DE1962570B2

DE1962570B2 - Regeleinrichtung für die Einspritzpumpe eines Dieselmotors

Info

Publication number: DE1962570B2
Application number: DE691962570A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Adler; Rudolf Lemanczyk; Johannes Locher; Edgar Schonart
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-12-13
Filing date: 1969-12-13
Publication date: 1979-03-01
Also published as: DE1962570C3; GB1338096A; SE355639B; FR2073654A5; DE1962570A1; CH518445A; US3699935A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Stellwerk einer Einspritzpumpe eines Dieselmotors zur — von der Drehzahl des Motors sowie anderen Kenngrößen, wie die Stellung des Beschleunigungshebels abhängige") — Regelung der Einspritzung des Kraftstoffs je Arbeitszyklus des Motors über elektrisch betätigbare Stellglieder des Stellwerkes mit Hilfe eines Verstärkers, der in einem Regelkreis liegt und dem elektrische Kenngrößen von Kennwertgebern zugeführt sind, ferner mit einer Rückstellvorrichtung für das Stellglied des Stellwerkes, wobei die Nullage des Stellgliedes einer Einstellung für das Einspritzen kleiner Kraftstoffmengen entspricht.

Um eine möglichst optimale Regelung der Einspritzpumpe zu erzielen, ist es aus der DE-AS 12 67 905 bekannt, mit Hilfe elektronischer Baugruppen das Stellwerk der Einspritzpumpe derart zu steuern, daß die je Arbeitszyklus eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend der Drehzahl des Dieselmotors, je nach Stellung des Beschleunigungshebels, einen für das Drehzahl-Last-Verhalten günstigen Wert aufweist. Hierbei ergibt sich ein Last-Drehzahl-Kennlinienfeld, das in bekannter Weise mit Hilfe eines Verstärkers nachgebildet wird.

wobei eine Steuerspannung für elektrisch betätigbare Stellglieder erzeugt wird, die sich in entsprechender Weise ändert. Besonders wichtig ist hierbei die Begrenzung des Kennlinienfeldes, die für verschiedene Dieselmotoren sehr unterschiedlich sein kann und daher dem betreffenden Motor genau angepaßt werden muß. So darf die maximale Drehzahl und bei der jeweiligen Drehzahl eine maximale Kraftstoffzufuhr nicht überschritten werden. Weiterhin soll, wenn keine Überlastung vorliegt, eine Mindestdrehzahl nicht unterschritten werden, die ein Stehenbleiben des Motors zur Folge hätte. Hierbei werden eine Vielzahl elektronischer Baugruppen, Kennwertgeber und Stellglieder erforderlich, die häufig bei einem robusten Betrieb, vor allem in Kraftfahrzeugen, nicht ausreichend geschützt werden können. So können leicht Störungen, vor allem durch Unterbrechungen der Zuleitungen, des Regelkreises oder in der Beiriebsspaimuiignei icugüiig cmüencn, uie dazu führen, daß der Motor eine unerwünschte, eventuell gefährlich hohe Leistung abgibt bzw. auf eine zu große Drehzahl gesteuert wird.

Es ist nun eine Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand eine Regeleinrichtung zu ermöglichen, die diese Nachteile nicht aufweist oder zumindest weitgehend verringert. Gemäß der Erfindung läßt sich dies mit einer Regeleinrichtung nach dem Hauptanspruch erreich :ii.

Hierdurch wird bei einer Unterbrechung der wichtigsten Teile des Hauptregelkreises eine Steuerung bewirkt, bei welcher der Motor stehenbleibt oder mit geringer Leistungsabgabe und kleiner Drehzahl weiterläuft.

Da vor allem der Kennwertgeber für die Stellung des Beschleunigungshebels — in Kraftfahrzeugen für das Gaspedal — im allgemeinen am stärksten gefährdet ist, ist es besonders vorteilhaft, zwischen diesem Kennwertgeber und dem entsprechenden Eingang eines Gleichspannungsverstärkers eine Klemmschaltung vorzusehen, welche die Kennwertspannung begrenzt bzw. einen unteren Kennwert festhält, welcher der Nullage des Beschleunigungshebels entspricht. Hierdurch stellt sich bei einer Unterbrechung ein Nullwert ein. Weiterhin kann hierbei eine genaue, mechanische Einstellung des Beschleunigungshebels auf Null- und Maximalwert entfallen, da, anstelle genau eingestellter Anschläge, die Grenzwerte elektrisch festgehalten werden.

Um die Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers entsprechend dem Kennlinienverlauf ändern zu können. ist es bekannt, wie z. B. bei einem Operationsverstärker, einen Rückführwiderstand vorzusehen, dessen vjröße verändert wird. Die Veränderung des Rückführwiderstandes wird hierbei durch Parallelschalten eines steuerbaren oder umschaltbaren Netzwerkes bewirkt, wobei ein parallelgeschalteter Widerstand, durch Verringerung des Rückführwiderstandes, eine kleinere Verstärkung ergibt. Wird nun die Parallelschaltung gestört bzw. unterbrochen, ergibt sich eine hohe Verstärkung mit falschem Regelverhalten. Dies läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn die Veränderung der Verstärkung durch ein umschaltbares Netzwerk erfolgt, das vor dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers liegt.

Weiterhin ist es üblich, daß der Kennwert für die Drehzahl proportional zur Drehzahl ansteigt. Verringert sich nun der Kennwert infoige einer Unterbrechung oder Störung, wird durch den Hauptregelkreis die Drehzahl erhöht, ohne daß der Kennwert im richtigen Maße mit ansteigt, d. h. die Kraftstoffzufuhr wird immer

weiter gesteigert. Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung läßt sich dies vermeiden, wenn dem Gleichspannungsverstärker eine Kennwertspannung zugeführt wird, die sich umgekehrt proportional zur Drehzahl verhält. ->

Um einen stabilen Regelkreis zu ermöglichen, ist es bekaru I, am Stellglied e^:nen Regelweggeber vorzusehen, der eine Regelspannung für einen Stellverstärker liefert. Dieser Stellverstärker erhält eine Steuerspannung vom Gleichspannungsverstärker einsprechend in dem Last-Drehzahl-Kennlinienfeld und liefert einen ausreichenden Strom zur Einstellung des Stellgliedes. Bei den bekannten Anordnungen ist die Regelspannung in der Nullage des Stellgliedes bei minimaler Kraftstoffeinspritzung klein und bei der Endlage groß. Wird nun r> dieser zusätzliche Regelkreis gestört bzw. unterbrochen, bewirkt dies gleichfalls eine erhöhte Kraftstoffein-Enrii7iinn

weniger Kraftstoff je Arbeitszyklus durch eine Einspritzpumpe dem Motor zugeführt, wodurch sich je nach Belastung des Motors eine entsprechende Drehzahl ergibt.

Der Regellage der Regelstange entspricht hierbei eine annähernd linear proportionale Kraftstoffmenge, die je Arbeitszyklus eingespritzt wird. In der Nullage (0 gemäß Fig.2) wird keine oder nur eine sehr geringe Restkraftstoffmenge dem Motor zugeführt, während in einer Endlage 10 eine Übermenge an Kraftstoff eingespritzt wird, die zum Anlassen des Dieselmotors erforderlich ist. Nach dem Anlaßvorgang bzw. nach Erreichen einer Anlaßdrehzahl 11 wird die Zufuhr der Kraftstoffmenge durch die Regeleinrichtung bestimmt. Je nach Stellung a. des Gaspedals 12 soll dann eine von der Drehzahl η abhängige Kraftstoff menge entsprechend der Parameter «o bis «4 je Arbeitszyklus

loRl C ir-K (lAmoft pinor iueiloren -*,*nafHUr* xirawAnn AIn Aar !m l/nnnimionU/l onr*_nn»Un

Weiterbildung der Erfindung gleichfalls vermeiden, wenn sich die Regelspannung umgekehrt proportional zur Regellage des Stellgliedes ändert.

Durch die abweichend von den eigentlichen Kennwerten sich ändernden Regel- oder Steuerspannungen wird bei einer üblichen Schaltung des Gleichspannungsverstärkers ein erheblicher Mehraufwand erforderlich. 2~> Dies läßt sich jedoch vermeiden, wenn der Gleichspannungsverstärker invers betrieben wird, d. h., daß am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers eine Steuerspannung entsteht, die zur Einspritzung einer großen Kraft 'offmenge einen kleinen Wert aufweist und bei Jn kleinster Kraftstoffmenge einen maximalen Wert annimmt.

Weitere Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend r> beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild mit dem schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,

F i g. 2 das Kennlinienfeld eines Dieselmotors, das den 4n Regelweg eines Stellgliedes in Abhängigkeit von der Drehzahl angibt,

F i g. 3 das Kennlinienfeld einer in der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung erzeugten Steuerspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl,

Fig. 4 ein Aufbauprinzip der Einrichtung zur Erzeugung eines Kennwertes für die Drehzahl des Dieselmotors,

Fig.5a und 5b Impulsfolgen aus der in Fig.4 dargestellten Schaltungsanordnung, und

F i g. 6 einen Schaltungsauszug mit der Ansteuerung eines Gleichspannungsverstärkers der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.

In F i g. 1 sind links die Kennwertgeber, in der Mitte die Steuerelektronik und rechts das Stellwerk der Regeleinrichtung für einen Dieselmotor in einem Kraftfahrzeug dargestellt Hierbei ergibt sich ein Hauptregelkreis, der im wesentlichen die Drehzahl des Motors bestimmt, die von einem Kennwertgeber 1 erfaßt, in einer Kennspannungserzeugerstufe 2 in eine ω Regelspannung U-„ umgewandelt wird und einem Gleichstromverstärker 3 in einer Kennlinienerzeugerstufe 4 zugeführt wird. Die in dieser Stufe 4 erzeugte Kennlinienspannung Uk wird in einem Stellverstärker 5 verstärkt und über eine Überdrehzahl !sicherung 6 einem elektrisch betätigbaren Stellglied 7 zugeführt, das eine Regelstange 8 einstellt. Je nach Regellage der Regelstange 8 wird in bekannter Weise mehr oder nen Regellage (Regelweg) entsprechen.

In der Nullstellung des Gaspedals 12 stellt sich so schon bei kleiner Last eine kleine Drehzahl gemäß der sogenannten »Leerlauf-Abregellinie« 13 ein. Im normalen Fahrbetrieb wird, um zu kleinen Drehzahlen bei größerer Last entgegenzuwirken, auch in den Zwischenstellungen «! bis Λ4 bei weiterem Absinken der Drehzahl unter eine maximale Leerlaufdrehzahl 14 die Kraftstoffmenge stark erhöht, während nach Erreichen einer sehr großen Drehzahl 15 die Kraftstoffmenge sehr stark reduziert wird. Im dazwischenliegenden Drehzahlbereich 16 wird bei steigender Drehzahl die Kraftstoffmenge nur soweit verringert, daß bei konstanter Stellung des Gaspedals und konstanter Last keine Erhöhung der Drehzahl erfolgt bzw. die Drehzahl annähernd unverändert bleibt. Die maximal zuführbare Kraftstoffmenge wird durch die obere Begrenzungslinie 17 festgelegt, die der Rauchgrenze 18 des betreffenden Dieselmotors angepaßt ist. Im unteren Drehzahlbereich genügt es hierbei häufig, eine feste Regelendlage 19 nicht zu überschreiten, während im oberen Drehzahlbereich eine zusätzliche Vollastangleichung 20 vorgesehen werden muß, welche die maximal zuführbare Kraftstoffmenge stärker begrenzt.

Um eine dem Kennlinienfeld entsprechende Steuerspannung für das Stellglied 7 erzeugen zu können, wird der Kenniinienerzeugerstufe 4 ein weiterer Kennwert für die Stellung des Beschleunigungshebels bzw. des Gaspedals 12 zugeführt, der keine beweglichen Kontakte enthält, sondern mit einem induktiven Weggeber versehen sein kann, der eine Wechselspannung konstanter Amplitude und Frequenz aus einem Oszillator 21 erhält. Damit die Grenzwerte des Kennwertsignals für die Stellung des Gaspedals 12 von den mechanischen Anschlägen unabhängig sind, wird dieses Signal über eine Endwerteinstellstufe 22 der Kenniinienerzeugerstufe 4 zugeführt

Zur Stabilisierung des Hauptregelkreises (in F i g. 1 durch verstärkte Verbindungen gekennzeichnet) wird im allgemeinen ein zweiter Regelkreis erforderlich. Dieser führt über einen mit der Regelstange 8 mechanisch verbundenen Regelweggeber 23 zum Stellverstärker 5. Der Regelweggeber 23 liefert eine von der Regellage der Regelstange abhängige Kennwertspannung und kann ähnlich wie der Geber für die Stellung des Gaspedals 12 aufgebaut sein und gleichfalls eine stabile Wechselspannung aus dem Oszillator 21 erhalten.

Damit gemäß der Erfindung ein Hochregeln des Motors bei Störungen oder Unterbrechungen vor allem

in den Zuleitungen zu den Gebern weitgehend vermieden wird, werden die Kennwertgeber derart aufgebaut, daß sie Spannungen liefern, die im Störungsfall nach Möglichkeit ein Herabregeln der Kraftstoffmenge bewirken. Um mit derartigen Kennwertspannungen ohne großen Aufwand eine Steuerspannung entsprechend dem Kennlinienfeld von F i g. 2 erzeugen zu können, ist die Kennlinienerzeugerstufe 4 derart aufgebaut, daß an ihrem Ausgang eine Steuerspannung Uk gemäß F i g. 3 entsteht, wobei sich die Steuerspannung weitgehend umgekehrt proportional zum Regelweg ändert.

Die Kennspannung für die Stellung des Gaspedals 12 weist in der Nullstellung einen kleinen Wert auf, der am Ausgang der Kennlinienerzeugerstufe 4 eine große Ausgangsspannung liefert, durch die das Stellglied bei mittleren und großen Drehzahlen in die Nullage gestellt wird. Fehlt diese Kennspannung infolge einer Störung oder einer Unterbrechung, so wird eine Steuerspannung erzeugt, die der Nullstellung des Gaspedals 12 entspricht.

Die Erzeugung der Kennwertspannung für die Drehzahl des Dieselmotors erfolgt gemäß Fig.4 mit Hilfe eines induktiven Drehzahlgebers 24, der eine Irnpulsspatmung liefert, deren Frequenz sich proportional mit der Drehzahl ändert. Diese Impulsspannung gelangt über einen Kondensator 25 auf einen Schmitt-Trigger 26, der Schaltimpulse mit steilen Impulsflanken an einen monostabilen Multivibrator 27 mit gleicher Frequenz weitergibt. Der Multivibrator 27 erzeugt an seinem ersten Ausgang 28 Impulse, deren Frequenz gleichfalls der Drehzahl entspricht und eine konstante Impulsbreite sowie Impulsamplitude aufweisen. Für die Erzeugung der Kennwertspannung wird nun jedoch die am zweiten, invertierten Ausgang 29 anliegende Impulsspannung (F i g. 5a und b) verwendet, die Impulse mit konstanter Amplitude und Impulslücken 30 aufweist, d'e konstant gehalten sind. Bei einer kleinen Drehzahl (f i g. 5a) ergeben sich breite Impulse, die mit steigender Drehzahl immer schmaler werden (F i g. 5b). In einem nachgeschalteten Filter 31 mit mehreren ÄC-Gliedern wird der jeweilige Gleichspannungsmitteiwert 32 herausgesiebt, der eine annähernd umgekehrt proportionale Größe zur Drehzahl aufweist. Dieser Gleichspannungswerte 32, über einen Impedanzwandler 33 bzw. Verstärker gegeben, ergibt den gewünschten Kennwert U- _n. der sich umgekehrt proportional mit der Drehzahl ändert

In Fig.6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kennlinienerzeugerstufe 4 dargestellt, die mit dem Kennwert U-„ für die Drehzahl und dem Kennwert Ucp für die Stellung des Beschleunigungshebels eine Steuerspannung Uk gemäß dem Kennlinienfeld von F i g. 3 liefert Dort wird ein Gleichspannungsverstärker 35, der als integrierter Operationsverstärker aufgebaut sein kann, über einen Eingangswiderstand 36 von der Kennwertspannung U-„ angesteuert Die Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers 35 ist im wesentlichen vom Verhältnis dieses Eingangswiderstandes 36 zu einem Rückführwiderstand 37 abhängig.

V =

Am Anschluß 38 für die Kennwertspannung U-„ liegen neben dem Eingangswiderstand 36 die Enden zweier Spannungsteiler 39 und 40 aus je zwei Widerständen, wobei das andere Ende des ersten Spannungsteilers 39 an Masse und das andere Ende des zweiten Spannungsteilers 40 am positiven Pol 41 einer -> Betriebsspannungsquelle liegt. Am Abgriff 42 des ersten Spannungsteilers 39 liegt die Kathode einer Diode 43, deren Anode über einen Widerstand 44 und eine entgegengesetzt gepolte zweite Diode 45 am Eingang 46 des Gleichspanriungsverstärkers 35 angeschlossen

in ist. Auch der Abgriff 47 des zweiten Spannungsteilers 40 liegt über eine erste Diode 48, einen Widerstand 49 und eine zweite, entgegengesetzt gepolte Diode 50 am Eingang 46 des Gleichspannungsverstärkers 35, wobei hier jedoch die Dioden 48 und 50 eine entgegengesetzte

ι^r) Polung gegenüber den Dioden 43 und 45 aufweisen. Die Dioden 43 und 48 sind jeweils über einen Widerstand 51 und 52 in Durchlaßrichtung vorgespannt, wobei der Widerstand 51 zwischen der Anode der Diode 43 und dem Pluspol 41 und der Widerstand 52 zwischen der Kathode der Diode 48 und Masse liegt. Diese beiden Dioden 43 und 48 dienen der Temperaturkompensation der Diode 45 und 50, die je nach anliegender Kennwertspannung U-„ in den Durchlaß- oder Sperrbereich gesteuert werden.

2") Bei kleinen Drehzahlen mit großer positiver Kennwertspannung U-η ist die Diode 45 in den Durchlaßbereich gesteuert. Hierdurch werden dem Eingangswiderstand 36 zwei in Reihe geschaltete Wiederstände parallel gelegt, die aus dem niederohmigen Widerstand

jo 44 und dem an der Kennwertspannung U-„ liegenden niederohmigen Widerstand des Spannungsteilers 39 bestehen. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers 35 mit einer Steilheit, die den jeweiligen Leerlaufabregellinien 54 im

i> Kennlinienfeld F i g. 3 entsprechen. Ab einer ausreichend großen Drehzahl ri\ sinkt die Spannung U-„ soweit ab, daß die Diode 45 sperrt und im wesentlichen nur noch der Eingangswiderstand 36 wirksam ist. Ist der an Masse liegende Widerstand 55 einstellbar ausgebildet, läßt sich das Ende der Leerlaufabregellinien der jeweils günstigen Drehzahl des betreffenden Dieselmotors anpassen.

Über einen größeren Drehzahlbereich (p\ bis /72) bleibt nur der Widerstand 36 wirksam, der derart

4^ri bemessen werden kann, daß bei steigender Drehzahl die Kraftstoffmenge je Arbeitszyklus gerade soweit gedrosselt wird, daß bei gleicher Last und gleicher Stellung des Gaspedals 12 sich keine Erhöhung der Drehzahl ergibt.
Ab einer sehr großen Drehzahl /72 ist die Kennwertspannung U-„ soweit abgesunken, daß die Diode 50 in den Durchlaßbereich gesteuert wird und dem Eingangswiderstand 36 der Widerstand 49 mit dem Widerstand 56 des Spannungsteilers 40 parallelgeschaltet wird, der am Anschlußende des zweiten Spannungsteilers 40 an die Kennwertspannung U- „ angeschlossen ist. Durch die hierbei einsetzende große Verstärkung des Gleichstromverstärkers 35 wird bei weiterem Ansteigen der Drehzahl die Kraftstoffeinspritzung sehr rasch bis auf einen geringfügigen Restwert gesperrt und hierdurch

μ einem weiteren Ansteigen der Drehzahl entgegenwirkt Auch der Widerstand 56 sollte einstellbar ausgebildet sein, um den Einsatzpunkt der entsprechenden Drehzahl Λ2 des betreffenden Motors angleichen zu können.

Neben der Kennwertspannung U- „ für die Drehzahl

tiJ wird dem Eingang 46 noch die Kennwertspannung Ucp für die Stellung λ des Gaspedals zugeführt Hierzu wird die von einem induktiven Weggeber abgegebene Wechselspannung Ucp auf eine Diode 70 gegeben, die

mit ihrer Kathode über einen Ladekondensator 71 an Masse liegt. Am Ladekondensator 71, dem ein Entladewiderstand 72 parallelgeschaltet ist, entsteht bei einer Nullstellung «odes Gaspedals 12 eine kleine und in der Endstellung eine große positive Gleichspannung, die an die Basis eines npn-Transistors 73 angelegt ist, dessen Kollektor am positiven Pol 41 der Betriebsspannungsquelle liegt und dessen Emitter am Abgriff eines Spannungsteilers 74, 75 angeschlossen ist, der zwischen dem Pluspol 41 und Masse liegt. Am Abgriff des ι Spannungsteilers 74, 75 liegt weiterhin die Basis eines pnp-Transistors 76, der mit seinem Kollektor an Masse und mit dem Emitter am Abgriff eines weiteren Spannungsteilers 77, 78 angeschlossen ist, der gleichfalls zwischen dem Pluspol 41 und Masse liegt. Der Emitterausgang des Transistors 76 ist mit einem Ende eines weiteren Spannungsteilers 67 verbunden, dessen Abgriff am Eingang 46 des Gleichspannungsverstärkers 35 angeschlossen ist.

Die Spa; nungsteiler 74, 75 und 77,78 an den Emittern der beiden Transistoren sind nun derart bemessen, daß erst nach einer bestimmten kleineren Anfangsspannung der Transistor 73 öffnet und bei einem oberen Grenzwert der Transistor 76 stromlos wird. Ist bei zu kleinen Spannungen der Transistor 73 stromlos, wird die am Abgriff des Spannungsteilers 74, 75 festliegende Spannung als untere Grenzwertspannung und bei stromlosem zweiten Transistor 76 die am Abgriff des Spannungsteilers 77, 76 anliegende Spannung als obere Grenzwertspannung wirksam. Hierdurch wird vermieden, daß die Grenzwertspannungen von den mechanischen Anschlägen des Gaspedals abhängig sind.

Während die Einstellung des Stellgliedes für gesperrte Kraftstoffzufuhr durch eine entsprechende Überspannung des oberen Grenzwertes 58 sichergestellt werden kann, sollte der untere Grenzwert 59 für die Vollastbegrenzung sehr genau eingehalten werden, damit die Rauchgrenze nicht überschritten wird. Diese Aufgabe übernimmt ein Ausgangsspannungsteiler 60, 61, der aus einem einstellbaren, am Pluspol 41 liegenden Widerstand 60 und einem zweiten, an Masse liegenden Widerstand 61 gebildet ist. Der Abgriff dieses Spannungsteilers liegt über eine Ausgangsdiode 62 am Ausgang 63 des Gleichspannungsverstärkers, der über einen Arbeitswiderstand 64 gleichfalls am Pluspol 41 angeschlossen ist.

Sinkt nun infolge eines erhöhten Stromflusses durch den Arbeitswiderstand 64 die Spannung am Ausgang 63 des Gleichspannungsverstärkers unter den am Abgriff des Ausgangsspannungsteilers 60, 61 eingestellten Grenzwert 65 ab, öffnet die Ausgangsdiode 62 am Ausgang 66 des Kennlinienerzeugers 4 liegt der eingestellte Grenzvert 65. Um diesen Grenzwert unabhängig von Betriebsspannungsschwankungen und Temperaturschwankungen konstanthalten zu können, empfiehlt es sich, die Spannung der Betriebsspannungsquelle in einer besonderen, nicht dargestellten Stabilisationsstufe konstant zu halten, wobei die konstante Spannung auch für die Stufen zur Erzeugung und Verarbeitung der Kennwertspannungen verwendet werden sollte.

Wie in F i g. 2 dargestellt, wird die Rauchgrenze bei hohen Drehzahlen häufig schon bei einem kleineren Regelweg erreicht, so daß bei hohen Drehzahlen der Grenzweri 53 zusätzlich begrenzt werden muß, wenn man eine optimale Anpassung erzielen will. Diese Anpassung der Vollastbegrenzung bei hohen Drehzahlen wird durch das Parallelschalten eines weiteren einstellbaren Widerstandes 80 zu dem einstellbaren Widerstand 60 des Ausgangsspannungsteilers bewirkt. Dieser Widerstand 80, der mit einem Ende am Pluspol 41 liegt, ist über die Anoden-Kathoden-Strecke einer Diode 81 ^n den Abgriff des Ausgangsspannungsteilers und über die Anoden-Kathoden-Strecke einer weiteren Diode 82 am Kollektor eines npn-Transistors 83 angeschlossen. Dem Transistor 83, dessen Emitter über einen Widerstand 84 an Masse liegt, ist über eine weitere Diode 85 ein Teil der Kennwertspannung U_n für die Drehzahl aus dem Abgriff eines Spannungsteilers 86 zugeführt, dessen Enden an Masse und dem Anschluß 38 für die Kennwertspannung U- „ liegen. Die Diode 85 ist über einen von der Anode der Diode 85 zum Pluspol 41 liegenden Widerstand 79 in den Durchlaßbere-ch vorgespannt und dient der Temperaturkompensation des Transistors 83. Zwischen Basis und Kollektor des Transistors 83 liegt ein einstellbarer Rückführwiderstand 87 und am Kollektor ist v/eiterhin eine Arbeitswiderstand 88 zum Pluspol geführt.

Bei kleineren Drehzahlen mit größerer positiver Kennwertspannung U-„ ist der Transistor 83 leitend und der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand 88 derart groß, daß die Diode 81 sperrt und der Ausgangsspannungsteiler 60, 61 unbeeinflußt bleibt. Sinkt die Spannung U- „ bei hohen Drehzahlen ab, fließt nur noch ein kleiner Strom durch den Transistor 83 und die Diode 81 wird in den Durchlaßbereich gesteuert, wobei der Widerstand 80 parallel zum Widerstand 60 gelegt wird. Während der Grenzwert 89 für sehr große Drehzahlen durch Verändern des Widerstand 80 einstellbar ist, wird durch Verändern des Rückführwiderstands 87 die Steilheit des Einsatzes 90 der Vollastangleichung festgelegt. Auch bei einer Störung in dieser Stufe erfolgt in erster Linie eine Verringerung der Vollast.

Wie in F i g. 1 dargestellt, gelangt die Steuerspannung Uk über einen Stellverstärker 5 auf eine Überdrehzahlsicherung 6, die ein Relais enthalten kann, das bei einer ausreichenden Kennwertspannung U-„bzw. bei Dreh zahlen unter dem maximalen Wert ^m₃, einen Stellstrom an das Stellglied liefert und dieses aus seiner Ruhelage heraus, z. B. gegen die Kraft einer Feder, ·. erstellt. Hierdurch wird eine Regelstange 8 eingestellt, deren Regelweg durch einen Regelweggeber 23 überwacht wird. Der Regelweggeber 23 liefert in der Nullstellung der Regelstange (Ruhelage; Kraftstoffeinspritzung gesperrt) eine große Kennwertspannung an den Stellverstärker 5, während in der Endstellung eine kleine Kennwertspannimg zurückgeführt wird. Wird dieser Hilfsregelkreis unterbrochen und hierdurch keine Spannung dem Stellverstärker 5 zurückgeführt, so simuliert dieser Fehler eine Regellage in der Endstellung, wodurch ein Zurückstellen des Stellgliedes erfolgt.

Zum Starten des Dieselmotors kann die Spannung U_K aus der Kennlinienerzeugerstufe z. B. durch eine Startautomatik kurzzeitig und drehzahlabhängig kurzgeschlossen werden, d. h. die untere Grenzwertspannung 59 wird zu Null, bis die Anlaßdrehzahl 11 erreicht ist.

Durch eine Störung im Stellglied 7 oder an der Regelstange 8, wie z. B. ein Federbruch in der Rückstelleinrichtung oder einem Verklemmen der Regeistange 8, ist es möglich, daß keine Rückstellung erfolgt und der Motor die maximale Drehzahl überschreitet. Um dies zu verhindern, kann getrennt vom Stellwerk 7. 8 eine zusätzliche Abstellvorrichtune

vorgesehen werden, welche die Kraftstoffzufuhr sperrt, sobald die maximale Drehzahl Oberschritten wird. Diese Vorrichtung kann durch eine zusätzliche Oberdrehzahlsicherung gesteuert oder von der Oberdrehzahlsicherung 6 mitgesteuert werden. ϊ

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für das Stellwerk einer Einspritzpumpe eines Dieselmotors zur — von der Drehzahl des Motors sowie anderen Kenngrößen, wie die Stellung des Beschleunigungshebels abhängigen — Regelung der Einspritzung des Kraftstoffs je Arbeitszyklus des Motors über elektrisch betätigbare Stellglieder des Stellwerkes mit Hilfe eines Verstärkers, der in einem Regelkreis liegt und dem elektrische Kenngrößen von Kennwertgebern zugeführt sind, ferner mit einer Rückstellvorrichtung für das Stellglied des Stellwerks, wobei die Nullage des Stellgliedes einer Einstellung für das Einspritzen kleiner Kraftstoffmengen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung des Regelkreises, einer Zuleitung von den Kennwertgebern (1, 12, 23) des Regelkreises oder einer Betriebsspannungsleitung für Einrichtungen zum Erzeugen von Kennwerten ein zu hoher Istwert simuliert und das Stellglied (7) des Stellwerks selbstständig in seine Nullage zurückgestellt wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kennwertgeber (12) für die Stellung des Beschleunigungshebels — bei einem Kraftfahrzeug, für die Stellung des Gaspedals — vorgesehen ist, der in seiner Nullstellung ein Kennwertsignal liefert, das eine kleine Kennwertspannung (Ugp) ergibt, diese Spannung dem Eingang jo (46) eines L· vertierenden Gleichspannungsverstärkers (35) zugeführt if», der tr':t dieser Spannung an seinem Ausgang (66) eine Steuerspannung liefert, die das Stellglied (7) schon bei kleir tn Motordrehzahlen (> πι) in eine Nullage stellt

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang (46) des Gleichspannungsverstärkers (35) für den elektrischen Kennwert des Beschleunigungshebels eine Klemmschaltung (73 bis 75) vorgesehen ist, die bei Werten unterhalb des Kennwertes, welcher der Nullstellung des Beschleunigungshebels entspricht, sowie bsi unterbrochener Zuleitung zum Kennwertgeber (12) die Eingangsspannung für den Gleichspannungsverstärker auf einen festen Nullwert einstellt. 4^r>

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennwertspannung (Ugp) des Beschleunigungshebels (12) über einen Transistor (73) dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers zugeführt ist, der Transistor bei Absinken der w Kennwertspannung unter den Nullwert sperrt und der Transistorausgang am Abgriff eines festliegenden Spannungsteilers (74, 75) angeschlossen ist, an dem die Kennspannung für den Gleichspannungsverstärker (35) abgegriffen ist. «

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem Transistor (73) ein weiterer komplementärer Transistor (76) zwischengeschaltet ist, der nach Erreichen eines maximalen Kennwertes sperrt und an dessen w> Ausgang der Abgriff eines weiteren festliegenden Spannungsteilers (77, 78) angeschlossen ist, an dem bei gesperrtem Transistor (76) eine dem maximalen Kennwert entsprechende Spannung anliegt.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch M gekennzeichnet, daß die Kennwertspannung (Ugp) der Basis des als npn-Transistor ausgebildeten Transistors (73) zugeführt ist, der erst nach Erreichen eines Mindestwertes durch die Kennwertspannung geöffnet wird, am Emitter dieses npn-Transistors (73) der Abgriff des festliegenden Spannungsteilers (74,75) und die Basis des weiteren als pnp-Transistors (76) angeschlossen ist, der bei Erreichen eines maximalen Kennwertes sperrt und dessen Emitter am Abgriff des weiteren festliegenden Spannungsteilers (77, 78) angeschlossen ist, an dem bei gesperrtem pnp-Transistor (76) die maximale Kennwertspannung für die Steuerung des Gleichspannungsverstärkers (35) abgegriffen ist

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6 mit einem Gleichspannungsverstärker, dessen Verstärkung sich durch Verändern des Verhältnisses eines Rückführwiderstandes zum Eingangswiderstand — mit Hilfe der zugeführten Kennwertspannungen für die Drehzahl und die Stellung des Beschleunigungshebels — selbsttätig ändert und der eine Ausgangsspannung liefert, die im wesentlichen dem Last-Drehzahl-Kennlinienfeld des betreffenden Dieselmotors entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers (35) ein durch die Kennwertspannung (LZ-JfOr die Drehzahl umschaltbares Widerstandsnetzwerk (39 bis 52) liegt

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Eingangswiderstand (36) des Gleichspannungsverstärkers (35) ein über einen Halbleiterschalter (45) parallel schaltbarer Widerstand (44) vorgesehen ist und die Schaltspannung für den Halbleiterschalter (45) aus der von der Drehzahl des Motors abhängigen Kennwertspannung (U-„) gebildet ist, die bei kleinen Drehzahlen einen großen Wert und bei großen Drehzahlen einen kleinen Wert nahe Null aufweist

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Eingangswiderstand (36) zwei Reihevschalvungen aus je einer Diode (45, 50) und Widerständen (44, 49) liegt, die Dioden (45, 50) entgegengesetzt gepolt sind und — je nach Kennwertspannung (U-„)für die Drehzahl — bei kleiner Drehzahl die erste Reiherschaltung (44, 45) parallel zum Eingangswiderstand (36) geschaltet ist, bei mittlerer Drehzahl beide Reihenschaltungen abgetrennt sind und bei großer Drehzahl die zv/eite Reihenschaltung (49,50) parallel zum Eingangswiderstand (36) geschaltet ist.

10. Regeleinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kenntwertspannung (U-„) über einen ersten Spannungsteiler (39) an einen Pol einer Betriebsspannungsquelle (Masse) angeschlossen ist, an dessen Abgriff (42) über eine erste Reihenschaltung eines Widerstandes (44) mit einer Diode (45) der Eingang (46) des Gleichspannungsverstärkers (35) liegt und die Kennwertspannung (U'-„) über einen zweiten Spannungsteiler (40) am anderen Pol (41) der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, an dessen Abgriff (47) über eine zweite Reihenschaltung aus einem Widerstand (49) und einer im Gegensatz zur ersten Reihenschaltung entgegengesetzt gepolten Diode (50) gleichfalls der Eingang (46) des Gleichspannungsverstärkers (35) liegt.

11. Regeleinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der parallel zum Eingangswiderstand (36) des Gleichspannungsverstärkers (35) liegenden Reihenschaltung aus einer

Diode (45, 50) und Widerständen (44, 49) eine weitere Diode (43,48) zur Temperaturkompensation in Reihe geschaltet ist, die über einen Widerstand (51, 52) an einem entsprechenden Pol der Betriebsspannungsquelle in dem Durchlaßbereich vorgespannt ist, und im Vergleich zur anderen Diode (45, 50) in dieser Reihenschaltung eine entgegengesetzte Polarität aufweist

12. Regeleinrichtung nach Anspruch IC, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Widerstand (55,56) in der beiden mit der Kennwertspannung beaufschlagten Spannungsteiler (39, 40) einstellbar ausgebildet ist

13. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennwertspannung (U- „) für die Drehzahl des Motors über einem festliegenden Widerstand (36) dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers zugeführt ist.

14. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Gieichspannungsverstärkers (63) eine Steuerspannung (Uk) anliegt, deren Spannungsändc-rungen auf Werte entsprechend dem Last-Drehzahl-Kennlinienfeld des betreffenden Dieselmotors einstellbar sind und die Steuerspannung (Uk) bei einer Einspritzung einer großen Kraftstoffmenge je Arbeitszyklus einen kleinen Wert (65) annimmt, dagegen bei kleinster Kraftstoffmenge einen maximalen Wert (58) aufweist.

15. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 «> bis 14 mit einem Gleichspannungsverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (63) des Gleichspannungsverstärkers (35) ein Arbeitswiderstand (64) und eine Diode (62) angeschlossen ist, die zu einem Ausgangsanschlußpunkt (66) geführt ist, an s~> dem die Steuerspannung (U_K) für das Stellglied (7) abgegriffen wird, der Ausgangsanschlußpunkt (66) am Abgriff eines Ausgangsspannungs'.eilers (60, 61) liegt, der mit seinen Enden an den Polen einer Betriebwpannungsquelle angeschlossen ist und daß durch die Polung der Diode (62) und eine entsprechende Bemessung des Ausgangsspannungsteilers (60, 61) die Diode (62) bei einem Ansteigen des Ausgangsstromes des Gleichspannungsverstärkers (35) durch den Arbeitswiderstand (64) über -r> einen findwert (58) hinaus sperrt.

16. Regeleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsspannungsteiler (60, 61) sowie die wesentlichen Schaltungsteile zur Erzeugung der Kenwwertspannungen für die Dreh- >o zahl und die Stellung des Beschleunigungshebels an einer Betriebsspannungsquelle (41) angeschlossen sind, die einem Stabilisator entnommen ist, der eine weitgehend konstante Spannung unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung und der ^γγ> Temperatureinwirkungen liefert.

17. Regeleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (60) des Ausgangsspannungsteilers (60,61) einstellbar ausgebildet ist. ho

18. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Abgriff (66) des Ausgangsspannungsteilers (60, 61) ein Rückführwiderstand (37) angeschlossen ist, der mit seinem anderen Ende am Eingang (46) de? μ Gleichspannungsverstärkers (35) liegt.

19. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daft parallel zu einem Widerstand (60) des Ausgangsspannungstei* lers ein selbsttätig veränderbarer Widerstand (80, 81) liegt, der über eine Schaltungseinrichtung (82 bis 84) gesteuert wird, an die ein — von der Drehzahl des Motors abhängiger Kennwert (U- J geführt ist, der den Widerstand ändert, sobald eine festgelegte Drehzahl überschritten wird.

20. Regeleinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwerteinrichtung vorgesehen ist, die nach Überschreiten eines Kennwertes (U-„) den Widerstand (80, 81) ändert und die Diode (62) am Ausgang (63) des Gleichspannungsverstärkers (35) schon bei kleineren Ausgangsströmen durch den Arbeitswiderstand (64) sperrt

21. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Widerstand (60) des Ausgangsspannungsteilers (60,61) die Reihenschaltung eines vorzugsweise einstellbaren Wierstands (80) mit einer Diode (8t) liegt und der Diode (81) die Ausf ^,igsspannung einer Invertierstufe (83 bis 88) zugeführt äst, an dem Eingang der Invertierstufe ein Kennwertsignal (U- „) für die Drehzahl des Motors angelegt ist, das die Invertierstufe bei hohen Drehzahlen sperrt und die Diode (81) in den Durchlaßbereich steuert

22. Regeleinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertierstufe (83 bis 88) eine Transistorstufe ist deren Ausgang über einen vorzugsweise einstellbaren Rückfrihrwiderstand (8) mit ihrem Eingang verbunden ist

23. Regeleinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet daß die Invertierstufe einen npn-Transistor (83) enthält dessen Basis am Abgriff eines Spannungsteilers (86) über eine Temperaturkompensationsdiode (85) angeschlossen ist an den Spannungsteiler (86) eine der Drehzahl des Motors umgekehrt proportionale Kennwertspannung (U- „) angelegt ist, der Emit'er des Transistors (83) über einen Widerstand (84) am negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle (Masse) liegt, deren positiver Pol (41) über einen Widerstand (88) am Kollektor und einen weiteren Widerstand (87) an der Basis des Transistors (83) angeschlossen ist.

24. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 mit einem Gleichspannungsverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsverstärker (35) über einen Stellverstärker (5) eine Regelstange (8) einstellt, welche die Mengenförderung des Kraftstoffes je Arbeitszyklus regelt, die Ausgangsspannung (Uk) des Gleichspannungsverstärker (35) sich umgekehrt proportional zur Pc,?ellage der Regelstange ändert, und daß ein Regelweggeber (23) vorgesehen ist, der eine der Regellage umgekehrt proportionale Regelwegspannting liefert, welche die Ausgangsspannung des Stellverstärkers (5) korrigiert.

25. Regeleinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelweggeber (23) in der Nullagc der Regelstange (8) eine große Regelspannung und bei voll aufgeregelter Einspritzpumpe eine kleine Regelspannung liefert.

26. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 25 mit einem Gleichspannungsverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennwertgeber (1,2) für die Drehzahl des Motors eine Kennspannung (t/_ „^liefert, die bei großer Drehzahl einen kleinen Wert und bei kleiner Drehzahl einen großen Wert

aufweist.

27. Regeleinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlmeßglied (24) ein induktiver Drehzahlgeber ist, der je Umdrehung eine konstante Anzahl Impulse abgibt, diese Impulse einer Stufe zur Drehzahlerfassung (2) zugeführt sind, die eine der Impulsfrequenz umgekehrt proportionale Gleichspannung als Kennspannung (U-_n) für die Drehzahl liefert.

28. Regeleinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des Drehzahlgebers (24) über einen Impulsformer (26) einem monostabilen Multivibrator (27) zugeführt sind, der an einem ersten Ausgang (28) Impulse annähernd gleicher Breite, gleicher Amplitude und einer Frequenz erzeugt, die der Frequenz der Impulse des Drehzahlgebers (24) entspricht, und an einem zweiten, invertierten Ausgang (29) des iviuitivibrators (27) eine Stufe (31, 33) zur Erzeugung einer der Drehzahl umgekehrt proportionalen Gleichspannung angeschlossen ist.

29. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 28 mit einem Gleichspannungsverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gleichspannungsverstärker (35) und dem elektrisch betätigbaren Stellglied (7) eines Schaltstufe (6) zwischengeschaltet ist, die durch eine drehzahlabhängige Schalteinrichtung steuerbar ist und die Schaltstufe (6) abschaltet, wenn eine maximale Drehzahl erreicht ist.

30. Regeleinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe (6) ein Relais enthält, welches das Stellglied (7) in stromlosem Zustand abschaltet und die Abschaltung unmittelbar vor dem Stellglied (7) erfolgt.

31. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Stellglied (7) zur Regelung der Einspritzung des Kraftstoffes ein separates Abstellsystem vorgesehen ist. das bei Überschreiten einer maximalen Drehzahl die Kraftstoffeinspritzung drosselt oder sperrt.