[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw.
einer Einrichtung nach der Gattung des Anspruchs 11. Es ist bekannt, zur elektronischen
Regelung des Betriebs von selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) mit
elektrischen Signalen angesteuerte, elektrische Stellwerke einzusetzen, wobei anstelle
von mechanischen Kraftstoffzumeß- und Regelsystemen ein zentrales Steuergerät die
erforderlichen Stellsignale erzeugt. Mechanische Kraftstoffzumeßsysteme bei Dieselmotoren
sind zwar bezüglich ihrer Fehlersicherheit als zuverlässig anzusehen, sie sind aber
unter Umständen zunehmend weniger in der Lage, der Vielzahl von unterschiedlichen
Betriebsbedingungen und Umwelteinflüssen heutzutage Rechnung zu tragen.
[0002] Der Einsatz elektronsicher Komponenten in Verbindung mit einer elektronischen Dieselregelung
(EDC) macht auch dann umfassende Sicherheits-, Überwachungs- und Notfahrmaßnahmen
wünschenswert, wenn die einzelnen Baugruppen für sich gesehen schon Möglichkeiten
zur Fehlererkennung und gegebenenfalls -Heilung aufweist.
[0003] Bei einer Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung ist
es bekannt (DE-OS 33 01 742),fortlaufend bestimmte, den Betrieb der Brennkraftmaschine
betreffende Signale wie etwa Fahrpedalstellung, errechneter Sollwert des Regelwegs,
Drehzahl, Bremspedalstellung u.dgl. zu erfassen und durch Minimalwertauswahl einen
korrigierten Regelwegsollwert zu erstellen und dem Stellregler der EDC-Anlage zuzuführen.
Dieser korrigierte Regelwegsollwert dient gleichzeitig der Feststellung einer Regelwegabweichung
unter Einbeziehung eines rückgemeldeten Regelwegistwertsignals. Bei Überschreiten
vorgegebener Grenzen reagiert die bekannte Sicherheitseinrichtung dann entweder mit
einem Abschalten der Einspritzpumpe, Stromlosschalten der Endstufe des Stellreglers
oder Einführung eines Notfahrbetriebs. Bei dieser bekannten Sicherheitseinrichtung
können sich aber unter Umständen Probleme ergeben, weil nicht alle denkbaren Randbedingungen
bei der Erfassung der Sicherheitsbedingungen einbezogen sind. So läßt sich zwar durch
einen entsprechenden Leerlaufkontakt am Fahrpedal ein Leerlaufsignal gewinnen - dies
ist aber dann nicht gültig, wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine mit einer Fahrgeschwindigkeitsregelung
ausgerüstet ist. Außerdem ist denkbar, daß, aus welchen Gründen auch immer (sportliches
Fahren, Warnen rückwärtiger Fahrer bei hoher Geschwindigkeit u.dgl.), ein Fahrer kurz
das Bremspedal betätigt oder auch nur antippt, andererseits aber das Fußfahrpedal
ausgelenKt bleibt, sich also nicht in der Leerlaufstellung befindet.
[0004] Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, bei einer elektronischen Dieselregelung
(EDC) eine umfassende Sicherheits- und Notfahreinrichtung zu schaffen, die unter allen
Umständen ein Durchgehen des Motors einerseits verhindert, andererseits einen Notbetrieb
des Fahrzeugs weitgehend ermöglicht und auch dem Auftreten peripherer, an sich nicht
zu erwartender Randbedingungen (beispielsweise also gleichzeitiges Betätigen von Brems-
und Gaspedal) noch ordnungsgemäß Rechnung trägt.
Vorteile der Erfindung
[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs
bzw. des Anspruchs 11 und hat den Vorteil, daß bei Auftreten eines Sicherheitsfalls
auf einen sowohl für die Brennkraftmaschine als auch für den Fahrbetrieb ungefährlichen
Regelweg (der Einspritzpumpe) umgeschaltet wird, wobei scharfe Drehmomentsprünge bei
fehlerhaften, vom Hauptrechner vorgegebenen Mengensignal vermieden werden. Vorteilhaft
ist ferner, daß auch dann, wenn auf eine minimale Kennlinie des Regelwegs umgeschaltet
werden muß, die automatische Startmengensteuerung etwa bei Kaltstart freigegeben ist
und erst nach erstmaligem Überschreiten der sogenannten normalen Startabwurfdrehzahl
wieder auf die normale minimale Regelwegkennlinie zurückgesetzt wird (RWmin-Kennlinie).
[0006] Ein weiterer Vorteil vorliegender Erfindung besteht darin, daß bei Erkennung einer
fehlerhaften Einstellung des Regelwegs entweder die Stellregelung auf einen zweiten
Zweig im Eingang des Stellreglers umgeschaltet wird oder es erfolgt gleichzeitig hiermit
Beaufschlagung eines zweiten, redundanten Stellreglers, wodurch auch Defekte im normalerweise
vorhandenen Stellregler abgesichert sind. Hier besteht auch die Möglichkeit, bei Wiederaufnahme
eines ordnungsgemäßen Arbeitens durch den ersten Stellregler auf diesen zurückzuschalten,
wozu entsprechende Rückschaltkriterien entwickelt sind.
[0007] Die Umschaltung auf den Notbetrieb kann dabei erfolgen entweder aufgrund einer separaten
Überwachung der Hauptrechnerfunktion durch ein eigenes überwachungssystem (Watchdog)
oder durch Erfassung eines speziellen redundaten Leerlaufsignals, welches in Verbindung
mit einem rückgeführten Istweg der Regelstangenposition (RWist) die Umschaltung auf
den redundanten Stellregler bewirkt, dem separat zusätzliche, einen minimalen Sollwert
erzeugende Blöcke zugeordnet sind, die auch von einem eigenen Drehzahlgeber beaufschlagt
sein können.
[0008] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit,
bei Auftreten eines Sicherheitsfalls, also unvereinbarer äußerer Betriebszustandsgrößen
(Brems- und Fahrpedal gleichzeitig betätigt) diese Signale in ein zeitliches Raster
einzuordnen und eine Wartezeit vorzugeben und erst nach deren Ablauf die Einspritzmenge
nicht abrupt, sondern rampenförmig über der Zeit mit vorgegebener Steigung zu reduzieren.
Zeichnung
[0009] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in vereinfachter
schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und ihren wesentlichen
zugeordneten Komponenten einschließlich Istwertgebern, Fig. 2 ein Blockschaltbild
einer umfassenden Sicherheits- und Notfahreinrichtung, Fig. 3 in Form eines Diagramms
den für den Notfahrzustand vorgegebenen Regelweg über der Drehzahl unter Einschluß
einer sogenannten Starthysterese, Fig. 4 in Form diskreter Gatterschaltungen eine
Verarbeitungsmöglichkeit externer Betriebsgrößen zur Erfassung des Sicherheitsfalls,
bei dem umzuschalten oder entsprechend vorgegebenen Kennlinien abzuregeln ist, Fig.
5 in Form eines Diagramms den Verlauf der zugeführten Einspritzmenge über der Zeit
bei Auftreten eines Sicherheitsfalls und Fig. 6 in Form eines Blockschaltbilds Umschaltmöglichkeiten
auf einen Ersatzregler bei gleichzeitiger, durchlaufend erfolgender Beobachtung des
ersten Reglers oder Normalreglers auf Wiederverwendbarkeit.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0010] In Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine mit Selbstzündung (Dieselmotor) mit 10 bezeichnet;
sie hat ein Ansaugrohr 11 und ein Abgasrohr 12. Eine Kraftstoffeinspritzpumpe 13 steht
mit einem hier stellvertretend für die jeweils benötigte Menge von Einspritzventilen
schematisch dargestelltem Einspritzventil 14 über eine Druckleitung 15 in Verbindung.
Das Einspritzventil 14 kann einen Spritzbeginngeber 16 umfassen, der über eine gestrichelt
angegebene Verbindungsleitung 16a ein redundantes Drehzahlsignal einem Drehzahlsignalerfassungs-
und Verarbeitungsblock 17 zuführt oder der dieses Drehzahlsignal gesonderten Weiterverarbeitungsblöcken
vermittelt.
[0011] Zur Drehzahlgewinnung ist ein Drehzahlgeber 18 vorgesehen, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine
über einen von deren Kurbelwelle angetriebenen Zahnkranz 19 beispielsweise erfaßt
und dessen Ausgang mit dem Drehzahlsignal-Erfassungsblock 17 verbunden ist. Es versteht
sich, daß die Art der Gewinnung der für das erfindungsgemäße Sicherheitssystem verwendeten
Signale in Fig. 1 und den nachfolgenden Figuren lediglich beispielhaft dargestellt
ist; die jeweils verwendeten Signale können auch auf andere Art und Weise aus den
Betriebszuständen der Brennkraftmaschine abgeleitet werden. Ferner wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die in den Zeichnungen dargestellten, die Erfindungen anhand
diskreter Schaltstufen angebenden Blockschaltbilder die Erfindung nicht beschränken,
sondern insbesondere dazu dienen, die funktionellen Grundwirkungen der Erfindung zu
veranschaulichen und spezielle Funktionsabläufe in einer möglichen Realisierungsform
anzugeben. Es versteht sich, daß einzelne Bausteine und Blöcke in analoger, digitaler
oder auch hybrider Technik aufgebaut sein können, oder auch, ganz oder teilweise zusammengefaßt,
entsprechende Bereiche von programmgesteuerten digitalen Systemen, beispielsweise
Mikroprozessoren, Mikrorechner, digitale oder analoge Logikschaltungen u.dgl. umfassen
können. Die im folgenden angegebene Beschreibung der Erfindung ist daher lediglich
als bevorzugtes Ausführungsbeispiel bezüglich des funktionellen Gesamt- und Zeitablaufs,
der durch die jeweils besprochenen Blöcke erzielten Wirkungsweisen und bezüglich des
jeweiligen Zusammenwirkens der durch die einzelnen Komponenten dargestellten Teilfunktionen
zu werten, wobei die Hinweise auf die einzelnen Schaltungsblöcke aus Gründen eines
besseren Verständnisses erfolgen.
[0012] Grob schematisiert zeigt die Blockschaltbilddarstellung der Fig. 1 ferner noch ergänzend
zu dem am Ausgang des Drehzahlerfassungsblocks 17 anstehenden Drehzahlsignal N weitere
Mittel zur Signalgewinnung. Der Istwert des Regelwegs RWist, der aus der Posi-tion
der Regelstang,e 13a der Kraftstoffpumpe 13 beispielsweise über einen Istwertgeber
oder Wandler für den Regelweg erzeugt wird, ein Fahrpedal-Stellungssignal FF6 (Fußfahrpedal),
beispielsweise erfaßt durch die Position eines Abgriffs eines in mechanischer Verbindung
mit dem Fußfahrpedal 21 stehenden Potentiometers 22, aus welchem Signal auch ein Fahrpedal-Leerlaufsignal
FFG-
LL abgeleitet werden kann, welches aber in gleicher Weise auch durch einen Leerlaufkontaktschalter
am Fußfahrpedal erzeugt werden kann.
[0013] Ferner ist die Gewinnung eines Bremssignals BS über einen geeigneten, dem Bremspedal
23 zugeordneten Kontaktgeber 24 noch von Bedeutung, der im übrigen auch die Bremslichter
25 bedienen kann oder separat das Bremssignal erzeugt. Ein solcher Bremskontaktgeber
kann auch Teil eines im Bremszylinder angeordneten Druckschalters sein.
[0014] Zur elektronischen Steuerung und Führung der Einspritzpumpe 13 ist ein zentrales
Steuergerät 26 vorgesehen, welches einen Hauptrechner und weitere periphere Schaltungen
enthält. Dem Steuergerät 26 werden, wie bei 27 angedeutet, eine Vielzahl äußerer Betriebssignale,
Umwälzsignale und Sollgrößen zugeführt und aus diesen Eingangsgrößen erstellt dann
der im Steuergerät 26 enthaltene Hauptrechner mindestens ein Signal für den Sollwert
des Regelwegs RWsoll, welches einem nachgeschalteten Stellregler 27 zugeführt ist,
der ein vorgegebenes Regelverhalten aufweist und meist ein sogenannter PI0-Regler
ist, der über eine in Fig. 1 nicht dargestellte Stromreglerendstufe den Steller 28
ansteuert, der die Regelstange 13a in die jeweils gewünschte Position verschiebt.
[0015] Sämtliche oder ein Teil der hier erwähnten Signale gehen, abgesehen davon, daß sie
bei 27 auch das zentrale Steuergerät 26 beaufschlagen, zu einer Sicherheits- und Notfahreinrichtung
geführt, die, wie es sich versteht, auch Teil des zentralen Steuergeräts 26 sein kann,
beispielsweise also als zusätzlicher Programmblock im Hauptrechner enthalten sein
kann oder auf sonstige, beliebige Art und Weise realisiert ist.
[0016] Ein Blockschaltbild der Sicherheits- und Notfahreinrichtung 29 ist in Fig. 2 im einzelnen
dargestellt und wird im folgenden zunächst ihrem Aufbau nach erläutert. Dabei sind
in Fig. 2 zum zentralen Steuergerät 26 und zur Sicherheits- und Notfahreinrichtung
29 gehörende Komponenten ineinandergreifend dargestellt - der Hauptrechner ist mit
30 bezeichnet, eine wesentliche Funktionen des Hauptrechners kontrollierende, nur
diesem zugeordnete Überwachungsschaltung (Watchdog) mit 30a bezeichnet. Ein erstes
Drehzahlsignal N gelangt von einem Normaldrehzahlgeber 31, beispielsweise gebildet
von einer sich zum synchron mit der Brennkraftmaschine drehenden Scheibe 32 mit Signalmarkierungen,
einem auf dieser ansprechenden Geber 33, einer nachgeschalteten Impulsformerstufe
34 zum Hauptrechner 30, der das Drehzahlsignal und das am Eingang 35 anstehende Fahrpedalsignal
FFG, üblicherweise mit weiteren, in diesem Zusammenhang nicht interessierenden Größen
auswertet und einen Regelweg-Sollwert RWsoll erzeugt und über die Ausgangsleitung
30b einem ersten Stellregler 36 zuführt. Ein an den Ausgang des Stellreglers 36 (PID-Regler)
geschalteter Stromregler 37 steuert mit seiner Endstufe unmittelbar das Stellglied
38 für die Regelstangenposition an. Ein rückgeführter Istwert des Regelwegs RWist
gelangt über die Leitung 39 zum Eingang des Stellreglers 36, wodurch für den Ablauf
der Normalfunktionen die Schleife geschlossen ist.
[0017] Es ist mindestens ein Hilfsdrehzahlgeber oder Ersatzdrehzahlgeber 31' vorgesehen,
der auch ein Spritzbeginngeber (SB-Geber) sein kann, dessen Ausgangssignal als Ersatzdrehzahlsignal
bei Ausfall des Normaldrehzahlgebers 31 verwendbar ist. Es gelten folgende Bedingungen
für.Startvorgang, Überprüfung auf Vorhandensein dieses Ersatzdrehzahlgebers und Verwendung
desselben:
[0018] Bei Einschalten der Spannung wird die Startmenge als Sollwert für die Stellwerkregelung
ausgegeben, wobei die Ausgabe jedoch nur dann erfolgt, wenn von einer Ersatzdrehzahlgeberüberwachung
kein Fehler bei der Messung des Innenwiderstands des Ersatzdrehzahlgebers erkannt
worden ist. Eine Fehlererkennung des Sensorinnenwiderstandes führt erst dann zur Freigabe
der Startmenge bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahlschwelle, ermittelt aus Impulsen
des Normaldrehzahlgebers.
[0019] Wird als Ersatzdrehzahlgeber der SB-Geber verwendet, so ändern sich für die Mengen-
und Spritzbeginnregelung bei Ausfall des Normaldrehzahlgebers folgende Funktionen:
1. Als Stxtmengen-Abwurfdrehzahl (also als Drehzahl, bei welcher die zuzuführende
Kraftstoffmenge nicht mehr aufgrund von Startbedingungen bestimmt wird, sondern aus
normalen äußeren Betriebsbedingungen) wird eine feste Abwurfdrehzahl vorgegeben;
2. es wird auf ein geändertes Fahrverhalten-Kennfeld umgeschaltet, wobei bei der Auslegung
dieses Kennfelds folgendes gilt:
a) für die Fahrpedalstellung 0 ist eine Restmenge für die Einspritzmenge vorzugeben,
die bei jeder Drehzahl im Nutzbereich eine sichere SB-Auswertung zuläßt (auch über
die Abregelung hinaus sowie bei Drehzahl 0). Diese Restmenge liegt unterhalb des Null-Lastbedarfs
des Motors -
b) die Vollastmenge wird über die oberste Kennlinie des Fahrverhalten-Kennfelds definiert,
sie muß deutlich unter der Saugmotorvollast liegen. Auch die Abregeldrehzahl wird
(als Bestandteil des Fahrverhalten-Kennfelds) deutlich herabgesetzt -
c) die Leerlaufdrehzahlregelung wird über das Fahrverhalten-Kennfeld bei Leerlauf
(Fußfahrgeber = 0 - FFG = 0) realisiert. Es wird eine gegenüber Normalbetrieb erhöhte Leerlaufdrehzahl vorgegeben.
3. Falls normalerweise SB-Regelung durchgeführt wird, wird Umschaltung auf SB-Steuerung
vorgenommen.
[0020] Wird anstelle des Spritzbeginnsensors SBS ein beliebiger anderer Drehzahlsensor 31',
wie weiter vorn schon erwähnt, verwendet, dann kann dieser beispielsweise als Drehzahlsensor
am Anlasserzahnkranz eingesetzt sein. Um hier auf bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen
übliche Drehzahlsignale zu gelangen (der Spritzbeginnsensor erzeugt ein Signal beispielsweise
nur alle zwei Kurbelwellenumdrehungen) und um durch die bei der Impulserfassung über
den Anlasserdrehkranz bewirkte hohe Frequenz der Drehzahlimpulse den Hauptrechner
30 nicht zu überlasten, ist der Impulsformerschaltung 34' eine Teilerschaltung 42
nachgeschaltet, die diese für den Sicherheits- und Notfahrfall vorgesehen und insoweit
redundaten Drehzahlsignale in etwa auf die gleiche Frequenz wie beim SB-Signal herabsetzt.
In Fig. 2 ist dargestellt, daß der Hauptrechner 30 Normal- und Ersatzdrehzahlsignal
zugeführt bekommt, die Sicherheits-und Notfahreinrichtungen über den Drehzahl-Aufbereitungsblock
41 aber vom Normaldrehzahl
geber mit Drehzahlinformation versorgt werden. Es ist genauso gut möglich, die S+N-Einrichtung
oder einen Teil davon mit Drehzahlinformationen aus dem Ersatzdrehzahlgeber zu versorgen.
[0021] Die weiteren Sicherheits- und Notfahranordnungen der Fig. 2 werden im folgenden in
Verbindung mit den jeweils auftretenden Sicherheitsfällen und den sich hierdurch ergebenden
Funktionen erläutert.
[0022] Um bei einer erfaßten Leerlaufpositionsstellung des Fahrpedals (FFG-LL-Signal) zu
überprüfen, ob sich der Regelistweg RWist unterhalb einer vorgegebenen Größe RWmin
befindet, kann jedenfalls dann keine einfache Verknüpfung dieser Größen vorgenommen
werden, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Fahrgeschwindigkeitsregelung FGR betrieben
wird, die vom Hauptrechner 30 in ihrer Steuerfunktion ausgeht.
[0023] Daher gelangt der Istwert des Regelwegs RWist über eine Verzweigungsleitung 39' zu
einem Vergleicher 43, dessen anderem Eingang von einem RWmin-Kennlinienblock 44 eine
die jeweilige Drehzahl betreffende RWmin-Angabe zuführt. Das Ausgangssignal dieses
Vergleichers stellt dann ein erstes und notwendiges Signal dar, welches in diese Überprüfung
einbezogen wird. Bei einer Fahrgeschwindigkeitsregelung, die in Verbindung mit einer
elektronischen Dieselregelung (EDC) realisiert wird, befindet sich das Fahrpedal in
der LL-Stellung und trotzdem wird der Brennkraftmaschine eine je nach Bedarf hohe
Einspritzmenge, was einem großen Regelweg RWist entspricht, zugeführt.
[0024] Daher muß bei der Fahrgeschwindigkeitsregelung FGR die vom Rechner üblicherweise
realisierte FFG-LL-Erkennung, also die Erfassung und Auswertung der Leerlaufposition
des Fußfahrgebers, unterbunden werden.
[0025] Es ist ein Merkmal vorliegender Erfindung, über das am Eingang 45 zugeführte Bremssignal
BS und ein Fahrgeschwindigkeits-Regelungssignal (FGR-Signal) ein sogenanntes redundantes,
also zusätzliches Leerlaufsignal LL
* zu schaffen, und zwar durch die in der Fig. 2 oben Mitte dargestellte Verknüpfung
, die so arbeitet, daß eine mögliche Fahrgeschwindigkeits-Regelungsfunktion FGR nicht
zu einer fehlerhaften Leerlauf-Positionserkennung führt.
[0026] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verknüpfung mittels einer Verknüpfungsschaltung
46, die aus zwei UND-Gliedern 46a, 46b und einem nachgeschalteten ODER-Glied 47 besteht.
Am Ausgang dieses ODER-Glieds ergibt sich dann das redundante Leerlaufsignal LL
* nur dann, wenn entweder keine Fahrgeschwindigkeits-Regelungsfunktion vorliegt (wird
durch die Negation am entsprechenden Eingang des UND-Gatters 46b erkannt) und gleichzeitig
vom Fußfahrgeber ein Leerlaufsignal FFG-LL vorliegt oder die Fahrgeschwindigkeits-Regelungsfunktion
zwar vorhanden ist, aber die Bremse betätigt wird. Eine solche Kombination darf im
Normalbetrieb nicht auftreten, da bei Betätigen der Bremse die FGR-Funktion eliminiert
werden muß. Beide Signale.gelangen gleichwertig über das ODER-Gatter 47 als LL
*-Signal auf den einen Eingang einer nachgeschalteten weiteren Gatterschaltung, nämlich
wiederum ein UND-Gatter 48, das dann dazu dient, mit dem redundanten Leerlaufsignal
LL
* zusammen und der Uberprü- fung auf das vom Vergleicher 43 gelieferte RWmin-Signal
erforderlichenfalls auf einen für Motor und Fahrer ungefährlichen Regelweg umzuschalten.
[0027] Da hier unter Umständen mit einer Rechnerverzögerung oder Signallaufzeitverzögerung
oder Steller-Verzögerung gerechnet werden muß, ist dem UND-Gatter 48 ein Verzögerungsblock
49 nachgeschaltet, der erst dann ein nachgeschaltetes Reaktionsglied zur unmittelbaren
Betätigung ansteuert, wenn eine vorgegebene Zeitdauer T abgelaufen ist. Das Reaktionsglied
ist zur Verdeutlichmachung der Funktion als bistabiles Flipflop 50 mit den Eingängen
S/R dargestellt, kann aber in einem Rechner auch anders realisiert sein (z.B. Setzen
einer Flag). Das Flipflop 50 wird an seinem Eingang S"gesetzt, wenn der Sicherheitsfall
eintritt mit weiter unten noch zu erläuternden Folgen und wird an seinem Eingang R
rückgesetzt, und zwar, wie erkennbar, über ein ODER-Gatter 51 unmittelbar bei Wegfall
des redundanten Leerlaufsignals LL
* und außerdem dann, wenn von einem Starthystereseblock 52 ein Signal zugeführt wird,
welches einen Startvorgang angibt, wie noch erläutert wird.
[0028] Gibt man in diesem Zusammenhang einen minimalen Regelweg RWmin bei fester unterer
Grenzdrehzahlschwelle vor, dann ergeben sich Probleme auch für den Notfahrbetrieb,
da sich an dieser Grenzdrehzahl dann bei fehlerhaften, vom Rechner vorgegebenen Mengensignal
scharfe Drehmomentsprünge ergeben können. Entsprechend einem Merkmal vorliegender
Erfindung wird daher die Grenzdrehzahl-Schwellenkonzeption durch eine drehzahlabhängige
Regelwegkennlinie für minimalen Regelweg RWmin ersetzt, wie dies im Kennlinienblock
44 der Fig. 2 angedeutet und in dem Diagramm der Fig. 3 detailliert dargestellt ist.
Der RWmin-Verlauf über der Drehzahl ist in Fig. 3 in durchgezogener Linienführung
gezeigt, wobei hinzuzufügen ist, daß alle in Form von Kennlinien beschriebenen Funktionen
auch mehr oder weniger komplex ausgestattet sein können und jeweils und auch hier
im folgenden ein sich als sinnvoll ergebender Minimalstand beschrieben wird.
[0029] Die RWmin-Kennlinie über der Drehzahl besteht aus drei Ästen a), b) und c), wobei
der Ast a) oberhalb einer schon erwähnten Schwellendrehzahl n
grenz liegt und Regelwege vorgibt, die unterhalb des Nullast-Mengenbedarfs des Motors liegen,
aber oberhalb des Regelwegs, der vom Hauptrechner bei ungestörtem Betrieb für die
Leerlaufstellung des Fußfahrpedals ausgegeben wird; der unterhalb der Grenzdrehzahl
ansteigende Ast b) erlaubt eine Leerlaufregelung im Notfahrbetrieb, liegt aber oberhalb
der Leerlaufregelkennlinie für den Normalbetrieb, während der dritte Ast c) Regelwege
erlaubt, die einen Kaltstart ermöglichen.
[0030] Andererseits kann ein solcher RWmin-Kennlinienverlauf eine automatische Startmengensteuerung
durch die elektronische Dieselregelung EDC gefährden, die bei Kaltstart mehr Startmenge
(entsprechend größerem Regelweg RW) freigeben will als die RWmin-Kennlinie in Fig.
3 erlaubt. Es wird deshalb in einer Ausgestaltung vorliegender Erfindung diese RWmin-Kennlinie
für den Startfall, der vom Block 52 in Fig. 2 erkannt wird, der auch für die gleich
noch zu erläuternde Änderung des RWmin-Verlaufs verantwortlich sein kann, mit einer
Hysterese versehen, die in Fig. 2 gestrichelt als RWmin' dargestellt ist und beim
ersten Einschalten eine Verschiebung in Richtung auf nöhere Drehzahlen hin bewirkt.
Dabei ist im Diagramm der Fig. 3 noch strichpunktiert und mit I bezeichnet der normale
Startmengenverlauf über der Drehzahl angegeben.
[0031] Nach erstmaligem Überschreiten der normalen Startabwurf-drehzahl (zuzüglich einem
Sicherheitsabstand) wird dann von RWmin', also aus der aufgeweiteten Hysteresekonfiguration,
wieder auf die normale RWmin-Kennlinie zurückgesetzt.
[0032] Der Komparator 43 vergleicht den aus der RWmin-Kennlinie entnommenen RWmin-Wert mit
dem tatsächlichen RWist-Wert - wird hierbei eine fehlerhafte Einstellung des Regelwegs
R
W festgestellt, ist also RWist größer als RWmin und tritt gleichzeitig die Leerlaufbedingung
LL
* auf, dann wird nach der vom Verzögerungsblock 49 vorgegebenen Verzögerungszeit das
Flipflop 50 gesetzt, welches über seinen Ausgang FF
A und über ein nachgeschaltetes ODER-Glied 53 die Stellregelung des Regelwegs auf einen
zweiten Zweig umschaltet, der dann, also bei Eintreten dieses Sicherheitsfalls, auf
die soeben ausführlich geschilderte RWmin-Kennlinie regelt, und gleichzeitig über
die Rückleitung 54 diesen eingetretenen Sicherheitsfall dem Hauptrechner 30 mitteilt.
[0033] Um auf die RWmin-Kennlinie im eingetretenen Sicherheitsfall für den Notfahrbetrieb
regeln zu können, kann dann entweder, was in der Zeichnung der Fig. 2 nicht dargestellt
ist, der Eingang des Stellreglers 36 auf den Ausgang des RWmin-Kennliniengenerierungsblock
44 geschaltet werden, d.h. man arbeitet mit dem gleichen Stellregler 36 weiter oder
man kann (alternativ) auf einen zweiten redundanten Stellregler 36' umschalten, und
zwar durch Betätigung eines Schalters 55 vom Ausgang des Flipflops 50 aus, da auf
diese Weise auch Defekte des Normalstellreglers 36 abgesichert sind.
[0034] Eine solche Umschaltung über das ODER-Glied 53 wird auch dann vorgenommen, wenn festgestellt
wird, nämlich über die Überwachungsschaltung Watchdog 30a des Hauptrechners 30, daß
dieser selbst nicht betriebsfähig ist, also beispielsweise defekt ist, eine zu niedrige
Spannung aufweist o.dgl. Dann schaltet der Watchdog 30a über die Leitung 56 den Schalter
55 ebenfalls um.
[0035] Die Rücksetzung des Sicherheits-Umschaltflipflops 50 erfolgt in jedem Fall, wenn,
wie schon erwähnt, die Leerlaufbedingung LL
* wieder aufgehoben ist, oder um über den Starthystereseblock 52 das Flipflop 50 bei
Startbedingungen in die definierte Ausgangslage zu bringen.
[0036] Die Rückmeldung der Umschaltung über die Leitung 54 zum Hauptrechner 30 ist deshalb
erforderlich, weil dieser selbst (gegebenenfalls) eine Überwachung auf Regelabweichung
durchführt bzw. um den Hauptrechner 30 im gewünschten Sinn zu manipulieren, da dieser
sonst, bei dieser ergänzenden redundanten Abschaltung über einen zusätzlichen Steller
(z.B. Absperrventil für den Kraftstoff) , selbst das System insgesamt abschalten könnte.
[0037] Eine zusätzliche Maßnahme zum reinen Betrieb über die RWmin-Kennlinie besteht darin,
dem RWmin-Kennliniengenerierungsblock ergänzend noch über die Teilleitung 57a der
Leitung 57 vom Fußfahrgeber ein Fußfahrgebersignal FFG zuzuführen, welches, zum erzeugten
RWmin-Signal hinzugefügt, jede beliebige RW-Lage einzuregeln erlaubt, so daß auf einfache
Weise bei Hauptrechnerausfall oder Ausfall der beim jeweiligen Sicherheitsfall betroffenen
Komponenten eine erweiterte Notfahrt möglich ist.
[0038] Eine weitere Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht darin, daß ein Erkennungsschaltblock
58 für Ausfall des Regelweggebers vorgesehen ist; dieser Erkennungsschaltung 58 wird
daher das vom Regelweggeber erzeugte und rückgemeldete Istwertsignal des Regelwegs
RWist ergänzend zugeführt.
[0039] Der Erkennungsschaltungs 58 werden beliebige, mit der Istposition des Regelwegs verknüpfte
Eingangssignale zugeführt, wobei die Regelweggeber-Ausfallerkennung dann durch eine
für sich bekannte Maßnahme des sogenannten Signal-Range-Check durchgeführt wird. Bei
festgestelltem Ausfall des Regelweggebers wird dann entsprechend einem Merkmal vorliegender
Erfindung nicht mehr das echte (insofern aber nicht mehr zutreffende) Regelwegsignal
RWist an die Positionsregelung (der Stellregler 36, 36') bzw. an den Hauptrechner
30 zurückgemeldet, sondern ein simuliertes Signal, welches durch eine von der Erkennungsschaltung
58 bewirkte Umschaltung eines Schalters 59 auf einen RWist
*-Generie- rungsblock 60 erzeugt wird. Dieses simulierte Signal wird entweder aus dem
Stellreglerausgang, wie in Fig. 2 dargestellt, abgeleitet, oder auch aus anderen verfügbaren
Größen, beispielsweise auch Ausgang des dem Stellregler nachgeschalteten Stromreglers
37. Insofern ist aber auch der RWist-Generierungsblock für den allgemeinen Fall ein
Beobachter des Stellers 38.
[0040] Es versteht sich, daß, wie für sich gesehen bekannt, ergänzend zu den bisher getroffenen
Maßnahmen noch eine Überdrehschutzschaltung 61 vorgesehen ist, die an allen Blöcken
vorbei direkt auf die Endstufe des Stromreglers 37 einwirkt und Überdrehzahlen verhindert.
[0041] Wesentliche Merkmale vorliegender Erfindung bestehen daher darin, daß zusätzlich
zu dem redundanten Drehzahlgeber 31' bzw. Spritzbeginnsensor ein redundantes Leerlaufsignal
LL
* generiert wird, desgleichen ein RWmin-Kennlinienverlauf, welcher ergänzend durch
Signale des Fahrfußgebers eine Verschiebung für erweiterten Notfahrbetrieb erfahren
kann.
[0042] Eine ergänzende Erweiterung erfährt die RWmin-Kennlinie durch eine Starthysteresefunktion,
so daß neben dem erweiterten Notfahrbetrieb auch Startvorgänge noch möglich sind.
Die Umschaltung auf den Notbetrieb erfolgt wahlweise durch Beaufschlagung eines Reaktionselements,
nämlich des Flipflops 50 oder auch über den dem Rechner unmittelbar zugeordneten Watchdog
bei Rückmeldung der Flipflop-Umschaltung. Es ist vorzugsweise ein redundanter Stellregler
vorgesehen, der für den Sicherheitsfall und Umschaltung auf Notfahrbetrieb von der
RWmin-Kennliniengenerierung angesteuert wird. Ferner läßt sich durch Erzeugung eines
simulierten Regelwegsignals eine für den Notfahrbetrieb auswertbare Istwertgröße gewinnen.
Durch die Einbeziehung des Stellerbeobachters entsprechend dem RWist
*-Generierungsblock 60 in das überwachungsprogramm kann auch das Stellerverhalten überprüft
werden.
[0043] Ein weiteres Problem für den allgemeinen Sicherheits- und Notfahrbetrieb bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinen besteht darin, daß der Fußfahrpedal klemmen oder nicht mehr in
Leerlaufstellung zurückgehen kann oder wenn im Steuer-. gerät die Signalauswertung
des Fahrpedalgebers defekt oder dessen Signal vom Rechner falsch interpretiert wird;
in diesem Fall besteht die Gefahr, daß, obwohl der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal genommen
hat, also ein FFG-LL-Signal vorliegt, unerwünscht Gas gegeben wird. Zwar kann man
ein solches unerwünschtes Gasgeben dann verhindern, wenn man zusätzlich ein dann durch
die normale Reaktion des Fahrers bewirktes Bremssignal BS als redundantes Sicherheitssignal,
wie auch in Fig. 2 geschehen, mit einbezieht, trifft allerdings dann auf Probleme,
wenn unter bestimmten, eingangs schon erwähnten Fällen des Fahrbetriebs beispielsweise
bei schnellem Fahren kurzzeitig auf die Bremse getreten wird, wobei das Fahrpedal
sich nicht in Leerlaufposition befindet oder wenn, beispielsweise zur Annäherung einer
Art Antischlupfregelung oder bei sehr sportlichem Fahren gelegentlich gleichzeitig
Gas und Bremse betätigt werden.
[0044] Wenn dann die Einspritzmenge abrupt weggenommen und entweder auf einen mit Sicherheit
Einspritzmenge 0 liefernden Regelweg geregelt oder sogar die Endstufe für das Pumpenstellwerk
gesperrt wird, können sich deshalb gefährliche
Fahr- zustände ergeben,, weil in letzterwähntem Fall der Stellregler des Stellwerks
an den Anschlag läuft, beim Wiedereinschalten nach Aufheben des Sicherheitsfalls dann
unerwünscht lange dauernde Einschwingvorgänge mit zum Teil erheblichen Einspritzmengen-Uberschwingungen
auftreten können und das abrupte Abschalten bzw. Wegnehmen der Einspritzmenge im Fahrbetrieb
auf jeden Fall erhebliche Verzögerung des Fahrzeugs hervorruft.
[0045] Entsprechend einem bevorzugten, auch unabhängig für sich erfinderischen Merkmal vorliegender
Erfindung wird daher für den Fall der Bremsbetätigung so vorgegangen, daß ein abruptes
Wegnehmen der Einspritzmenge für die geschilderten Fälle vermieden wird, wobei entsprechend-der
Darstellung der Fig. 4 das Auslösen eines Sicherheitsfalls für den Rechner nur dann
gegeben ist, wenn
1. die Fahrpedalstellung nicht Leerlauf ist (FFG-LL) und
2a) entweder zuerst das Fahrpedal nicht in Leerlaufstellung ist und zeitlich nachfolgend
das Bremsbetätigungssignal BS auftritt oder
2b) zuerst die Bremse betätigt wird (Signal BS) und zeitlich nachfolgend das Fahrpedal
nicht in Leerlaufstellung ist und für diesen Fall ferner die Fahrgeschwindigkeit größer
als eine vorgegebene Mindestsicherheits geschwindigkeit ist, also V-, Vsmin.
[0046] Es versteht sich, daß diese Bedingungen nicht allein statisch zu betrachten sind.
Zwar soll der Sicherheitsfall wieder aufgehoben werden, wenn LL-Stellung des Fahrpedals
erkannt wird oder die Bremse wieder gelöst wird, nicht jedoch beispielsweise wenn
nach ausgelöstem Sicherheitsfall und Weiterbestand der Bedingungen "Bremse gedrückt,
FFG 0 LL" die eventuell zum Auslösen noch erforderliche Geschwindigkeitsbedingung
wegfällt.
[0047] Die in der Fig. 4 dargestellten Bewertungsblöcke 62 und 63 sind daher Schaltungsmittel,
die eine zeitliche Zuordnung oder ein zeitlich aufeinanderfolgendes Auftreten von
Ereignissen erfassen können und nur dann ein Signal abgeben, wenn die in den Blücken
angegebenen Bedingungen erfüllt sind. Der Sicherheitsfall entsprechend angenommenem
hochgehenden Signal an einem Ausgangsgatter (UND-Schaltung 64) ergibt sich also nur
dann,- wenn dem einen Eingang das Signal "Fahrpedal befindet sich nicht in Leerlaufstellung"
zugeführt wird, während dem anderen Eingang vom vorgeschalteten ODER-Gatter 65 ein
Signal entweder nach der weiter vorn genannten Bedingung 2a) oder 2b) zugeführt wird.
[0048] Sobald dieser Sicherheitfall auftritt, erfolgt eine Verarbeitung entsprechend dem
Diagramm der Fig.5, welches die zugeführte Einspritzmenge über der Zeit darstellt.
Es wird daher bei Eintreten des Sicherheitsfalls zunächst eine Wartezeit Tw gestartet
und nach Ablauf der Wartezeit wird die Einspritzmenge nicht abrupt, sondern rampenförmig
über der Zeit mit vorgegebener Steigung DF/DT reduziert und dabei auf eine vorgebbare
Sicher- ,heitsdrehzahl Ns geregelt. Für die Regelung können die üblichen Leerlaufregelparameter
gelten.
[0049] Sofort nach Aufhebung des Sicherheitsfalls, (wobei Aufhebung heißt: Eine der beiden
Bedingungen "Bremse betätigt" bzw. "FFG ≠ LL" entfällt)also in der Zeichnung der Fig
. 4 zum Zeitpunkt t2, wenn der Sicherheitsfall zum Zeitpunkt t0 eingetreten, zum Zeitpunkt
t1 die Wartezeit abgelaufen und zum Zeitpunkt t2
* die Sicherheitsdrehzahl erreicht worden ist, wird die Einspritzmenge wieder rampenförmig
über der Zeit mit vorgegebener Steigung DR/DT auf die Menge erhöht, die durch die
normaler Eingabegrößen des Steuergeräts (FFG, F6R ...) vorgegeben ist.
[0050] Hierdurch ist der sonst auftretende Konflikt "Bremse/Fahrpedal" gelöst, es werden
harte Mengenstöße vermieden, wobei man durch die zusätzliche Einführung der Geschwindigkeits-Sicherheitsschwelle
Ns einen weiteren Auslegungsfreiheitsgrad erzielt. Wesentlich ist auch, daß bei einer
solchen Sicherheitsfäll-Auslegung der oder die Stellregler nicht an den Anschlag laufen.
[0051] Da für dieses spezielle Sicherheitsproblem lediglich die Eingangsgrößen des Fahrpedalgebers
FFG sowie des Bremsschalters BS benötigt werden, die entsprechend der Darstellung
der Fig. 2 ohnehin dem Hauptrechner zugeführt sind, ergibt sich der weitere Vorteil,
daß diese gesamte Sicherheitsfunktion in den Hauptrechner 30 verlagert, dieser also
entsprechend ausgelegt werden kann, so daß auch ein wesentlich geringerer Schaltungsaufwand
resultiert.
[0052] Eine weitere Ergänzung vorliegender Erfindung, die auch für sich unabhängig erfinderische
Bedeutung hat, läßt sich schließlich noch der Darstellung der Fig. 6 entnehmen. Es
handelt sich hierbei um die weiter vorn schon angesprochene Möglichkeit der Anordnung
eines zweiten Stellreglers oder Ersatzreglers, der in Fig. 6 mit 66 bezeichnet ist.
Der Normalregler trägt, wie in Fig. 2 das Bezugszeichen 36.
[0053] Zwar verfügt das Sicherheits- und Notfahrsystem in der Darstellung der Fig. 2 ebenfalls
über einen zweiten und daher redundanten Regler 36'; dieser kann bei diesem System
aber auch wahlweise vorgesehen sein, da im Sicherheitsfallauch lediglich die Stellregelung
des Regelwegs auf den zweiten Zweig, gebildet aus den Blöcken 44 und 52 umschaltet,
so daß mit der RWmin-Kennlinie weitergeregelt wird. Diese Aufschaltung des zweiten
Zweigs kann auch auf den ursprünglichen Stellregler vorgenommen werden. Im Gegensatz
hierzu erhöht der entsprechend der Fig. 6 effektiv vorgesehene redundante Stellregler
66 die Verfügbarkeit des ganzen Systems und damit auch des Fahrzeugs. Dabei liegen
folgende Überlegungen zugrunde. Bei EDC-Systemen wird die Einspritzmenge über den
elektromagnetischen Steller 38' (siehe Fig. 6) mit Positionsrückmeldung (Stellung
der Regelstange - RWist-Geber) und einem Stellregler 36 im Steuergerät zugemessen.
Bei Ausfall dieses einen Stellreglers kann auf keinen Fall mehr eine Mengenzumessung
durchgeführt werden, so daß auch das mit einer solchen Brennkraftmaschine ausgerüstete
Fahrzeug stehenbleibt.
[0054] Die Erfindung sieht hier einen zweiten Ersatzstellregler 66 oder redundanten Regler
vor und stellt ferner Mittel zur Verfügung, die erkennen, ob der normale Stellregler
36 funktionsunfähig ist, damit auf den Ersatzstellregler 66 umgeschaltet werden kann.
Es versteht sich, daß solche Maßnahmen auch bei anderen Stellreglern für andere Größen,
beispielsweise Abgasrückführrate ARF, Spritzbeginn oder ähnliches angewendet werden
können.
[0055] Als zu einem solchen Stellregler gehörig kann der eigentliche Regler (PID) selbst,
und in Erweiterung auch noch zugeordnete nachfolgende Stufen einschließlich Endstufe
(Stromregler 37) angesehen werden. Da ein Stellregler, wie schon erwähnt, allgemein
einen I-Anteil enthält, kann man bei funktionsfähigem Stellregler davon ausgehen,
daß bei Vorhandensein einer Regelabweichung der Reglerausgang auf die zur Ausregelung
der Abweichung maximal mögliche Position geht, er läuft an den Anschlag, wobei die
Richtung der Abweichung und die Richtung des Reglers am Anschlag einander sinngemäß
zugeordnet sind. Diese Zuordnung und die Forderung, daß der Regler an den Anschlag
läuft, erlauben eine Überprüfung des Stellreglers und eventuell nachfolgender Stufen
unter Beachtung des Grundsatzes, daß bei vorhandener Regelabweichung und bei Vorliegen
dieser Regelabweichung für eine vorgegebene Festzeit die Feststellung möglich ist,
ob der Reglerausgang sich am sinngemäßen Anschlag befindet. Ist dies nicht der Fall,
dann muß auf den Ersatzstellregler 66 umgeschaltet werden. Die Erfindung sieht entsprechend
Fig. 6 eine Vergleichseinrichtung 67 vor, der am Eingang 67a die Regelabweichung und
am Eingang 67b die Reglerausgangslage zugeführt sind. Die Regelabweichung wird dabei
in üblicher Weise an einem Summationspunkt 68 gewonnen, dem vom Hauptrechner der Regelstangensollwert
RWsoll und vom RWist-Geber der rückgeführte Regelstangenistwert zugeführt ist. Wird
festgestellt, daß nach Ablauf der vorgegebenen Festzeit 1
7 die Reglerausgangslage nicht dem Anschlag entspricht, aann schaltet der Vergleicher
über den Schalter 69 auf den Ersatzregler 66 um, der dann entweder ebenfalls mit dem
bisherigen Sollwert weiterarbeiten kann (zugeführt über die Leitung 70) oder dem auch
aus einer Notfahreinrichtung ein von dieser abgeleiteter, separater Sollwert über
die Leitung 71 als RWsoll-Not (s.Block
44, zuführbar ist. Ein Ausfall des Normalstellreglers
36 be-
Fig.2) deutet im letzteren Fall immer vollständiges Umschalten auf den Notfahrzweig, was
unter Umständen eine Vereinfachung der Logik darstellt.
[0056] Da ein solches Umschalten auch durch eine einmalige Stö-. rung ausgelöst werden kann
und mit den bisher erläuterten Mitteln eine Rückschaltung aus dem Notfahrbetrieb nicht
mehr möglich ist, obwohl gegebenenfalls die Funktionsfähigkeit des Normalreglers 36
nicht oder nicht weiter gestört ist, wird entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung
der Solleingang des (zunächst) als defekt erkannte Regler 36 auf einen Festsollwert
umgeschaltet, ebenfalls vom Ausgang des Vergleichers 67 durch Betätigung einer Schalteinrichtung
72, wobei dieser Festsollwert vorzugsweise in der Mitte des Normalbetriebsbereichs
liegt. Dabei wird vom Vergleicher 67 weiter der Ausgang des Normalreglers 36 beobachtet.
[0057] Da mit dem Ersatzstellregler 66 weiterhin mit den sich im Fahrbetrieb ergebenden
wechselnden Sollwerten RWsoll oder RWsoll-Not gearbeitet wird, wird der Normalregler
36 notwendigerweise wechselnd positive und negative Regelabweichungen bezüglich seines
Festsollwerts sehen, da ihm die RWist-Angabe weiter zugeführt wird. Bei wieder geheiltem,
also funktionsfähigem Stellregler 36 müßte dann im Wechsel von ihm der eine bzw. der
andere Anschlag angefahren werden.
[0058] Es ist dann möglich, eine vorgegebene Anzahl von Anschlagwechseln zu bestimmen, die
die Vergleichseinrichtung 67 erfassen kann und woraufhin sie dann wieder auf die Normalfunktion
zurückschalten kann, so daß aus der Notfahrfunktion wieder abgegangen werden kann
mit den sich hierdurch ergebenden Vorteilen und dem weiteren Vorteil, daß die Notfahrfunktion
wieder für einen Einsatz zur Verfügung steht.
[0059] Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
1. Sicherheits- und Notfahrverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung,
wobei zur übergeordneten Systemüberwachung fortlaufend Betriebszustandssignale der
Brennkraftmaschine (Fahrpedalstellung FFG(-LL), Drehzahl N, Bremspedalstellungs- oder
Bremslichtsignal BS, Istwert der Regelstangenposition RWist) erfaßt und ausgewertet
werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem Auftreten einer modifizierten
Leerlaufbedingung und eines vorgegebenen minimalen Werts des Regelwegs (RWmin) durch
den tatsächlichen Regelweg (RWist) die Stellregelung für den Regelweg auf einen zweiten,
längs einer RWmin-Kennlinie regelnden Zweig umgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum jeweils drehzahlabhängigen,
aus dem RWmin-Kennlinienverlauf für Notfahrt gewonnenen RWmin-Wert ergänzend das Signal (FFG) des Fußfahrgebers (21) hinzugefügt wird zur Gewinnung
des neuen, eine erweiterte Notfahrt ermöglichenden Regelstangensollwerts (RWsoll-Not).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellregelung.mit
dem neuen, kennlinienabhängigen und fußfahrpedalabhängigen Sollwert (RWsoll-Not) auf
einen zweiten, redundanten Stellregler (36', 66) geschaltet wird zur gleichzeitigen
Absicherung von Störungen im Normalstellregler (36,66).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeugung
der RWmin-Kennlinie für den Notfahrbetrieb das Drehzahlsignal (N) des Normaldrehzahlgebers
(31) oder eines Ersatzdrehzahlgebers (31'; SBS) zugrundegelegt wird, der als Spritzbeginnsensor
ein Drehzahlsignal aus dem effektiv erfaßten Spritzbeginn ableitet oder synchron zur
Kurbelwellenumdrehung redundant erfaßte Drehzahlsignale durch Teilung herab-. setzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für
den Notfahrbetrieb drehzahlabhängig generierte RWmin-Kennlinienverlauf eine Starthysteresefunktion
umfaßt, die für den Kaltstart eine zusätzliche Startmenge über die RWmin-Kennlinie
hinaus drehzahlabhängig freigibt und nach erstmaligem überschreiten der normalen Startabwurfdrehzahl
auf die Normal-RWmin-Kennlinie zurückschaltet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung
des modifizierten Leerlaufsignals (FFG-LC) entweder ein Bremspedal-Betätigungssignal
(BS) mit einem Fahrgeschwindigkeitsregelsignal (FGR) verglichen oder das Nichtauftreten
eines Fahrgeschwindigkeit-Regelsignals (FGR) mit einem Fahrpedal-Normalleerlaufsignal
(FFG-LL) verglichen und erst nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit (T) das
modifizierte Leerlauf Signal (LL*) die Stellregelung bleibend bei gleichzeitigem Vorliegen der Bedingung RWist > RWmin
umschaltet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende
Umschaltung unter Umgehung der modifizierten Leerlaufsignalerstellung und des Vergleichs
RWist mit RWmin unmittelbar von einer separaten, dem Hauptrechner (30) zugeordneten
überwachungseinrichtung (Watchdog 30a) zusätzlich vorgenommen werden kann.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfall
des RWist-Gebers erfaßt und auf ein simuliertes, aus dem Stellreglerausgang abgeleitetes
RWist*-Signal umgeschaltet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur bleibenden
Stellregelungsumschaltung ein Reaktionsmittel (bistabiles Flipflop 50; im Rechner
sinngemäßer Umschaltalgorithmus) angesteuert wird, welches bei Ausbleiben des modifizierten
Leerlaufsignals (LL*) rückgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (50) auch
bei Auftreten der Starthysteresefunktion rückgesetzt wird.
11. Sicherheits- und Notfahrverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung,
wobei zur übergeordneten Systemüberwachung fortlaufend Betriebszustandssignale der
Brennkraftmaschine (Fahrpedalstellung FFG(-LL), Drehzahl N, Bremspedalstellungs- oder
Bremslichtsignal BS, Istwert der Regelstangenposition RWist) erfaßt und ausgewertet
werden, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß bei vorausgesetztem I-Anteil des Stellreglers die Regelabweichung und die Regler-Ausgangslage
überwacht werden und bei Nichterreichen eines ausgangsseitigen Anschlagwerts durch
den Stellregler nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums (r) auf einen Ersatzregler
(66) umgeschaltet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ersatzregler der gleiche
Sollwert für den Regelstangenweg (RWsoll) zugeführt wird wie dem abgeschalteten Normalstellregler
(36).
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ersatzregler
(66) ein Notfahrsollwert (RWsoll-Not) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Umschalten auf den Ersatzregler (66) der Normalregler (36) mit einem festen Sollwert
beaufschlagt und seine Reglerausgangslage fortlaufend weiterbeobachtet wird, mit der
Maßgabe, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von ausgangsseitigen Anschlagwerten
die Funktionsfähigkeit des Normalreglers- (36) erkannt und auf diesen aus dem Notfahrbetrieb
rückgeschaltet wird.
15. Sicherheits- und Notfahrverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung,
wobei zur übergeordneten Systemüberwachung fortlaufend Betriebszustandssignale der
Brennkraftmaschine (Fahrpedalstellung FFG(-LL), Drehzahl N, Bremspedalstellungs- oder
Bremslichtsignal BS, Istwert der Regelstangenposition RWist) erfaßt und ausgewertet
werden, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Vermeidung einer Abschaltung oder Einspritzmengenreduzierung, gegebenenfalls
bis auf Sicherheitsmenge Null bei gleichzeitigem Auftreten eines Bremssignals (BS)
sowie eines sich außerhalb des Leerlaufbereichs befindenden Fahrpedalsignals (FFG-LL)
diese beiden Signale zueinander in eine zeitliche Bedingungsabhängigkeit gebracht
werden, derart, daß auf einen Sicherheitsfall nur dann erkannt wird, wenn bei fehlendem
Leerlaufsignal (FFG-LL) entweder das Fahrpedal sich zuerst nicht in der Leerlaufstellung
befindet und zeitlich nachfolgend die Bremse betätigt wird, oder wenn zuerst die Bremse
betätigt wird (Auftreten des BS-Signals) und zeitlich nachfolgend das Fahrpedal nicht
in die Leerlaufstellung gelangt und gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit größer als
eine vorgegebene Mindestsicherheitsgeschwindigkeit (V > VSmin) ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eintritt des Sicherheitsfalls
eine Wartezeit (Tw) gestartet und erst nach Ablauf der Wartezeit die zugeführte Einspritzmenge
durch entsprechende Beaufschlagung des Hauptrechners oder nachgeschalteter Komponenten
rampenförmig über der Zeit mit vorgegebener Steigung reduziert und anschließend auf
eine vorgegebene Sicherheitsdrehzahl (Ns) geregelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufheben
des Sicherheitsfalls die Einspritzmenge rampenförmig über der Zeit mit vorgegebener
größerer Steigung auf die durch die normalen Eingabegrößen des Steuergeräts vorgegebene
Menge erhöht wird.
18. Sicherheits- und Notfahreinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung,
wobei zur übergeordneten Systemüberwachung fortlaufend Betriebszustandssignale der
Brennkraftmaschine (Fahrpedalstellung FFG-LL, Drehzahl N, Bremspedalstellungs- oder
Bremslichtsignal BS, Istwert der Regelstangenposition RWist) erfaßt, verglichen und
zur Brennkraftmaschinenabschaltung oder Notfahrbetrieb ausgewertet werden, zur Durchführung
des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß eine einen minimalen Regelweg-Kennlinienverlauf (RWmin) über der Drehzahl erzeugende
Schaltung (44) vorgesehen ist, deren Ausgang im Sicherheitsfall zur Stellregelung
des Regelwegs auf den Stellregler (36, 36'; 66) geschaltet wird.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß.ein mit der die RWmin-Kennlinie
erzeugenden Schaltung (44) verbundener redundanter Stellregler (36'; 66) vorgesehen
ist, auf den der Eingang des nachgeschalteten Stellers (38) bzw. ein diesem vorgeschalteter
Stromreg-Ier (37) im Sicherheitsfall geschaltet ist.
20. Einrichtung nach Anspruch %8 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung
eines erweiterten Notfahrbetriebs die die RWmin-Kennlinie erzeugende Schaltung (44)
zur Einregelung beliebiger Regelweg-Sollwerte die Position des Fußfahrgebers auswertet.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der
die RWmin-Kennlinie erzeugende Schaltung (44) ein Starthystereseblock (42) zugeordnet
ist, der drehzahlabhängig bis zum erstmaligen überschreiten einer vorgegebenen Startabwurfdrehzahl
die RWmin-Kennlinie in Richtung auf höhere Einspritzwerte freigibt.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein redundanter Drehzahlgeber (31; Spritzbeginnsensor) vorgesehen ist, der, gegebenenfalls
über eine Teilerschaltung (42) und einen vorgeschalteten Drehzahlaufbereitungsblock
(41) die Notfahrblöcke bildende Schaltung (44) zur RWmin-Kennlinienerzeugung, eine
überdrehschutzschaltung (61) sowie den Starthystereseblock (52) mit einem Drehzahlsignal
versorgt.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine
ein modifiziertes Leerlaufsignal (LL*) definierende Schaltung vorgesehen ist, die zusätzlich zur Bremspedalbetätigung ein
Fahrgeschwindigkeits-Regelsignal (FGR) sowie ein Fahrpedal-Leerlaufsignal (FFG-LL)
auswertet und ein nachgeschaltetes Reaktionsglied (Flipflop 50) ansteuert.
24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichent, daß zur Erzeugung des modifizierten
Leerlauf Signals (LL*) ein erstes UND-Gatter (46) vorgesehen ist, dem ein Bremsenbetätigungssignal (BS)
und ein Fanrgeschwindigkeits-Regelsignal (FGR) zugeführt ist, welches negiert auch
einem zweiten UND-Gatter (46b) zugeführt ist, das an seinem anderen Eingang das Fahrpedalleerlaufsignal
(FFG-LL) erhält, das die Ausgänge beider UND-Gatter (46a, 46b) einem ODER-Gatter (47)
zugeführt sind, an dessen Ausgang das modifizierte Leerlaufsignal (LL*) gebildet ist, welches dem einen Eingang eines nachgeschalteten UND-Gatters (48)
zugeführt ist, dessen anderem Eingang ein die Bedingung RWist > RWmin erfüllendes
Signal zugeführt ist.
25. Einrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal
des das modifizierte Leerlaufsignal (LL*) zusammen mit der Bedingung RWist > RWmin verarbeitenden UND-Gatters (48) einer Verzögerungsschaltung
(49) zugeführt ist, der zur Umschaltung auf den Notfahrbetrieb ein bistabiles Flipflop
(50) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang entweder die Stellregelung des Regelwegs auf
die Notfahrblöcke (44, 52) umschaltet oder den Steller (48) für den Regelweg (RW)
auf einen redundanten Stellregler (46') umschaltet.
26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsfall-Ausgangssignal
des Flipflops (50) dem Hauptrechner (30) zugeführt ist.
27. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Hauptregler (30) eine eigene Sicherheitsüberwachungsschaltung (Watchdog 30a)
zugeordnet ist, deren Ausgangssignal unmittelbar die Stellregelungsumschaltung oder
die Umschaltung auf den redundanten Stellregler (36) bewirkt.
28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücksetzung des Flipflops (50) zur Rückschaltung
in den Normalbetrieb aus dem Notfahrbetrieb bei Wegfall des modifizierten Leerlaufsignals
(LL*) sowie, über ein ODER-Gatter (51) bei Vorliegen , einer Starthysteresebedingung durch den Starthystereseblock (52) erfolgt.
29. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
daß eine überwachungsschaltung (58) für den Regelweggeber vorgesehen ist, die bei
dessen Ausfall auf einen aus dem Ausgang des Stellreglers (36) ein simuliertes Regelwegistwertsignal
(RWist*) erzeugende Schaltung (60) umschaltet.
30. Sicherheits- und Notfahreinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung,
wobei zur übergeordneten Systemüberwachung fortlaufend Betreibszustandssignale der
Brennkraftmaschine (Fahrpedalstellung FFG-LL, Drehzahl N, Bremspedalstellungs- oder
Bremslichtsignal BS, Istwert oder Regelstängenposition RWist) erfaßt, verglichen und
zur Brennkraftmaschinenabschaltung oder Notfahrbetrieb ausgewertet werden, insbesondere
nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 28, zur Durchführung des Verfahrens
nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vergleichsschaltung (67) vorgesehen ist, die die Regelabweichung, die auch dem Stellregler
(36) zugeführt ist, zusammen mit der Reglerausgangslage zur Erfassung von ausgangsseitigen
Anschlagpositionen des mit einem I-Anteil behafteten Stellregler (36) überwacht und
dann auf einen (redundanten) Ersatzregler (66) umschaltet, wenn der Normalregler (36)
bei für eine vorgegebene Zeitdauer (f) vorherrschender Regelabweichung anschlagpositionsfrei
verbleibt.
31. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umschaltung auf
den Ersatzregler für den Notfahrbetrieb dem Normalregler (36) ein Festsollwert zuführbar
ist bei fortdauernder Überwachung der Reglerausgangslage derart, daß bei Auftreten
einer vorgegebenen Anzahl von Anschlagpositionen am Ausgang des Normalreglers (36)
auf diesen für den weiteren Betrieb rückgeschaltet wird.
32. Einrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umschalten
auf den Ersatzregler (66) diesem von den Schaltungsblöcken (44, 52) des Notfahrzweigs
ein Regelweg-Notfahrbetriebs-Sollsignal (71) zugeführt ist.
33. Sicherheits- und Notfahreinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung,
wobei zur übergeordneten Systemüberwachung fortlaufend Betriebszustandssignale der
Brennkraftmaschine (Fahrpedalstellung FFG-LL, Drehzahl N, Bremspedalstellungs- oder
Bremslichtsignal BS, Istwert oder Regelstangenposition Rwist) erfaßt, verglichen und
zur Brennkraftmaschinenabschaltung oder Notfahrbetrieb ausgewertet werden, insbesondere
nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 32, zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung des
Auftretens eines Sicherheitsfalls bei gleichzeitiger Brems- und Fahrpedalbetätigung
das zeitlich aufeinanderfolgende Auftreten von Brems- und Fahrpedalsignalen (BS; FFG-LL)
erfassende Schaltungsblöcke (62, 63) vorgesehen sind.
34. Einrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Eingang eines
an seinem Ausgang ein Sicherheitsfall-Signal erzeugenden UND-Gatter 64) ein nicht
die Leerlaufposition betreffendes Fahrpedalstellungssignal (FFG-LL) und dem anderen
Eingang von den Zeitordnungsblöcken (62, 63) beeinflußte Signale zugeführt sind und
daß Schaltungsmittel vorgesehen sind, die nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit
(Tw) die Einspritzmenge rampenförmig bis zur Erreichung einer vorgegebenen Sicherheitsdrehzahl
reduzierend auf diese Drehzahl so lange regeln, bis nach Aufhebung des Sicherheitsfalls
rampenförmig auf die Normaleinspritzmenge hochgeregelt wird, wobei diese Schaltungsmittel
einschließlich des Sicherheitsfall-Erkennungsmittels (62, 63, 64, 65) innerhalb des
Hauptrechners (30) realisiert wird.