DE3301743C2

DE3301743C2 -

Info

Publication number: DE3301743C2
Application number: DE3301743A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. 7000 Stuttgart De Kull; Wolf 7141 Oberriexingen De Wessel; Gerhard 7000 Stuttgart De Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1992-09-17
Also published as: JPS59134340A; US4509480A; FR2539815B1; JPH0694836B2; DE3301743A1; FR2539815A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Brenn kraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 28 05 876 bekannt. Dort wird eine Überwachungseinrich tung für scheinwiderscheindsbehaftete Sensoren und Verbraucher, ins besondere im Bereich der Kraftstoffzumessung bei Brennkraftmaschinen beschrieben. Der durch ein Stellwerk, das die einzuspritzende Kraft stoffmenge bestimmt, fließende Strom wird dahingehend überwacht, ob er über einen bestimmten Schwellwert ansteigt. Die beschriebene Schaltung erkennt unzulässige Betriebszustände und erlaubt im Feh lerfall einen Notfahrbetrieb. Bei der bekannten Einrichtung wird le diglich der durch das Stellwerk fließende Strom überwacht. Eine Überwachung des Drehzahlsignals, bzw. eines Signals bezüglich der Fahrpedalstellung und der Last ist nicht vorgesehen. Fehler im Be reich des Steuergeräts lassen sich mit dieser Einrichtung nicht er kennen.

Die DE-OS 30 07 000 zeigt eine Datenverarbeitungseinrichtung, die ein nicht näher beschriebenes Signal dahingehend überprüft, ob es in einem vorgegebenen Bereich liegt. Signale, die außerhalb des vorge gebenen Bereichs liegen, werden als fehlerhaft identifiziert. Mit dieser Einrichtung kann lediglich ein Signal überwacht werden.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 31 45 732 ist eine Sicher heitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Diese Sicher heitseinrichtung dient zur Überwachung eines Drehzahlsensors. Zu die sem Zweck vergleicht die Einrichtung das Auftreten wenigstens eines Signals mit dem Auftreten des Drehzahlsignals. Liegt zum Beispiel ein Spritzbeginnsignal vor, muß gleichzeitig auch ein Drehzahlsignal vorhanden sein. Ist dies nicht der Fall, so kann von einem Defekt des Drehzahlsensors ausgegangen werden. Mit einer solchen Einrich tung läßt sich lediglich ein Sensor auf seine korrekte Funktion überwachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrich tung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die mit Hilfe geeigne ter Signale möglichst alle unzulässigen Betriebszustände erfaßt und entsprechende Maßnahmen einleitet.

Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs wird eine übergeordnete Systemüberwachung für eine elektronische Dieselregelungs-(EDC)-Anlage geschaffen, die auf auftretende Fehler im betriebs mäßigen Zustand des Dieselmotors reagiert und in der Lage ist, die möglichen Auswirkungen von mehreren, unter Umständen gleichzei tig auftretenden Fehlern in den einzelnen Baugruppen entscheidend zu reduzieren und so eine Sicherheitskonzeption für den Betrieb des Dieselmotors zu schaffen.

Entsprechend der Erfindung werden dabei kontinuierlich Signale von einem Fahrpedalgeber, einem Regelweggeber und einem Dreh zahlgeber überwacht und mit oberen und unteren Grenzwerten dieser Signale verglichen, wobei entsprechende Vergleichsergebnisse zu Funktionsgruppen zusammengefaßt die Definition zulässiger bzw. unzulässiger Bereiche im Betrieb der Brennkraftmaschine ergeben.

In vorteilhafter Weise können an Stelle der genannten Signale stell vertretend für diese redundante, beim Betrieb einer Dieselmaschine auftretenden Signale verwendet werden, beispielsweise für das Dreh zahlsignal eines Spritzbeginngebers.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und werden im folgenden genauer erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Form einer vereinfachten Schemadarstellung die Brennkraftma schine und ihre zugeordnete Sicherheitsschaltung, im wesentlichen an Hand eines Blockschaltbildes, und

Fig. 2 in Form eines Diagramms den Verlauf des Regelwegs über der Drehzahl mit der Fahrpedalstel lung als Parameter.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Grundkonzeption besteht die übergeordnete Systemüberwa chung einer EDC-Anlage für den geregelten elektronischen Betrieb eines Dieselmotors darin, daß bestimmte beim Betrieb auftretende Signale, nämlich ein Fahrpedalsignal FP, ein Signal für den Regel weg RW, welches auch als Spritzdauersignal (SD) oder als Spritz mengensignal definiert werden kann, und ein Drehzahlsignal N bzw. in geeigneten Bereichen der Brennkraftmaschine anfallende redundante, diese Signale ersetzende Signale erfaßt und fortwährend mit den fol genden fünf Grenzwerten bzw. Schranken verglichen werden:
Fahrpedal-Minimumsignal (FPmin),
Regelweg-Minimumsignal (RWmin),
Regelweg-Maximumsignal (RWmax),
Drehzahl-Minimumsignal (Nmin),
Drehzahl-Maximumsignal (Nmax).

Es ist möglich, daß auch diese fünf Grenzwertsignale im Idealfall von redundanten Gebern geliefert werden; so kann beispielsweise am Fahrpedal bei Erreichen einer vorgegebenen Minimum-Auslenkung ein Anschlag etwa in Form eines Kontaktgebers angeordnet sein, der in diesem Fall das Fahrpedal-Minimumsignal FPmin erzeugt.

In Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine mit 10 bezeichnet; sie hat ein Ansaugrohr 11 und ein Abgasrohr 12. Eine Einspritzpumpe 13 steht mit einem Einspritzventil 14 über eine Druckleitung 15 in Verbindung; das Einspritzventil 14 kann einen Spritzbeginngeber 16 umfassen, der ein drehzahlbezogenes Spritzbeginnsignal über eine gestrichelte Lei tung als redundant verwendbares Signal für die Drehzahl einem Dreh zahl-Signalerfassungsblock 17 zuführt.

Es kann auch ein Drehzahlgeber 18 vorgesehen sein, der die Dreh zahl der Brennkraftmaschine über einen von deren Kurbelwelle ange triebenen Zahnkranz 19 erfaßt und dessen Ausgang mit dem Drehzahl- Signalerfassungsblock 17 verbunden ist.

Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Art der Gewin nung der für die Sicherheits-Systemüberwachung verwendeten Signale in Fig. 1 lediglich beispielhaft dargestellt ist, insbesondere auch be züglich der Vergleichsschaltungen mit den oberen und unteren Grenz werten dieser Signale. Besonders ist zu vermerken, daß die Signal verarbeitung, die im folgenden noch erläutert wird, auch in anderer Form als mit den explizit dargestellten Bauelementen durchgeführt werden kann, beispielsweise mit Hilfe von zentralen Steuerlogik schaltungen oder Mikroprozessoren aufweisenden Mikrorechnern u. dgl.

Das Drehzahlsignal N gelangt zu einer Drehzahlvergleichsschaltung 20, der bei 20a ein Grenzwert für maximale Drehzahl Nmax und bei 20b ein vorgegebener Grenzwert für minimale Drehzahl, wie sie bei der vorliegenden Sicherheits-Systemüberwachung maßgebend ist, zu geführt wird. Diese Grenzwerte können von separaten Grenzwerterzeu gungsschaltungen vorgegeben werden, die beispielsweise auch Potentio meter sein können.

Aus der Stellung beispielsweise einer Regelstange an der Einspritz pumpe 13 läßt sich ein für die eingespritzte Kraftstoffmenge maßge bendes Signal des Regelwegs RW ermitteln und einer Regelweg-Ver gleichsschaltung 21 zuführen, der wiederum bei 21a ein Grenzwert für den maximalen Regelweg RWmax und bei 21b ein Grenzwert für minimalen Regelweg RWmin zugeführt ist. In ähnlicher Weise kann man beispielsweise aus einem vom Fahrpedal 22 über eine mechanische Verbindung mitgeführten Potentiometer 23 ein Positionssignal für die Fahrpedalstellung FP gewinnen, wobei sowohl in der Leitungsverbin dung vom Fahrpedalgeber zu einer Fahrpedal-Vergleichsschaltung 24 als auch zwischen der Regelstange und der Vergleichsschaltung 21 für den Regelweg noch Signalerfassungs- bzw. Aufbereitungsblöcke 25, 26 angeordnet sein können. Der Vergleichsschaltung 24 für die Fahrpedalstellung ist bei 24a noch ein Signal für minimale Fahrpedal stellung FPmin zugeführt.

Die einzelnen Vergleichsschaltungen 20, 21 und 24 sind so ausgebil det, daß sie an ihren Ausgängen dann entsprechende Vergleichssignale erzeugen, wenn die zugeführten Betriebssignale für Drehzahl, Regel weg und Fahrpedalstellung die vorgegebenen Grenzwerte über- oder unterschreiten; auf diese Weise ergeben sich die folgenden fünf Ver gleichswertsignale n < Nmax, N < Nmin, RW < RWmin, RW < RWmax, FP < FPmin, mit denen die Sicherheits-Systemüberwachung weiter arbeitet.

Diese fünf Vergleichswerte an den Ausgängen der Vergleichsschaltun gen 20, 21 und 24 werden zur Angabe zulässiger und unzulässiger Be triebsbereiche in der Weise verarbeitet, daß unzulässige Betriebsbe reiche, die also Sicherheitsmaßnahmen erfordern, dann vorliegen, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1. N < Nmax,
2. N < Nmin und FP < FPmin und RW < RWmin,
3. N < Nmin und RW < RWmax.

Liegt die Bedingung 1. vor, dann führt diese zu einem unmittelbaren Abschalten des Motors; die Bedingungen 2. und 3. erlauben je nach Ausbildung der nachfolgenden Schaltungsteile noch ein gewünschtes Notfahren, beispielsweise im gesteuerten Betrieb. Es versteht sich aber, daß entsprechend der jeweiligen Sicherheitsgrundkonzeption auch bei Auftreten der Bedingungen 2. und 3. ein Abschalten des Motors in Erwägung gezogen werden muß.

Zur Erfassung und Verarbeitung der fünf Vergleichssignale zu den erwähnten drei Bedingungen eignet sich die mit 27 bezeichnete Aus wertelogik, wobei es sich versteht, daß hier auch eine Vielzahl ande rer Verarbeitungsschaltungen möglich sind. Der Auswertelogik 27 wird an ihrem Eingang 28 das Vergleichssignal N < Nmax, welches gleichzeitig die erste Fehlerbedingung ist, zugeführt. Zur Realisie rung der verknüpfenden Fehlerbedingung 2. gelangt auf den Eingang 29 der Auswertelogik das Vergleichssignal N < Nmin, auf den Eingang 30 das Vergleichssignal FP < FPmin und auf den Eingang 31 das Ver gleichssignal RW < RWmin; alle drei Signale werden über ein UND- Gatter 32 in der Weise miteinander verknüpft, daß ein unzulässiger Betriebszustand dann vorliegt, wenn gleichzeitig die Drehzahl über einem unteren Drehzahl-Minimalwert Nmin liegt, während die Fahrpe dalstellung einen unteren Minimalgrenzwert FPmin unterschritten hat, andererseits aber der Regelweg über einem Regelweg-Minimumwert RWmin liegt. Der von der Brennkraftmaschine in diesem Fall einge nommene Betriebszustand entspricht nicht dem Willen des Fahrers, wie er sich aus der Fahrpedalstellung ergibt.

Die Bedingung 3. ergibt sich dann durch Zuführung der Vergleichs signale N < Nmin am Eingang 33 und RW < RWmax am Eingang 34 der Auswertelogik und Zusammenfassung an einem nachgeschalteten UND- Gatter 35 in der gleichen Weise; auch diese Bedingung signalisiert einen unzulässigen Betriebszustand, da nur während des Anlassens der Brennkraftmaschine die zugeführte Kraftstoffmenge größer als eine im Normalbetrieb auftretende Kraftstoffmenge (RW < RWmax) sein darf; dann liegt aber die Drehzahl unterhalb einer Minimaldrehzahl Nmin (siehe Diagramm der Fig. 2).

Den beiden UND-Gattern 32 und 35 sind jeweils Verzögerungsstufen 36, 37 nachgeschaltet, die sicherstellen, daß für eine vorgegebene Zeitspanne T (von beispielsweise 150 ms) der jeweilige Satz der Ein gangs-Vergleichssignale den unzulässigen Zustand anzeigen darf, um so dynamische Einschwingvorgänge auszublenden. Über nachgeschal tete weitere UND-Gatter 38, 39 gelangen die Fehlerbedingungssignale nach Oderung am Gatter 40 auf einen Notfahrblock 41, der beispiels weise unter entsprechender Reduzierung der Einspritzmenge oder durch sonstige geeignete Maßnahmen noch einen Notfahrbetrieb, etwa bis zur nächsten Werkstatt ermöglicht. Der am Eingang 28 der Aus wertelogik zugeführten ersten Bedingung ist unmittelbar ein Abschalt block 42 nachgeschaltet, der den Motor ausschaltet, da unter allen Umständen vermieden werden muß, daß eine Dieselmaschine einen vorgegebenen Grenzwert der Drehzahl überschreitet.

Die vorerwähnten Fehlerbedingungen sind im Diagrammverlauf der Fig. 2 noch angegeben; man erkennt, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Einspritzmenge bzw. eines vorgegebenen Regelweg maximums RWmax stets der mit der Zahl 3 im Kreis gekennzeichnete unzulässige Betriebsbereich vorliegt; dies ist nur dann nicht der Fall, wenn eine untere Grenzdrehzahl Nmin unterschritten ist, etwa wäh rend des Startvorgangs der Dieselmaschine, bei welcher stets eine besonders große Einspritzmenge zur Verfügung gestellt wird.

Die Fehlerbedingung der Drehzahlüberschreitung Nmax erläutert sich aus dem Diagramm von selbst, während bei Unterschreitung einer vorgegebenen Minimalposition FPmin der Fahrpedalstellung, beim Ausführungsbeispiel beispielsweise unterhalb von 20% des Ver stellwegs ebenfalls ein unzulässiger Bereich auftritt, wenn gleich zeitig die Drehzahl über dem Drehzahlminimum Nmin und die einge spritzte Kraftstoffmenge über dem Regelwegminimum RWmin liegt.

Es versteht sich, daß der in der Beschreibung und in den Ansprüchen überwiegend verwendete Begriff des Regelwegs hier stellvertretend steht als Kurzfassung für Begriffe wie Kraftstoffzumessung oder Last oder zugeführte Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine o. dgl., die alle dasselbe bedeuten, nämlich die von der Brennkraftmaschine zu diesem Zeitpunkt aufgenommene Kraftstoffmenge. Der Begriff Regel weg entspricht daher einem spezifischen Kraftstoffmengen-Signal und kann durch andere geeignete Kraftstoffmengensignale ersetzt werden; er ist daher weder in der Beschreibung noch in den Ansprüchen als einschränkend anzusehen.

Claims

1. Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbst zündung mit Mitteln zum Erfassen von Signalen bezüglich einer Be triebskenngröße der Brennkraftmaschine und einer Einrichtung zum Vergleichen der Betriebskenngröße mit einem vorgegebenen Grenzwert sowie Mitteln zum Einleiten eines Notfahrbetriebes bei Vorliegen eines unzulässigen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrpedalstellung (23, 25), die Last (26) und die Drehzahl (17, 18) erfaßt werden und Vergleichsmitteln (20, 21, 24), die diese Signale mit oberen und/oder unteren Grenzwerten vergleichen, zugeführt werden und daß eine Auswertelogik (27) abhän gig von der logischen Verknüpfung wenigstens zweier Vergleichsergeb nisse einen unzulässigen Betriebszustand erkennt und eine Steuerein richtung (41, 42) zum Einleiten eines Notfahrbetriebs ansteuert.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unzulässiger Betriebszustand erkannt wird, wenn die Drehzahl über einer Drehzahlgrenze (Nmin) liegt und gleichzeitig die Last größer als eine obere Lastgrenze (RWmax) ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein unzulässiger Betriebszustand erkannt wird, wenn die Drehzahl über der Drehzahlgrenze (Nmin) liegt und gleich zeitig die Last größer als eine untere Lastgrenze (RWmin) und die Fahrpedalstellung kleiner als eine untere Grenze (FPmin) ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung kurzzeitiger Fehlerzustände die Auswertelogik (27), Zeitglieder (36, 38; 37, 39) umfaßt.