DE3410323C3 - Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung oder Regelung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist aus der VDO-Druckschrift "E-Gas für Pkw" (September 1981) bekannt. Der dort beschriebenen Einrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanische Steuerung der Motorleistung durch elektrische Signalübertragung zu ersetzen. Dazu dient die E-Gas-Anlage. Zusätzlich ist ein Bedienteil eines Fahrgeschwindig­ keitsreglers vorgesehen, mit dem auf das elektronische Steuergerät der E-Gas-Anlage eingewirkt wird. Das Steuergerät bestimmt je nach Fahrerwunsch und speziellen Betriebsparametern, insbesondere der Drosselklappenstellung, auch die Anzahl der arbeitenden Zylinder.

Aus der VDO-Druckschrift "Drehzahlregelung für Arbeitsmaschinen" (September 1983) ist eine Drehzahlregelung für Motorfahrzeuge be­ kannt. Sie enthält ein Bedienteil eines Drehzahlreglers, einen Dreh­ zahlsensor und ein elektronisches Steuergerät. Mittels dieser Ein­ richtung ist es möglich, eine bestimmte Drehzahl vorzuwählen, die das Steuergerät einzuhalten versucht. Diese Einrichtung besitzt nur eine Funktion zur Beeinflussung der Stell- und Regelgrößen der Brennkraftmaschine.

Des weiteren ist aus der DE-OS 28 03 750 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kraftstoffzumessung bei Brennkraftmaschinen bekannt.

Dabei wird die Regelung der Kraftstoffzumessung mit Hilfe eines elektronischen Steuergerätes vorgenommen, das entweder in analoger Technik aufgebaut ist oder einen programmierbaren Mikroprozessor enthält.

Mit Hilfe des Steuergerätes werden eine Reihe von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine geregelt, wie z. B. Leerlauf, Laufruhe und Vollast. Oft wird bei Nutzkraftfahrzeugen einerseits eine Fahrgeschwindigkeitsregelung (FGR), andererseits z. B. für den Antrieb von Arbeitsaggregaten eine Zwischendrehzahlregelung (ZDR) gewünscht. Diese beiden Regelungen sollen dann ebenfalls vom elektronischen Steuergerät durchgeführt werden. Für die FGR und den ZDR sind dem Steuergerät bestimmte Sollwerte vorzugeben. Die dazu erforderlichen Eingaben lassen sich beispielsweise mit Hilfe von Tastaturen und/oder Potentiometern vom Fahrer aus in das Steuergerät eingeben. Bisher gab es für FGR und ZDR jeweils getrennte Eingabeeinrichtungen, deren Ausgangssignale dem Steuergerät zugeführt wurden. Das Steuergerät brauchte aufgrund dessen eine große Anzahl von Eingangsklemmen und die jeweils zu den Eingabevorrichtungen gehörenden Eingangsschaltungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Zahl der am Steuergerät vorgesehenen Eingangsklemmen und der dazugehörigen Eingangsschaltungen zu verringern. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Einrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung der Kraft­ stoffzumessung in eine Brennkraftmaschine mit den Merk­ malen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß durch Schaltungsvereinfachungen weitere Funktionsverbesserungen und eine höhere Bedien­ sicherheit möglich wird. Zu diesem Zweck sind die Aus­ gangssignale der beiden Eingabevorrichtungen der FGR und der ZDR parallel bzw. in Serie geschaltet. Es ist auch möglich, ZDR und FGR mit ein und demselben Bedien­ teil anzusteuern, was wegen der Reduzierung des Peri­ pherieaufwands besonders vorteilhaft ist. Die Unter­ scheidung von FGR und ZDR nimmt dabei das Steuergerät vor, indem es bestimmte Fahrgeschwindigkeitsbereiche erkennt.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Einrich­ tung einen Notfahrbetrieb in allen erforderlichen Be­ triebsbereichen, wenn bei einem elektrisch geregelten Einspritzsystem der Fahrpedalgeber ausgefallen ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt den Schaltplan einer Einrichtung zur Steuerung der Kraft­ stoffzumessung in eine Brennkraftmaschine.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der Figur der Zeichnung ist ein Schaltplan zur Steuerung der Kraftstoffzumessung dargestellt. Mit der Bezugsziffer 10 ist in dieser Figur ein FRG-Bedien­ teil bezeichnet, die Bezugsziffer 11 trägt ein ZDR- Bedienteil, und mit der Ziffer 12 ist ein elektro­ nisches Steuergerät bezeichnet. Die Bezugsziffer 16 ist einer unbestimmten Anzahl von Sensoren zugeordnet, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charak­ terisieren. Die Bezugsziffer 17 hat die Kraftstoff­ zumeßeinrichtung der Brennkraftmaschine zum Inhalt. Mit den Ziffern 13, 14 und 15 sind bestimmte Punkte im Schaltplan der Figur bezeichnet.

Das FGR-Bedienteil 10 umfaßt in der bevorzugten Ausführung vier Taster. Drei dieser Taster, nämlich W, S+ und S- sind in ihrem Normalzustand geöffnet, während der vierte Taster A normalerweise geschlossen ist. Die Eingänge dieser vier Taster sind alle an eine Versorgungsspannung U_V angeschlos­ sen. Die Ausgänge der drei Taster W, S+ und S- sind an die entsprechenden Eingänge des elektronischen Steuer­ geräts 12 angeschlossen. Der Ausgang des Tasters A ist zum Punkt 13 geführt. Das ZDR-Bedienteil 11 be­ sitzt analog zum FGR-Bedienteil 10 ebenfalls vier Taster, nämlich wieder die drei Taster W, S+ und S-, die im Normalzustand geöffnet sind, und den Taster A, der normalerweise geschlossen ist. Die Eingänge dieser vier Taster sind alle mit dem Punkt 13, und damit mit dem Ausgang des Tasters A des FGR-Bedienteiles 10 ver­ bunden. Die Ausgänge der Taster des ZDR-Bedienteils 11 sind an die entsprechenden Eingänge des elektronischen Steuergeräts 12 angeschlossen. Dabei ist der Ausgang des Tasters A des ZDR-Bedienteils 11 über den Punkt 15 und den Punkt 14 zum Eingang A des Steuergeräts 12 geführt. Weiter sind an das Steuergerät die Ausgangs­ signale der Sensoren 16 angeschlossen, die den Betriebs­ zustand der Brennkraftmaschine charakterisieren. Vom Steuergerät 12 wird dann die Kraftstoffzumeßeinrich­ tung 17 angesteuert.

Zusammengefaßt sind also die Signale der Tasten W, S+ und S- des FGR- und des ZDR-Bedienteils in der Form einer Parallelschaltung dem Steuergerät zugeführt. Demgegenüber ist das Signal der Tasten A des FGR- und des ZDR-Bedienteils in der Form einer Serienschaltung an den Eingang A des Steuergeräts angeschlossen.

Die Taste W hat die Aufgabe, eine vorgegebene Eingabe abzurufen. Die Art, wie diese Eingabe einmal durch­ geführt und abgespeichert wurde, ist bekannt, und soll nicht Gegenstand dieser Beschreibung sein. Mit Hilfe der beiden Tasten S+ und S- kann eine gegebene Eingabe erhöht und erniedrigt werden. Die Taste A dient zum Ausschalten. Will der Fahrer also mit Hilfe der ZDR z. B. ein Arbeitsgerät antreiben, so drückt er die Taste W z. B. des ZDR-Bedienteils 11, und bewirkt damit, daß das elektronische Steuergerät 12 die Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine auf eine vorgegebene Zwischendrehzahl regelt. Diese Zwischendrehzahl ist im Fall der ZDR beim Neueinschalten des Steuergeräts immer eine vorbestimmte Vorzugsdrehzahl. Mittels der Tasten S+ bzw. S- kann dann der Fahrer diese vorgegebene Zwischendrehzahl beliebig erhöhen bzw. erniedrigen. Benötigt der Fahrer die ZDR nicht mehr, so schaltet er sie durch Drücken einer der Tasten A aus. Dasselbe Verfahren kann vom Fahrer durchgeführt werden, wenn er eine FGR wünscht.

Wichtig ist, daß der Eingang A des Steuergeräts 12 über die beiden Tasten A des ZDR- und FGR-Bedienteils direkt mit der Versorgungsspannung U_V verbunden ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die ZDR, wie auch die FGR durch Drücken eines der beiden Taster A abgeschaltet wird. Die Tasten W, S+ und S- sind demgegenüber parallel geschaltet. Durch diese Kombination von Parallelschal­ tung und Serienschaltung wird eine sichere Bedienung der FGR und der ZDR durch den Fahrer erreicht.

Das elektronische Steuergerät 12 muß nun erkennen, ob die an seinen Eingängen anstehenden Signale der FGR- oder der ZDR zugeordnet werden sollen. Zu diesem Zweck wertet das Steuergerät 12 wenigstens die Fahrgeschwindig­ keit V des Kraftfahrzeugs aus. Diese Geschwindigkeit V wird dem Steuergerät 12 von einem der Sensoren 16 gelie­ fert. Das Steuergerät unterscheidet nun drei Bereiche. Ist die Fahrgeschwindigkeit V kleiner oder gleich einer vorgebbaren Geschwindigkeit V_Z, so werden die an den Eingängen des Steuergeräts 12 anstehenden Signale der ZDR zugeordnet. Die Regelgröße ist dann die Motordreh­ zahl. Ist die Fahrgeschwindigkeit V jedoch größer als eine zweite vorgebbare Geschwindigkeit V_F, so ordnet das Steuergerät 12 die an ihren Eingängen anstehenden Signale der FGR zu. Die Regelgröße ist dann die Fahrgeschwindig­ keit.

Bei Fahrgeschwindigkeiten V, für die V_Z V V_F gilt, kann z. B. entweder eine tote Zone oder eine Hysterese realisiert werden. Im Fall der toten Zone wird im genann­ ten Fahrgeschwindigkeitsbereich vom Steuergerät 12 keine der beiden Regelungen durchgeführt. Für die beiden vor­ gebbaren Geschwindigkeiten V_Z und V_F muß dabei gelten, daß V_Z V_F ist. Wird V_Z = V_F, so verschwindet die tote Zone und die ZDR und die FGR gehen direkt ineinander über, wobei jedoch ein ruckfreier Übergang nicht in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine möglich ist.

Damit ein eindeutiger und ruckfreier Übergang von der ZDR zur FGR und umgekehrt gewährleistet werden kann, wird im Fall der Hysterese die zu verwendende Umschaltschwelle in Abhängigkeit vom momentanen Zustand des Systems fest­ gelegt, also ob derzeit die ZDR oder die FGR aktiv ist. Wird vom Steuergerät 12 momentan die ZDR durchgeführt, so wird auf die FGR umgeschaltet, wenn die Fahrgeschwin­ digkeit V < V_Z wird. Ist die FGR aktiv, so wird vom Steuergerät 12 genau dann auf die ZDR umgeschaltet, wenn V V_F wird. Eine Ausnahme hierzu bildet die erst­ malige Betätigung eines Bedienteiles. Ist in diesem Fall V V_Z, so führt das Steuergerät 12 eine ZDR durch, während bei V < V_Z die FGR aktiviert wird.

Im Fall der Hysterese müssen die bei Ablösereglungen erforderlichen Verfahren angewandt werden. Dies ist z. B. die Notwendigkeit, während des Betriebs eines der beiden Regler den jeweils anderen Regler mitzuführen und im Umschaltzeitpunkt den übernehmenden Regler mit Werten des abgebenden Reglers zu beaufschlagen. Eben­ falls muß im Fall der Hysterese zwischen den beiden vor­ gebbaren Fahrgeschwindigkeiten V_Z und V_F die Beziehung V_Z < V_F gelten.

Stehen an den Eingängen des elektronischen Steuergerätes 12 also Signale an, so ordnet das Steuergerät diese Signale in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit V der FGR oder der ZDR zu und führt dann die entsprechende Regelung durch.

Als besonders vorteilhafte Weiterbildung der bisher beschriebenen Einrichtung ist es möglich, die ZDR und die FGR nicht nur an die Bedingungen bezüglich der Fahr­ geschwindigkeit zu knüpfen, sondern auch noch andere den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierende Größen zu prüfen. Dies könnten z. B. die Stellung des Fahr­ pedals, die Stellung des Getriebes, usw. sein, wobei diese Größen mit Hilfe der Sensoren 16 dem Steuergerät 12 zugeführt werden.

Weiter ist es mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung möglich, durch entsprechende Eingaben des Fahrers an die ZDR auch in einem Kriechgang eine geregelte Fahr­ geschwindigkeit für das Kraftfahrzeug mit Hilfe der ZDR zu realisieren, ohne das Fahrpedal zu betätigen.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei Tasten­ sätze für die Eingaben des Fahrers vorgesehen, und zwar jeweils einer für die FGR und für die ZDR. Normaler­ weise befindet sich das FGR-Bedienteil innerhalb des Fahrerhauses des Nutzfahrzeugs, da die FGR auch nur während der Fahrt benutzt werden kann. Besonders vor­ teilhaft ist es nun, den zweiten Tastensatz für die Bedienung der ZDR am anzutreibenden Arbeitsaggregat anzubringen. Die Tatsache, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Parallel- bzw. Serien­ schaltung der Bedienteile die Zuordnung der Eingaben des Fahrers zur FGR oder zur ZDR nicht mit Hilfe des bedienten Tastensatzes durchgeführt wird, ermöglicht es, daß die Bedienung der ZDR dann vom Fahrerhaus wie auch direkt am Arbeitsaggregat vorgenommen werden kann.

Wird im entsprechenden Anwendungsfall kein externes Bedienteil für die ZDR benötigt, so kann das ZDR-Bedien­ teil entfallen und die Punkte 13 und 14 werden mitein­ ander verbunden. Dadurch, daß die Unterscheidung zwischen ZDR und FGR vom Steuergerät wenigstens mittels des Be­ triebsparameters Fahrgeschwindigkeit V getroffen wird, kann dann sowohl die FGR als auch die ZDR von dem ein­ zigen verbleibenden Bedienteil 10 aus vorgenommen werden. Dies ist besonders im Hinblick auf eine Verringerung des Peripherieaufwands und die daraus resultierende größere Störsicherheit besonders vorteilhaft.

Wird hingegen im entsprechenden Anwendungsfall außer der FGR und der ZDR noch eine oder mehrere Regelungen benötigt, die Eingaben vom Fahrer erfordern, so ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, auch diese Regelungen mit Hilfe des beschriebenen Ausführungs­ beispiels zu realisieren. Zu diesem Zweck können dann z. B. die Fahrgeschwindigkeitsbereiche noch weiter unter­ teilt werden, und/oder es können weitere Bedingungen für die entsprechenden Regelungen aufgestellt und vom Steuergerät überprüft werden. Werden für die weiteren Regelungen nicht nur zwei, sondern mehrere Tastensätze erforderlich, so ist es möglich, das beschriebene Aus­ führungsbeispiel in vorteilhafter Weise zu erweitern. Zu diesem Zweck muß dann die Verbindung der Punkte 14 und 15 in der Fig. 1 aufgetrennt werden, die Eingänge des nächsten neu hinzugekommenen Tastensatzes mit dem Punkt 15 verbunden werden, und die Ausgänge dieses Tastensatzes an die Eingänge des Steuersatzes ange­ schlossen werden. Weitere Tastensätze können dann in entsprechender Weise der beschriebenen Einrichtung hinzugefügt werden.

Zusammengefaßt ist es möglich, mit Hilfe der beschrie­ benen Einrichtung Eingaben, die an bestimmte Funktionen gerichtet sind, nicht durch die Auswahl des Bedien­ teils der Funktion zuzuordnen, sondern durch bestimm­ te, vorgebbare Betriebszustände des Fahrzeugs. Es ist also möglich, an einem oder an mehreren Bedienteilen Eingaben für eine oder mehrere Funktionen zu machen, wobei die Zuordnung von Eingabe und Funktion von dem die Funktionen ausführenden Steuergerät anhand des Betriebszustands des Fahrzeugs gemacht wird.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Bereich der Kraftfahrzeugtechnik. Das Prinzip, das diesem Ausführungsbeispiel zugrundeliegt und das eben dargestellt wurde, ist jedoch auch in anderen Bereichen der Technik anwendbar.

Auch im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik beschränkt sich die Erfindung nicht allein auf die Kraftstoffzumessung, sondern kann allgemein zur Steuerung oder Regelung einer Brennkraftmaschine benutzt werden.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Steuerung oder Regelung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Bedienteil eines Fahr­ geschwindigkeitsreglers zur Erzeugung von Bediensignalen, mit wenigstens je einen Sensor für Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit zur Erzeugung von den Betriebszustand der Brennkraftmaschine sowie des Kraftfahrzeuges charakterisierenden Signalen, mit einem elektronischen Steuergerät zur Beeinflussung von Steuer- oder Regelgrößen der Brennkraftmaschine, wobei durch das elektronische Steuergerät wenigstens zwei voneinander verschiedene Funktionen zur Beeinflussung der Steuer- oder Regelgrößen der Brennkraftmaschinen möglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den wenigstens zwei Funktionen um eine Fahrgeschwindigkeitsregelung und eine Zwischendrehzahlrege­ lung handelt, wobei das elektronische Steuergerät abhängig von wenigstens einem der den Betriebszustand der Brennkraftmaschine sowie des Fahrzeuges charakterisierende Signale, insbesondere der Ge­ schwindigkeit, eine der Funktionen auswählt und dieser einen Funktion die Bediensignale zuordnet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Bediensignalen um Eingaben des Fahrers handelt, mit denen dieser einen Vorgabewert abrufen, erhöhen und erniedrigen und wieder abschalten kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ gabewert im elektronischen Steuergerät abgespeichert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrgeschwindigkeit, die kleiner als eine oder gleich einer ersten bestimmten vorgebbaren Fahrgeschwindigkeit ist, die Bediensignale der Zwischendrehzahlregelung zugeordnet werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrgeschwindigkeit, die größer als eine zweite bestimmte vorgebbare Fahrgeschwindigkeit ist, die Bediensignale der Fahrge­ schwindigkeitsregelung zugeordnet werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bestimmte, vorgebbare Fahrgeschwindigkeit kleiner oder gleich der zweiten bestimmten, vorgebbaren Fahrgeschwindigkeit ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer erstmaligen Bedienung eines Bedienteiles die Bediensignale der Zwischendrehzahlregelung zugeordnet werden, wenn die Fahrge­ geschwindigkeit kleiner oder gleich einer ersten bestimmten vorgebbaren Fahrgeschwindigkeit ist, und daß die Bediensignale der Fahrge­ schwindigkeitsregelung zugeordnet werden, wenn die Geschwindigkeit größer als die erste bestimmte vorgebbare Fahrgeschwindigkeit ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Bediensignale zur Zwischendrehzahlreglung und zur Fahrgeschwindigkeitsregelung in der Form einer Hysterese stattfindet, wobei die erste und die zweite bestimmte, vorgebbare Fahrge­ schwindigkeit die Umschaltpunkte der Hysterese darstellen.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bestimmte, vorgebbare Fahrgeschwindigkeit kleiner ist als die zweite bestimmte, vorgebbare Fahrgeschwindigkeit.

10. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehr als einem Bedienteil die Bedienelemente zum Abrufen, Erhöhen und Erniedrigen des Vorgabewerts sämtlicher Bedien­ teile parallel geschaltet sind, während die Bedienelemente zum Aus­ schalten sämtlicher Bedienteile in Serie geschaltet sind.

11. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auswahl einer der wenigstens zwei Funktionen zur Beeinflussung der Steuer- oder Regelgrößen der Brenn­ kraftmaschine vom Steuergerät die Signale weiterer anderer Sensoren ausgewertet werden.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren anderen Sensoren die Fahrpedalstellung und die Getriebe­ stellung anzeigen.