DE2244017A1

DE2244017A1 - Kraftstoffsteuersystem fuer kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2244017A1
Application number: DE2244017A
Authority: DE
Inventors: Nobuhito Hobo; Yutaka Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1971-09-08
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1973-03-22
Also published as: JPS5417892B2; US3822679A; JPS4835231A; DE2244017B2; DE2244017C3

Description

PATENTANWALT S BÜRO HOMSEN - TlEDTKE - BüHLING

TEL. (0811) gIg 11 TELEX: 6-24303 topat 2 2 4 A 0 1 7 PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.; Dlpl.-Chem.Dr.D.Thomsen DIpI.-Ing. W. Welnkauff Dipl.-Ing. H. Tledtke (Fuchehohl 71)

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

8000 München 2

Kaiser-Ludwig-Platz 6 7. September 1972

Nippondenso Co., Ltd.
Kariya-shi / Japan

Kraftstoffsteuersystem für Kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffsteuersystem für Kraftstoffeinspritzbrennkraftmasehinen, bei dem die Fluidmenge in einer Betätigerkammer mit einer beweglichen Wand durch elektromagnetische Ventile geändert wird, die durch eine elektrische Steuerschaltung betrieben werden, wodurch ein Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe in Verbindung mit der Verschiebung der beweglichen Wand gesteuert wird.

Bisher verwendete KraftstoffSteuersysteme mit Kraftstof feiriijpritzpumpen für Kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschi-

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Miindiithe Abradaii, intb«iond«r· durch r»l«fon, bedürfen idulfllldier Beit&tlgung PottitMtk (Munihifi) KIo. It IS/4 Dratdnif Bank (Münoh.n) Kto. 5W9 709

nen waren weitestgehend mechanischer Art, wobei ein Steuerelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe« das eine Kraftstoffeinspritzcharakteristik der Maschine beeinflußt, durch eine Zentrifugalkraft betrieben wird, die durch ein Gewicht erzeugt wird, das zur Drehung mit der Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist.

Zur Gewährleistung einer verbesserten Maschinenleistung oder zur Durchführung von Geräusch- und Abgassteuerungen ist es nötig, daß eine sogenannte vorbestimmte Kraftstoffeinspritzcharakteristik, beispielsweise eine Steuercharakteristik der eingespritzten Kraftstoffmenge oder eine für eine Maschine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzzeitsteuercharakteristik, den Kraftstoffbedarf der Maschine höchst genau erfüllt, der nach den Betriebsbedingungen der Maschine, beispielsweise der Maschinendrehzahl und der Beschleunigerstellung (Gaspedalstellung), bestimmt ist, und ferner besteht eine Tendenz, daß die Maschinenbetriebsbedingungen, die eine solche vorbestimmte Kraftstoffeinspritzcharakteristik bestimmen, mehr P'aktoren umfassen, als bisher verwendet wurden, beispielsweise die Unterscheidung zwischen Beschleunigung und Verzögerung der Maschine.

Eo liegt datier darin ein Problem, daß es in vielen Fällen schwierig int, diese Forderungen allein mit einem konventionellem median lachen Kraftutoffstmiersyntem der zuvor beschriebenen Art zu erfüllen.

BAD ORiGiNAL 3 0 9 8 ] 2 / 0 8 5 A

Mit der Erfindung werden die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten^überwunden. Mit der Erfindung wird daher ein Kraftstoffsteuersystem geschaffen, bei dem die Menge an in einer Betätigerkammer 12, die eine bewegliche Wand 13 enthält, enthaltenem Kraftstoff durch ein Paar elektromagnetischer Ventile 7 und 8 gesteuert wird, so daß das Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe Io in Abhängigkeit von der Verschiebung der beweglichen Wand 13 betrieben wird. Das Kraftstoffsteuersystem besitzt einen Betriebsbedingungsdetektor 1 zur elektrischen Ermittlung der Betriebsbedingungen einer Maschine, die zur Bestimmung deren vorbestimmter Kraftstoffeinspritzcharakteristik erforderlich sind, einen Steuerspannungsgenerator 2 zum Empfangen des Betriebsbedingungssignals von dem Betriebsbedingungsdetektor 1 zur Erzeugung einer Steuerspannung, die der Kraftstoffeinspritzcharakteristik der Maschine entspricht, einen elektrischen Stellungsdetektor ¹J zur Ermittlung der Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements der Kraftstoffeinspritzpumpe Io zur Erzeugung einer Stellungsspannung, und einen Vergleicher 3 zum Vergleichen der Steuerspannung mit der Stellungsspannung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die der Differenz zwischen diesen beiden Spannungen entspricht, wodurch die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 als Eingangssignal an einer Elektromagnetventiltreiberschaltung 5 oder 6 anliegt, so daß die elektro-

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magnetischen Ventile 7 und 8 mit den Ventilbetätigungssignalen von den Treiberschaltungen 5 und 6 selektiv betrieben werden zur Bewirkung einer negativen Rück-' kopplung in solcher Weise, daß der Einstellpunkt fUr die Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuer· elements der Kraftstoffeinspritzpumpe Io derart gewählt ist, daß er der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzcharakteristik genügt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand echematischer Zeichnungen an Ausführungebeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffsteuereystems;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines hydraulischen Servomotors, der bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsteuersystem verwendet wird;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der vorbestimmten Basis· kraftstoffeinspritzmengensteuercharakteristiken einer Dieselmaschine;

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Fig. M zeigt einen elektrischen Schaltplan der elektrischen Steuerschaltung;

Fig. 5 zeigt ein Charakteristikdiagramm eines Steuerspannungsmusters, das durch den Steuerspannungsgenerator erzeugt wird; und

Fig.- 6 zeigt den Hauptteil einer anderen Ausführungsform des hydraulischen Servomotors.

In Figur 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen KraftstoffSteuersystems gezeigt; daran bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Maschinenbetriebsbedingungsdetektor zur Ermittlung der Betriebsbedingungen einer Maschine» beispielsweise der Drehzahl der Maschine und der Beschleunigerstellunfi, die zur Bestimmung einer vorbestimmten Kraftstoffeinsprit zcharakter is tik der Maschine notwendig sind,, und zum Erzeugen eines elektrischen Betriebszustandsignals₉ beispielsweise einer Drehzahlspannung/die der Drehzahl der Maschine entspricht ,oder einer Beschleunigerspannung, die der Beschleunigerstellung (Gaspedalstellung) entspricht. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Steuerspannungsgenerator, der als Eingangssignal das Betriebsbedingungssignal von dem Betriebsbedingungsdetektor 1 zur Erzeugung einer Steuerspannung empfängt, die einer vorbestimmten Kraftetoffeinspritzcharakteristik der Maschine entspricht. Die=·

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βer Steuerspannungsgenerator hat die gleiche Funktion wie ein Analogfunktionsgenerator mit der vorbestimmten Kraftstoff einspritzcharakteristik als Funktionsmuster.

Die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Vergleicher, der die Steuerspannung und eine Positionsspannung vergleicht, die er von einem Posititonsspannungsgenerator k empfängt und die der Stellung eines Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements einer Kraftstoffeinspritzpumpe Io entspricht, und dadurch eine Ausgangsspannung erzeugt, die der Differenz zwischen diesen beiden Spannungen entspricht. Die Bezugsziffern 5 und 6 bezeichnen eine Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung bzw. eine Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung, so daß in Abhängigkeit davon, ob die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 oberhalb oder unterhalb eines Bezugswertes liegt, entweder die Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung 5 oder die Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 ein Ventilbetätigungssignal zum Betreiben des Elektromagnetventils erzeugt. Die Bezugsziffern 7 und 8 bezeichnen ein Vorwärtssteuerelektromagnetventil bzw. ein Rückwärtesteuerelektromagnetventil, die beim Empfangen des Ventilbetätigungssignals von den Ventiltreiberechaltungen 5 bzw. 6 geöffnet werden.

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Die Bezugsziffer 9 bezeichnet ein hydraulisches Betätigungsorgan, in dem die Pluidmenge in seiner Betätigerkammer in Übereinstimmung mit dem öffnen und Schließen des Vorwärtssteuerelektromagnetventils 7 und des Rückwärtssteuerelektromagnetventils 8 geändert wird, wodurch die Stellung seiner beweglichen Wand entsprechend dieser Änderung bestimmt wird und somit das Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement der Kraftstoffeinspritzpumpe Io in Abhängigkeit von der Verschiebung der beweglichen Wand betrieben wird.

Das Vorwärtssteuerelektromagnetventil 7» das Rückwärtssteuerelektromagnetventil 8 und das hydraulische Betätigungsorgan 9 bilden einen Fluidservomotor 11, von dem eine Ausführungsform in Figur 2 gezeigt ist.

In Figur 2 bezeichnen die Bezugsziffern 7 und 8 die im vorhergehenden beschriebenen Vorwärts- bzw. Rückwärtssteuerelektromagnetventile, und die Bezugzsziffer bezeichnet das vorstehend erwähnte hydraulische Betätigungsorgan. Der Aufbau, die Betriebsweise der Elektromagnet ventile 7 und 8 wird anhand des Vorwärtssteuerelektromagnetventils 7 erläutert, wobei die Bezugsziffer 17 eine Energierungsspule (Erregerspule) bezeichnet, die Bezugs-

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ziffer 1θ einen mit einem Ventil 19 verbundenen beweglichen Eisenkern, die Bezugsziffer 2o eine Feder, die das Ventil 19 auf seinen Ventilsitz drücken kann und somit das Elektromagnetventil 7 in seine Schließstellung bringen kann, wenn in der Erregerspule 17 kein Erregerstrom fließt. Fließt ein Strom in der Erregerspule 17, wird eine magnetische Anziehungskraft erzeugt, so daß der bewegliche Eisenkern 18 bewegt wird und somit das Ventil 19 von dem Ventilsitz weg bewegt wird und den Durchgang durch das Elektromagnetventil 9 Öffnet. Der vorstehend beschriebene Aufbau und Betriebsweise sind identisch mit Aufbau und Betriebsweise des RÜckwärtssteuerelektromagnetventils Θ.

Das hydraulische Betätigungsorgan 9 besitzt die bewegliche Wand 13, die in der Betätigerkammer 12 angeordnet ist, so daß der hydraulische Druck in der Betätigerkammer 12 eine Kraft auf die bewegliche Wand 13 ausübt, während eine entgegengesetzt wirkende Feder Ik ebenfalls eine Kraft auf die bewegliche Wand 13 in einer Richtung ausübt, die der hydraulischen Kraft entgegenwirkt. Das Fluidvolumen in der Be tätiger kanone r 12 wird durch das Vorwärtssteuerelektromagnetventil 7, das einen mit der hydraulischen Hochdruckquelle in Verbindung stehenden Kanal 15 öffnet und schließt, und das Rückwärtssteuerelektromagnetventil θ bestimmt, das einen zum Niederdruckausgang

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führenden Kanal 16 öffnet und schließt. Wird sowohl dem Vorwärts- als auch dem Rückwärtssteuerelektromagnetventil 7 und 8 kein Erregerstrom zugeführt, werden die beiden Ventile in der Schließstellung gehalten. Vernachlässigt man die Fluidleckflüsse an den Dichtungen der beiden Ventile, wird somit kein Fluid in die Betätigerkammer 12 hin- /· ein-und aus dieser herausgelassen, so daß das Pluidvolumen in der Betätigerkammer 12 auf einem festen Wert bleibt und die bewegliche Wand 13 ebenfalls eine feste Stellung einnimmt, wodurch der hydraulische Druck in der Betätigerkammer 12 in einem Gleichgewichtszustand in Abhängigkeit von der Kraft der entgegenwirkenden Feder IM bleibt. Die Bezugsziffer 13a bezeichnet eine Verbindungsstange, die die bewegliche Wand 13 mit dem Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement der Kraftstoffeinspritzpumpe Io verbindet. Wird von der Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung 5 ein Elektromagnetbetätigungssignal erzeugt, fließt ein Erregerstrom in die Erregerspule 17 des Vorwärtssteuerelektromagnetventils 7. Damit wird das Elektromagnetventil 7 geöffnet, so daß der Kanal 15» der zu der hydraulischen Hochdruckquelle führt, geöffnet wird und das Fluid von der hydraulischen Hochdruckquelle in die Betätigerkammer 12 einläßt und somit die bewegliche Wand 13 in Richtung des Pfeils, d.h. in Vorwärtsrichtung, bewegt» Erzeugt dagegen die Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 eine Ventilbetätigungsspannung, wird das Rückwärtssteuerelektromagnetventil 8 geöffnet, so daß der Kanal 16 geöffnet wird, der die Betätiger-

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- Io -

kammer 12 mit dem Niederdruckausgang verbindet. Tritt dies ein, wird Fluid in der Betätigerkammer 12 durch die Kraft der Gegenfeder Ik durch den Kanal 16 gedrückt und bewegt dadurch die bewegliche Wand 13 in der Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil, d.h. in Rückwärtsrichtung. Die Bewegung der beweglichen Wand 13 wird über die Verbindungsstange 13a auf das Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement der Kraftstoffeinspritzpumpe Io übertragen, so daß dieses Steuerelement zur Regulierung der eingespritzten Kraftstoffmenge betrieben wird. Die Verbindungsstange 13a ist mit einem beweglichen Kontakt 63* eines Potentiometers 63 verbunden. Demzufolge wird in Abhängigkeit von der Bewegung der Verbindungs stange 13 eine der Stellung der beweglichen Wand 13 entsprechende Spannung an dem Punkt S erzeugt.

Es wird nun eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems zur Steuerung der Menge an in eine Diese lmas chine eingespritzten Kraftstoffs erläutert. Figur 3 zeigt in einem Diagramm die grundsätzlichsten vorbestimmten Charakteristiken der Menge an in eine Dieselmaschine •ingespritzten Kraftstoffs. In dem Diagramm nach Figur 3 repräsentiert die Ordinate die vorbestimnte Kraftstoffein-•pritsmeng· Q pro Zyklus pro Maschinenzylinder und die Abszisse die Drehzahl N der Maschine. Der Parameter ist

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die Gaepedalstellung θ, wobei θ = O die Minimalgaspedalstellung repräsentiert» θ = ΘΜ die Maximalgaspedalstellung und O θ ΘΜ.

Von den vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengen-Charakteristiken, die in Figur 3 gezeigt sind, repräsentiert die die Punkte A, B, E und C verbindende Kurve die Startanreicherung und Leerlaufkraftstoffeinspritzcharak- ' teristik, wobei der Wert Q_s die Kraftstoffmenge repräsentiert, die für das Starten der Maschine einzuspritzen ist, und Ng und N. die Zahl der Umdrehungen in Abhängigkeit von der Startgeschwindigkeit bzw. Leerlaufgeschwindigkeit repräsentieren. Die beim Leerlauf der Maschine vorbestimmte Menge an eingespritztem Kraftstoff wird nach der Kurve BCG bestimmt. Die durch die Punkte E, P und G gezogene Kurve repräsentiert die Vollastkraftstoffeinspritzmengencharakteristik, die eine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmengencharakteristik der Maschine bei deren Vollastbetrieb ist. In diesem Fall repräsentiert Q_p die Vollastkraftstoffeinspritzmenge und N_gp und Nj. die maximale Äusgangsdrehzahl bzw. die maximale Normaldrehzahl der Maschine. Die die Punkte H, I und G verbindende Kurve repräsentiert eine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmengencharaktefistik der Maschine unter deren Teillastzustand, wenn die Gaspedalstellung θ = θ. ist.

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In Figur Ί ist ein elektrischer Schaltplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffsteuersystems gezeigt, mit dem die in Figur 3 gezeigten vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengencharakteristiken erhalten werden.Inder Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Betriebsbedingungsdetektor, der aus einem Drehzahldetektor 22 zur Erzeugung einer Drehzahlspannung Vg, die proportional der Maschinendrehzahl ist, und einem Gaspedaldetektor 23 besteht, der eine Spannung erzeugt, die der Gaspedalstellung entspricht, d.h. eine Gaspedalspannung V-. Der Drehzahldetektor 22 besitzt ein gezahntes Rad aus magnetisierbarem Material, das mit der Maschinendrehzahl verbunden ist, und einen elektromagnetischen Abnehmer 25» der aus einer um einen Permanentmagneten gewickelten Aufnahmespule besteht und gegenüber dem Zahnrad 24 angeordnet ist. Der elektromagnetische Abnehmer erzeugt eine Impulsspannung mit einer Frequenz, die proportional der Drehzahl der Maschine ist, und die Wellenform dieser Impulsspannung wird durch einen Transistor 26 rückgeformt. Die rückgeformte Impulsspannung wird danach an eine Gleichspannungswandlerschaltung angelegt, die aus Dioden 27 und 28, Kondensatoren 29 und 3o und einem Widerstand 31 besteht und somit an dem Emitterwiderstand 33 eines einen Emitterfolger bildenden Transistors 32 eine Drehzahlspannung erzeugt. Der Beschleunigungsdetektor 23 erzeugt eine der Gaspedalstellung entsprechende Gleichspannung mittels eines Potentiometers 3^, das mit dem Gaspedal betrieblich verbunden ist.

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Die Bezugsziffer 2 bezeichnet den Steuerspannungsgenerator zur Erzeugung einer Steuerspannung, die der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengengrundch'arakteristik
der Dieselmaschine nach Figur 3 entspricht. Der Steuerspannungsgenerator 2 besitzt einen Start-Leerlaufsteuerspannungsgenerator 36, einen Vollast-Teillaststeuerspannungsgenerator 37 und eine Wählschaltung 38 für eine obere Grenze. In dem Start-Leerlaufsteuerspannungsgenerator 36 liegt die
Drehzahlspannung V_g an seinem Umkehreingang (Inversionseingang) an, während die Widerstandswerte der.Widerstände 4o, 41, 42, 43 und 44 gewählt sind zur Bestimmung der Verstärkung des Betriebsverstärkers 39 und einer Vorspannung, die an dem Nichtumkehreingang in Übereinstimmung mit der Drehzahlspannung Voq, die der Startanreicherungsdrehzahl Ν_σ
entspricht, und der Drehzahlspannung Vg_A anliegt, die der
Leerlaufdrehzahl N. entspricht, wie dies in Figur 5 gezeigt ist, und eine Einstellung durch ein mit einem Verstärkerausgangsanschluß 47 verbundenes Potentiometer 48 herbeigeführt wird zum Erhalten einer Ausgangsspannung V_cs» die der Startanreicherungskraftstoffeinspritzmenge Q_s entspricht.

Demgemäß ändert sich eine an einem Punkt ρ erzeugte Steuerspannung V„. mit Änderungen der Drehzahlspannung
Vg im wesentlichen gemäß Darstellung durch die die Punkte A¹, B¹, C' und Q' in Figur 5 verbindende Kurve (der Spannungs-

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bezug wird auf den Punkt einer Masseverbindung angenommen). Der Vollast-Teillaststeuerspannungsgenerator 37 empfängt die Drehzahlspannung Vo und die Beschleunigungsspannung V. als ein Inversionseingangssignal und ein Nichtinversionseingangssignal an einem Differenzverstärker 49. Ist die Beschleunigerstellung θ = θ«, θ = Q₁ bzw. θ = 9_Q, dann ist die Beschleunigungsspannung V. = V_M, V. = V₁ bzw. V. s Vq, während die Widerstandswerte der Widerstände 5o, 51, 52, 34' und 34" entsprechend den Drehzahlspannungen

Vor, und Vo_M gewählt sind, die der Drehzahl Mo_D maximaler or oM ■ . * or

Leistung bzw. der Maximalnormaldrehzahl N„ entsprechen; die Einstellung wird durch ein mit dem Ausgangsanschluß des Betriebsverstärkers 49 verbundenes Potentiometer 53 durchgeführt zur Herstellung einer Ausgangsspannung Vp₁, die der Vollastkraftstoffeinspritzmenge Qp entspricht.

Ist die Beschleunigungsspannung V. = V», ändert sich demgemäß eine an einem Punkt g erzeugte Steuerspannung Vp₂ mit Änderungen der Drehzahlspannung V₃ im wesentlichen gemäß Darstellung durch die Kurve JP¹G¹ in Figur Sind andererseits V_A = V₁ bzw. V_A = V_Q, ändert sich die Steuerspannung Vp₂ im wesentlichen gemäß Darstellung durch die Kurven JH¹I¹G¹ bzw. JE¹C¹¹G¹.

Die Wählschaltung 38 für die obere Grenze besitzt Dioden 54 und 55 und einen Widerstand 56, und es wird eine

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Stromverstärkung in einem Emitterfolgertransistor 57 durchgeführt, der somit die Steuerspannung V_c bei den Anschlüssen r und e eines Emitterwiderstandes 58 erzeugt. In Übereinstimmung mit der Charakteristik der Wählschaltung 38 für die obere Grenze nimmt die Steuerspannung Vq einen Wert an, der gleich dem Wert entweder der an dem Punkt ρ erzeugten Steuerspannung V_n. oder der an dem Punkt g erzeugten Steuer-

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spannung V^₂ ist, die größer als die andere ist. Demgemäß wird das Muster der Steuerspannung V„ gemäß Darstellung mit durchgehenden Linien in Figur 5> und es entspricht dem Muster der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengencharakteristik nach Figur 3· Die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Vergleicher, bei dem die durch die Wählschaltung 38 für die obere Grenze erzeugte Steuerspannung V_c über einen Widerstand 61 als Inversionseingangssignal an einem Differenzbetriebsverstärker 6o anliegt, während eine durch Unterteilung der Energiezufuhrspannung mittels eines Potentiometers 63 erhaltene Spannung V„ über einen Widerstand 62 als Nichtinversionseingangssignal an dem Betriebsverstärker 6o anliegt, Das Spannungsteilerverhältnis des Potentiometers 63 ändert sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Kraftstoffeinspritzmengensteuerelements der Kraftstoffeinspritzpumpe (z.B. die Kraftstoffsteuerstange in einer Linearkraftstoffeinspritzpumpe), und somit liefert die Spannung Vp

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an dem Punkt S eine Spannung entsprechend der Stellung des KraftBtoffeinspritzmengensteuerelements der Kraftstoffeinepritzpumpe, d.h. eine Stellungsspannung, wodurch die von der Kraftstoffeinspritzpumpe gepumpte Kraftstoffmenge Q proportional der Stellungsspannung Vp ist. Ist Q = Q_s, dann ist somit V_p = ^vqs* ^und *^st ^ ⁼ ^p* ^dßnn ^^st Vp = V_p. Der Vergleicher 3 vergleicht die Steuerspannung V_ mit dem Stellungssignal Vp und erzeugt die Ausgangsspannung V_Q ent* sprechend der Differenz zwischen den beiden Spannungen. Nimmt man an, daß V. die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 repräsentiert, wenn V_ß = V_c, und daß AV bzw. S die Totbereiche der Vorwärts- und Rückwärtssteuerelektromagnetventiltreiberschaltungen 5 und 6 in Ausdrücken der Eingangsund Ausgangsspannungen des Vergleichers 3 repräsentieren (wobei AV > 0, S 0), wenn \v_p - vJ^/SV, dann ist die Ausgangsspannung Vq des Vergleichers 3 gegeben mit V_b -<*£v₀ 4» V_b +<y , wenn V_p - V_Q >^V, dann ist V_Q > V_b + <f und wenn V_p - V_ß < - ^V, dann ist V_Q C V_p - 6 .

Die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 liegt an der Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung 5 und der Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 an. In der Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung 5 wird der Pegel der Ausgangsspannung des Vergleichers 3 durch ein Potentiometer 67 und eine Zenerdiode 68 eingestellt, um

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ein Elektromagnetventilbetätigungsausgangssignal hervorzurufen, so daß bei ^Vo^v/-^Vb "^ * ^e*^{n Trans}i^stor> 69 nichtleitend gemacht wird und einen Transistor Jo leitend werden läßt und somit eine Betätigungsausgangsspannung an die Erregerspule 17 des VorWärtssteuerelektromagnetventils 7 zu dessen öffnung angelegt wird und somit die bewegliche Wand 13 des hydraulischen Servomotors in Vorwärtsrichtung bewegt wird. Ist andererseits V₀^₁ V, ψ £ , wird der Transistor 69 leitend gemacht und der Transistor 70 somit nichtleitend gemacht und keine Ventilbetätigungsausgangsspannung erzeugt, so daß das Vorwärtssteuerelektromagnetventil 7 geschlossen bleibt und somit die bewegliche Wand 13 des hydraulischen Servomotors nicht bewegt wird.

In der Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 wird dann der Ausgangsspannungspegel des Vergleichers 3 ebenfalls durch ein Potentiometer 72 und eine Zenerdiode 73 eingestellt, um eine Elektromagnetventilbetätigungsausgangsspannung zu erzeugen. Ist V_Q ^ V, + 6 , leitet somit ein Transistor 7¹J und macht einen Transistor 75 nichtleitend und einen Transistor 76 leitend, so daß eine \entilbetätigungsausgangsspannung an einer Erreger-3pule 77 des Rückwärtssteuerelektromagnetventils 8 anliegt und dadurch die bewegliche Wand 13 des hydraulischen Servo-

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motors in Rückwärtsrichtung bewegt.

Oeht bei dem zuvor beschriebenen Aufbau und Betrieb bei einem gegebenen Betriebszustand der Maschine die Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements der Kraftetoffeinspritzpumpe Io über die Stellung, die der in Figur 3 gezeigten vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengencharakteristik genügt, um einen vorbestimmten Wert hinaus, dann gilt eine Gleichung Vp>V„ +/^Y zwischen der Stellungsspannung Vp und der Steuerspannung V_c· Tritt dies ein, wird die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 dann V_Q > V. +(J¹ , wodurch die Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 dazu gebracht wird, eine Ventilbetätigungsausgangsspannung an das Rückwärtssteuerelektromagnetventil 8 anzulegen, womit der hydraulische Servomotor zur Bewegung des
Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements in Rückwärtsrichtung, d.h. der Richtung zur Verminderung der Menge an eingespritztem Kraftstoff, gebracht wird. Liegt dagegen die Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements um einen vorbestimmten Wert vor der Stellung, die der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengencharakteristik genügt, dann gilt eine Gleichung V_p <.V_C -Δ-V, und
die Ausgangsspannung des Vergleichers 3 wird nun V_Q <^ V. - 6 Demzufolge legt die Elektromagnetvorwärtssteuertreiberschaltung 5 eine Ventilbetätigungsausgangsspannung an das

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Vorwärtssteuerelektromagnetventil 7 an und läßt den hydraulischen Servomotor das Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement in Vorwärtsrichtung bewegen, d.h. der Richtung zur Vergrößerung der Menge an eingespritztem Kraftstoff. Bleibt andererseits die Verschiebung der Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements von der Stellung, die der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmengencharakteristik genügt, innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs, dann gilt eine Gleichung \v_D - V_n|<.kV und damit JV_Q - V,l^.<5 , so daß sowohl die Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung als auch die Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 keine Ventilbetätigungsausgangsspannung erzeugen und somit der hydraulische Servomotor das Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement nicht dazu bringt, seine bestehende Stellung zu ändern. Auf diese Weise wird die Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements der Kraftstoffeinspritzpumpe Io automatisch gesteuert, indem die Stellung, die einer vorbestimmten Charakteristik der in eine Maschine eingespritzten Kraftstoffmenge genügt, als gewünschter Wert verwendet wird.

Der in der dargestellten Ausfuhrungsform verwendete hydraulische Servomotor kann ebenfalls gemäß Darstellung in Figur 6 aufgebaut sein. In Figur 6 bezeichnen die Bezugsziffern 7 und 7' Vorwärtssteuerelektromagnetventile und die Bezugsziffern 8 und 8' Rückwärtssteuer-

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elektromagnetventile. All diese Elektromagnetventile haben mit dem Elektromagnetventil 7 nach Figur 2 identischen Aufbau. Ein hydraulisches Betätigungsorgan 9* ist mit zwei Betätigerkammerη 12' und 12" und zwei beweglichen Wänden 13* und 13" versehen, die durch eine Verbindungsstange 13'a voneinander in einem vorbestimmten Abstand stehen.

Die Bezugsziffer 15 bezeichnet einen Kanal, der zu einer hydraulischen Hochdruckquelle führt, und die Bezugsziffer 16 bezeichnet einen Kanal, der zu einem Niederdruckauslaß führt. Die Verbindungsstange 13'a ist ebenfalls mit dem Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement verbunden. Wird eine Ventilbetätigungsausgangsspannung an die Vorwärtssteuerelektromagnetventile 7 und 7' angelegt, wird somit die Verbindungsstange 13'a in Richtung des Pfeils bewegt, während das Anliegen einer Ventilbetätigungsausgangs spannung an den Rückwärtssteuerelektromagnetventilen 8 und 8' die Bewegung der Verbindungsstange 13'a in Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil verursacht. Wird die Elektromagnetventilvorwärtssteuertreiberschaltung 5 und die Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberschaltung 6 der elektrischen Steuerschaltung nach Figur ¹I zur Betätigung der Vorwärtssteuerelektromagnetventile 7 und 7¹ bzw. der Rückwärtssteuerelektromagnetventile 8 und 8* verwendet, kann somit eine Kraftstoffsteuereinrichtung konstruiert

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werden, die äquivalent dem in Figur 2 gezeigten hydraulischen Servomotor ist. In diesem Fall ist jedoch der hydraulische Servomotor nach Figur 6 vorteilhaft, weil er einfach herzustellen ist und wegen des verringerten Drucks der hydraulischen Hochdruckquelle einfach au warten ist.

Nach den vorhergehenden Ausführungen wird das erfindungsgemäße Kraftstoffsteuersystem zur Steuerung der Menge an eingespritztem Kraftstoff verwendet; die Erfindung kann jedoch ebenfalls bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzzeit angewendet werden * In diesem Fall ermittelt der Betriebsbedingungsdetektor elektrisch Betriebsbedingungen der Maschine, wie die Maschinendrehzahl und die Beschleunigung der Maschinendrehzahl, die zur Bestimmung der Zeit der Einspritzung des Kraftstoffs in die Maschine nötig sind, und der Steuerspannungsgenerator erzeugt eine Steuerspannung entsprechend einer vorbestimmten Kraftstoffeinspritzzeitsteuercharakteristik der Maschine, wodurch die so erhaltene Steuerspannung und die der ermittelten Stellung des Kraftstoffeinspritzzeitsteuerelements der Kraftstoffeinspritzpumpe Io entsprechende Stellungsspannung an den Vergleicher angelegt werden, um eine Vergleicherausgangsspannung entsprechend der Differenz zwischen den beiden Spannungen zu erzeugen und somit das entsprechende elektromagnetische Ventil des hydraulischen Servomotors durch seine Elektromagnetventiltreiberschaltung zu betätigen. Da-

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her ist der Aufbau eines solchen Kraftstoffeinspritzzeitsteuersy8tems identisch mit dem in Figur 2 gezeigten Aufbau.

Zusätzlich zu verschiedenen Arten von öl können Fluide, wie komprimierte Luft, als Betätigungsfluid bei dem erfindungsgemäßen System verwendet werden.

Es ist somit ersichtlich, daß mit der Erfindung ein Kraftstoffsteuersystem geschaffen wird, bei dem ein elektromagnetventilbetriebener Fluidservomotor verwendet wird, zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements einer Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei Betriebsbedingungen einer Maschine elektrisch ermittelt werden und als Eingangsinformation zur Erzeugung einer
Steuerspannung benutzt werden, die einer vorbestimmten
Kraftstoffeinspritzcharakteristik der Maschine entspricht, und die Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements der Kraftstoffeinspritzpumpe als eine
Stellungsspannung ermittelt wird, wobei die Steuerspannung und die Stellungsspannung in einem Vergleicher verglichen werden zur Erzeugung einer Vergleicherausgangsspannung entsprechend der Differenz zwischen den beiden Spannungen, wobei die Vergleicherausgangsspannung zur
selektiven Betätigung der Elektromagnetventile des

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Fluidservomotors zur Steuerung der Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements der Kraftstoff einspritzpumpe benutzt wird, wodurch automatisch die Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements mit der Stellung als gewünschter Wert gesteuert wird, die der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzcharakteristik der Maschine genügt. Somit besteht ein großer Vorteil gegenüber den konventionellen Kraftstoffsteuersystemen für Kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschinen darin, daß eine größere Anzahl von Maschinenbetriebsbedingungen als bisher möglich ermittelt werden kann zur höchst genauen Steuerung der Menge an eingespritztem Kraftstoff, um einer vorbestimmten Kraftstoffeinspritzcharakteristik zur Verbesserung verschiedener Leistungen einer Maschine zu genügen.

Mit der Erfindung wird somit ein Kraftstoffsteuersystem für Kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschinen geschaffen. Das Kraftstoffsteuersystem besitzt eine Betätigerkammer, die eine bewegliche Wand enthält, die mit dem Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschine verbunden ist, ein Vorwärtssteuerelektromagnetventil, das in einem Kanal angeordnet ist, der die Betätigerkammer und

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eine Hochdruckfluidquelle verbindet, ein Rückwärtssteuerelektromagnetventil, das in einem Kanal angeordnet ist, der die Betätigerkammer mit einem Niederdruckauslaß verbindet, einen Betriebsbedingungsdetektor zum Ermitteln einer Betriebsbedingung der Maschine in Form von elektrischen Betriebsbedingungssignalen, einen Steuerspannungsgenerator zum Empfangen der Betriebsbedingungssignale zum Erzeugen einer Steuerspannung, die einer vorbestimmten Kraftstoffeinspritzcharakteristik der Maschine entspricht, •inen Stellungespannungsgenerator zum Erzeugen einer Stellungsspannung, die der Stellung des Steuerelements entspricht ,'einen Vergleicher tum Vergleichen der Steuerspannung mit der Stellungsspannung eur Erzeugung einer Aue gange spannung entsprechend der 'Differenz zwischen dieee'n beiden Spannungen, und ein· Elektromagnetventilvorwärtseteuertreibersehaltung und ein* Elektromagnetventilrückwärtssteuertreiberechaltung, die selektiv auf die Auegangespannung des Vergleichere ansprechen zur Erzeugung eines elektrischen Ausg&ngssignals zum selektiven Betreiben des Vorwärtseteuerelektromagnetventil« und d«s Rückwärtasteuerelektronagnetventils.

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Claims

Patentansprüche

./Kraftstoffsteuersystem für eine Kraftstoffeinspritzbrennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Betätigerkammer (12), die eine bewegliche Wand (13) enthält, die mit einem Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe (lo) für die Maschine verbunden ist, ein Vorwärtssteuerelektromagnetventil (7)» das in einem Kanal vorgesehen ist, der die Betätigerkammer (12) mit einer Hochdruckfluidquelle verbindet, ein Rückwärt ssteuerelementmagnetventil (8), das in einem Kanal vorgesehen ist, der die Betätigerkammer (12) mit einem Niederdruckauslaß verbindet, einen Betriebsbedingungsdetektor (1) zur elektrischen Ermittlung von Betriebsbedingungen der Maschine zum Erzeugen von elektrischen Betriebsbedingungssignalen, einen Steuerspannungsgenerator (2) zum Empfangen der Betriebsbedingungssignale zum Erzeugen einer Steuerspannung, die einer vorbestimmten Kraftstoffeinspritzcharakteristik der Maschine entspricht, einen Stellungsspannungsgenerator (¹O zum Erzeugen einer Stellungsspannung, die der Stellung des Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelements entspricht, einen Vergleicher (3) zum Vergleichen der Steuerspannung mit der Stellungsspannung zum Erzeugen einer Aüsgangaspannung entsprechend der Differenz zwischen diesen beiden Spannungen, und eine Elektromagnetveiit iLvorwärtsateuer- treiberechaltung (5) und eine Elektromagnetventilrückwärte-

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Steuertreiberschaltung (6), die selektiv auf die Ausgangsspannung von dem Vergleicher (3) ansprechen zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals zur selektiven Betätigung des Vorwärtssteuerelektromagnetventils (7) und des Rückwärtssteuere lektromagnet vent ils (8).
2. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betatigerkammer in einem Fluidservomotor vorgesehen ist, daß das Kraftstoffeinspritzcharakteristiksteuerelement ein Kraftstoffeinspritzmengensteuerelement ist, daß die Steuerspannung einer vorbestimmten Menge an in die Maschine eingespritzten Kraftstoffs entspricht und daß das Vorwärtssfceuerelektormagnetventil und das Rückwärtssteuerelektromagnetventil des Pluidservomotors selektiv in Abhängigkeit von dem elektrischen Ausgangssignal des Vergleichers geöffnet werden.
3· KraftStoffsteuersystern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand des Pluidservomotors zur Hin- und Herbewegung in der Betätigerkammer angeordnet ist und daß der Pluidservomotor ein in der Hetätigerkammer angeordnetes Pederorgan aufweist, das die bewegliche Wand in Richtung einer Fluidkammer in der !!«tätiger kammer vorspannt, wodurch bei alleiniger öffnung der, Vorwi'irtnateuerelektromagnetvent ilfj die bewegliche Wand da» Pederorgan in Uer Richtung ziuiainnicnrirückl, die das Kraft-• toffein*prittm*ngerieteuerelenw»nt eine Vorwärts Steuer um μ;

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ausführen läßt, während bei alleiniger öffnung des Rückwärts steuerelektromagnetventils die bewegliche Wand in einer Rich tung bewegt wird, die der Vorwärtssteuerrichtung entgegengesetzt ist.
4. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidservomotor ein Paar beweglicher ■Wände aufweist, die hin- und herbeweglich in des* Betätigerkammer angeordnet sinä und im Abstand Verbindungsstange fest -getragen ^mvämis iie Mt u®m Ks³^ft _ stoffeinspritÄiiengeriiStBiierelefseätit vei?l>ie#3&2? ist _ώ Fluidkammer, die" sirieehan ■ eim& ά&~ beweglisfee». i einem Innenwandend© öes» getatiggffkassns* gsöiMefe istj-©iira@ zweite Fluidkammer, die-"sswissehea der Wand und -der- anderen Imnenendtrsnö der bildet "ist/ ein erstes.

das in einem Kanal vorgeselien ist» dei¹ die mer -mit der Hochdruckfluidqiuelä« f&vbin&et _t . und- "ein Rückwärtßsteuerelektromagnetvesitiis.-"das In eiMesi Kanal gesehen ist, der die erste Finiäk«amnez\!ni$ -einem druckauslaß verbindet_# .lund'ein -erstes magnetventil, das in einem Kanal vorgesehen istj, dei* die zweite Fluidkammer mit der Hocharackfluidquelle verbindet,, und ein zweites Vorwlirtssteuerelektr©magnetventil» das.in. einem Kanal vorgesehen iBfc₂ der _;die zweite Fluidkammer mit dem Niederdruckauslaß verbindet _s wotcUurah bei alleiniger öff-

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nung dee ersten und zweiten Vorwärtssteuerelektromagnetventils das Paar bewegliche Wände in der Richtung bewegt wird, die das Kraftstoffeinspritzmengensteuerelemerit eine Vorwärtssteuerung durchführen läßt, während bei alleiniger öffnung des ersten und zweiten Rückwärtssteuerelektromagnetventils das Paar bewegliche Wände in die Richtung bewegt wird, die der Vorwärtssteuerrichtung entgegengesetzt ist.

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