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DE3301743A1 - Sicherheitseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit selbstzuendung - Google Patents

Sicherheitseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit selbstzuendung

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DE3301743A1
DE3301743A1 DE19833301743 DE3301743A DE3301743A1 DE 3301743 A1 DE3301743 A1 DE 3301743A1 DE 19833301743 DE19833301743 DE 19833301743 DE 3301743 A DE3301743 A DE 3301743A DE 3301743 A1 DE3301743 A1 DE 3301743A1
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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Description

R. 18329 Mu
1669/ot/mü
13.12.1982
ROBEBT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitseinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, zur elektronischen Regelung des Betriebs von selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) mit elektrischen Signalen angesteuerte elektrische Stellwerke einzusetzen, die mit einem zentralen Steuergerät verbunden sind; anstelle von mechanischen Kraftstoffzumeß- und Regelsystemen bei Dieselmotoren, die zwar bezüglich Fehler sicherheit als zuverlässig angesehen werden können, aber immer weniger in der Lage sind, der Vielzahl von unterschiedlichsten Betriebsbedingungs- und Umwelteinflüssen Rechnung zu tragen.
Andererseits macht der Einsatz elektronischer Komponenten in Verbindung mit der elektronischen Dieselregelung (EDC) auch dann umfassende Sicherheits- und Überwachungsmaßnahmen erforderlich, wenn die einzelnen Baugruppen für sich gesehen schon Möglichkeiten
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3329
zur Fehlererkennung aufweisen. Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, bei EDC-Anlagen für Dieselmotoren eine Sicherheitskonzeption für die Gesamtüberwachung im Betrieb zu schaffen, die mit Hilfe geeigneter Signale zulässige und unzulässige Betriebsbereiche erfaßt und je nach Art des ermittelten Fehlers entweder die Dieselmaschine abschaltet oder eine Notfahrmöglichkeit eröffnet.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungs gemäßen Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs wird eine übergeordnete Systemüberwachung für eine EDC-Anlage geschaffen, die auf auftretende Fehler im betriebsmäßigen Zustand des Dieselmotors reagiert und in der Lage ist, die möglichen Auswirkungen von mehreren, unter Umständen gleichzeitig 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 t einem Regelweggeber und einem Drehzahlgeber 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 Brennkraftmasc-hine ergeben.
In vorteilhafter Weise können anstelle der genannten Signale stellvertretend für diese redundante, beim Betrieb einer Dieselmaschine
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auftretenden Signale verwendet werden, beispielsweise für das Drehzahlsignal das Hilfssignal eines Spritzbeginngebers.
Zeichnung
Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden genauer erläutert. Es zeigen Fig. 1 in Form einer vereinfachten Schemadarstellung die Brennkraftmaschine und ihre zugeordnete Sieherheitsschaltung, im wesentlichen anhand eines Blockschaltbildes und Fig. 2 in Form eines Diagramms den Verlauf des Regelwegs über der Drehzahl mit der Fahrpedalstellung als Parameter.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Grundkonzeption besteht die übergeordnete Systemüberwachung 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 Regelweg RW, welches auch als Spritzdauersignal (SD) oder als Spritzmengensignal definiert werden kann, und ein Drehzahlsignal N bzw. in geeigneten Bereichen der Brennkraftmaschine anfallende redundante, diese Signale ersetzende Signale erfaßt und fortwährend mit den folgenden fünf Grenzwerten bzw. Schranken verglichen werden:
Fahrpedal-Minimumsignal (FPmin)
Regelweg-Minimumsignal (RWmin)
Regelweg-Maximumsignal (RWmax)
D rehzahl-Minimum signal (Nmin)
Drehzahl-Maximumsignal (Nmax).
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Es ist möglich, daß auch diese fünf Grenzwertsignale im Idealfall von redundanten Gebern geliefert werden; so kann beispielsweise am Pahrpedal 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 Kraftstoffpumpe 13 steht mit einem Einspritzventil 14 über eine Druckleitung 15 in Verbindung; das Einspritzventil 14 kann einen Spritz be ginnge be r 16 umfassen, der ein drehzahlbezogenes Spritzbeginnsignal über eine gestrichelte Leitung als redundant verwendbares Signal für die Drehzahl einem Drehzahl-Signalerfassungsblock 17 zuführt.
Es kann auch ein Drehzahlgeber 18 vorgesehen sein, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine über einen von deren Kurbelwelle angetriebenen Zahnkranz 19 erfaßt und dessen Ausgang mit dem Drehzahl Signalerfassungsblock 17 verbunden ist.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Art der Gewinnung der für die Sieherheits-Systemüberwachung verwendeten Signale in Fig. 1 lediglich beispielhaft dargestellt ist, insbesondere auch bezüglich der Vergleichsschaltunyen mit den oberen und unteren Grenzwerten dieser Signale. Besonders ist zu vermerken, daß die Signalverarbeitung, die im folgenden noch erläutert wird, auch in anderer Form als mit dem explizit dargestellten Bauelementen durchgeführt werden kann, beispielsweise mit Hilfe von zentralen Steuerlogik-
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schaltungen oder Mikroprozessoren aufweisenden Mikrorechnern u. dgl.
Das Drehzahlsignal N gelangt zu einer Drehzahl Vergleichs schaltung 20, der bei 20a ein Grenzwert für maximale Drehzahl Nmax und bei 20b ein vorgegebener Grenzwert für minimale Drehzahl, wie sie bei der vorliegenden Sicherheit-Systemüberwachung maßgebend ist, zugeführt wird. Diese Grenzwerte können von separaten Grenz-we rterzeugungsschaltungen vorgegeben werden, die beispielsweise auch Potentiometer sein können.
Aus der Stellung beispielsweise einer Regelstange an der Kraftstoffpumpe 13 läßt sich ein für die eingespritzte Kraftstoffmenge maßgebendes Signal des Regelwegs RW ermitteln und einer Regelweg-Vergleichs schaltung 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 Leitungsverbindung vom Fahrpedalgeber zu einer Fahrpedal-Vergleichsschaltung als auch zwischen der Regelstange und der Vergleichsschaltung 21 für den Regelweg noch Signalerfassungs- bzw. Aufbereitung^blöcke 25, 26 angeordnet sein können. Der Vergleichsschaltung 24 für die Fahrpedalstellung ist bei 24a noch ein Signal für minimale Fahrpedalstellung FPmin zugeführt.
JJU I /VJ
1669/ot/mü 0
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Die einzelnen Vergleichs schaltungen 20, 21 und 24 sind so ausgebildet, daß sie an ihren Ausgängen dann entsprechende Vergleichssignale erzeugen, wenn die zugeführten Betriebssignale für Drehzahl, Regelweg und Fahrpedalstellung die vorgegebenen Grenzwerte über- oder unterschreiten; auf diese Weise ergeben sich die folgenden fünf Vergleichswertsignale N> Nmax, N> Nmin, RW > RWmin, ßW> RWmax, FP<FPmin, mit denen die Sicherheits-Systemüberwachung weiterarbeitet.
Diese fünf Vergleichswerte an den Ausgängen der Vergleichs schaltungen 20, 21 und 24 werden zur Angabe zulässiger und unzulässiger Betriebs be reiche in der Weise verarbeitet, daß unzulässige Betriebsbereiche, die also Sicherheitsmaßnahmen erfordern, dann vorliegen, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
1. N > Nmax
2. N > Nmin und FP < FPmin und RW Λ 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. erlaubende nach Ausbildung der nachfolgenden Schaltungsteile noch ein gewünschtes Notfahren, beispielsweise im gesteuerten Betrieb. Es versteht sich aber, daß entsprechend der jeweiligen Siehe rheitsgrundkonzeption auch bei Auftreten der Bedingungen 2. und 3. ein Abschalten des Motors in Erwägung gezogen werden muß.
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Ί832
Zur Erfassung und Verarbeitung der fünf Vergleichs signale zu den erwähnten drei Bedingungen eignet sich die mit 27 bezeichnete Auswertelogik, wobei es sich versteht, daß hier auch eine Vielzahl anderer Verarbeitungsschaltungen möglich sindv Der Auswertelogik 27 wird an ihrem Eingang 28 das Vergleichs signal N> Nmax, welches gleichzeitig die erste Fehlerbedingung ist, zugeführt. Zur Realisierung der verknüpfenden Fehlerbedingung 2. gelangt auf den Eingang der Auswertelogik das Vergleichssignal N> Nmin, auf den Eingang das Vergleichssignal FP< FPmin und auf den Eingang 31 das Vergleichssignal 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 Fahrpedalstellung einen unteren Minimalgrenzwert FPmin unterschritten hat, andererseits aber der Regelweg über einem Regelweg-Minimumwert RWmin liegt. Der von der Brennkraftmaschine in diesem Fall eingenommene Betriebszustand entspricht nicht dem Willen des Fahrers, wie er sich aus der Fahrpedalstellung ergibt.
Die Bedingung 3. ergibt sich dann durch Zuführung der Vergleichssignale N> Nmin am Eingang 33 und RW ^ RWmax am Eingang 34 der Auswertelogik und Zusammenfassung an einem nachgeschalteten OND-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).
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Den beiden UND-Gattern 32 und 35 sind jeweils Verzöge rungs stufen 36, 37 nachgesehaltet, die sicherstellen, daß für eine vorgegebene Zeitspanne T (von beispielsweise 150 ms) der jeweilige Satz der Eingangs-Vergleichssignale den unzulässigen Zustand anzeigen darf, um so dynamische Einschwingvorgänge auszublenden. Über nachgeschaltete weitere UND-Gatter 38, 39 gelangen die Fehlerbedingungssignale nach Oderung am Gatter 40 auf einen Notfahrblock 41, der beispielsweise unter entsprechender Reduzierung der Einspritzmenge oder durch sonstige geeignete Maßnahmen noch einen Notfahrbetrieb, etwa bis zur nächsten Werkstatt ermöglicht. Der am Eingang 28 der Auswertelogik zugeführten ersten Bedingung ist unmittelbar ein Abschaltblock 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 Regelwegmaximums RWmax stets der mit der Zahl 3 im Kreis gekennzeichnete unzulässige Betriebs be reich vorliegt; dies ist nur dann nicht der Fall, wenn eine untere Grenzdrehzahl Nmin unterschritten ist, etwa während des Startvorgangs der Die se lmas chine, bei welcher stets eine besonders große Einspritzmenge zur Verfugung gestellt wird.
Die Fe hler be dingung der Drehzahlüberschreitung Nmax erläutert sich aus dem Diagramm von selbst, während bei Unterschreitung einer vorgegebenen Minimalposition FPmin der Fahrpedalstellung,
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1669/ot/mfl /Jl 7 Q ^ f%
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beim Ausführungsbeispiel beispielsweise unterhalb von 20 % des Verstellwegs ebenfalls ein unzulässiger Bereich auftritt, wenn gleichzeitig die Drehzahl über dem Drehzahlminimum Nmin und die eingespritzte 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 Regelweg 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.
- Leerseite -

Claims (4)

  1. R. 18329 Mü
    1669/ot/mü
    13. 12.1982
    ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
    Patentansprüche
    1/ Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, dadurch gekennzeichnet, daß eine fortlaufende Erfassung der den betriebsmäßigen Zustand betreffenden Signale Fahrpedalstellung (FP), Kraftstoffmenge (Regelweg RW) und Drehzahl (N) und deren Vergleich mit oberen und unteren Grenzwerten (Fahrpedalminimum FPmin; Regelwegminimum RWmin; Regelwegmaximum RWmax; Drehzahlminimum Nmin; Drehzahlmaximum Nmax) dieser Signale im Sinne einer übergeordneten Systemüberwachung durchgeführt und je nach Vergleichsergebnis Steuereinrichtungen zur Motorabschaltung oder Notfahr be trieb angesteuert werden.
  2. 2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch den Vergleich der Betriebs signale mit ihren Grenzwerten die folgenden Vergleichs signale (N> Nmax, N> Nmin, RW > RWmin, RW l· RWmax und FP < FPmü} ergeben, die zu den folgenden unzulässigen Betriebsbereiche angebenden Fehlerbedingungen verknüpft werden:
    1. N > Nmax
    2. N > Nmin und FP < FPmin und RW > RWmin
  3. 3. N > Nmin und RW > RWmax.
    1669/ot/mü
    13.12.1982 - 2 -
    3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Geber (17, 18, 23, 25, 26) zur Erfassung und gegebenenfalls Aufbereitung der Betriebszustandssignale Fahrpedal stellung, Regelweg und Drehzahl vorgesehen sind, denen Vergleichs schaltungen (20, 21, 24) mit jeweils oberen und unteren Grenzwerten für die Betriebszustandssignale nachgeschaltet sind, deren Ausgangssignale einer Verknüpfungslogik (27) zugeführt sind zur Erstellung von die unzulässigen Betriebsbedingungen darstellenden Aus gangs Signalen.
  4. 4. Sicherheitseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungslogik (27) UND-Gatter (32, 35) umfaßt, denen die die Fehlerbedingungen 2. und 3. zugrundeliegenden Vergleichssignale zugeführt sind und denen Zeitglieder (Verzöge rungs stufen 36, 37) nachgeschaltet sind zur Ausblendung kurzzeitiger Instabilitäten oder Einschwingvorgänge, mit weiteren nachgeschalteten UND-Gattern (38, 39) und einem zum Notfahr block (41) führenden O DE R-Gatter (40).
DE19833301743 1983-01-20 1983-01-20 Sicherheitseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit selbstzuendung Granted DE3301743A1 (de)

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