DE3501588A1 - Anordnung zum steuern und regeln des verstellweges der regelstange einer einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Voest-Alpine Friedmann Gesellschaft m.b.H, A-4020 Linz

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Steuern und Regeln des Verstellweges der Regelstange einer Einspritzbrennkraftmaschine in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, wie z.B. Drehzahl, Ladedruck, Gaspedalstellung etc., die mit Hilfe von Meßwertgebern ermittelt werden, wobei die Signalleitungen der Meßwertgeber mit den Eingängen eines Mikrocomputers verbunden sind und mit dem Ausgang des Mikrocomputers über eine Ansteuerschaltung ein auf die Regelstange wirkendes Stellglied, insbesondere ein Schrittmotor, verbunden ist sowie mit einem Stromversorgungsteil für den Mikrocomputer, die Ansteuerschaltung und dgl. mehr.

Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren besitzen zwar keinen Zündschlüssel im herkömmlichen Sinn, jedoch einen Hauptschalter, mit dessen Hilfe außer dem elektronischen Regler für die Einspritzung auch andere Verbraucher ein- bzw. ausgeschaltet werden können. Nach Abschalten mit dem Hauptschalter soll der Regler die Regelstange über ein Stellglied, z.B. einen Schrittmotor, in die Null-Lage bringen, damit auf diese Weise der Motor abgestellt wird.

Bei den bisher bekannten Anordnungen der eingangs genannten Art liegt der elektronische Regler in dem Hauptstromkreis, was jedoch zur Folge hat, daß nach Abschalten mittels des Hauptschalters das Stellglied stromlos wird, wodurch die Regelstange irgendwo, in einer Undefinierten Stellung stehen

bleibt. Daher war es erforderlich, ein Relais mit Abfallverzögerung vorzusehen, das nach Abschalten mit dem Hauptschalter den Regler noch eine zeitlang mit Strom versorgt, sodaß genügend Zeit für die Rückstellung der Regelstange in die Nullstellung bleibt (etwa 1 see). Bei dieser Anordnung sind die Kosten für das zusätzliche Relais ebenso nachteilig wie der Umstand, daß durch dieses Relais eine mögliche Fehlerquelle an einer entscheidenden Stelle des Fahrzeuges entsteht.

Es ist ein Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu beheben und eine Anordnung zu schaffen, die nach Abschalten des Hauptschalters das Rückstellen des Stellgliedes sicherstellt.

Dieses Ziel läßt sich mit einer Anordnung der eingangs genannten Art erreichen, bei welcher erfindungsgemäß der Mikrocomputer bei Vorliegen eines die Ausschaltung des Motorhauptschalters anzeigenden Signales zur Abgabe eines Rückstellsignales an die Stellglied-Ansteuerschaltung eingerichtet ist, daß dem Stellglied ein Rückmelder zugeordnet und dessen Signalleitung mit einem Eingang des Mikrocomputers verbunden ist, welcher zur Abgabe eines die Null-Lage des Stellgliedes anzeigenden Ausgangssignales eingerichtet ist und daß der Stromversorgungsteil ständig an der Batteriespannung gelegen ist und seine Ausgangsspannung bzw. Ausgangsspannungen in Abhängigkeit von den Spannungen an zwei Steuereingängen ein- bzw. ausschaltbar ist bzw. sind, wobei die Ausgangsspannung bzw. Ausgangsspannungen bei Vorliegen eines die Einschaltstellung des Motorhauptschalters anzeigenden Signales an dem ersten Steuereingang einschaltbar und bei Vorliegen des die Null-Lage des Stellgliedes anzeigenden Signales an dem zweiten Steuereingang ausschaltbar ist bzw. sind.

Dank der Erfindung ist es nicht mehr erforderlich, zwei

Zeiten zu berücksichtigen, nämlich jene Zeit, welche die Regelstange benötigt, um in ihre Null-Lage zu kommen und die Abfallverzögerungszeit des bisher verwendeten Relais. Wenn etwa die Relaisverzögerung aus irgendeinem Grund, z.B. wegen der Alterung eines Kondensators, zu gering war, so blieb die Regelstange in einer Undefinierten Lage stecken. Demgegenüber ist durch die Erfindung immer gewährleistet, daß die Stromversorgung für den Reglerteil erst dann abgeschaltet wird, wenn das Stellglied tatsächlich die Null-Lage erreicht hat.

Auf Grund der Motorcharakteristik wird bei Dieselmotoren eine Notabstellvorrichtung benötigt, die bei Auftreten irregulärer Betriebszustände ein sofortiges Herunterregeln des Motors über die Regelstange ermöglicht. Daher sieht eine Modifikation der Erfindung bei einer Anordnung mit einer hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbaren Notabstellvorrichtung zur Nulldrosselung des Motors, insbesondere zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr vor, daß die Notabstellvorichtung bei Vorliegen eines die Ausschaltstellung des Motorhauptschalters anzeigenden Signals oder eines von dem Mikrocomputer abgebbaren Notsignals aktivierbar ist und der mit der Signalleitung eines Drehzahlgebers verbundene Mikrocomputer bei Vorliegen eines die Null-Drehzahl des Motors anzeigenden Signals zur Abgabe des Rückstellungssignals an die Stellglied-Ansteuer schaltung eingerichtet ist.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Stromversorgung für den Reglerteil abgeschaltet wird, wenn die Regelstange und das Stellglied in ihre Null-Lagen gebracht sind, unabhängig davon, ob dies zuerst über die Notabstellvorrichtung oder auf anderem Weg erfolgte.

Die Erfindung samt ihren weiteren Vorteilen und Merkmalen ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert,

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das in der Zeichnung veranschaulicht ist. Diese zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung in einem Blockschaltbild.

Wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, weist ein Motor 1, z.B. ein Dieselmotor, eine Regelstange 2 auf, welche zur Steuerung der Einspritzpumpe oder der Pumpedüsen des Motors dient. Im normalen Betrieb kann die Regelstange 2 mittels eines elektromechanischen Stellgliedes 3, z.B. eines Schrittmotors, betätigt und hiedurch die eingespritzte Kraftstoffmenge zwischen der Nullmenge und einer bestimmten Höchstmenge (Vollgas) variiert werden.

Weiters ist eine Notabstellvorrichtung 4 vorgesehen, die gleichfalls an der Regelstange 2 angreift. Diese Notabstellvorrichtung kann hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch arbeiten; sie stellt nach ihrer Aktivierung unverzüglich die Regelstange 2 in deren Null-Lage, und zwar unabhängig von der jeweiligen Position des Stellgliedes, wodurch die Treibstoffzufuhr zum Motor 1 völlig unterbrochen wird.

Die Notabstellvorrichtung befindet sich in Ruhestellung, solange an ihrer Steuerleitung e Spannung liegt und sie wird aktiviert, sobald diese Spannung auf Null geht. Die Aktivierung bei der Eingangsspannung Null erfolgt aus Sicherheitsgründen, da die Notabstellvorrichtung u.a. bei Stromausfall sofort in Tätigkeit treten muß.

Es sei erwähnt, daß die Notabstellvorrichtung nicht notwendigerweiser auf die Regelstange wirken muß. Vielmehr ist es auch bekannt, daß die Notabstellvorrichtung bei Aktivierung ein Zweiwegventil umschaltet, wodurch der Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe nicht mehr zu der Einspritzpumpe bzw. zu den Pumpedüsen gefördert sondern vielmehr von

dort abgesaugt wird, was natürlich gleichfalls zum Stillstand des Motors führt.

Zur Regelung ist ein elektronischer Regler 5 vorgesehen, der im wesentlichen einen Stromversorgungsteil 6, einen Mikrocomputer 7 und eine Stellgliedansteuerung 8 aufweist.

Die Signalleitungen s. verschiedener,nicht dargestellter Meßwertgeber, die z.B. den Ladedruck, den Luftdruck, die Gaspedalstellung etc. erfassen, sind den Eingängen des Mikrocomputers 7 ebenso zugeführt, wie die Signalleitung r eines mit dem Stellglied 3 gekoppelten Rückmelders 9 und wie die Signalleitung η eines Drehzahlgebers 10 des Motors 1.

Die Stromversorgung der Anordnung erfolgt über die Kraftfahrzeugbatterie 11 mit der Batteriespannung Ug, wobei der Stromversorgungsteil 6 über eine Leitung 12 ständig an der Batteriespannung liegt. Die Batterie 11 ist über einen Motorhauptschalter 13 mit einer Hauptleitung 14 verbunden, an die verschiedene, nicht gezeigte Verbraucher angeschlossen sein können.

Von der Hauptleitung 14 führt eine Signalleitung d zu einem Eingang χ des Stromversorgungsteils 6 und eineSignalleitung a zu einem Eingang des Mikrocomputers 7. Der Stromversorgungsteil 6 besitzt eine oder mehrere Ausgangsleitungen 15, über die einzelne Schaltungteile des Reglers 5, z.B. der Mikrocomputer 7 und die Stellgliedansteuerung 8, mit stabilisierten Speisespannungen versorgt werden. Die Ausgangsspannung des Stromversorgungsteils kann in Abhängigkeit von den Spannungen an zwei Steuereingängen x,y ein-bzw. ausgeschaltet werden. Eine Ausgangsleitung c des Mikrocomputers führt zu einem zweiten Eingang y des Stromversorgungsteils 6, eine weitere Ausgangsleitung zu einem Eingang eines der Notabstellvorrichtung

4 bzw. deren Steuerleitung e vorgeschalteten UND-Gliedes 16, dessen zweiter Eingang über eine Signalleitung g mit der Hauptleitung 14 verbunden ist, und ein Ausgang führt über eine Signalleitung b zu dem Eingang der Stellgliedansteuerung 8, die über eine Leitung h mit dem Stellglied 3 verbunden ist.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung sowie weitere Schaltungsmerkmale werden zunächst unter Außerachtlassung der Notabstellvorrichtung beschrieben.

Im normalen Betrieb verarbeitet der Mikrocomputer 7 die ihm zugeführten Signale und Meßwerte und wirkt dementsprechend über die Stellgliedansteuerung 8 auf das Stellglied 3, wodurch die Regelstange 2 verstellt wird. Die Lage des Stellgliedes 3, z.B. die jeweilige Winkellage der Achse eines Schrittmotors, wird über den Rückmelder 9 dem Mikrocomputer gemeldet.

Wird der Motorhauptschalter 13 ausgeschaltet, so erhält der Mikrocomputer 7 über die Signalleitung a ein Nullsignal, worauf er über die Signalleitung b ein Rückstellsignal an die Stellgliedansteuerung abgibt, sodaß in der Folge mittels des Stellgliedes 3 die Regelstange 2 in ihre Null-Lage gebracht wird. Die Null-Lage des Stellgliedes 2 wird über die Signalleitung r dem Mikrocomputer 7 gemeldet, der daraufhin über die Signalleitung c ein Ausschaltsignal an den zweiten Eingang y des Stromversorgungsteils 6 abgibt, sodaß dieser die Spannungen an seiner Ausgangsleitung 15 abschaltet. Hiedurch wird auch die Stromversorgung des Mikrocomputers 7 unterbrochen.

Wie leicht ersichtlich, ist durch diese Anordnung gewährleistet, daß die Stromversorgung des Reglers S erst dann

unterbrochen wird, bis sich die Regelstange tatsächlich in ihrer Null-Lage befindet. Wird der Motorhauptschalter 13 neuerlich eingeschaltet, so gelangt über die Signalleitung d ein Einschaltsignal an den Steuereingang χ des Stromversorgungsteils 6, der nun zu arbeiten beginnt und den Regler 5, somit auch den Mikrocomputer 7 mit Spannung versorgt. Wie gefordert, befindet sich beim Einschalten die Regelstange 2 in ihrer Null-Lage.

Im weiteren wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Verwendung einer Notabstellvorrichtung 4 beschrieben. Da Dieselmotoren bei Vorliegen gewisser kritischer Betriebszustände über die zulässige Höchstdrehzahl hochdrehen und zwar bis zur Zerstörung des Motors - muß dafür Sorge getragen werden, daß im Notfall eine sofortige Drosselung des Motors erfolgt. Hiezu ist eine Notabstellvorrichtung 4 vorgesehen, deren prinzipielle Wirkungsweise bereits weiter oben erläutert wurde. Solange an der Steuerleitung e der Notabstellvorrichtung 4 Spannung liegt, bleibt diese in Ruhelage, bei Wegfall der Spannung wird sie hingegen aktiviert und stellt - im Ausführungsbeispiel über die Regelstange 2 - den Motor 1 ab.

Um jederzeit eine Kontrolle über die Funktionsfähigkeit der Notabstellvorrichtung zu erhalten, kann das Abstellen des Motors 1 prinzipiell über die Notabstellung erfolgen, was im folgenden erläutert wird und worauf die Erfindung Bezug nimmt.

Im normalen Betrieb erfolgt die Betätigung der Regelstange 2 über das Stellglied 3, das von dem Mikrocomputer 7 über die Ansteuerung 8 gesteuert wird. Bei Abschalten mittels des Schalters 13 gelangt ein Null-Signal über die Signalleitung g an das UND-Glied 16, sodaß auch an der Steuer-

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leitung e das Null-Signal auftritt und die Notabstellvorrichtung 4 aktiviert wird. Diese greift nun an der Regelstange 2 an und stellt sie in ihre Null-Lage, sodaß die Kraftstoffzufuhr zum Motor völlig unterbrochen wird. Das Stellglied 3 bzw. die Notabstellvorrichtung 4 sind mechanisch so mit der Regelstange 2 gekuppelt, daß die Notabstellung, d.h. die Rückstellung der Regelstange 2 in ihre Null-Lage, unabhängig von der jeweiligen Stellung des Stellgliedes 3 erfolgen kann.

Der Stillstand des Motors 1 wird über den Drehzahlgeber 10 und die Signalleitung η an den Mikrocomputer 7 gemeldet (Null-Drehzahl). Der Mikrocomputer 7 ist dazu eingerichtet, auch bei Vorliegen dieses Signals ein Rückstellungssignal über die Signalleitung b an die Stellgliedansteuerung 8 abzugeben. Daraufhin erfolgt auch die Rückstellung des Stellgliedes 3 in seine Null-Lage, die daraufhin mittels des Rückmelders 9 dem Mikrocomputer 7 gemeldet wird, worauf wie bereits oben beschrieben - das Abschalten des Stromversorgungsteils 6 erfolgt und der Regler 5 stromlos wird.

Der Mikrocomputer 7 ist dazu eingerichtet, bei Vorliegen gewisser Betriebszustände, die z.B. zu einem Durchgehen des Motors führen könnten, ein Notsignal (Null-Signal) über die Signalleitung f an das UND-Glied 16 abzugeben. Tritt dieser Fall ein, so erfolgt die Notabstellung in gleicher Weise wie zuvor im Zusammenhang mit dem Ausschalten des Schalters 13 beschrieben.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur im Zusammenhang mit Kraftfahrzeug-Motoren Anwendung finden kann, sondern ganz allgemein bei Motoren, seien es Stationärmotoren oder Motoren in Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen.

Claims (2)

1. Voest-Alpine Friedmann Gesellschaft m.b.H. A-4020 Linz

   Patentansprüche

   1J Anordnung zum Steuern und Regeln des Verstellweges der Regelstange einer Einspritzbrennkraftmaschine in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, wie z.B. Drehzahl, Ladedruck, Gaspedalstellung etc., die mit Hilfe von Meßwertgebern ermittelt werden, wobei die Signalleitungen der Meßwertgeber mit den Eingängen eines Mikrocomputers verbunden sind und mit dem Ausgang des Mikrocomputers über eine Ansteuerschaltung ein auf die Regelstange wirkendes Stellglied, insbesondere ein Schrittmotor, verbunden ist_; sowie mit einem Stromversorgungsteil für den Mikrocomputer, die Ansteuerschaltung und dgl. mehr, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer ( 7) bei Vorliegen eines die Ausschaltstellung des Motorhauptschalters (13) anzeigenden Signales (a) zur Abgabe eines Rückstellsignales ( b) an die Stellglied-Ansteuerschaltung (8) eingerichtet ist, daß dem Stellglied (3) ein Rückmelder (9) zugeordnet und dessen Signalleitung ( r) mit einem Eingang des Mikrocomputers (7) verbunden ist, ■ welcher zur Abgabe eines die Nullage des Stellgliedes ( 2) anzeigenden Ausgangssignales ( c) eingerichtet ist und daß der Stromversorgungsteil ( 6) ständig an der Batteriespannung (Ug) gelegen ist und seine Ausgangsspannung bzw. Ausgangsspannungen in Abhängigkeit von den Spannungen an zwei Steuereingängen (x,y) ein- bzw. ausschaltbar ist bzw. sind, wobei die Ausgangsspannung bzw. Ausgangsspannungen bei Vorliegen eines die Einschaltstellung des Motorhauptschalters (13) anzeigenden Signales ( d) an dem ersten Steuereingang (X) einschaltbar und bei Vorliegen des die Nullage des

   Stellgliedes (3) anzeigenden Signales an dem zweiten Steuereingang Cy) ausschaltbar ist bzw. sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, mit einer hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbaren Notabstellvorrichtung zur Nulldrosselung des Motors, insbesondere zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß die Notabstellvorrichtung (4) bei Vorliegen eines die Ausschaltstellung des Motorhauptschalters (13) anzeigenden Signals (g) oder eines von dem Mikrocomputer (7) abgebbaren Notsignals Cf) aktivierbar ist und der mit der Signalleitung eines Drehzahlgebers (9) verbundene Mikrocomputer C7) bei Vorliegen eines die Null-Drehzahl des Motors CD anzeigenden Signals Cn) zur Abgabe des Rückstellungssignals Cb) an die Stellglied-Ansteuerschaltung C8) eingerichtet ist.