DE10223014A1 - Verfahren und Einrichtung zur Überwachung magnetgesteuerter Einspritzpumpen für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von magnetgesteuerten Einspritzpumpen für mehrzylindrige Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, während des Betriebszustandes und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung. DOLLAR A Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem es möglich ist, alle Einspritzventile eines mehrzylindrigen Motors zu überwachen und mechanische Blockierungen einzelner Einspritzventile zu lokalisieren und visualisieren. Ferner soll eine geeignete Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden. DOLLAR A Hierzu wird folgende Lösung vorgeschlagen: Jedem Zylinder des Motors wird eine Zylinderadresse zugeordnet und der Erregerstrom der stromgesteuerten Magneten in eine analoge Spannung umgewandelt. Für jeden Zylinder wird die Auswirkung der Ventilbewegung auf Anstiegs- und Abklingflanke der Spannungsverlaufskurven zu definierten Abfragezeitpunkten t¶2¶ und t¶3¶ durch einen Vergleich der Ist-Spannungen U¶AW2¶ und U¶AW3¶ am Ausgang der jeweiligen Strom-Spannungs-Wandler mit vorgegebenen Festspannungen U¶V2¶ und U¶V3¶ überwacht. Blockierungen einzelner Ventilkolben werden bei Abweichungen der Ist-Spannungen U¶AW2¶ und U¶AW3¶ von den vorgegebenen Festspannungen U¶V2¶ und U¶V3¶ zu den Abfragezeitpunkten t¶2¶ und t¶3¶ als Fehlersignal unter Zuordnung der jeweiligen Zylinderadresse erfasst, gespeichert und angezeigt. Die Weiterschaltung zur Überwachung der ...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von magnetgesteuerten Einspritzpumpen für mehrzylindrige Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, während des Betriebszustandes, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung.
• Beim Betrieb von mehrzylindrigen Dieselmotoren, z. B. für Schiffsantriebe, kann es vorkommen, dass einzelne Zylinder ausfallen, weil die magnetgesteuerten Kolben der Einspritzsysteme mechanisch blockiert sind. Während des laufenden Motorbetriebes sind mögliche Zylinderausfälle nur schwer feststell- und lokalisierbar.
• Aus der DE 22 51 472 C3 ist eine Schaltungsanordnung zum Kontrollieren der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers bekannt, der über eine Differenzierschaltung an eine Einrichtung zur Messung des durch die Magnetwicklung fließenden Stromes angeschlossen ist und damit bei kurzzeitigen Änderungen des Stromanstieges anspricht. Mit dieser Lösung soll eine sichere, nicht durch mechanische Einflüsse, insbesondere Verschmutzung, beeinflussbare Kontrollschaltung für Magnetventile erreicht werden, die den Bewegungsablauf des Magnetankers überwacht.
• Ferner sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kontrolle der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers bekannt (DE 37 30 523 C2), um den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer optimal festzulegen.
• In der DE 38 43 138 C2 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und Erfassung der Bewegung des Ankers eines elektromagnetischen Schaltorgans vorgeschlagen, bei dem die Bewegung des Ankers unabhängig von Schwankungen der Energieversorgung sicher erkannt werden soll.
• In der DE 41 42 996 A1 ist ein Verfahren zum Messen der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers, insbesondere von elektrisch gesteuerten Einspritzanlagen beschrieben. Die Bewegung wird dadurch gemessen, indem die durch die Rückstellkraft bewirkte Richtung eine im Mikrosekundenbereich liegende Verzögerung nutzt, die für die Bestimmung des Istwertes der Verstellung extrapoliert werden kann. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen dienen nur zur Überwachung des Steuerstromes eines einzelnen Magnetventils.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung von magnetgesteuerten Einspritzpumpen für Verbrennungsmotoren während des Betriebszustandes, zu schaffen, mit dem es möglich ist, alle Einspritzventile eines mehrzylindrigen Motors zu überwachen und mechanische Blockierungen einzelner Einspritzventile zu lokalisieren und zu visualisieren. Ferner soll eine geeignete Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Verfahrensweise sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11. Eine geeignete Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Anspruches 12. Weitere Ausgestaltungsmerkmale der Einrichtung sind in den Ansprüchen 13 und 14 angegeben.
• Die vorgeschlagene Verfahrensweise erfordert, dass lediglich ein Strom-Spannungs- Wandler je Zylinder für den Spulenstrom der magnetgesteuerten Einspritzpumpen eingebaut werden muss. Weitere Eingriffe in die Ansteuerung der Zylinder oder in den Motor sind nicht erforderlich. Aufgrund der am Ausgang des jeweiligen Strom- Spannungswandlers anliegenden Spannung wird für jeden Zylinder die Auswirkung der Ventilbewegung auf die Anstiegs- und Abklingflanken der Spannungsverlaufskurven zu definierten Abfragezeitpunkten t₂ und t₃ untersucht. Durch den Vergleich der Ist-Spannungen U_AW2 und U_AW3 mit den vorgegebenen Festspannungen U_V2 und U_V3 werden Blockierungen einzelner Ventilkolben bei Abweichungen der Ist-Spannungen von den vorgegebenen Festspannungen zu den Abfragezeitpunkten als Fehlersignale ausgegeben, die unter Zuordnung der jeweiligen Zylinderadresse erfasst, gespeichert und angezeigt werden. Nach Beendigung der Überwachung eines Zylinders erfolgt selbständig eine Weiterschaltung für die Überwachung des nächsten Zylinders. Die Überwachung wird durch ein Startsignal für einen Zeitgeber ausgelöst. Das übernimmt ein erster Komparator, der bei Erreichen einer definierten Spannung U_V1 selbsttätig eingeschaltet wird und zum Zeitpunkt t₁, ca. 0,1 ms nach dem Beginn der Anstiegsflanke, den Zeitgeber startet. Dieser Einschaltzeitpunkt ist für alle Betriebsfälle gleich, da sich die einzelnen Spannungsverlaufskurven zu Beginn des Einschaltvorganges noch nicht unterscheiden. Die nachfolgenden Abfragezeitpunkte t₂ und t₃ während der Anstiegs- und der Abklingflanke der Spannungsverlaufskurven werden vorbestimmt, als solche, bei denen die Verzögerung der Spannungsverlaufskurven zwischen Normalbetrieb und fehlerhaftem Betrieb den größten Wert erreicht. Die Abfragezeitpunkte werden außerdem in Abhängigkeit von der Auslegung der Magnetspulen festgelegt. Während der Anstiegsflanken der Spannungsverlaufskurven wird dann zum Zeitpunkt t₂ mittels eines zweiten Komparators die am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers anliegende Ist-Spannung U_AW2 mit der vorgegebenen Festspannung U_V2 verglichen. Bei Unterschreitung der vorgegebenen Festspannung U_V2 erfolgt am Komparatorausgang eine Fehlermeldung, die in einem ersten D-Flipflop gespeichert wird. Während der Abklingflanken der Spannungsverlaufskurven wird zum Zeitpunkt t₃ mittels eines dritten Komparators die Ist-Spannung U_AW3 mit der vorgegebenen Festspannung U_V3 verglichen. Bei Überschreitung der vorgegebenen Festspannung U_V3 erfolgt am Komparatorausgang eine Fehlermeldung, die in einem zweiten D-Flipflop gespeichert wird. Die ermittelten Fehlermeldungen werden disjunktiv verknüpft, so dass bei jedem auftretenden Fehler, während der Anstiegsflanke oder der Abklingflanke, das Fehlersignal den High-Zustand annimmt. Die Fehlersignale in den beiden Fehlerspeicher-Flipflops werden bei Überwachung des nachfolgenden Zylinders durch Überschreiben selbsttätig gelöscht.
• Die Überwachung mehrerer Zylinder, erfolgt ohne ein zusätzliches Signal vom Motor. Bei jeder Motorwellenumdrehung wird die Schaltung neu synchronisiert. Dieser Vorgang läuft unabhängig von der Anzahl der Zylinder und von der Drehzahl des Motors ab.
• Dem ersten Zylinder des Motors, der als Anfangs-Zylinder bezeichnet wird, wird als Zylinderadresse eine Nummer, z. B. "0", zugeordnet. Die in der Reihenfolge der Zündung oder der Einspritzvorgänge nachfolgenden Zylinder werden fortlaufend durchnummeriert, wobei die vorgenommene Nummernfolge nicht veränderbar ist. Bei Erreichen einer definierten Spannung U_V4 am Ausgang des Strom-Spannungs- Wandlers des Anfangs-Zylinders wird ein vierter Komparator eingeschaltet, der vor dem Start des Zeitgebers für die Auswertung dieses Zylinders einen Zylinderzähler auf die Nummer des Anfangs-Zylinders zurücksetzt. Die definierte Spannung U_V4 zur Aktivierung des vierten Komparators ist um die Hälfte geringer ist als die definierte Spannung U_V1 zur Aktivierung des ersten Komparators. Wie bereits vorstehend erläutert, löst der Zeitgeber zu den Abfragezeitpunkten t₂ und t₃ für den Anfangs- Zylinder die Impulse zur Speicherung möglicher Fehlermeldungen aus. Nach einer definierten Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t₃, der Beendigung der Überwachung des Anfangs-Zylinders, wird zum Zeitpunkt t₄ durch die Ausgabe des Zählimpulses für den Zylinderzähler dessen Zählerstand um "1" erhöht. Der neue Zählerstand aktiviert einen analogen Eingangs-Multiplexer, der die Weiterschaltung für die Überwachung des nachfolgenden Zylinders auslöst und die Schaltung in den Wartezustand versetzt. Dieser wird beendet, wenn sich der erste Komparator nach Erreichen einer definierten Ist-Spannung zum Zeitpunkt t₁ am Strom-Spannungs-Wandler für den Magneten des nachfolgenden Zylinders wieder einschaltet.
• Die einzelnen Verfahrensschritte vom Einschalten des vierten Komparators bis zur Beendigung des Wartezustandes wiederholen sich nun so oft für alle weiteren Zylinder des Motors, bis die Anstiegsflanke der Spannungsverlaufskurve am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers des Anfangs-Zylinders wieder erreicht ist und dadurch die gesamte Schaltung in den Ausgangszustand versetzt wird, der Zylinderzähler also wieder auf die Zahl "0" zurückgesetzt wird.
• Die nach der disjunktiven Verknüpfung ausgegebenen Fehlermeldungen werden durch Binär- oder Mehrpunktsignale mittels geeigneter Anzeigevorrichtungen visualisiert, wobei jeder auftretende Fehler, also jede auftretende Blockierung eines Ventilkolbens der Einspritzpumpen durch die Anzeige der zugehörigen Zylindernummer kenntlich gemacht wird. Werden Fehlermeldungen für alle Zylinder angezeigt, so lässt sich daraus die Schlussfolgerung ableiten, dass ein Fehler in der Stromversorgung vorliegt.
• Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht die Überwachung aller elektronisch gesteuerter Ventile von Einspritzpumpen eines mehrzylindrigen Motors, wobei die Anpassung der Schaltung an die vorhandene Zylinderzahl selbsttätig erfolgt. Fehler, sogenannte Blockierungen oder Klemmungen, während der Bewegung der magnetgesteuerten Ventilkolben bzw. Ventilnadeln können so während des laufenden Betriebes des Motors festgestellt werden, wobei exakt erkannt wird, bei welchem Zylinder des Motors eine Blockierung vorliegt.
• Die erforderliche Einrichtung zur Überwachung der Einspritzpumpen wird im nachfolgenden Beispiel ausführlich erläutert. Diese zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus und ermöglicht eine problemlose Nachrüstung für bereits In Betrieb befindliche Motoren. Jeder Zylinder des Motors ist lediglich mit einem Strom- Spannungs-Wandler auszurüsten, dem der Erregerstrom des Elektromagneten zugeführt wird. Alle anderen erforderlichen Bausteine der Schaltung sind Bestandteil einer Funktionsbaugruppe, die einheitlich die erforderlichen Überwachungsvorgänge für alle Zylinder des Motors übernimmt sowie die Umschaltung von einem Zylinder auf den nachfolgenden Zylinder. Der Anwender kann dann selbst bestimmen, in welcher Form die ermittelten Fehlersignale ausgegeben bzw. angezeigt werden sollen.
• Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel einer Überwachung für einen mehrzylindrigen Dieselmotor erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
• Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der Schaltungsanordnung für den Teil der Überwachungseinrichtung, der für die Generierung des Fehlersignals und der Zylinderadresse zuständig ist,
• Fig. 2 den von einem Oszillografen am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers aufgenommenen Spannungsverlauf über die Zeit im Normalbetrieb,
• Fig. 3 den von einem Oszillografen am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers aufgenommenen Spannungsverlauf über die Zeit im Fehlerbetrieb bei einem Ventil, das in der Stellung "Luftspalt = 0" blockiert ist und im Normalbetrieb und
• Fig. 4 den von einem Oszillografen am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers aufgenommenen Spannungsverlauf über die Zeit im Fehlerbetrieb bei einem Ventil, das in der Stellung "maximaler Luftspalt" blockiert ist und im Normalbetrieb.
• Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung wird der Erregerstrom der stromgesteuerten Magneten der Einspritzpumpen über Versorgungsleitungen 1 Strom- Spannungs-Wandlern 2 zugeführt und in eine analoge Spannung umgewandelt. Jedem Zylinder des Motors ist ein separater Strom-Spannungs-Wandler 2 zugeordnet. In der Fig. 1 ist nur ein Strom-Spannungs-Wandler 2 gezeigt. Die Schaltungsanordnung ist für einen Motor mit bis zu 16 Zylindern ausgelegt. Die einzelnen Ausgänge der Strom- Spannungs-Wandler 2 sind mit den Eingängen eines Eingangs-Multiplexer 3 verbunden, durch den die Weiterschaltung auf den jeweils nächsten Zylinder bewirkt wird. Der Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers 2 des ersten Zylinders ist mit einem Komparator 4 verbunden, der an den Eingang R (Rücksetzen) eines Zylinderzählers 5 angeschlossen ist, an dessen Ausgängen die einzelnen aktuellen Zylinderadressen Q_A bis Q_N anliegen. Die Ausgänge der weiteren Strom-Spannungs-Wandler sind nicht mit dem Komparator 4 verbunden. Die Signale der Zylinderadressen Q_A bis Q_N des Zylinderzählers 5 werden wieder in den Eingangs-Multiplexer 3 zurückgeführt. Der Zähleingang T_V des Zylinderzählers 5 ist mit dem Zeitgeber 9 verbunden und erhält zum Zeitpunkt t₄ das Signal zur Erhöhung der Zahl des Zylinderzählers.
• Der Ausgang des Eingangs-Multiplexer 3 ist mit drei Komparatoren 6, 7 und 8 verbunden, wobei an den Ausgang des Komparators 6 ein Zeitgeber 9 angeschlossen ist. Die Komparatoren arbeiten ständig und nur zu den vom Zeitgeber ausgelösten Abfragezeitpunkten t₁ bis t₄ werden die entsprechenden Informationen abgerufen und soweit erforderlich weiterverarbeitet. Der Zeitgeber 9 erhält von dem Komparator 6 zum Zeitpunkt t₁ ein Startsignal für den Beginn des Auswertevorganges für die Einspritzpumpe des jeweiligen Zylinders. Der Komparator 7 vergleicht die Ist- Spannung U_AW2 am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers mit der jeweiligen Fest- bzw. Soll-Spannung U_V2 während der Anstiegsflanke der aufgenommenen realen Spannungsverläufe zum Abfragezeitpunkt t₂. Der Komparator 8 führt diesen Vergleich in analoger Weise während der Abklingflanke zum Zeitpunkt t₃ durch. U_V3 ist die am Komparator 8 eingestellte Festspannung und U_AW3 die am Ausgang des Strom- Spannungs-Wandlers anliegende Ist-Spannung. Die Ausgänge der Komparatoren 7 und 8 sind mit jeweils einem D-Flipflop 10 bzw. 11 verbunden, die die von den Komparatoren 7 und 8 ermittelten Fehler der Ventilbewegung der Einspritzpumpen speichern. Mit C ist der Takteingang und mit D der Dateneingang an den beiden D- Flipflops gekennzeichnet. Die Ausgänge Q der beiden D-Flipflops 10 und 11 sind mit einem ODER-Gatter 12 verbunden, um bei jedem Fehlerfall während der Anstiegs- und/oder Abfallflanke das Fehlersignal zu erfassen. Die während der Überwachung der einzelnen Zylinder festgestellten Fehler der Ventilnadelbewegung können aufgrund der den Zylindern zugeordneten Zylinderadressen lokalisiert und mittels geeigneter Hard- und Software ausgewertet und weiterverarbeitet werden.
• Die Auswertung der ermittelten Fehlersignale kann durch Anschluss an einen PC, eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), einen PIC (Ein-Chip-Mikrorechner) oder eine spezielle hardwaremäßige Anzeigevorrichtung in an sich bekannter Weise erfolgen.
• Die Wirkungsweise zur Überwachung von magnetgesteuerten Einspritzpumpen wird an einem Versuch erläutert, der unter Einsatz des vorstehend erläuterten Schaltungsaufbaus über einen längeren Zeitraum an einem Prüfstand zur Simulation von Mehrzylinder-Dieselmotoren mit magnetgesteuerten Einspritzpumpen herkömmlicher Bauart durchgeführt wurde.
• Die Fig. 2 bis 4 zeigen die per Oszillograf aufgenommenen realen Spannungsverläufe am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers 2. In den Fig. 2 bis 4 bedeuten ein Abszissenabschnitt eine Zeitdauer t von 0,2 ms und ein Ordinatenabschnitt eine Spannung von 200 mV (entspricht einem Magnet-Steuerstrom von 2A), wobei I~U ist.
• Das Prinzip der Fehlererkennung besteht darin, dass bei in einem Motor eingebauten gleichen Magnetventilen der Verlauf des Stromes über der Zeit für alle Ventile gleich und unabhängig von der Drehzahl ist, wie in Fig. 2 gezeigt. In dieser Figur sind die Zeitpunkte t₁, t₂, t₃ und t₄ angegeben. Mit AS ist die Anstiegsflanke bezeichnet und mit AK die Abkling- bzw. Abfallflanke der aufgezeichneten Spannungsverlaufskurve. Es wird für jeden Ventiltyp eine spezielle Anpassung der Hardware an den realen Stromverlauf vorgenommen. Alle nachfolgend angegebenen Zeit- und Spannungswerte sind die konkreten Werte aus dem durchgeführten praktischen Versuch. Der Erregerstrom des Magneten wird an den Punkten der vom Oszillografen aufgenommenen Spannungsverlaufskurven untersucht, an denen die Differenz zwischen Normalbetrieb N und fehlerhaftem Betrieb FB maximal ist (das dient zur Erhöhung der Fehlersicherheit der Anlage).
• Fig. 3 zeigt den Strom- bzw. Spannungsverlauf bei einem Ventil, das in der Stellung "Luftspalt = 0" blockiert ist, bei gleichzeitiger Darstellung des normalen Stromverlaufs. In diesem Fehlerfall ist die Anstiegsflanke des Stromes verzögert, als besonders günstig erweist sich eine Abfrage zum Zeitpunkt t₂ = t₀ + 0,5 ms (hier ist die Differenz zwischen beiden Kurven am größten).
• Fig. 4 zeigt den Strom- bzw. Spannungsverlauf bei einem Ventil, das in der Stellung "maximaler Luftspalt" blockiert ist, und die normale Kennlinie. Hier erweist sich ein Abfragezeitpunkt t₃ = t₀ + 1,5 ms als optimal.
• Durch diese Art der Abfrage werden gleichzeitig Fehler in der Stromversorgung und in der Ventilansteuerung erkannt. Fehler in der Stromversorgung werden dadurch erkannt, dass eine Fehleranzeige für alle Zylinder des Motors gleichzeitig vorliegt. Bezogen auf die Überwachung des Stromes eines Magnetventils arbeitet die Auswerteschaltung gemäß Fig. 1 nun derart, dass zunächst ein Startsignal für den Zeitgeber 9 generiert werden muss. Das übernimmt der Komparator 6, der sich zum Zeitpunkt t₁ bei einer Spannung von 200 mV einschaltet. Der Zeitpunkt t₁ tritt ca. 0,1 ms nach dem Beginn der Anstiegsflanke (Zeitpunkt t₀) ein. Die Zeitdauer von ca. 0,1 ms gilt in der Regel auch für alle anderen Anwendungsfälle. Dieser Einschaltzeitpunkt t₁ ist für alle Betriebsfälle gleich, da sich die einzelnen Strom- bzw. Spannungsverlaufskurven zum Beginn des Einschaltvorganges noch nicht unterscheiden. Der Komparator 6 löst ca. 0,1 ms nach t₀ den Startbeginn des Zeitgebers 9 zum Zeitpunkt t₁ = t₀ + 0,1 ms aus. Der Strom eines jeden Magneten muss zum nachfolgenden Abfragezeitpunkt t₂ eine Stärke von 7 A erreicht haben. Ist er zu diesem Zeitpunkt geringer als 6,5 A, liegt ein Fehler der Ventilbewegung vor. Die Schaltschwelle des Komparators 6 ist auf eine Festspannung (Soll-Wert) von 650 mV eingestellt (entspricht einer Stromstärke von 6,5 A). Nimmt der Komparatorausgang zum Zeitpunkt t₂ den High-Zustand (U_AW2 < U_V2) an, wenn die Ist-Spannung U_AW2 am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers zu diesem Zeitpunkt kleiner ist als die Festspannung U_V2, dann liegt ein Fehler der Ventilnadelbewegung vor, der im D-Flipflop 10 gespeichert wird.
• Bei der abfallenden Flanke des Steuerstromes erfolgt der Vergleich durch den Komparator 8, der ebenfalls auf eine Festspannung (Soll-Wert) U_v3 von 650 mV (entspricht einer Stromstärke von 6,5 A) eingestellt ist. Zum Zeitpunkt t₃ = t₀ + 1,5 ms muss der Strom im Normalfall auf < 6,2 A abgefallen sein. Im Fehlerfall, bei einer Blockierung der Ventilnadelbewegung, liegt er zu diesem Zeitpunkt noch höher. Der Komparator 8 nimmt im Fehlerzustand zum Zeitpunkte t₃ wieder den High-Zustand (U_AW3 > U_V3) an und das Fehlersignal wird im D-Flipflop 11 gespeichert. Im vorliegenden Fall ist die Festspannung U_v2 bzw. U_v3 sowohl für die Anstiegsflanke als auch die Abklingflanke gleich. In anderen Anwendungsfällen können die Festspannungen für die beiden Flanken auch unterschiedlich sein.
• Beide Fehlersignale werden disjunktiv in einem ODER-Gatter 12 verknüpft, so dass bei jedem Fehlerfall das Fehlersignal den High-Zustand annimmt.
• Das Löschen der Fehlerspeicher D-Flipflops 10 und 11 erfolgt selbsttätig durch Überschreiben bei der Überwachung des folgenden Zylinders.
• Der vorgenannte Ablauf wiederholt sich in gleicher Weise für alle Zylinder des Motors.
• Zur Überwachung des mehrzylindrigen Motors wird kein zusätzliches Signal vom Motor benötigt. Die Schaltung wird bei jeder Motorwellenumdrehung neu synchronisiert, durch Zurücksetzen in den Ausgangszustand. Dies geschieht unabhängig von der Anzahl der Zylinder und von der Drehzahl des Motors.
• Am Motor wird ein Zylinder festgelegt, dem als Zylinderadresse eine Kennzeichnung zugeordnet wird, z. B. die Zahl "0". Die weiteren Zylinder werden dann mit 1, 2, 3, usw. durchnummeriert, in Abhängigkeit von der Einspritzreihenfolge. Die einmal festgelegte Durchnummerierung der weiteren Zylinder ist dann nicht mehr veränderbar.
• Wenn der Steuerstrom des Magneten des ersten Zylinders mit der Adresse "0" die Größe von 1A erreicht, schaltet sich der Komparator 4 ein und setzt den Zylinderzähler 5 auf die Zahl "0". Dieses Rücksetzen findet ca. 0,05 ms nach dem Zeitpunkt t₀ statt und ist abgeschlossen, wenn der Zeitpunkt t₁ erreicht wird (Start des Zeitgebers 9 für die Auswertung des ersten Zylinders mit der Adresse "0"). Der Zeitgeber 9 löst zu den entsprechenden Abfragezeitpunkten t₂ und t₃ die erforderlichen Impulse zur Speicherung möglicher Fehler der Ventilnadelbewegung der Einspritzpumpe für den Zylinder "0" in den D-Flipflops 10 und 11 aus, wie vorstehend ausführlich erläutert. Weitere 0,2 ms nach dem Zeitpunkt t₃ erfolgt zum Zeitpunkt t₄ (t₄ = t₃ + 0,2 ms) die Ausgabe des Zählimpulses für den Zylinderzähler 5, der zu diesem Zeitpunkt (die Überwachung des Zylinders "0" ist beendet) den Zählerstand um die Zahl "1" erhöht. Nachdem der analoge Eingangs-Multiplexer 3 diesen neuen Zählerstand erhalten hat, bewirkt dieser die Weiterschaltung des Eingangs auf den nächsten Zylinder mit der Zylinderadresse "1". Der Zeitgeber 9 wird anschließend in den Ausgangszustand zurückgesetzt, die Schaltung geht in den Wartezustand, der durch ein erneutes Ansteigen der Eingangsspannung am Komparator 6 auf 200 mV (vom nächstfolgenden Zylinder "1"), beendet wird.
• Dieser Überwachungsvorgang für die Einspritzpumpe eines Zylinders wiederholt sich entsprechend der Anzahl der nachfolgenden Zylinder nun so oft, bis die Spannungsverlaufskurve des Erregerstromes des Magneten für den Zylinder "0" wieder eine Anstiegsflanke aufweist, wodurch der Zylinderzähler 5 wieder auf die Zahl "0" zurückgesetzt wird (Ausgangszustand der Schaltung).
• Die Anzeige eines Fehlers in einem beliebigen Magnetventil erfolgt nun derart, dass beim Einschalten des Fehlersignals am ODER-Gatter 12 die Anstiegsflanke desselben dazu benutzt wird, um die am Zählerausgang anliegende aktuelle Zylinderadresse einzuspeichern. Damit wird jeder auftretende Fehler durch die Anzeige der zugehörigen Zylindernummer kenntlich gemacht.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung von magnetgesteuerten Einspritzpumpen für mehrzylindrige Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, während des Betriebszustandes, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zylinder eine Zylinderadresse zugeordnet wird und der Erregerstrom der stromgesteuerten Magneten in eine analoge Spannung umgewandelt wird und für jeden Zylinder die Auswirkung der Ventilbewegung auf Anstiegs- und Abklingflanke der Spannungsverlaufskurven zu definierten Abfragezeitpunkten t₂ und t₃ durch einen Vergleich der Ist- Spannungen U_AW2 und U_AW3 am Ausgang der jeweiligen Strom-Spannungs-Wandler mit vorgegebenen Festspannungen U_V2 und U_V3 überwacht werden, wobei Blockierungen einzelner Ventilkolben bei festgestellten Abweichungen der Ist- Spannungen U_AW2 und U_AW3 von den vorgegebenen Festspannungen U_V2 und U_V3 zu den Abfragezeitpunkten t₂ und t₃ als Fehlersignal unter Zuordnung der jeweiligen Zylinderadresse erfasst, gespeichert und angezeigt werden, und die Weiterschaltung zur Überwachung der Einspritzpumpen der weiteren Zylinder des Motors selbständig durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragezeitpunkte t₂ und t₃ vorbestimmt werden, als solche, bei denen die Verzögerung der Spannungsverlaufskurven zwischen Normalbetrieb und fehlerhaftem Betrieb den größten Wert erreicht.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragezeitpunkte t₂ und t₃ in Abhängigkeit von der Auslegung der Magnetspule festgelegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung durch ein Startsignal für einen Zeitgeber (9) ausgelöst wird, durch einen ersten Komparator (6), der bei Erreichen einer definierten Spannung U_V1 selbsttätig eingeschaltet wird und zum Zeitpunkt t₁, ca. 0,1 ms nach dem Beginn der Anstiegsflanke, den Zeitgeber (9) startet, wobei der Einschaltzeitpunkt des ersten Komparators (6) für alle Betriebsfälle der gleiche ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anstiegsflanken der Spannungsverlaufskurven zum Zeitpunkt t₂ mittels eines zweiten Komparators (7) die Ist-Spannung U_AW2 mit der vorgegebenen Festspannung U_V2 verglichen wird und bei Unterschreitung der vorgegebenen Festspannung U_V2 am Komparatorausgang eine Fehlermeldung erfolgt, die in einem ersten D-Flipflop (10) gespeichert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abklingflanken der Spannungsverlaufskurven zum Zeitpunkt t₃ mittels eines dritten Komparators (8) die Ist-Spannung U_AW3 mit der vorgegebenen Festspannung U_V3 verglichen wird und bei Überschreitung der vorgegebenen Festspannung U_V3 am Komparatorausgang eine Fehlermeldung erfolgt, die in einem zweiten D-Flipflop (11) gespeichert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Anstiegs- und der Abklingflanken ermittelten Fehlermeldungen disjunktiv verknüpft werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlersignale in den Fehlerspeicher-Flipflops (10, 11) bei Überwachung des nachfolgenden Zylinders durch Überschreiben selbsttätig gelöscht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

a) einem ersten Anfangs-Zylinder des Motors als Zylinderadresse eine Nummer zugeordnet wird und die in der Reihenfolge der Zündung oder der Einspritzvorgänge nachfolgenden Zylinder fortlaufend durchnummeriert werden, wobei die vorgenommene Nummernfolge nicht veränderbar ist,

b) bei Erreichen einer definierten Spannung U_V4 am Ausgang des Strom- Spannungs-Wandlers des Anfangs-Zylinders ein vierter Komparator (4) eingeschaltet wird, der vor dem Start des Zeitgebers (9) für die Auswertung dieses Zylinders einen Zylinderzähler (5) auf die Nummer des Anfangs- Zylinders zurücksetzt,

c) der Zeitgeber (5) zu den Abfragezeitpunkten t₂ und t₃ für den Anfangs- Zylinder die Impulse zur Speicherung möglicher Fehlermeldungen auslöst,

d) nach einer definierten Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t₃, der Beendigung der Überwachung des Anfangs-Zylinders, zum Zeitpunkt t₄ durch die Ausgabe des Zählimpulses für den Zylinderzähler (5) dessen Zählerstand um "1" erhöht wird,

e) der neue Zählerstand einen analogen Eingangs-Multiplexer (3) aktiviert, der die Weiterschaltung für die Überwachung des nachfolgenden Zylinders auslöst und den Zeitgeber (9) zurücksetzt und die Schaltung in den Wartezustand versetzt wird,

f) der Wartezustand beendet wird, wenn sich der erste Komparator (6) nach Erreichen einer definierten Ist-Spannung zum Zeitpunkt t₁ am Strom- Spannungs-Wandler für den Magneten des nachfolgenden Zylinders wieder einschaltet und

g) sich die vorgenannten Verfahrensschritte b) bis f) für alle weiteren Zylinder des Motors wiederholen, bis die Anstiegsflanke der Spannungsverlaufskurve am Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers (2) des Anfangs-Zylinders wieder erreicht ist und durch diese die gesamte Schaltung in den Ausgangszustand versetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Spannung U_V4 zur Aktivierung des vierten Komparators (4) um die Hälfte geringer ist als die definierte Spannung U_V1 zur Aktivierung des ersten Komparators (6).

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlermeldungen durch Binär- oder Mehrpunktsignale visualisiert werden.

12. Einrichtung zur Überwachung von magnetgesteuerten Einspritzpumpen für mehrzylindrige Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, während des Betriebszustandes, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einheit Zylinder/Einspritzpumpe des Motors mit einem Strom-Spannungs-Wandler (2) ausgerüstet ist und für alle Einheiten Zylinder/Einspritzpumpe eine gemeinsame Auswerteschaltung angeordnet ist, wobei die Ausgänge der einzelnen Strom- Spannungs-Wandler (2) mit den Eingängen eines Eingangs-Multiplexer (3) in Verbindung stehen, dessen Ausgang mit drei Komparatoren (6, 7, 8) verbunden ist, an den Ausgang des ersten Komparators (6) ein Zeitgeber (9) angeschlossen ist, der zu einem festgelegten Zeitpunkten (t₁) das Startsignal für den Überwachungsvorgang auslöst, der zweite Komparator (7) zur Überwachung der Anstiegsflanke der Spannungsverlaufskurven der einzelnen Ventilbewegungen bestimmt ist und der dritte Komparator (8) zur Überwachung der Abklingflanke der Spannungsverlaufskurven der einzelne Ventilbewegungen bestimmt ist, und die Ausgänge der beiden Komparatoren (7, 8) zur Überwachung der Anstiegs- und Abklingflanken an den Dateneingang (D) jeweils eines Fehlerspeichers (10, 11) angeschlossen sind, deren Takteingänge (C) mit dem Zeitgeber (9) zur Festlegung der Abfragezeitpunkte (t₂, t₃) verbunden sind und deren Ausgänge mit einem ODER-Gatter (12) zur Fehlererfassung disjunktiv verknüpft sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Auswerteschaltung ein Zylinderzähler (5) eingebunden ist, dessen Zähleingang (T_V) mit dem Zeitgeber (9) in Verbindung steht und der schaltungstechnisch über einen vierten Komparator (4) mit dem Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers (2) der Einspritzpumpe des Zylinders verbunden ist, der in der Reihenfolge als erster zu überwachen ist, und der Ausgang des Zylinderzählers (5), an dem die einzelnen aktuellen Zylinderadressen (Q_A bis Q_N) anliegen, mit dem Eingangs-Multiplexer (3) verbunden ist, um die Weiterschaltung der Überwachungsvorgänge auf den jeweils nächsten Zylinder auszulösen.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an das ODER-Gatter (12) eine Fehleranzeigeeinheit angeschlossen ist.