DE2820807C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruches. Aus der DE-OS 21 11 781 ist ein Steuer­ spannungsgenerator für ein elektrisches Kraftstoffeinspritzsystem bekannt. Dieser Steuerspannungsgenerator ist Bestandteil einer Ein­ richtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzün­ dung, mit einer elektrischen Schaltungsanordnung für ein betriebs­ kenngrößenabhängiges Steuersignal, welches die Lage des mengenbe­ stimmenden Gliedes über ein elektromagnetisches Stellwerk beein­ flußt, wobei die Schaltungsanordnung eine Reihenschaltung aus einer Minimalwertauswahlstufe und einer Maximalwertauswahlstufe enthält. Aus der DE-OS 17 51 611 ist darüber hinaus eine elektronische Regel­ vorrichtung für die Einspritzmengenregelung einer Brennkraftmaschine bekannt, in die als Einflußgrößen der Ladedruck, die Kühlmitteltem­ peratur, die Abgastemperatur und die Kraftstoffwichte eingehen. Die bekannten Einflußgrößen werden jedoch der Forderung nach einem weit­ gehend partikelfreien Abgas nicht gerecht. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Regler bereitzustellen, dem neben den bekannten Einflußgrößen auch eine Information über den Ausstoß von Schadstoffen zugeführt wird.

Vorteile der Erfindung

Die Einrichtung mit der Merkmalskombination des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß in die Bestimmung der der Brennkraftmaschine zuzufüh­ rende Kraftstoffmenge Informationen über die Rauchgrenze der Ma­ schine einfließen. Dadurch wird es sichergestellt, daß die Brenn­ kraftmaschine in allen Betriebsbereichen ein nahezu partikelfreies Abgas ausstößt. Ein weiterer Vorteil der Einrichtung ist darin zu sehen, daß eine Belastung der Brennkraftmaschine durch zusätzliche Lasten vom Regler berücksichtigt werden kann. Darüber hinaus kann die Einrichtung als elektronischer Vollregler oder aber als An­ schlagregler, der einem mechanischen Regler überlagert ist, benutzt werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild der Ein­ richtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes ei­ ner Kraftstoffeinspritzpumpe,

Fig. 2 ein Übersichtsblock­ schaltbild einer Einrichtung, die als Anschlagsregler arbei­ tet,

Fig. 3 ein Kennfeld zum Veranschaulichen der Wirkungs­ weise der Einrichtung im unteren Drehzahlbereich,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der zur Einrichtung gehörenden elektri­ schen Schaltungsanordnung,

Fig. 5 und 6 zeigen jeweils fünf Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des Dreh­ zahlreglers und der Abgrenzung der Arbeitsbereiche der elek­ trischen und mechanischen Regler,

Fig. 5 für einen elek­ tronischen Vollregler,

Fig. 6 für ein Korrekturaufschalt­ system,

Fig. 7 zeigt ein Kennfeld zum Erläutern der Funk­ tionsweise der verwendeten Einsetzkennlinie,

Fig. 8 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm sowie ein Schaltbild bezüglich eines Zusatzes zum Drehzahlregler, die

Fig. 9 bis 11 zeigen Varianten der Schaltungsanordnung gemäß dem Blockschaltbild von Fig. 4,

Fig. 12 zeigt schließlich eine weitere Reali­ sierungsmöglichkeit.

Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung dient zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung. Fig. 1 zeigt ein grobes Übersichtsschaubild sowohl für den mechanischen Teil als auch bezüglich der elektrischen Schaltungsanordnung der Einrichtung. Mit 20 ist die Brennkraftmaschine selbst be­ zeichnet, mit 21 eine der Brennkraftmaschine vorgeschaltete Ein­ spritzpumpe, deren mengenbestimmendes Glied in seiner Lage durch ein Stellwerk 22 einstellbar ist. Dieses Stellwerk 22 ist als elektromechanisches Stellwerk ausgebildet und emp­ fängt Steuersignale von einem Stellwerksregler 23. Ihm wird das Differenzsignal bezüglich der Soll- und Istlage des Stell­ werks 22 als Eingangsgröße zugeführt. Die dem Stellwerksregler 23 vorgeschaltete Vergleichsstufe 24 erhält das Istwert-Signal aus einer betriebskenngrößenverarbeitenden elektrischen Schal­ tungsanordnung, die eine Minimalwertauswahlstufe 25 und eine Maximalwertauswahlstufe 26 umfaßt. Der Minimalwertauswahlstufe 25 werden die Ausgangssignale einer Angleichungsstufe 27, eines Rauch-Kennfeldes 28, eines Drehzahlreglers 29 sowie eines Abgastemperaturreglers 30 zugeführt, wobei der Drehzahl­ regler 29 der Minimalwertauswahlstufe 25 je nach Ausbaustufe auch mehrere Signale zuführen kann. Die Maximalwertauswahlstufe 26 erhält ihre Eingangssignale von der Minimalwertauswahlstufe 25 sowie einer Startsteuerstufe 31. Welche Betriebskenngrößen bei der Einrichtung nach Fig. 1 verarbeitet werden, ist nur grob angedeutet. So erhält die Angleichungsstufe 27 ein Kraftstofftemperatur- sowie ein Drehzahlsignal von einem mit der Brennkraftmaschine 20 gekoppelten Drehzahlgeber. Das Rauch- Kennfeld 28 dient der Einspritz-Mengenbegrenzung insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich und erhält als Eingangsgrößen Signale bezüglich Drehzahl, Kraftstofftemperatur und Ansaug­ luftmenge.

Diese wird durch Messung von Druck und Temperatur im Saugrohr oder durch direkte Luftmengen bestimmt.

Der Drehzahlregler 29 ist mit einem Fahrpedalweggeber 32 ge­ koppelt, erhält ferner ein Drehzahlsignal vom Motor sowie ein Signal von einem Zwischendrehzahlsollwertgeber 33, so daß z. B. abhängig von der Gangstellung des Getriebes die Fahr­ geschwindigkeit begrenzt (geregelt) werden kann.

Der Abgastemperaturregler 30 erhält ein Eingangssignal von einem nicht dargestellten Abgastemperaturgeber im Bereich der Brennkraftmaschine 20.

Schließlich erhält die Startsteuerstufe 31 ein Signal von einem Startsignalgeber 34, ein Signal bezüglich der Brenn­ kraftmaschinentemperatur T _M sowie ein Drehzahlsignal vom mit der Brennkraftmaschine 20 gekoppelten Drehzahlgeber.

Die Minimalwertauswahlstufe 25 dient dazu, für jeden Betriebs­ zustand der Brennkraftmaschine aus den jeweiligen Ausgangs­ größen der Blöcke 27 bis 30 den Wert als Stellwerkssollwert auszuwählen, der der kleinsten höchstzulässigen Kraftstoff­ menge entspricht, um die Brennkraftmaschine vor mechanischer und thermischer Überlastung zu schützen und die Abgastrübung in Grenzen zu halten. Um beim Start der Brennkraftmaschine eine definierte und temperaturabhängige Kraftstoffmehrmenge dem Stellwerksregler signalisieren zu können, ist der Mini­ malwertauswahlstufe 25 eine Maximalwertauswahlstufe 26 nach­ geschaltet, mit der das Startmehrmengensignal aus der Start­ steuerstufe 31 berücksichtigt werden kann. Es muß jedoch da­ für Sorge getragen werden, daß das Ausgangssignal dieser Startsteuerstufe 31 außerhalb des Startfalles auf einem nied­ rigen Pegel gehalten wird, damit die Begrenzungseigenschaft der Minimalwertauswahlstufe hinsichtlich der Stellung des mengenbestimmenden Gliedes der Einspritzpumpe 21 wirksam wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kann prinzipiell sowohl als Vollregler, als auch als Korrekturregler verwendet werden. Im Falle der Verwendung als Vollregler umfaßt die Einspritz­ pumpe 21 keinen zusätzlichen mechanischen Regler. Das Stellwerk ist hierbei fest mit dem mengenbestimmenden Glied der Ein­ spritzpumpe, z. B. der Regelstange, verbunden. Im Gegensatz dazu weist die Einspritzpumpe 21 bei der Betriebsart der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung als Korrekturregler bzw. Anschlagregler einen mechanischen Regler auf. Das Stellwerk bewegt nur einen Anschlag, der den Weg des vom Fahrpedal mechanisch verstellbaren mengenbestimmenden Gliedes der Ein­ spritzpumpe begrenzt. Ferner ist der Drehzahlregler 29 sowie das Rauch-Kennfeld 28 in Anpassung an die Wirkungsweise des mechanischen Reglers in der Einspritzpumpe 21 zu dimensionie­ ren. Mit 35 ist schließlich noch eine Fehlererkennungs- und Reaktionsstufe bezeichnet, die verschiedene für das Betriebs­ verhalten der Brennkraftmaschine wesentliche Signale abfragt, um im Fehlerfalle derart auf die Einspritzpumpe 21 einwirken zu können, damit keine Gefahr für Personen und Sachen ent­ steht, jedoch gegebenenfalls noch ein Notfahrbetrieb auf­ rechterhalten werden kann.

Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Anschlag­ regelung für die Regelstange als dem mengenbestimmenden Glied einer Einspritzpumpe. Die Einspritzpumpe ist dabei entspre­ chend der Darstellung von Fig. 1 mit 21 bezeichnet. Da mit dem elektronischen Teil keine Vollregelung gewünscht wird, umfaßt die Einspritzpumpe noch einen mechanischen Reglerteil 40, der jedoch nur angedeutet ist. Verbunden mit diesem me­ chanischen Regler 40 ist das Fahrpedal 41, mit dem zusätzlich noch ein Fahrpedalstellungsgeber 32 gekoppelt ist. Die Regel­ stange 42 in der Einspritzpumpe 21 steht mit dem mechanischen Regler 40 in Verbindung und falls die Regelstange 42 anliegt, zusätzlich mit einem Anschlag 43, dessen Stellung vom Stellwerk 22 bestimmt wird. Dieses Stellwerk 22 umfaßt einen elektromechanischen Wandler 44 sowie einen Weggeber 45 zur Rückmeldung der Anschlagsposition zum Stellwerksregler 23.

Mit 47 ist ein Signalverarbeitungsblock bezeichnet. Er bildet aus allen zu berücksichtigenden Betriebskenngrößen das Soll­ wertsignal für den Stellwerksregler 23. Als Betriebskenngrößen, die im Signalverarbeitungsblock im Hinblick auf den Sollwert für den Stellwerksregler 23 verarbeitet werden, dienen insbesondere die Größen Drehzahl, Luftmenge, Abgas-, Luft-, Kraftstoff- und Brennkraftmaschinentemperatur, die Fahrpedalstellung sowie eine z. B. von Hand einstellbare und wählbare Drehzahl. Diese ge­ nannten Größen sind den Gebern 48 bis 54 zu entnehmen.

Bei dem in Fig. 2 im Prinzip dargestellten Korrekturregler soll die Anschlagregelung nur in einem bestimmten Drehzahl- und gegebenenfalls Lastbereich zur Wirkung kommen, während in den restlichen Bereichen der mechanische Regler 40 die ge­ wünschte Reglerfunktion übernimmt. Nicht dargestellt ist beim Gegenstand der Fig. 2 der in Fig. 1 dargestellte Fehlerer­ kennungs- und Reaktionsstufe 35 in Verbindung mit der Ein­ spritzpumpe 21 bzw. ihrer Regelstange 42.

Bei Anschlagregelung gerade für niedrige Drehzahlbereiche, vorzugsweise bei der elektronischen Regelung der Leerlaufdrehzahl, setzt man die Wirkungsweise des mechanischen Reglers und der elektronischen Anschlagregelung so zueinander in Beziehung, daß der elektrisch gesteuerte Anschlag den mechanischen Reg­ ler überdrückt und somit die Wirkung des elektrischen Reglers dominiert. Um dies zu erreichen, ist eine entsprechende Aus­ legung des mechanischen Reglers 40 erforderlich.

Zur Veranschaulichung dieses Verhaltens dient Fig. 3. Aufgetra­ gen ist dort über der normierten Drehzahl die eingespritzte Krafstoffmenge mit der Fahrpedalstellung als Parameter. Gestrichelt eingezeichnet ist die Nullastlinie. Mit I ist eine normale Leerlaufkennlinie eines rein mechanischen Reglers dargestellt, mit II eine höher eingestellte mechanische Leer­ laufkennlinie, damit der elektrische Regler im ursprünglichen Leerlaufpunkt voll zur Wirkung kommen kann und damit eine exakte Leerlaufdrehzahlregelung mit einem sogenannten "P-Grad" gleich Null.

Erkennbar ist aus der Zeichnung von Fig. 3, daß der Schnitt­ punkt der Nullastlinie mit der (höher eingestellten) reinen mechanischen Kennlinie sowohl bezüglich der Füllung, als auch bezüglich der Drehzahl höher liegt als der Schnittpunkt der Nullastlinie mit der ursprünglichen Leerlaufkennlinie, auf der der nun elektronisch eingeregelte Leerlaufpunkt liegt. Dies deutet auf ein Überdrücken des mechanischen Reglers durch den elektronisch gesteuerten Anschlag hin, wodurch der mecha­ nische Regler keine eigentliche Reglerfunktion in diesem Bereich mehr ausüben kann.

Fig. 4 zeigt ein gegenüber Fig. 1 verfeinertes Blockschalt­ bild vor allem hinsichtlich des Drehzahlreglers 29 von Fig. 1. Übereinstimmende Blöcke sind mit den auch im Blockschalt­ bild von Fig. 1 verwendeten Zahlen bezeichnet. Wesentlich beim Gegenstand der Fig. 4 ist eine Größtwertauswahlstufe 60 vor einem Eingang 61 der Kleinstwertauswahlstufe 25. Eingangs­ größen dieser Größtwertauswahlstufe 60 kommen von einem (Leerlauf-) Drehzahlregler 63 sowie von einer Summierstelle 112. In der Summierstelle 112 werden die Ausgangssignale eines Fahr­ pedalgebers 32 und eines Einsetzkennliniengenerators 62 addiert. Dabei steht der Einsetzkennliniengenerator 62 sowohl mit dem Drehzahlgeber 48 als auch mit einem Temperaturgeber für die Brenn­ kraftmaschinentemperatur 53 in Verbindung. Der Eingang des Dreh­ zahlreglers 63 erhält ein Signal von einer Vergleichsstufe 64 für ein Drehzahlsignal vom Drehzahlgeber 48 sowie vom Aus­ gangssignal eines Funktionsgenerators 65 zur Bildung der Solldrehzahlkennlinie. Dieser Funktionsgenerator 65 steht wiederum mit dem Fahrpedalgeber 32 in Verbindung.

Schließlich weist die Kleinstwertauswahlstufe 25 noch einen weiteren Eingang 67 für das Ausgangssignal eines Zwischen­ drehzahlreglers 68 auf. Zweck des Zwischendrehzahlreglers ist es, z. B. im stehenden Betrieb des Fahrzeuges und beim Antrieb von Sonderaggregaten eine wählbare Drehzahl auch bei Lastschwankungen aufrecht zu halten. Dazu ist ein Zwischen­ drehzahlsollwertgeber 54 (siehe auch Fig. 2) über eine Kleinstwertauswahlstufe 69 und einen Vergleichspunkt 70 mit dem Eingang des Zwischendrehzahlreglers 68 gekoppelt. Ein Minus-Eingang des Vergleichspunktes 70 steht mit dem Dreh­ zahlgeber 48 in Verbindung. Ein zweiter Eingang der Kleinst­ wertauswahlstufe 69 ist zu einem Gang-Kontakt 71 für den höchsten Gang geführt, dessen zweiter Anschluß 72 mit einem Höchstgeschwindigkeits-Sollwertgeber 33 in Verbindung steht.

Im normalen Fahrbetrieb darf der Zwischendrehzahlregler nicht zur Wirkung kommen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Ein­ gangspotential am Eingang 67 der Kleinstwertauswahlstufe 25 auf einen hohen Wert gesetzt wird, was mit einer Anhebung der Eingangspotentiale der Kleinstwertauswahlstufe 69 bewerk­ stelligt wird.

Wird das in Fig. 4 dargestellte System im Rahmen einer elek­ tronischen Vollregelung eingesetzt, wird der Kleinstwert­ auswahlstufe 25 zusätzlich das Ausgangssignal einer Endab­ regelstufe 113 zugeführt, die mit Hilfe des ihr zugeführten Istdrehzahlsignals die Abregelung der Drehzahl für N<N _nenn besorgt.

Die Größtwertauswahlstufe 60 ist für drei Betriebsfälle we­ sentlich.

• a) Über den Einsetz-Kennliniengenerator 62 wird ein ruhiger und sicherer Lauf der Brennkraftmaschine beim Übergang aus Schubbetrieb in den Leerlaufdrehzahlbereich sicherge­ stellt.
• b) Der Drehzahlregler 63 kommt vorzugsweise im unteren Dreh­ zahlbereich entsprechend dem Ausgangssignal des Funktions­ generators 65 zum Tragen, und
• c) die Verbindung von Größtwertauswahlstufe 60 und Fahrpedal­ geber 32 über die Summierstelle 112 dient einer Vermeidung von Totwegen am Fahrpedal und somit einem günstigen Fahr­ verhalten, besonders beim Wiederbeschleunigen aus Schub des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges.

Fig. 5 zeigt die wesentlichen Kennlinien bei Verwendung des Systems als Vollregler, Fig. 6 die bei Verwendung als Korrek­ turaufschaltung.

In Fig. 5a ist auf der Ordinate das Ausgangssignal des Fahrpedalgebers 32 abhängig vom Fahrpedalweg beim Fahrpedal 41 aufgetragen. Die gezeichnete Gerade kennzeichnet den linea­ ren Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Weg des Fahrpe­ dals und dem Ausgangssignal des Fahrpedalgebers 32.

In Fig. 5b ist das Ein- Ausgangsverhalten des Solldrehzahl­ generators 65 an zwei Beispielen dargestellt. Für jede Kenn­ linie muß gelten, daß für Fahrpedalstellung Null die Ausgangs­ größe der Soll-Leerlaufdrehzahl entspricht. Je nach Verlauf der Kennlinie läßt sich das Regelverhalten und damit das Fahr­ verhalten in weiten Grenzen beeinflussen.

Verlauf 1 bewirkt eine Verstellreglercharakteristik gemäß Fig. 5d, wobei N<N _soll vom Fahrpedal die Füllung vorgegeben wird. Dies gilt auch für Wiederbeschleunigen aus Schub, was bedeutet, daß der Motor aus Schub heraus ohne Fahrpedaltotweg einen Momenten­ wunsch annimmt. Füllungssteuerung liegt demnach immer dann vor, wenn das Ausgangssignal des Drehzahlreglers den vom Fahr­ pedalgeber vorgegebenen Mengenwunsch nicht überschreitet.

Verläuft die Solldrehzahlkennlinie jedoch gemäß Fig. 5b2, ist also die Solldrehzahl unabhängig von der Fahrpedalstellung immer gleich der Soll-Leerlaufdrehzahl, liegt die Charakte­ ristik eines Leerlauf-Ende-Reglers vor. Abgesehen von der Ein­ setzkennlinie reine Füllungscharakteristik zwischen Leer­ lauf- und Nenndrehzahl (Fig. 5e).

Fig. 5c zeigt den prinzipiellen Verlauf der Grenzkennlinie im Last-Drehzahl-Diagramm.

Fig. 5d zeigt das stationäre Last-Drehzahl-Kennlinienfeld des oben beschriebenen elektronischen Vollreglers als Ver­ stellregler, Fig. 5e als Leerlauf-End-Regler (ohne Angleichung, Rauchgrenze, Abgastemperaturbegrenzung und Startsteuerung).

Fig. 6 zeigt Kennlinienbeispiele für das System als Korrek­ turaufschaltung. Fig. 6a zeigt den weiterhin linearen Zu­ sammenhang zwischen Fahrpedalweg und Ausgang des Fahrpedal­ gebers 32.

Durch entsprechende Wahl der Kennlinie des Solldrehzahlgenerators 65 läßt sich auch bei einer Aufschaltung das Fahrverhalten be­ einflussen. Zur Erläuterung werden die Fälle 6b1 und 6b2 be­ trachtet.

Bei der Aufschaltung liege ein leicht modifizierter, mechani­ scher Leerlauf-End-Regler mit Kennlinien entsprechend Fig. 6c vor.

Mit einer Solldrehzahlkennlinie nach Fig. 6b1 ergibt sich das stationäre Last-Drehzahl-Kennfeld nach Fig. 6d. Es sind drei verschiedene Bereiche zu erkennen:

• A) Elektronische Verstellcharakteristik (Drehzahlregelung)
• B) Elektronische Füllungscharakteristik (Momentensteuerung)
• C) Mechanische Verstell-Füllungscharakteristik entsprechend den Kennlinien des mechanischen Reglers.

Beispielhaft sei ein Hochlaufvorgang für Fahrpedalstellung 2 betrachtet. Nach Fig. 6b (Kurve 1) ergibt sich für diese Fahrpedalstellung ein Drehzahlsollwert von 0,4. Das bedeutet, daß die Kennlinie des mechanischen Reglers nur bis zum Er­ reichen der Drehzahl 0,4 wirksam ist, weil anschließend die elektronische Drehzahlregelung, im Bereich A) dominiert. Bei weiterem Absinken der Last erfolgt über die Größtwert­ anwahlstufe 60 von Fig. 4 der Übergang in die elektronische Füllungssteuerung, wenn das Drehzahlreglerausgangssignal unter den Füllungssollwert (Q _{k soll} ) absinkt.

Eine Drehzahlsollkennlinie nach Fig. 6b2 (konstanter Sollwert Leerlaufdrehzahl unabhängig von der Fahrpedalstellung) ergibt das Last-Drehzahl-Kennfeld nach Fig. 6c: Hier liegt nur bei Leerlaufdrehzahl Verstellcharakteristik vor, alle Kenn­ linien laufen dort ein Stück senkrecht. Für Drehzahlen unter­ halb der Leerlaufdrehzahl besteht die Charakteristik des (modi­ fizierten) mechanischen Reglers in diesem Bereich, für Dreh­ zahlen größer als Leerlaufdrehzahl erfolgt elektronische Fül­ lungssteuerung. Somit liegt hier ein Leerlauf-End-Regler mit Leerlauf-P-Grad Null vor.

In Fig. 6d und e sind die Angleichungslinie, die Rauchgrenze und die Abgastemperaturgrenze, die in jedem Fall betriebs­ abhängig die Last begrenzen, nicht eingezeichnet.

Fig. 7 verdeutlicht die Wirkungsweise und den Zweck des Ein­ setzkennliniengenerators 62 von Fig. 4. Die Kennlinien im Diagramm Fig. 7 sind wiederum in Millimeter Regelweg über der normierten Drehzahl eingetragen. Die Kennlinien des modifi­ zierten mechanischen Reglers sind ausgezogen, die Nulllastlinie ist gestrichelt und die Einsetzkannlinie strichpunktiert gezeich­ net. Sie verläuft nach oben im Bereich niederer Drehzahlwerte.

Mit LLm ist der Leerlaufpunkt des rein mechanischen Reglers eingezeichnet, mit LLe der Leerlaufpunkt des elektrischen Anschlagreglers. Die bezogene Leerlaufdrehzahl soll z. B. bei 0,3 liegen. Die Einsetzkennlinie wird nun so dimensioniert, daß sie dicht unterhalb des elektrisch eingestellten Leerlauf­ punktes liegt. Der Abstand des Leerlaufpunkts zur Einsetz­ kennlinie in Ordinatenrichtung beträgt zweckmäßigerweise 10 bis 20% der Leerlaufmenge.

Wird die Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb betrieben, dann wird bei hohen Drehzahlen die zugeführte Kraftstoffmenge Qksoll auf Null reduziert. Als Folge davon verringert sich die Drehzahl. Die Einsetzkennlinie bildet nun eine Rampe für die wiedereinsetzende Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine, um beim bezogenen Drehzahlwert von 0,3 dicht unterhalb der Leerlaufmenge zu liegen. Ohne diese Einsetzkennlinie würde die Drehzahl im dynamischen Schub bei einem zugeführten Kraft­ stoffmengenwert gleich Null, vorübergehend weit unter die Soll-Leerlaufdrehzahl absinken, wenn der Drehzahlregler bezüglich Störverhalten im linearen Bereich optimiert ist. Vorteilhaft ist die Einsetzkennlinie besonders dann, wenn die Brennkraftmaschine aus Leerlauf heraus beschleunigt werden soll. Es ergäbe sich dabei ohne Einsetzkennlinie ein störender Fahrpedalleerweg entsprechend der Menge, die der Drehzahl­ regler 63 gerade zur Regelung bzw. Aufrechterhaltung der Leer­ laufdrehzahl eingestellt hat.

Zweckmäßigerweise wird die Lage der Einsetzkennlinie abhän­ gig von der Brennkraftmaschinentemperatur gewählt und zwar in dem Sinne, daß die bei kalter Brennkraftmaschine parallel in Richtung mehr Menge verschoben wird.

Die Einsetzkennlinie muß nicht notwendigerweise eine Gerade sein. So können Rampen beliebiger Art verwendet werden, sofern sie unterhalb des Leerlaufpunkts LLe durchlaufen.

Der in Fig. 4 eingezeichnete Drehzahlregler 63 weist beim Ausführungsbeispiel ein PID-Verhalten auf, da sich dieses Verhalten als zweckmäßig herausgestellt hat. Wegen seinem differenzierenden Verhalten aufgrund des D-Anteiles vermag dieser Drehzahlregler 63 zwar Sprünge in seinem Eingangs­ signal teilweise zu folgen, Totwege am Fahrpedal sind damit jedoch nicht auszuschließen. Aus diesem Grund erhält die Größtwertauswahlstufe 60 noch eine direkte Verbindung zum Fahrpedalgeber 32, so daß z. B. aus Schub heraus ein Ansteigen des Ausgangssignals des Fahrpedalgebers 32 (Momentenwunsch) unmittelbar auf die Größtwertauswahlstufe 60 einwirken kann.

Wird eine Zwischendrehzahlregelung gewünscht, dann muß wegen der Kleinstwertauswahlstufe 25 das Ausgangssignal der Höchst­ wertauswahlstufe 60 auf einen hohen Wert gebracht wer­ den. Dies geschieht dadurch, daß das Fahrpedal 41 durchge­ treten und arretiert wird. Aufgrund des hohen Signals am Ein­ gang 61 der Kleinstwertauswahlstufe 25 liegt somit bei ent­ sprechender Stellung des Zwischendrehzahlsollwertgebers 54 das Eingangssignal am Eingang 67 der Kleinstwertauswahlstufe 25 niedriger als das Signal am Eingang 61, wodurch eine Zwischendrehzahlregelung möglich wird. Als Beispiel für die Anwendung der Zwischendrehzahlregelung sei die Verwendung der Brennkraftmaschine in einem Rettungsfahrzeug mit Not­ stromgenerator genannt, das am Einsatzort als Notstromaggre­ gat arbeitet und in diesem Fall die Drehzahl des Generators auf einem konstanten Wert gehalten werden muß.

Der Zwischendrehzahlregler 68 kann auch als Fahrgeschwindig­ keitsbegrenzer beim mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeug dienen. In diesem Fall sorgt ein Gangkontakt 71 zu­ sammen mit einem Höchstgeschwindigkeits-Drehzahlsollwertgeber 33 für eine Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit in diesem höchsten Gang. Dabei läßt sich der Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer durch einfaches Zurücknehmen der Fahrpedalstellung wieder abschal­ ten, weil sich dann die Differenz der Potentiale an den Ein­ gängen 61 und 67 der Kleinstwertauswahlstufe 25 verringert und schließlich gegensinnig wieder erhöht, so daß der Zwischen­ drehzahlregler unwirksam wird.

Anstelle des Einsetzkennliniengenerators 62 in der Schaltungs­ anordnung nach Fig. 4 kann auch ein "nichtlinearer Zusatz" zum Drehzahlregler 63 verwendet werden. Seine Wirkungsweise und sein Aufbau sind in den Fig. 8a und 8b beschrieben. Auf­ getragen ist in Fig. 8e die Drehzahl über der Zeit. Zum Zeit­ punkt t 1 wird das Fahrpedal zurückgenommen und die Brenn­ kraftmaschine arbeitet im dynamischen Schiebebetrieb. Ohne die Einsetzkennlinie von Fig. 6 und ohne den Zusatz zum Drehzahl­ regler verringert sich die Drehzahl und unterschreitet zum Zeitpunkt tl die Soll-Leerlaufdrehzahl. Erst von diesem Zeitpunkt ab reagiert der Drehzahlregler im Sinne einer Reaktion gegen ein weiteres Abnehmen der Drehzahl und stellt letztlich einen der Leerlaufdrehzahl entsprechenden Wert ein, wie es die Kurve 1 in Fig. 8a veranschaulicht. Er­ kennbar ist ein erhebliches Unterschneiden der Ist-Drehzahl unter die Soll-Drehzahl, was in extremen Fällen zum Abstellen des Motors führen kann.

Mit dem "nichtlinearen Zusatz beim Drehzahlregler" läßt sich dieses starke Unterschneiden vermeiden. Dabei wird bei Soll­ wertsprüngen von hoher auf niedere Drehzahl dem Ist-Drehzahlsignal dynamisch ein zusätzliches, scheinbares und von der Höhe des Sprungs abhängiges Drehzahlsignal überlagert, so daß dem Regler vorübergehend eine niedrigere Ist-Drehzahl vorgetäuscht wird (siehe Kurve 2 in Fig. 8a). Dadurch wird fiktiv zu einem früheren Zeitpunkt als beim zuvor beschriebenen Regelvorgang die Leerlaufdrehzahl erreicht, so daß der Ausregelvorgang auch früher einsetzen kann und die Drehzahl der Brennkraftma­ schine einer Kurve entsprechend der in Fig. 8a mit 3 be­ zeichneten folgt. Es handelt sich dabei praktisch um einen einseitig wirkenden zusätzlichen D-Anteil beim Drehzahlregler.

Eine Realisierung dieses "nichtlinearen Zusatzes beim Drehzahl­ regler" zeigt Fig. 8b. Das Drehzahl-Istsignal U _n -ist liegt an einem Eingang 80 an und wird über einen Widerstand 81 zu dem Minuseingang eines Verstärkers 82 geführt, der Teil des Dreh­ zahlreglers 63 ist. Ein Drehzahl-Sollsignal U _{n -soll gelangt von einem Eingang 83 über eine Diode 84 und einen Kondensa­ tor 85 auf die Basis eines Transistors 86. Der Kollektor dieses Transistors 86 ist direkt an einer Plusleitung 87 an­ geschlossen, die Basis liegt zusätzlich an einem Spannungs­ teiler aus zwei Widerständen 88 und 89 zwischen der Pluslei­ tung 87 und einer Minusleitung 90, und der Emitter dieses Transistors 86 steht einmal über einen Widerstand 91 mit der Minusleitung 90 in Verbindung und ferner über einen Wider­ stand 92 mit dem Minuseingang des Verstärkers 82. Schließlich ist noch der Verbindungspunkt von Diode 84 und Kondensator 85 über einen Widerstand 94 mit dem Drehzahl-Istwerteingang 80 gekoppelt. Bei einer Spannungsabsenkung am Eingang 83 verringert sich auch das Basispotential des Transistors 86, er wird weniger leitend wodurch das Eingangspotential des Verstärkers 82 ab­ fällt. Es findet somit eine Überlagerung zur Spannungsabsen­ kung über den Eingang 80 als Drehzahl-Istwerteingang statt. Bei Sollwertsprüngen von niedriger auf hohe Drehzahl bleibt die dargestellte Schaltungsanordnung wegen der Diode 84 wir­ kungslos. Die Fig. 9 bis 11 zeigen vereinfachte Ausführungsformen der Schaltungsanordnung nach Fig. 4, wobei gewisse Nachteile bezüglich Fahrverhalten in Kauf genommen werden müssen. So ist bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 9 der Fahrpedalgeber 32 unmittelbar mit dem Vergleichsglied 64 gekoppelt und der Leer­ laufdrehzahlregler 100 steht unmittelbar mit der Kleinstwertaus­ wahlstufe 25 in Verbindung. Auch der Zwischendrehzahlregel­ kreis ist einfacher gestaltet, da nicht der Zusatz mit dem Fahrgeschwindigkeitsregler entsprechend dem von Fig. 4 ein­ gezeichnet ist. Im übrigen fügt sich auch die Schaltungsan­ ordnung nach Fig. 9 in die in Fig. 1 skizzierte Struktur ein. Die Schaltungsanordnung von Fig. 10 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 9 im Wegfall des Zwischendrehzahlreglers, was jedoch die Einführung einer weiteren Kleinstwertauswahl­ stufe 102 vor dem Vergleichsglied 64 und dem Drehzahlregler 100 erforderlich macht. Eine noch weiter vereinfachte Ausführungsform ist in Fig. 11 dargestellt. Dort ist die Kleinstwertauswahlstufe 102 durch einen Wechselschalter 104 zur Umschaltung von Fahrbetrieb auf Zwischendrehzahlregelungsbetrieb ersetzt. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 12 handelt es sich um einen Spezialfall der Anordnung nach Fig. 4, und zwar um den Fall, daß die Solldrehzahlkennlinie des Funktionsgebers 65 entsprechend Fig. 5b2 bzw. 6b2 verläuft. Da in diesem Fall die Solldrehzahlkennlinie unabhängig von der Fahrpedalstellung ist, kann einfach der Soll-Leerlaufdrehzahlwert selbst bei der Vergleichsstelle 111 (64) eingegeben werden. Die Funktion der Anordnung nach Fig. 12 ist bei der Beschreibung von Fig. 4, 5 und 6 erläutert. Es handelt sich somit beim Gegenstand der Fig. 11 um einen elektronischen Füllungsregler, wobei zusätzlich die Leerlauf­ drehzahl elektronisch geregelt wird.}

Claims (10)

1. Einrichtung zum Einstellen eines mengenbestimmenden Gliedes einer Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzün­ dung, mit einer elektrischen Schaltungsanordnung für ein betriebs­ kenngrößenabhängiges Steuersignal, welches die Lage des mengenbe­ stimmenden Gliedes über insbesondere ein eletromagnetisches Stell­ werk beeinflußt, wobei die Schaltungsanordnung wenigstens eine Rei­ henschaltung aus Minimalwertauswahl (Minimalwertauswahlstufe 25), Maximalwertauswahl (Maximalwertauswahlstufe 26) und Stellwerksregler (23) für das mengenbestimmende Glied (42) aufweist, der Minimalwert­ auswahl die Ausgangssignale wenigstens zweier Steuer- bzw. Regelstu­ fen für bestimmte Regelvorgänge zuführbar sind, und die Maximalwert­ auswahl zusätzlich mit einer Startsteuerstufe (31) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Minimalwertauswahl neben den an sich bekannten Signalen Drehzahl (29, 60, 68), Angleichung (27), Endabregelung (113) und insbesondere Abgastemperatur (30) zusätzlich die Rauchgrenze (28) mit einbezogen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehzahlregler (63, 110 mit 60) ein Einsetzkennlinienge­ nerator (62) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignal drehzahl- und vorzugsweise temperaturabhängig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Zwischendrehzahlregler (68).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendrehzahlregler (68) mit einem Fahrgeschwindig­ keitsregler (33) gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung sowohl zur gere­ gelten Einstellung eines mengenbestimmenden Gliedes als auch zur Regelung eines Anschlages des mengenbestimmenden Gliedes (42) (z. B. Regelstange) einer mit einem mechanischen Regler ausgestatteten Einspritzpumpe (21) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Regler der Einspritzpumpe (21) so ausgelegt ist, daß er wenigstens im unteren Drehzahlbereich vom elek­ trisch gesteuerten Anschlag (43) überdrückt werden kann.

7. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fahrpedal (41) ein Funk­ tionsgenerator (65) für die Soll-Drehzahl gekoppelt ist, dessen Ausgang über eine Vergleichsstelle (64) für Ist- und Solldreh­ zahl mit dem Drehzahlregler in Verbindung steht.

8. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalwertauswahlstufe (25) unter anderem eine Größtwertauswahlstufe (60) vorgeschaltet ist, deren Eingänge mittelbar oder unmittelbar mit einem Einsetzkennliniengenerator (62), einem Drehzahlregler (63) sowie insbesondere einem Fahrpedalgeber (32) gekoppelt sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedalgebersignal vor Eingang in die Größtwertauswahl­ stufe (60) mit dem Ausgangssignal eines von der Motordrehzahl gesteuerten Einsetzkennliniengenerators (62) vorzugsweise additiv verknüpft wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Drehzahlregler (62, 110) ein nichtlinearer Zu­ satz im Sinne eines einseitig wirkenden D-Anteils zur fiktiven Absenkung der Drehzahl beigeordnet ist.