Brennkraftmaschinentemperatur Τ« sowie ein Drehzahlsignal vom mit der Brennkraftmaschine 20 gekoppelten Drehzahlgeber.

Die Minimalwertauswahlstufe 25 dient dazu, für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine aus den jeweiligen Ausgangsgrößen der Blöcke 27 bis 30 den Wert als Stellwerkssollwert auszuwählen, der der kleinsten höchstzulässigen Kraftstoffmenge entspricht, um die Brennkraftmaschine vor mechanischer und thermischer überlastung zu schützen und die Abgastrübung in Grenzen zu halten. Um beim Start der Brennkraftmaschine eine definierte und temperaturabhängige Kraftstoffmehrmenge dem Stellwerksregler signalisieren zu können, ist der Minimalwertauswahlstufe 25 eine Maximalwertauswahlstufe 26 nachgeschaltet, mit der das Startmehrmengensignal aus der Startsteuerstufe 31 berücksichtigt werden kann. Es muß jedoch dafür Sorge getragen werden, daß das Ausgangssignal dieser Startsteuerstufe 31 außerhalb des Startfalles auf einem niedrigen Pegel gehalten wird, damit die Begrenzungseigenschaft der Minimalwertauswahlstufe hinsichtlich der Stellung des mengenbestimmenden Gliedes der Einspritzpumpe 21 wirksam wird.

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Die in Figur 1 dargestellte Anordnung kann prinzipiell sowohl als Vollreglerj als auch als Korrekturregler verwendet werden. Im Falle der Verwendung als Vollregler umfaßt die Einspritzpumpe 21 keinen zusätzlichen mechanischen Regler. Das Stellwerk ist hierbei fest mit dem mengenbestimmenden Glied der Einspritzpumpe, z.B. der Regelstange, verbunden. Im Gegensatz dazu weist die Einspritzpumpe 21 bei der Betriebsart der in Figur 1 dargestellten Einrichtung als Korrekturregler bzw. Anschlagregler einen mechanischen Regler auf. Das Stellwerk bewegt nur einen Anschlag, der den Weg des vom Fahrpedal mechanisch verstellbaren mengenbestimmenden Gliedes der Einspritzpumpe begrenzt. Ferner ist der Drehzahlregler 29 sowie das Rauch-Kennfeld 28 in Anpassung an die Wirkungsweise des mechanischen Reglers in der Einspritzpumpe 21 zu dimensionieren. Mit 35 ist schließlich noch eine Fehlererkennungs- und Reaktionsstufe bezeichnet, die verschiedene für das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine wesentliche Signale abfragt, um im Fehlerfalle derart auf die Einspritzpumpe 21 einwirken zu können, damit keine Gefahr für Personen und Sachen entsteht, jedoch gegebenenfalls noch ein Notfahrbetrieb aufrechterhalten werden kann.

Figur 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Anschlagregelung für die Regelstange als dem mengenbestimmenden Glied einer Einspritzpumpe. Die Einspritzpumpe ist dabei entsprechend der Darstellung von Figur 1 mit 21 bezeichnet. Da mit dem elektronischen Teil keine Vollregelung gewünscht wird, umfaßt die Einspritzpumpe noch einen mechanischen Reglerteil 40, der jedoch nur angedeutet ist. Verbunden mit diesem me chanischen Regler 40 ist das Fahrpedal 41, mit dem zusätzlich noch ein Fahrpedalstellungsgeber 32 gekoppelt ist. Die Regelstange 42 in der Einspritzpumpe 21 steht mit dem mechanischen Regler 40 in Verbindung und falls die Regelstange 42 anliegt zusätzlich mit einem Anschlag 43, dessen Stellung vom Stellwerk 22 bestimmt wird. Dieses Stellwerk 22 umfaßt einen elektromechanischen Wandler 44 sowie einen Weggeber 45 zur Rückmeldung der Anschlagsposition zum Stellwerksregler 23.

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Mit 47 ist ein Signalverarbeitungsblock bezeichnet. Er bildet aus allen zu berücksichtigenden Betriebskenngrößen das Sollwertsignal für den Stellwerksregler 23· Als Betriebskenngrößen, die im Signalverarbeitungsblock im Hinblick auf den Sollwert für den Stellwerksregler 23 verarbeitet werden, dienen insbesondere die Größen Drehzahl, Luftmenge, Abgas-, Luft-, Kraftstoff- und Brennkraftmaschinentemperatur, die Fahrpedalstellung sowie eine z.B. von Hand einstellbare und wählbare Drehzahl. Diese genannten Größen sind den Gebern 48 bis 54 zu entnehmen.

Bei dem in Figur 2 im Prinzip dargestellten Korrekturregler soll die Anschlagregelung nur in einem bestimmten Drehzahl- und gegebenenfalls Lastbereich zur Wirkung kommen, während in den restlichen Bereichen der mechanische Regler 40 die gewünschte Reglerfunktion übernimmt. Nicht dargestellt ist beim Gegenstand der Figur 2 die in Figur 1 dargestellte Fehlererkennungs- und Reaktionsstufe 35 in Verbindung mit der Einspritzpumpe 21 bzw. ihrer Regelstange 42.

Bei Anschlagregelungen gerade für niedrige Drehzahlbereiche, vorzugsweise bei der elektronischen Regelung der Leerlaufdrehzahl, setzt man die Wirkungsweise des mechanischen Reglers und der elektronischen Anschlagregelung so zueinander in Beziehung, daß der elektrisch gesteuerte Anschlag den mechanischen Regler überdrückt und somit die Wirkung des elektrischen Reglers dominiert. Um dies zu erreichen, ist eine entsprechende Auslegung des mechanischen Reglers 40 erforderlich.

Zur Veranschaulichung dieses Verhaltens dient Figur 3. Aufgetragen ist dort über der normierten Drehzahl die eingespritzte Kraftstoffmenge mit der Fahrpedalstellung als Parameter. Gestrichelt eingezeichnet ist die Nullastlinie. Mit I ist eine normale Leerlaufkennlinie eines rein mechanischen Reglers dargestellt, mit II eine höher eingestellte mechanische Leerlaufkennlinie, damit der elektrische Regler im ursprünglichen Leerlaufpunkt voll zur Wirkung kommen kann und damit eine exakte Leerlaufdrehzahlregelung mit einem sogenannten "P-Grad"

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Erkennbar ist aus der Zeichnung von Figur 3, daß der Schnittpunkt der Nullastlinie mit der (höher eingestellten) reinen mechanischen Kennlinie sowohl bezüglich der Füllung, als auch bezüglich der Drehzahl höher liegt als der Schnittpunkt der Nullastlinie mit der ursprünglichen Leerlaufkennlinie, auf der der nun elektronisch eingeregelte Leerlaufpunkt liegt. Dies deutet auf ein Überdrucken des mechanischen Reglers durch den elektronisch gesteuerten Anschlag hin, wodurch der mechanische Regler keine eigentliche Reglerfunktion in diesem Bereich mehr ausüben kann.

Figur 4 zeigt ein gegenüber Figur 1 verfeinertes Blockschaltbild vor allem hinsichtlich des Drehzahlreglers 29 von Figur 1. Übereinstimmende Blöcke sind mit den auch im Blockschaltbild von Figur 1 verwendeten Zahlen bezeichnet. Wesentlich beim Gegenstand der Figur 4 ist eine Größtwertauswahlstufe 60 vor einem Eingang 6l der Kleinstwertauswahlstufe 25· Eingangsgrößen dieser Größtwertauswahlstufe 60 kommen von einem (Leerlauf-) Drehzahlregler 63 sowie von einer Summierstelle 112. In der Summierstelle 112 werden die Ausgangssignale eines Fahrpedalgebers 32 und eines Einsetzkennliniengenerators 62 addiert. Dabei steht der Einsetzkennliniengenerator 62 sowohl mit dem Drehzahlgeber 48 als auch mit einem Temperaturgeber für die Brennkraftmaschinentemperatur 53 in Verbindung. Der Eingang des Drehzahlreglers 63 erhält ein Signal von einer Vergleichsstufe 64 für ein Drehzahlsignal vom Drehzahlgeber 48 sowie vom Ausgangssignal eines Funktionsgenerators 65 zur Bildung der Solldrehzahlkennlinie. Dieser Funktionsgenerator 65 steht wiederum mit dem Fahrpedalgeber 32 in Verbindung.

Schließlich weist die Kleinstwertauswahlstufe 25 noch einen weiteren Eingang 67 für das Ausgangssignal eines Zwischendrehzahlreglers 68 auf. Zweck des Zwischendrehzahlreglers ist es, z.B. im stehenden Betrieb des Fahrzeuges und beim

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Antrieb von Sonderaggregaten eine wählbare Drehzahl auch bei Lastschwankungen aufrecht zu halten. Dazu ist ein Zwischendrehzahlsollwertgeber 54 (siehe auch Figur 2) über eine Kleinstwertauswahlstufe 69 und einen Vergleichspunkt 70 mit dem Eingang des Zwischendrehzahlreglers 68 gekoppelt. Ein Minus-Eingang des Vergleichspunktes 70 steht mit dem Drehzahlgeber 48 in Verbindung. Ein zweiter Eingang der Kleinstwertauswahlstufe 69 ist zu einem Gang-Kontakt 71 für den höchsten Gang geführt, dessen zweiter Anschluß 72 mit einem Höchstgeschwindigkeits-Sollwertgeber 33 in Verbindung steht.

Im normalen Fahrbetrieb darf der Zwischendrehzahlregler nicht zur Wirkung kommen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Eingangspotential am Eingang 67 der Kleinstwertauswahlstufe 25 auf einen hohen Wert gesetzt wird, was mit einer Anhebung der Eingangspotentiale der Kleinstwertauswahlstufe 69 bewerkstelligt wird.

Wird das in Fig. 4 dargestellte System im Rahmen einer elektronischen Vollregelung eingesetzt, wird der Kleinstwertauswahlstufe 25 zusätzlich das Ausgangssignal einer Endabregelstufe II3 zugeführt, die mit Hilfe des ihr zugeführten Istdrehzahlsignals die Abregelung der Drehzahl ^^ν//^_ηβΥχ_η besorgt.

Die Größtwertauswahlstufe 60 ist für drei Betriebsfälle wesentlich.

a) über den Einsetz-Kennliniengenerator 62 wird ein ruhiger und sicherer Lauf der Brennkraftmaschine beim Übergang aus Schubbetrieb in den Leerlaufdrahzahlbereich sichergestellt.

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b) Der Drehzahlregler 63 kommt vorzugsweise im unteren Drehzahlbereich entsprechend dem Ausgangssignal des Punktionsgenerators 65 sum Tragen, und

c) die Verbindung von Größtwertauswahlstufe 60 und Fahrpedalgeber 32 über die Summierstelle 112 dient einer Vermeidung von Totwegen am Fahrpedal und somit einem günstigen Fahrverhalten, besonders beim Wiederbeschleunigen aus Schub des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges.

Fig. 5 zeigt die wesentlichen Kennlinien bei Verwendung des Systems als Vollregler, Fig. 6 die bei Verwendung als Korrekturaufschaltung.

In Figur 5a ist auf der Ordinate das Ausgangssignal des Fahrpedalgebers 32 abhängig vom Fahrpedalweg beim Fahrpedal hl aufgetragen. Die gezeichnete Gerade kennzeichnet den linearen Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Weg des Fahrpedals und dem Ausgangssignal des Fahrpedalgebers 32.

In Fig. 5b ist das Ein- Ausgangsverhalteη des Solldrehzahlgenerators 65 an zwei Beispielen dargestellt. Für jede Kennlinie muß gelten, daß für Fahrpedalstellung Null die Ausgangsgröße der Soll-Leerlaufdrehzahl entspricht. Je nach Verlauf ^der Kennlinie läßt sich das Regelverhalten und damit das Fahrverhalten in weiten Grenzen beeinflussen.

Verlauf 1 bewirkt eine Verstellreglercharakteristik gemäß Fig.' 5d, wobei für N ^¹N-,, vom Fahrpedal die Füllung vorgegeben wird. Dies gilt auch für Wiederbeschleunigen aus Schub, was bedeutet, daß der Motor aus Schub heraus ohne Fahrpedaltotweg einen Momentenwunsch annimmt. Füllungssteuerung liegt demnach immer dann vor,

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wenn das Ausgangssignal des Drehzahlreglers den vom Fahrpedalgeber vorgegebenen Mengenwunsch nicht überschreitet.

Verläuft die Solldrehzahlkennlinie jedoch gemäß Fig. 5b2, ist also die Solldrehzahl unabhängig von der Fahrpedalstellung immer gleich der Soll-Leerlaufdrehzahl, liegt die Charakteristik eines Leerlauf-End-Reglers vo: Abgesehen von der Einsetzkennlinie reine Füllungscharakteristik zwischen Leerlauf- und Nenndrehzahl (Fig. 5e).

Pig- 5czeigt den prinzipiellen Verlauf der Grenzkennlinie im Last-Drehzahl-Diagramm.

Fig. 5d zeigt das stationäre Last-Drehzahl-Kennlinienfeld des oben beschriebenen elektronischen Vollreglers als Verstellregler, Fig. 5e als Leerlauf-End-Regler (ohne Angleichung, Rauchgrenze, Abgastemperaturbegrenzung und Startsteuerung).

Fig. 6 zeigt Kennlinienbeispiele für das System als Korrekturaufschaltung. Fig. 6a zeigt den weiterhin linearen Zusammenhang zwischen Fahrpedalweg und Ausgang des Fahrpedalgebers 32.

Durch entsprechende Wahl der Kennlinie des Solldrehzahlgenerators 65 läßt sich auch bei einer Aufschaltung das Fahrverhalten beeinflussen. Zur Erläutertung werden die Fälle 6b1 und 6b2 betrachtet.

Bei der Aufschaltung liege ein leicht modifizierter, mechanischer Leerlauf-End-Regler mit Kennlinien entsprechend Fig. 6c vor.

Mit einer Solldrehzahlkennlinie nach Fig. 6b1 ergibt sich das stationäre Last-Drehzahl-Kennfeld nach Fig. 6d. Es sind drei verschiedene Bereiche zu erkennen:

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A) Elektronische Verstellcharakteristik (Drehzahlregelung) B.) Elektronische Füllungscharakteristik (Momentensteuerung) C) Mechanische Versteil-Füllungscharakteristik entsprechend den Kennlinien des mechanischen Reglers.

Beispielhaft sei ein Hochlaufvorgang für Fahrpedalstellung 2 betrachtet. Nach Fig. 6b (Kurve.1) ergibt sich für diese Fahrpedalstellung ein Drehzahlsollwert von 0,4. Das bedeutet, daß die Kennlinie des mechanischen Reglers nur bis zum Erreichen der Drehzahl 0,4 wirksam ist, weil anschließend die elektronische Drehzahlregelung, im Bereich A) dominiert. Bei weiterem Absinken der Last erfolgt über die Größtwertanwahlstufe 60 von Fig. 4 der übergang in die elektronische Füllungssteuerung, wenn das Drehzahlreglerausgangssignal unter den Füllungssollwert (⁰Kg₀Ti) absinkt.

Eine -Drehzahlsollkennlinie nach Fig. 6b2 (konstanter Sollwert ^ Leerlaufdrehzahl unabhängig von der Fahrpedalstellung) ergibt das Last-Drehzahl-Kennfeld nach Fig. 6c: Hier liegt nur bei Leerlaufdrehzahl Verstellcharakteristik vor, alle Kennlinien laufen dort ein Stück senkrecht. Für Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl besteht die Charakteristik des (modi fizierten) mechanischen Reglers in diesem Bereich, für Drehzahlen größer als Leerlaufdrehzahl erfolgt elektronische Füllungssteuerung. Somit liegt hier ein Leerlauf-End-Regler mit Leerlauf-P-Grad Null vor.

In Fig. 6d uhd e sind die Angleichungslinie,, die und die Abgastemeperaturgrenze, die in jedem Fall betriebsabhängig die Last begrenzen, nicht eingezeichnet.

Fig. 7 verdeutlicht die Wirkungsweise und den Zweck des Einsetzkennliniengenerators 62 von Fig. 4 Die Kennlinien im Diagramm Fig. 7 sind wiederum in Millimeter Regelweg über der normierten Drehzahl eingetragen. Die Kennlinien des modifizierten mechanischen Reglers sind ausgezogen, die Nullastlinie ist gestrichelt und die Einsetzkannlinie strichpunktiert gezeichnet. Sie verläuft nach oben im Bereich niederer Drehzahlwerte.

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Mit LLm ist der Leerlaufpunkt des rein mechanischen Reglers eingezeichnet j mit LLe der Leerlaufpunkt des elektrischen Anschlagreglers. Die bezogene Leerlaufdrehzahl soll z.B. bei Oj3 liegen. Die Einsetzkennlinie wird nun so dimensioniert, daß sie dicht ungerhalb des elektrisch eingestellten Leerlaufpunktes liegt. Der Abstand des Leerlaufpunkts zur Einsetzkennlinie in Ordinatenrichtung beträgt zweckmäßigerweise 10 bis 20 % der Leerlaufmenge.

Wird die Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb betrieben, dann wird bei hohen Drehzahlen die zugeführte Kraftstoffmenge Qksoll auf Null reduziert. Als Folge davon verringert sich die Drehzahl. Die Einsetzkennlinie bildet nun eine Rampe für die wiedereinsetzende Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine, um beim bezogenen Drehzahlwert von 0,3 dicht unterhalb der Leerlaufmenge zu liegen. Ohne diese Einsetzkennlinie würde die Drehzahl im dynamischen Schub bei einem zugeführten Kraftstoff mengenwert gleich Null, vorübergehend weit unter die Soll-Leerlaufdrehzahl absinken, wenn der Drehzahlregler bezüglich Störverhalten im linearen Bereich optimiert ist. Vorteilhaft ist die Einsetzkennlinie besonders dann, wenn die Brennkraftmaschine aus Leerlauf heraus beschleunigt werden soll. Es ergäbe sich dabei ohne Einsetzkennlinie ein störender Fahrpedalleerweg entsprechend der Menge, die der Drehzahlregler 63 gerade zur Regelung bzw. Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl eingestellt hat.

Zweckmäßigerweise wird die Lage der Einsetzkennlinie abhängig von der Brennkraftmaschinentemperatur gewählt und zwar in dem Sinne, daß sie bei kalter Brennkraftmaschine parallel in Richtung mehr Menge verschoben wird.

Die Einsetzkennlinie muß nicht notwendigerweise eine Gerade sein. So können Rampen beliebiger Art verwendet werden, sofern sie unterhalb des Leerlaufpunkts LLe durchlaufen.

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Der in Fig. 4 eingezeichnete Drehzahlregler 63 weist beim Ausführungsbeispiel ein PID-Verhalten auf, da sich dieses Verhalten als zweckmäßig herausgestellt hat. Wegen seinem differenzierenden Verhalten aufgrund des D-Anteiles vermag dieser Drehzahlregler 63 zwar Sprünge in seinem Eingangssignal teilweise zu folgen, Totwege am Fahrpedal sind damit jedoch nicht auszuschließen. Aus diesem Grund erhält die Größtwertauswahlstufe 60 noch eine direkte Verbindung zum Fahrpedalgeber 32, so daß z.B. aus Schub heraus ein Ansteigen des Ausgangssignals des Fahrpedalgebers 32 (Momentenwunsch) unmittelbar auf die Größtwertauswahlstufe 60 einwirken kann.

Wird eine Zwischendrehzahlregelung gewünscht, dann muß wegen der Kleinstwertauswahlstufe 25 das Ausgangssignal der Höchstwertauswahlstufe 60 auf einen hohen Wert gebracht werden. Dies geschieht dadurch, daß das Fahrpedal 41 durchgetreten und arretiert wird. Aufgrund des hohen Signals am Eingang 6l der Kleinstwertauswahlstufe 25 liegt somit bei entsprechender Stellung des Zwischendrehzahlsollwertgebers 54 das Eingangssignal am Eingang 67 der Kleinstwertauswahlstufe 25 niedriger als das Signal am Eingang 6l, wodurch eine Zwischendrehzahlregelung möglich wird. Als Beispiel für die Anwendung der Zwischendrehzahlregelung sei die Verwendung der Brennkraftmaschine in einem Rettungsfahrzeug mit Notstromgenerator genannt, das am Einsatzort als Notstromaggregat arbeitet und in diesem Fall die Drehzahl des Generators auf einem konstanten Wert gehalten werden muß.

Der Zwischendrehzahlregler 68 kann auch als Fahrgeschwindig* keitsbegrenzer beim mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeug dienen. In diesem Fall sorgt ein Gangkontakt 71 zusammen mit einem Höchstgeschwindigkeits-Drehzahlsollwertgeber für eine Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit in diesem höchsten Gang. Dabei läßt sich der Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer durch

einfaches Zurücknehmen der Fahrpedalstellung wieder abschal-

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ten, weil sich dann die Differenz der Potentiale an den Eingängen 6l und 67 der Kleinstwertauswahlstufe 25 verringert und schließlich gegensinnig wieder erhöht, so daß der Zwischendrehzahlregler unwirksam wird.

Anstelle des Einsetzkennliniengenerators 62 in der Schaltungsanordnung nach Figur 4 kann auch ein "nichtlinearer Zusatz" zum Drehzahlregler 63 verwendet werden. Seine Wirkungsweise und sein Aufbau sind in den Figuren 8a und 8b beschrieben. Aufgetragen ist in Figur 8e die Drehzahl über der Zeit. Zum Zeitpunkt ti wird das Fahrpedal zurückgenommen und die Brennkraftmaschine arbeitet im dynamischen Schiebebetrieb. Ohne die Einsetzkennlinie von Figur 6 und ohne den Zusatz zum Drehzahlregler verringert sich die Drehzahl und unterschreitet zum Zeitpunkt ti die Soll-Leerlaufdrehzahl. Erst von diesem Zeitpunkt ab reagiert der Drehzahlregler im Sinne einer Reaktion gegen ein weiteres Abnehmen der Drehzahl und stellt letztlich einen der Leerlaufdrehzahl entsprechenden Wert ein, wie es die Kurve 1 in Figur 8a veranschaulicht. Erkennbar ist ein erhebliches Unterschneiden der Ist-Drehzahl unter die Soll-Drehzahl, was in extremen Fällen zum Abstellen des Motors führen kann.

Mit dem "nichtlinearen Zusatz beim Drehzahlregler" läßt sich dieses starke Unterschneiden vermeiden. Dabei wird bei Sollwertsprüngen von hoher auf niedere Drehzahl dem Ist-Drehzahlsignal dynamisch ein zusätzliches, scheinbares und von der Höhe des Sprungs abhängiges Drehzahlsignal überlagert, so daß dem Regler vorübergehend eine niedrigere Ist-Drehzahl vorgetäuscht wird (siehe Kurve 2 in Figur 8a). Dadurch wird fiktiv zu einem früheren Zeitpunkt als beim zuvor beschriebenen Regelvorgang die Leerlaufdrehzahl erreicht, so daß der Ausregelvorgang auch früher einsetzen kann und die Drehzahl der Brennkraftmaschine einer Kurve entsprechend der in Figur 8a mit 3 bezeichneten folgt. Es handelt sich dabei praktisch um einen einseitig wirkenden zusätzlichen D-Anteil beim Drehzahlregler.

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Eine Realisierung dieses "nichtlinearen Zusatzes beim Drehzahlregler" zeigt Figur 8b. Das Drehzahl-Istsignal U-.-ist liegt an einem Einang 80 an und wird über einen Widerstand 8l zu dem Minuseingang eines Verstärkers 82 geführt, der Teil des Drehzahlreglers 63 ist. Ein Drehzahl-Sollsignal U -soll gelangt von einem Eingang 83 über eine Diode 84 und einen Kondensator 85 auf die Basis eines Transistors 86. Der Kollektor dieses Transistors 86 ist direkt an einer Plusleitung 87 angeschlossen, die Basis liegt zusätzlich an einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen 88 und 89 zwischen der Plusleitung 87 und einer Minusleitung 90, und der Emitter dieses Transistors 86 steht einmal über einen Widerstand 91 mit der Minusleitung 90 in Verbindung und ferner über einen Widerstand 92 mit dem Minuseingang des Verstärkers 82. Schließlich ist noch der Verbindungspunkt von Diode 84 und Kondensator über einen Widerstand 94 mit dem Drehzahl-Istwerteingang 80 gekoppelt.

Bei einer Spannungsabsenkung am Eingang 83 verringert sich auch das Basispotential des Transistors 86, er wird weniger leitend wodurch das Eingangspotential des Verstärkers 82 abfällt. Es findet somit eine überlagerung zur Spannungsabsenkung über den Eingang 80 als Drehzahl-Istwerteingang statt. Bei Sollwertsprüngen von niedriger auf hohe Drehzahl bleibt die dargestellte Schaltungsanordnung wegen der Diode 84 wirkungslos.

Die Figuren 9 bis 11 zeigen vereinfachte Ausfuhrungsformen der Schaltungsanordnung nach Figur 4, wobei gewisse Nachteile bezüglich Fahrverhalten in Kauf genommen werden müssen. So ist bei der Schaltungsanordnung nach Figur 9 der Fahrpedalgeber unmittelbar mit dem Vergleichsglied 64 gekoppelt und der Leerlaufdrehzahlregler 100 steht unmittelbar mit der Kleinstwertauswahlstufe 25 in Verbindung. Auch der Zwischendrehzahlregelkreis ist einfacher gestaltet, da nicht der Zusatz mit dem Fahrgeschwindigkeitsregler entsprechend dem von Figur 4 ein-

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gezeichnet ist. Im übrigen fügt sich auch die Schaltungsanordnung nach Figur 9 in die in Figur 1 skizzierte Struktur ein.

Die Schaltungsanordnung von Figur 10 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 9 im Wegfall des Zwischendrehzahlreglers, was jedoch die Einführung einer weiteren Kleinstwertauswahlstufe 102 vor dem Vergleichsglied 64 und dem Drehzahlregler 100 erforderlich macht.

Eine noch weiter vereinfachte Ausfuhrungsform ist in Figur 11 dargestellt. Dort ist die Kleinstwertauswahlstufe 102 durch einen Wechselschalter 104 zur Umschaltung von Fahrbetrieb auf Zwischendrehzahlregelungsbetrieb ersetzt.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 12 handelt es sich um einen Spezialfall der Anordnung nach Fig. 4, und zwar um den Fall j daß die Solldrehzahlkennlinie des Funktionsgebers 65 entsprechend Fig. 5fc2 bzw. 6fc>2 verläuft. Da in diesem Fall die Solldrehzahlkennlinie unabhängig von der Fahrpedalstellung ist, kann einfach der Soll-Leerlaufdrehzahlwert selbst bei der Vergleichsstelle 111 (64) eingegeben werden." Die Funktion der Anordnung nach Fig. 12 ist bei der Beschreibung von Fig. 4, 5 und 6 erläutert.

Es handelt sich somit beim Gegenstand der Fig. 11 um einen elektronischen Füllungsregler, wobei zusätzlich die Leerlaufdrehzahl elektronisch geregelt wird.

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Claims

2O..3.I978 Mü/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOQ Stuttgart 1

Ansprüche

Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, mit einer elektrischen Schaltungsanordnung für ein betriebskenngrößenabhängiges Steuersignal, welches die Lage des mengenbestimmenden Gliedes über insbesondere ein elektromagnetisches Stellwerk beeinfluß, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung wenigstens eine Reihenschaltung aus Minimalwertauswahlstufe (25), Maximalwertauswahlstufe (26) und Stellwerksregler (23) für das mengenbestimmende Glied (42) aufweist, der Minimalwertauswahlstufe (25) die Ausgangssignale wenigstens zweier Steuer- bzw. Regelstufen für insbesondere die Drehzahl (29, 60, 68), die Rauchgrenze (28), die Angleichung (27)_; Endabregelung (113) und die Abgastemperatur (30) zuführbar sind, und die Maximalwertauswahlstufe (26) zusätzlich mit einer Startsteuerstufe (31) gekoppelt ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehzahlregler (63, HO mit 60) ein Einsetzkennlinienge— nerator (62) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignal drehzahl- und vorzugsweise temperaturabhängig ist.
3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Zwischendrehzahlregler (68).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendrehzahlregler (68) mit einem Fahrgeschwindigkeitsregler (33) gekoppelt ist.
5· Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung sowohl zur geregelten Einstellung eines mengenbestimmenden Gliedes als auch zur Regelung eines Anschlages des mengenbestimmenden Gliedes (42) (z.B. Regelstange) einer mit einem mechanischen Regler ausgestatteten Einspritzpumpe (21) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Regler der Einspritzpumpe (21) so ausgelegt ist, daß er wenigstens im unteren Drehzahlbereich vom elektrisch gesteuerten Anschlag (43) überbrückt werden kann.
7. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fahrpedal (41) ein Punktionsgenerator (65) für die Soll-Drehzahl gekoppelt ist, dessen Ausgang über eine Vergleichsstelle (64) . für Ist- und Solldrehzahl mit dem Drehzahlregler in Verbindung steht.
8. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Kleinstwertauswahlstufe (25) unter anderem eine Größtwertauswahlstufe (60) vorgeschaltet ist, deren Eingänge mittelbar oder unmittelbar mit einem Einsetzkenhliniengenerator (62), einem Drehzahlregler (63) sowie insbesondere einem Pahrpedalgeber (32) gekoppelt sind.
9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedalgebersignal vor Eingang in die Größtwertauswahlstufe (60) mit dem Ausgangssignal eines von der Motordrehzahl gesteuerten Einsetzkennliniengenerators (62) vorzugsweise additiv verknüpft wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehzahlregler (62, 110) ein nichtlinearer Zusatz im Sinne eines einseitig wirkenden D-Anteils zur fiktiven Absenkung der Drehzahl beigeordnet ist.

909847/0090