DE3145732C2

DE3145732C2 -

Info

Publication number: DE3145732C2
Application number: DE3145732A
Authority: DE
Inventors: Rainer 7146 Tamm De Buck; Wolf 7141 Oberriexingen De Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1981-11-19
Publication date: 1991-07-18
Also published as: JPS5893937A; JPH0436259B2; DE3145732A1

Description

Stand der Technik

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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 x_i bezeichnet. Sie erfahren dort in einem Block 50 eine Abfrage auf einen Schwellwert x_is. 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 x_i 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 x_i = U_batt 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, U_Batt, 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

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.