DE3145732C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Brenn
kraftmaschine mit Selbstzündung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-OS 30 07 000 ist eine Datenverarbeitungseinrichtung zur
Elimination des Rauschens von Sensorsignalen bekannt. Ein Diskrimina
tor prüft, ob das Signal in einem vorgegebenen Normalbereich liegt.
Hierzu wird der Wert des Sensorsignals mit einem Wert eines Bezugs
signals verglichen. Dieses Bezugssignal definiert eine obere und un
tere Grenze des Normalbereichs. Liegt das Sensorsignal innerhalb des
Normalbereichs, so wird es in einem Speicher abgelegt. Liegt das Sen
sorsignal außerhalb des Normalbereichs, so wird der Speicherinhalt
anstelle der Sensorsignals verwendet.
Die DE-OS 28 05 876 beschreibt eine Überwachungseinrichtung für
scheinwiderstandsbehaftete Sensoren und Verbraucher sowie deren An
steuersignale. Die Einrichtung überprüft, ob das zu überwachende Si
gnal vorgegebene obere und untere Grenzwerte überschreitet. Liegt das
zu überwachende Signal außerhalb des vorgegebenen festen Bereichs, so
wird ein Notfahrbetrieb eingeleitet.
Diese Vorgehensweise ist auf Drehzahlsensoren nicht ohne weiteres
übertragbar. Eine Fehlfunktion oder Ausfall kann mit einer solchen
Einrichtung nicht in jedem Fall erkannt werden, eine Reaktion in Form
eines Notfahrbetriebs ist dann nicht möglich. Auch kann diese Ein
richtung nicht unterscheiden, ob die Brennkraftmaschine steht oder ob
der Drehzahlsensor ausgefallen ist.
Aus der DE-OS 21 07 211 ist eine Einrichtung zur kontinuierlichen Über
wachung einer drehzahlabhängigen Größe, und zwar des Drucks im Kühl
mittelkreislaufes, bekannt. Hierzu wird ein Differenzmeßwerk mit der
drehzahlabhängigen Größe und einer weiteren Größe beaufschlagt. Diese
zweite von der ersten unabhängige Größe ist ebenfalls drehzahlabhän
gig und besitzt eine ähnliche Charakteristik wie die zu überwachende
Größe. Das Ausgangssignal des Differenzmeßwerks wird zur Auslösung
eines Alarmsystems herangezogen. Mit dieser Einrichtung kann ein Feh
ler nur erkannt werden, eine Reaktion auf den Fehler durch Einleiten
eines Notfahrbetriebes ist nicht vorgesehen.
Bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren)
kommt der Überwachung der Drehzahl eine erhebliche Be
deutung bei. Bei mechanischen Kraftstoffzumeßsystemen
dient hierfür ein Fliehkraftregler, der - vereinfacht
dargestellt - je nach Betriebszustand bei niedrigerer
oder höherer Drehzahl die Einspritzmenge begrenzt.
Auch bei elektronischen Systemen kommt der Verarbeitung
von Drehzahlsignalen nicht zuletzt aus Sicherheitsgrün
den eine erhebliche Bedeutung bei, so daß das Drehzahl
sensorsignal äußerst zuverlässig sein muß. Dies erfor
dert bei bekannten Anlagen einen unter Umständen beacht
lichen Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb,
das Drehzahlsignal mit relativ einfachen Mitteln sicher
in den Griff zu bekommen, um bei auftretenden Fehlern
entsprechend reagieren zu können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung mit
den Merkmalen des Hauptanspruchs wird das Drehzahlsen
sorsignal überwacht und bei Ausfall dieses Signals die
einzuspritzende Kraftstoffmenge wenigstens reduziert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die
Drehzahl mittelbar angebende Hilfssignale als Vergleichs
signale zu verwenden (z. B. von einem Spritzbeginngeber)
und im Fehlerfall des eigentlichen Drehzahlsensors mit
diesem Hilfssignal einen Notfahrbetrieb zu gewährleisten.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Er
findung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in
der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 ein grobes
Übersichtsschaubild einer Brennkraftmaschine mit Selbst
zündung mit elektronischer Steuerung,
Fig. 2 ein Bei
spiel der Sicherheitseinrichtung mit einem Signal von
einem Spritzbeginnsensor als Hilfssignal zur Kontrolle
des Drehzahlsensors,
Fig. 3 ein grobes Flußdiagramm
zur Funktionsüberwachung des Drehzahlsensors,
Fig. 4
und 5 verschiedene Beispiele von zur Verfügung stehenden
Hilfssignalen,
Fig. 6 zwei Möglichkeiten für die Ver
wendung von Anlasserschaltsignalen als Hilfssignal und
schließlich
Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Funktionsprü
fung des Drehzahlsensors vor jedem Startvorgang.
Die Ausführungsbeispiele betreffen Sicherheitseinrich
tungen bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung und
einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffzumessung.
Fig. 1 zeigt in grobschematischer Übersicht eine Diesel
brennkraftmaschine mit ihren wesentlichsten Komponenten
in Verbindung mit einem elektronischen Steuergerät. Die
Brennkraftmaschine selbst ist mit 10 bezeichnet, sie
besitzt ein Luftansaugrohr 11 und ein Abgasrohr 12.
Im Bereich des Luftansaugrohres 11 sind ein Luftmengen
messer 13, ein Lader 14 sowie ein Ladedrucksensor 15
angeordnet. Der zum Lader 14 gehörenden Turbine 16 folgt
im Abgasrohr 12 eine Sonde 17 (Abgastemperatur oder Ab
gaskomponenten). Eine Einspritzpumpe trägt das Bezugs
zeichen 19 und sie steht ausgangsseitig über eine Kraft
stofförderleitung 20 mit einem Einspritzventil 21 in
Verbindung, das einen Spritzbeginngeber 22 mit umfaßt.
Mit 24 ist ein Anlasser bezeichnet, mit 25 eine Licht
maschine und mit 26 ein Drehzahlsensor zum Erfassen der
Drehzahl einer Brennkraftmaschinenwelle 27 über einen
Zahnkranz 28. Schließlich trägt eine Brennraumsonde noch
das Bezugszeichen 29.
Die einzelnen Sensoren sowie Anlasser und Lichtmaschine
können mit einem Steuergerät 30 in Verbindung stehen,
das seinerseits wieder die Förderdaten wie Menge und
Spritzbeginn der Einspritzpumpe 19 bestimmt.
Wesentlich in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
ist nun, daß außer dem Drehzahlsensor 26 auch alle ande
ren Sensoren ein von der Drehzahl abhängiges Signal
liefern und somit diese Signale zur Kontrolle des Dreh
zahlsensors herangezogen werden können. In diesem Zu
sammenhang ist auch die Lichtmaschine 25 als Sensor
zu verstehen und ebenso bietet das Schaltsignal für den
Anlasser 24 ein entsprechendes Vergleichssignal.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung vermögen der
Spritzbeginnsensor 22 und die Brennraumsonde 29 der
Drehzahl am nächsten kommende Signale abzugeben. Dies
deshalb, weil bei einer Brennkraftmaschine mit Selbst
zündung infolge der Kraftstoffeinspritzung in den Zylin
der eine genaue Zuordnung von Drehzahl und Einspritzung
vorliegt, und sich somit das Spritzbeginnsignale für die Aus-
Brennraumsignal als Vergleichssignale für die Aus
gangswerte des Drehzahlsensors 29 am besten eignen.
Eine das Spritzbeginnsignal auswertende Sicherheitsein
richtung ist im Blockschaltbild bzw. als Flußdiagramm
in Fig. 2 dargestellt. Brennkraftmaschine und Steuer
gerät tragen bei Fig. 2 das Bezugszeichen 33. Das nach
folgende Flußdiagramm ist in seine zwei Hauptbestand
teile, ein Startprogramm und ein zyklisch ablaufendes
Programm, unterteilt. Innerhalb des Startprogramms
erfolgt die Abfrage, ob ein Drehzahlsignal auftritt,
mit Hilfe eines Vergleichssignal vom Spritzbeginngeber
22. Im einzelnen ergibt sich beim speziellen Beispiel
der folgende Ablauf.
Ein Block 34 symbolisiert das Freigeben einer bestimmten
Startmenge. Es folgt eine Drehzahlsignalabfrage 35 auf
ein Auftreten von Drehzahlsignalen überhaupt.
Entsprechend wird das Ausgangssignal des Spritzbeginn
gebers 22 in einer Spritzbeginn-Signal-Abfrageeinheit
36 einer ja-nein-Entscheidung unterzogen. Die beiden
Ja-Ausgänge der Abfrageeinheiten 35 und 36 sind zu einem
UND-Gatter 37 geführt und bei einem positiven Ausgangs
signal dieses UND-Gatters 37 findet nachfolgend ein
normaler Programmablauf (Block 38) statt.
Dem Ja-Ausgang der Abfrageeinheit 36 folgt zusätzlich
eine Maximalwertabfrageeinheit 40, die als Drehzahlbe
grenzung wirken kann. Ist der Maximalwert erreicht, dann
folgt entsprechend dem Block 41 eine Reduzierung der
eingespritzten Kraftstoffmenge.
Beide Ausgänge der Abfrageeinheiten 35 und 36 für das
Drehzahlsignal und das Spritzbeginnsignal sind beim Ge
genstand von Fig. 2 noch zu einer Wahrheitstabelle 42 ge
führt. Ausgangsleitungen 43 und 44 aus der Wahrheits
tabelle 42 markieren Fehlersignale bezüglich des Dreh
zahlsensors oder des Spritzbeginngebers. Diese Signal
leitungen 43 und 44 sind zu einem ODER-Gatter 45 geführt,
dessen positives Ausgangssignal eine Reduzierung der
einzuspritzenden Kraftstoffmenge entsprechend Block 41
nach sich zieht. Zusätzlich kann über eine
Leitung 46 in den normalen Programm
ablauf entsprechend Block 38 eingegriffen werden.
Die einzelnen Bereiche der Wahrheitstabelle 42 tragen
römische Ziffern I bis IV. Im Bereich I läuft der Motor
nicht oder jedoch sind beide Geber ausgefallen. Dann
jedoch findet auch kein normaler Programmablauf ent
sprechend Block 38 statt.
Feld II in der Wahrheitstabelle 42 gibt an, daß die
Brennkraftmaschine läuft, jedoch der Drehzahlgeber ausge
fallen ist. In diesem Fall wird die Menge reduziert, was
entweder einem Notfahrbetrieb gleich kommt oder jedoch
bei einer Reduzierung auf Null einem Abstellen der
Brennkraftmaschine. Feld III entspricht einem Ausfall
des Spritzbeginngebers 22 und laufendem Motor. In diesem
Fall wird ein Notfahrbetrieb gewünscht. Feld IV mar
kiert bei laufendem Motor korrekt arbeitende Sensoren,
so daß das normale Programm ablaufen kann. Dieses Feld
IV entspricht dem Auftreten eines Ausgangssignals am
UND-Gatter 37.
Bei Normalbetrieb erfolgt ein Überdrehzahlschutz (Ab
frageeinheit 40) über das Spritzbeginnsignal.
Wesentlich ist somit beim Gegenstand von Fig. 2, daß
der Spritzbeginngeber, der alle zwei Kurbelwellenum
drehungen einen Impuls liefert, zur
- a) Kontrolle der Funktion des Drehzahlsensors 26 und
- b) Drehzahlüberwachung dient.
Das Spritzbeginnsignal kann aufgrund der engen Kopplung
zum Drehzahlsignal auch als redundantes Drehzahlsignal
bezeichnet werden. Gleiches gilt für ein Brennraumsignal.
Steht ein derartiges redundantes Signal nicht zur Ver
fügung, dann läßt sich die Überwachung der Arbeitsweise
des Drehzahlsensors 26 mittels Ersatzsignalen realisieren,
die anzeigen, "Motor läuft".
Diese Ersatzsignale können unterschiedlichster Natur sein.
Im Flußdiagramm von Fig. 3 sind sie mit xi bezeichnet.
Sie erfahren dort in einem Block 50 eine Abfrage auf
einen Schwellwert xis. Ist dieser Schwellwert erreicht,
dann findet im Block 51 eine Drehzahlabfrage statt. Liegt
die Drehzahl unterhalb eines bestimmten Wertes, dann wird
die einzuspritzende Kraftstoffmenge reduziert. Bei xi
unterhalb und einer Drehzahl oberhalb des Schwellwertes
findet der normale Programmablauf statt.
Verdeutlicht wird der Hintergrund des Flußdiagramms von
Fig. 3 zweckmäßigerweise anhand von Fig. 4. Dort ist
das Ausgangssignal der Lichtmaschine 25 über der Zeit
aufgetragen. Erkennbar ist ein relativ niedriger Signal
pegel während der Anlasserbetätigung und anschließend ein
Signalanstieg bei normal laufendem Motor. War der Start
versuch erfolglos, dann bleibt auch das Ausgangssignal
der Lichtmaschine 25 noch für eine kurze Zeit auf nie
drigem Niveau und sinkt anschließend wieder ab. Dies
ist in Fig. 4 gestrichelt gezeichnet. Die nach dem
Flußdiagramm von Fig. 3 arbeitende Überwachungsein
richtung fragt im Falle von xi = Ubatt eine als hori
zontale Linie gezeichnete Schwelle ab. Solange sie
nicht erreicht ist, läuft das normale Startprogramm ab.
Läuft der Motor mit hoher Drehzahl, dann wird diese
Schwelle überschritten und es findet nachfolgend eine
Drehzahlabfrage statt. Im Falle eines korrekten Dreh
zahlsensor-Ausgangssignals kommt auch hier wieder der
normale Programmablauf entsprechend Block 38 zum Tra
gen. Ein Drehzahlwert unterhalb des Schwellwertes bei
gleichzeitig hoher Batteriespannung deutet jedoch auf
einen Fehler im Drehzahlsensor hin, so daß als Folge
davon die Einspritzmengenreduzierung entsprechend Block
41 wirksam wird.
Das gleiche, was entsprechend Fig. 4 für die Batterie
spannung gilt, gilt auch nach Fig. 5 für Signale des
Luftmengenmessers 13, des Ladedrucksensors 15, eines
Kraftstoffmengenmessers sowie einer Abgassonde.
In Fig. 5 sind über der Drehzahl der Ladedruck, das
Luftmengenmeßsignal sowie ein Kraftstoffmengenmeßsignal
aufgetragen. Ausgangspunkt einer jeden Meßkurve sei die
Leerlaufdrehzahl. Für die einzelnen Signale werden nun
geeignete Schwellwerte xis für jede der Meßgrößen defi
niert, wobei diese Schwellwerte Minimalwerte zur Ein
leitung der Drehzahlsensor-Kontrolle sind, oder jedoch
Maximalwerte im Sinne eines Überdrehschutzes.
Während die oben stehenden Vergleichssignale entweder
synchron mit dem Drehzahlgebersignal (Spritzbeginn und
Brennraumsonde) aufgetreten sind oder jedoch als analoge
Werte vorliegen (Signale bezüglich Kraftstoffmenge, UBatt,
Luftmenge, Ladedruck und Abgas), enthält auch das An
lassersignal einen gewissen Informationsgehalt zur
Realisierung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrich
tung. Verdeutlicht wird dies in den Darstellungen nach
Fig. 6a und b. Nach den dort gezeigten Darstellungen
wird nämlich in Fig. 6a abgefragt, ob nach Verstreichen
einer gewissen Zeit Δt nach Beginn der Anlasserbetä
tigung ein Drehzahlsignal vorliegt oder nicht. Ist ein
Drehzahlsignal vorhanden, dann wird das normale Start
programm und nachfolgende Arbeitsprogramm im Steuerge
rät abgewickelt, während beim Ausbleiben eines Drehzahl
signals der Strom für das Stellwerk des mengenbestimmenden
Gliedes der Einspritzpumpe reduziert wird, weil ein Aus
fall das Drehzahlsensors 26 wahrscheinlich ist.
Fig. 6b zeigt demgegenüber die entsprechende Abfrage im
Anschluß an das Ende des Anlassersignals. Beide Lösungen
nach Fig. 6a und Fig. 6b unterscheiden sich somit in der
Auswertung der Anstiegs- oder Abfallflanke des Anlasser
signals zum Triggern einer Drehzahlabfrage, wobei für
die Lösung nach Fig. 6a zusätzlich eine Verzögerungs
zeit Δt gebildet werden muß.
Schließlich zeigt Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Drehzahl
sensorfunktionsprüfung vor jedem Start, wobei hier Start
mit dem Beginn der Freigabe einer Startmenge gleichge
setzt wird. Das Flußdiagramm teilt sich in ein Start
programm und das nachfolgende zyklisch ablaufende Ar
beitsprogramm. Block 60 verdeutlicht die Ansteuerung des
Anlassers. Es folgt eine Drehzahlminimalabfrage 61. So
lange die Drehzahl einen minimalen Drehzahlwert noch
nicht erreicht hat, wird die Startmenge nicht freige
geben (62). Erst wenn die Drehzahl einen minimalen Wert über
schritten hat, erfolgt eine erhöhte Kraftstoffzumessung
im Sinne einer Startanreicherung über einen Block 63.
Danach findet wiederum eine Drehzahlabfrage 64 statt,
nach der die Startmenge solange wirkt, als der abzu
fragende Drehzahlwert n1 nicht erreicht ist. Ist jedoch
dieser Wert erreicht, dann beginnt das normale zyklisch
ablaufende Programm. Im Flußdiagramm von Fig. 7 ist zu
sätzlich zu dem normalen Programmablauf 38 eine Drehzahl
abfrage 65 vorgeschaltet, die jedoch innerhalb der nor
malen Programmschleife 66 angeordnet ist. Bleibt aus
irgendeinem Grunde das Drehzahlsignal plötzlich aus,
dann wird die zugemessene Kraftstoffmenge reduziert,
falls eine bestimmte Zeit lang (Zähler 68) kein Drehzahl
signal geliefert wird. Diese Zeitdauer kann nun einmal
als absolute Zeit vorgegeben werden, oder jedoch als
die Dauer für eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen, was
wiederum mittels der Auswertung z. B. von Spritzbeginn
signalen bestimmbar ist.
Die oben näher beschriebenen Ausführungsbeispiele von
Sicherheitseinrichtungen stellen somit sicher, daß bei
Ausfall von für die Brennkraftmaschinensteuerung wich
tigen Sensoren keine Gefahr für Personen und Sachen
auftritt und darüber hinaus je nach Auswertung der
Fehlersignale ein Notfahrbetrieb möglich ist.
Claims (7)
1. Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzün
dung in Verbindung mit einer Überwachung eines Drehzahlsensors, wo
bei das Ausgangssignal des Drehzahlsensors mit einem Hilfssignal
verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Freigabe der
Startmenge ausgehend von wenigstens einem der Signale bezüglich des
Spritzbeginns, der Kraftstoffmenge, der Luftmenge, des Ladedrucks,
der Verhältnisse in der Abgasleitung, der Batteriespannung, der Ver
sorgungsspannung oder der Anlasserbetätigung das Hilfssignal gebil
det wird, und daß abhängig von dem Vergleichsergebnis ein Notfahrbe
trieb eingeleitet wird.
2. Sicherheitseinrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Kombination der Signale bezüglich Spritzbeginn, Kraft
stoffmenge, Luftmenge, Ladedruck, Abgas und Versorgungs
spannung das Hilfssignal bilden.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hilfssignal eine Zeitdauer (Δt)
nach dem Einschalten des Anlassers gebildet wird.
4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hilfssignal unmittel oder ver
zögert um eine bestimmte Zeitdauer nach dem Abschalten
des Anlassersignals gebildet wird.
5. Sicherheitseinrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aus
fall des Drehzahlsensors (26) ein Notfahrbetrieb über
Signale eines Spritzbeginngebers (22) steuerbar ist.
6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Startmenge erst
nach Erreichen eines bestimmten Drehzahlgeberausgangs
signals freigegeben wird.
7. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangegan
genen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
während des Betriebs der Brennkraftmaschine die einzu
spritzende Kraftstoffmenge dann zurückgenommen wird,
wenn für eine bestimmte Zeitdauer oder eine bestimmte
Anzahl von Umdrehungen einer Brennkraftmaschinenwelle
kein Ausgangssignal am Drehzahlsensor (26) aufgetreten
ist.
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DE3145732C2 true DE3145732C2 (de) | 1991-07-18 |
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ID=6146654
Family Applications (1)
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DE19813145732 Granted DE3145732A1 (de) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | Sicherheitseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit selbstzuendung |
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