DE3325651C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zeitsteuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Zeitsteuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe ist aus der DE-OS 31 34 667 bekannt. Diese bekannte Zeitsteuereinrichtung weist einen hydraulischen Zeitgeber zum Betätigen eines Teils auf, um die Einspritzvoreilung einer Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine einzustellen, wobei die Einspritzvoreilung entsprechend dem Tastverhältnis eines impulsförmigen Ansteuersignals eingestellt wird, das an ein Zeitsteuerventil des hydraulischen Zeitgebers angelegt wird. Die bekannte Zeitsteuereinrichtung enthält ferner eine erste Einrichtung zum Erzeugen eines die Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe anzeigenden ersten Signals und auch eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines das Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals anzeigenden zweiten Signals. Das impulsförmige Ansteuersignal wird mit Hilfe eines Impulsgenerators erzeugt, wobei das Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals entsprechend dem zweiten Signal gesteuert wird.

Aus der DE-OS 26 53 046 ist ein elektronisches Regelverfahren und ein Regelsystem zur Bestimmung des Spritzbeginns bei Dieselmotoren bekannt. Gemäß diesem bekannten Regelverfahren wird zur Ermittlung eines winkelproportionalen Sollwertes des optimalen Spritzbeginns ein entsprechende Daten enthaltendes Kennfeld unter Einbeziehung von äußeren Betriebsparametern wie Drehzahl, Last, Temperatur usw. ausgewertet und ferner durch Abtastung vorzugsweise im Spritzdüsenbereich ein winkelproportionales Istwertsignal des Spritzbeginns ermittelt. Mit Hilfe einer Vergleichslogik, die sowohl das Istwertsignal als auch das Sollwertsignal empfängt, wird eine Regelabweichung festgestellt und es wird eine Einrichtung zur Spritzverstellung entsprechend angesteuert, womit eine geschlossene Regelschleife gebildet ist.

Da bei herkömmlichen Zeitsteuereinrichtungen der erläuterten Art das Zeitsteuer-Magnetventil zum Öffnen/Schließen durch das Anlegen eines impulsförmigen Signals mit einer konstanten Periode betätigt wird, und da die Einstellung der Einspritzvoreilung entsprechend dem Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals durchgeführt wird, ist sie auch mit dem Nachteil behaftet, daß sie sich infolge einer Resonanzerscheinung unstabil bewegt, wenn die Drehzahl der von einem Brennkraftmotor betätigten Einspritzpumpe in einem ganz bestimmten Drehzahlbereich liegt.

Wenn beispielsweise in einem Sechszylindermotor ein impulsförmiges Ansteuersignal mit einer Periode von 20 (ms) verwendet wird, ist die Reaktionsperiode der vorerwähnten Gegen- oder Reaktionskraft bei Motordrehzahlen von 1000 U/min und bei 2000 U/min 10 (ms) bzw. 5 (ms), so daß der Zeitgeber unstabil wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist eine Einrichtung vorgeschlagen worden, in welcher eine Anzahl Oszillatoren, die unterschiedliche Ausgangsfrequenzen haben, vorgesehen sind und in welcher das Ausgangssignal eines der Oszillatoren zum Steuern des impulsförmigen Ansteuersignals verwendet wird, um das Auftreten der Resonanzerscheinung zu vermeiden. Da jedoch die Resonanzzonen insbesondere in dem unteren Drehzahlbereich nahe beieinander liegen, hat diese vorgeschlagene Einrichtung den einen Nachteil, daß das Schalten der Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals häufig in dem unteren Drehzahlbereich durchgeführt werden muß, und weist den weiteren Nachteil auf, daß die Standfestigkeit des Steuervorgangs zum Zeitpunkt des Schaltens der Frequenz nicht gewährleistet werden kann, da es nicht möglich ist, eine ausreichend breite Hysteresezone zu erreichen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Zeitsteuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der angegebenen Gattung zu schaffen, in welcher das Auftreten von Resonanzerscheinungen des Zeitgebers in dem ausnutzbaren Drehzahlbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe vermieden werden kann, um so einen sicheren und beständigen Steuerbetrieb durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Da die Beziehung zwischen der Frequenz und der Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe, in welcher der Zeitgeber nicht in Resonanz kommt, schon vorher durch Versuche ermittelt werden kann, kann die Zeitsteuereinrichtung so eingestellt werden, daß die durch vorausgehende Versuche erhaltenen Daten vorab in einem Speicher gespeichert werden und die Ansteuerimpulsfrequenz, welche keine Resonanzerscheinung in dem Zeitgeber hervorruft, wird für eine gegebene Drehzahl für diesen Zeitpunkt auf der Basis der in dem Speicher gespeicherten Daten festgelegt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Frequenzberechnungsschaltung zu verwenden, die anhand einer oder anhand mehrerer Formeln jeweils zu einer bestimmten Drehzahl eine geeignete Frequenz berechnet, bei welcher keine Resonanzerscheinung auftritt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Zeitsteuereinrichtung mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit Merkmalen nach der Erfindung, wobei die Kraftstoffeinspritzpumpe zum Teil im Schnitt wiedergegeben ist;

Fig. 2 eine Darstellung eines Resonanzbereichs in einer N-f-Ebene;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Zeitsteuereinrichtung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung;

Fig. 4 ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm der Zeitsteuereinrichtung der Fig. 3;

Fig. 5A bis 5E Zeitdiagramme der Signale in Fig. 4, und

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Ansteuerimpuls-Signalgenerators.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Zeitsteuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei eine Kraftstoffeinspritzpumpe zum Teil im Schnitt wiedergegeben ist. Die Einrichtung 1 weist eine herkömmliche Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe 2 auf, die dazu verwendet wird, die eingespritzte Kraftstoffmenge und die Einspritzvoreilung (oder den Zeitpunkt des Beginns einer Kraftstoffeinspritzung) elektronisch zu steuern; die Kraftstoffeinspritzpumpe 5 spritzt von einem (nicht dargestellten) Tank zugeführten Kraftstoff über Rohrleitungen und Einspritzdüsen in die Zylinder eines Dieselmotors 3 ein. Obwohl in Fig. 1 nur eine Rohrleitung und eine zugeordnete Einspritzdüse 5 zwischen einem Druckventil 6 der Einspritzpumpe 2 und einem Zylinder 7 des Motors 3 dargestellt sind, wird der Kraftstoff von zugeordneten (nicht dargestellten) Druckventilen der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 in entsprechender Weise in die anderen Zylinder des Motors 3 eingespritzt. Die Einrichtung 1 weist eine Steuereinheit 8 zum elektronischen Steuern der Einspritzvoreilung der Kraftstoffeinspritzung auf.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 weist eine Antriebswelle 9, die drehbar in einem Gehäuse 10 gehaltert ist und von dem Motor 3 angetrieben ist, eine durch die Antriebswelle 9 gedrehte Nockenscheibe 11 und einen Rollenhalter 12 mit einer Anzahl Rollen auf (von welchen in Fig. 1 nur eine Rolle 13 zu sehen ist). Durch die Nockenscheibe 11 wird ein Plungerkolben 14 entsprechend der Drehbewegung der Antriebswelle 9 hin- und herbewegt und gleichzeitig gedreht. Der Plungerkolben 14 weist an seinem einen Ende Einlaßschlitze auf, deren Anzahl der Anzahl der Zylinder des Motors 3 entspricht. (In Fig. 1 sind nur zwei Einlaßschlitze 15 und 16 dargestellt.) Bekanntlich wird die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die jeweilige Stellung zwischen einer Steuerbuchse 17 und dem Plungerkolben 14 eingestellt. Zum Einstellen ist die Steuerbuchse 17 an ein Solenoid-Stellglied 18 angekoppelt; der elektrische Strom zum Steuern des Solenoid-Stellglieds 18 wird von einer (nicht dargestellten) Kraftstoffmengen-Steuereinheit zugeführt, wodurch dann die Stellung der Steuerbuchse 17 zum freien Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmenge geändert werden kann.

An dem Stellglied 18 ist ein Positionsfühler 19 zum Fühlen der Stellung der Steuerbuchse 17 vorgesehen, und ein Signal S₁ von dem Positionsfühler 19 wird als ein die Größe der Belastung an dem Motor 3 anzeigendes Signal an die Steuereinheit 8 angelegt.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 weist einen hydraulischen Zeitgeber 20 zum Einstellen der Einspritzvoreilung des von der Einspritzpumpe 2 eingespritzten Kraftstoffs auf. Der Zeitgeber 20 weist einen Kolben 21 auf, auf dessen eine Endfläche eine Druckfeder 22 wirkt. Obwohl, um die Beschreibung der Einrichtung zu erleichtern, die Achse des Zeitgebers 20 hier so dargestellt ist, daß sie parallel zu der der Antriebswelle 9 verläuft, ist in einer tatsächlich ausgeführten Einrichtung der Zeitgeber 20 so festgelegt, daß die Achse des Zeitgeberkolbens 21 und die Antriebswelle 9 einen rechten Winkel miteinander bilden. Ein in einer Gehäusekammer 23 herrschender Druck wird über einen Durchlaß 24 und eine Verengung 25 auf die andere Endfläche des Zeitgeberkolbens 21 ausgeübt. Ein druckregulierendes Magnetventil oder ein Zeitsteuerventil 26 ist vorgesehen, um den auf den Zeitgeberkolben 21 ausgeübten Druck zu regulieren, um so den Kolben 21 in einer geforderten Stellung festzulegen. Das Zeitsteuerventil 26 wird entsprechend gesteuert, um den Druck in einer Zylinderkammer 27 auf einen geforderten Wert einzustellen. Der Kolben 21 ist gelenkig mit einem Ende einer Stange 28 verbunden, deren anderes Ende mit dem Rollenhalter 12 verbunden ist, so daß die Winkelstellung des Rollenhalters 12 entsprechend der Stellung des Zeitgeberkolbens 21 geändert werden kann so daß die Kraftstoff-Einspritzvoreilung durch ein impulsförmiges Ansteuersignal S₂ gesteuert werden kann, das von der Steuereinheit 8 aus an die Erregerwicklung 29 des Zeitsteuerventils 26 angelegt wird.

Zum Feststellen der Motordrehzahl und des oberen Totpunkt- Zeitpunkts des Motors 3 ist ein herkömmlicher Fühler 31 vorgesehen, welcher aus einer an der Kurbelwelle 33 des Motors 3 befestigten, mit Zähnen versehenen Scheibe 32 und einer elektromagnetischen Abnahmespule 34 gebildet ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind vier Zähne 32 a bis 32 d am Umfang der Scheibe 32 ausgebildet, und ein von der elektromagnetischen Abnahmespule 34 erzeugtes Signal S₃ ändert seinen Wert, wenn sich entsprechend der Drehzahl des Motors 3 diese Zähne der Spule 34 nähern und sich dann wieder von ihr entfernen. Das heißt, das Signal S₃ ändert seine Frequenz entsprechend der Motordrehzahl. Um den oberen Totpunkt-Zeitpunkt des Motors mit Hilfe des Fühlers 31 festzustellen, ist die mit Zähnen versehene Scheibe 32 an der Kurbelwelle 33 in der Weise befestigt, daß einer der Zähne der Abnahmespule 34 jedesmal dann gegenüberliegt, wenn einer der Kolben des Motors 3 den oberen Totpunkt erreicht. Darüber hinaus weist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 einen Kühlmittel-Temperaturfühler 30 auf, der digitale Daten D₁ erzeugt, welche die Temperatur des Kühlmittels des Motors 3 anzeigen.

Die Einspritzdüse 5 ist mit einem Fühler 35 versehen, welcher ein Zeitsteuersignal S₄ erzeugt, welches den Zeitpunkt des Öffnens des Ventils der Einspritzdüse 5 anzeigt. Der Fühler 35 besteht aus einer Induktionsspule und einem Kern, welcher bezüglich der Induktionsspule entsprechend der Versetzung eines (nicht dargestellten) Nadelventils in der Einspritzdüse 5 versetzt ist. Da der Aufbau der Einspritzdüse mit einem derartigen Fühler bekannt ist, braucht er hier im einzelnen nicht mehr beschrieben zu werden. Das von dem Fühler 35 erzeugte Zeitsteuersignal S₄ wird an die Steuereinheit 8 angelegt.

Die Steuereinheit 8 berechnet einen optimalen Wert einer Einspritzvoreilung für den Betriebszustand des Motors für jeden Augenblick auf der Basis der Daten D₁ und der Signale S₁, S₃ und S₄, und das Tastverhältnis des Ansteuerimpulses S₁ wird in der Weise festgesetzt, daß die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 aufgrund des berechneten Ergebnisses bei der Einspritzvoreilung betätigt wird. Wenn daher das Zeitsteuer-Magnetventil 26 betätigt wird, um entsprechend dem Tastverhältnis des Ansteuerimpulses S₂ zu öffnen/zu schließen, wird der Druck in der Zylinderkammer 27 entsprechend eingestellt und die Winkelstellung des Rollenhalters 12 wird entsprechend gesteuert, um den geforderten Wert bei der Einspritzvoreilung zu erhalten.

Wenn in dieser Ausführungsform das Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals S₂ auf einem konstanten Wert gehalten wird, wird die Stellung des Zeitgeberkolbens 21 entsprechend der Druckänderung in der Gehäusekammer 23 geändert.

In Fig. 2 ist das Ergebnis einer Messung dargestellt, um eine Aufzeichnung zu erhalten, welche die Resonanzzone in der N-f-Ebene zeigt, wobei der Wert der Drehzahl N der Kraftstoffeinspritzpumpe auf der Abszisse und der Wert der Frequenz f des impulsförmigen Ansteuersignals S₂ auf der Ordinate aufgetragen ist. In Fig. 2 sind die gemessenen Punkte, an welchen es zu der Resonanzerscheinung kommt, durch rautenförmige Markierungen dargestellt, wobei jeweils die Breite der rautenförmigen Markierung in der Ordinatenrichtung die Breite des Pendelns um die Nenndrehzahl anzeigt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, kommt es zu der Resonanzerscheinung, wenn die Drehzahl N und die Frequenz f in einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehen. Das heißt, es kommt zu der Resonanzerscheinung, wenn die Beziehung zwischen der Drehzahl N und der Frequenz f in den schraffierten Zonen in der N-f-Ebene liegt.

Um die Frequenz f des impulsförmigen Ansteuersignals S₂ so festzulegen, daß der Zeitgeber hinsichtlich der Drehzahl nicht in den Resonanzbereich kommt, hat die Steuereinheit 8 auch die Funktion, die Frequenz f in der Weise zu ändern, daß die Beziehung zwischen der Drehzahl N und der Frequenz f nicht in der in Fig. 2 dargestellten Resonanzzone liegt.

In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit 8 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 dargestellt. Die Steuereinheit 8 weist eine Einspritzvoreil-Fühlschaltung 41, welche tatsächliche Einspritzvoreildaten D₂ erzeugt, welche die tatsächliche Einspritzvoreilung bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang anzeigen, und eine die optimale Einspritzvoreilung berechnende Schaltung 42 auf, welche optimale Einspritzvoreildaten D₃ erzeugt, um die optimale Einspritzvoreilung zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf der Basis der verschiedenen Daten anzuzeigen, welche den Zustand des Motorbetriebs betreffen und welche an die Schaltung 42 angelegt werden. Das Signal S₃ von dem Fühler 31 wird an die Schaltung 41 als ein Signal angelegt, das den Zeitpunkt des oberen Totpunkts des Motors 3 anzeigt. Das Zeitsteuersignal S₄ von dem Fühler 35 wird ebenfalls angelegt. Das Zeitsteuersignal S₄ ist ein Signal, das den Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung anzeigt. In der Einspritzvoreil-Fühlschaltung 41 wird die tatsächliche Einspritzvoreilung aufgrund des Unterschieds zwischen dem Zeitpunkt T₁, welcher durch das Zeitsteuersignal S₄ angezeigt ist, und den den oberen Totpunkt wiedergebenden Zeitpunkt T₂ festgestellt, der durch das Signal S₃ angezeigt ist, und die tatsächlichen Einspritzvoreildaten D₂ werden in digitaler Form erzeugt.

In Fig. 4 ist ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm der Einspritzvoreil-Fühlschaltung 41 dargestellt. Das Signal S₃ von dem Fühler 31 wird an eine Wellenform-Verarbeitungsschaltung 101 angelegt, um ein dem Signal S₃ entsprechendes Rechtecksignal bzw. einen entsprechenden Rechteckimpuls zu erzeugen. Die Impulsfolge RP von der Wellenform-Verarbeitungsschaltung 101 wird über eine Ausgangsleitung 102 an eine Frequenz- Multiplizierschaltung 103 angelegt, welche eine phasenstarre PLL-Schaltung ist. Die Frequenz des Signalausgangs von der Wellenform-Verarbeitungsschaltung 101 wird dann multipliziert, und das sich ergebende multiplizierte Signal wird dann von der Frequenz-Multiplizierschaltung 103 erhalten. Der Signalausgang der Multiplizierschaltung 103 wird an eine Impulsformerschaltung 104 angelegt, und die sich ergebenden, impulsförmigen Signale CP von der Impulsformerschaltung 104 werden über eine Leitung 105 als Zählimpulse an einen Zähler 106 angelegt.

Um die Anzahl Zählimpulse zu zählen, die während des Abschnitts von dem Zeitpunkt an, an welchem die Einspritzdüse 5 geöffnet wird, bis zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, an welchem die zugeordnete Kurbelwelle den oberen Totpunkt erreicht, ist ein R-S-Flip-Flop 107 vorgesehen, das Zählsteuerimpulse GP an seinem Ausgangsanschluß Q erzeugt, um den Zählvorgang des Zählers 106 auf der Basis eines Zeitsteuersignals S₄′, das durch Formen des Signal S₄ in einer Wellenformerschaltung 113 erzeugt worden ist, und auf der Basis von Bezugszeitimpulsen RP zu steuern, die von der Wellenform-Verarbeitungsschaltung 101 erzeugt worden sind. Da, wie oben beschrieben, die jeweilige Lagebeziehung zwischen der Scheibe 32 und der Spule 34 so ist, daß einer der Zähne an der Scheibe 32 der Spule 34 jedesmal dann gegenüberliegt, wenn sich die zugeordnete Kurbel im oberen Totpunkt befindet, erzeugt die Spule 34 ein Signal, welches den Zeitpunkt anzeigt, an welchem der obere Totpunkt erreicht wird; dies Signal wird an die Wellenformer- Verarbeitungsschaltung 101 angelegt, um die Bezugszeitsteuerimpulse zu erzeugen, welche den oberen Totpunkt-Zeitpunkt anzeigen. Wenn das Zeitsteuersignal S₄′ an den Setzanschluß S des R-S-Flip-Flops 107 angelegt wird und die Bezugszeitsteuerimpulse von der Wellenform-Verarbeitungsschaltung 101 an den Rücksetzanschluß R des R-S-Flip-Flops 107 angelegt werden, wie in Fig. 5A bis 5C dargestellt ist, nimmt der Q- Ausgang des R-S-Flip-Flops 107, welcher als ein Zählsteuerimpuls GP verwendet wird, einen hohen Pegel für die Dauer von dem Zeitpunkt an, an welchem das Zeitsteuersignal S₄′ zu der Zeit t₁ (Zeitpunkt T₁) erzeugt wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Bezugszeitsteuerimpuls RP zur Zeit t₂ (Zeitpunkt T₂) erzeugt wird. Der Zähler 106 ist so ausgelegt, daß er nur wirksam ist, solange der Zustand des Zeitsteuerimpulses GP einen hohen Pegel aufweist, so daß die Anzahl Impulse, die an den Zähler für die Dauer von dem Zeitpunkt t₁ bis t₂ angelegt worden sind, gezählt werden können.

Der Zählstand, der mittels des Zählers 106 registriert worden ist, wird in Form von Zähldaten CD₁ abgegeben, und die Zähldaten CD₁ werden an eine Halteschaltung 108 angelegt, welche auch Halteimpulse P₁ erhält, welche in einem Halteimpulsgenerator 109 auf der Basis der Zählsteuerimpulse erzeugt werden, die von dem RS-Flip-Flop 107 über eine Leitung 110 abgeleitet worden sind (wie in Fig. 5E dargestellt ist). Da der Zeitpunkt, an welchem der Halteimpuls P₁ erzeugt wird, genau (festgelegt) ist, nachdem der Zählvorgang des Zählers 106 durch den Zählsteuerimpuls GP gesperrt wird, werden die sich ergebenden Zähldaten CD₁, welche durch das Zählen der Impulse erhalten werden, die über eine Zeit erzeugt worden sind, die durch jeden Zählsteuerimpuls festgelegt ist, in der Halteschaltung 108 durch das Anlegen des Halteimpuls gespeichert, und dann werden die gehaltenen Daten CD₂ an einen Datenumsetzer 111 angelegt, während die nächsten Daten von dem Zähler 106 bereits in der Halteschaltung 108 gehalten werden. Die gehaltenen Daten CD₂ werden in dem Datenumsetzer 111 in Winkeldaten umgesetzt, welche die Einspritzvoreilung zu diesem Zeitpunkt anzeigen. Die sich ergebenden Daten, welche die Einspritzvoreilung als einen Winkel anzeigen, werden als die tatsächlichen Einspritzvoreildaten D₂ abgeleitet.

Die Halteimpulse von dem Impulsgenerator 109 werden über eine Verzögerungsschaltung 112 als Rücksetzimpulse auch an den Zähler 106 angelegt. Folglich wird der Zähler 106 durch die Rücksetzimpulse nach jedem Halten der Daten CD₁ in der Halteschaltung 108 rückgesetzt, so daß der Zähler 106 bereit ist, den nächsten Zählvorgang durchzuführen.

In Fig. 3 wird das Signal S₃ an eine Wellenformerschaltung 43 angelegt, die einen Rechteckimpuls PS₁ erzeugt; der Rechteckimpuls PS₁ wird dann an eine Drehzahl berechnende Schaltung 44 angelegt, in welcher die Motordrehzahl N jeden Augenblick auf der Basis des Rechteckimpulses PS₁ berechnet wird. Daten D₄, welche die Motordrehzahl D anzeigen, werden von der Drehzahl berechnenden Schaltung 44 erzeugt und an die die optimale Einspritzvoreilung berechnende Schaltung 42 angelegt. Das Signal S₁ wird mit Hilfe eines A/D-Umsetzers 45 in entsprechende Digitaldaten D₅ umgesetzt, welche auch an die Schaltung 42 angelegt werden, welche optimale Einspritzvoreildaten D₃ digitaler Form unter Zugrundelegung dieser Eingangsdaten D₁, D₄ und D₅ berechnet und erzeugt.

Die die optimale Einspritzvoreilung berechnende Schaltung 42 weist einen Speicher zum Speichern der Daten auf, welche die Beziehung zwischen den eingegebenen Daten D₁, D₄ und D₅ und die optimalen Einspritzvoreildaten D₃ betreffen.

Bekanntlich hängt die optimale Einspritzvoreilung von den Verhältnissen des Motorbetriebs zu jedem Zeitpunkt ab, und die Beziehung zwischen der optimalen Einspritzvoreilung und den Betriebsverhältnissen des Motors, wie der Motordrehzahl, der Kühlmitteltemperatur u. ä., kann gewöhnlich experimentell festgelegt werden. In dieser Ausführungsform werden die Daten D₁, D₄ und D₅ an die Rechenschaltung 42 in Form von Digitaldaten angelegt, und die optimale Einspritzvoreilung zu diesem Zeitpunkt wird in der Rechenschaltung 42 auf der Basis dieser eingegebenen Daten berechnet. Die Rechenschaltung 42 weist einen Speicher auf, in welchem die Daten, welche die vorstehende Beziehung betreffen, die auf die oben angegebene Weise erhalten worden ist, gespeichert werden, und die optimale Einspritzvoreilung kann entsprechend der oben angegebenen Gruppe von eingegebenen digitalen Daten ausgewählt werden. Es ist eine elektronische Schaltung bekannt, welche einen Speicher aufweist, um die sich ergebenden Daten zu speichern, die im voraus durch die eingegebenen Daten festgelegt sind, und welcher die gespeicherten Daten, die den eingegebenen Daten entsprechen, von dem Speicher aus abgeben kann, wenn die eingegebenen Daten an der elektronischen Schaltung als Adressendaten angelegt werden. Es ist eine der herkömmlichen Methoden, die sich ergebenden Daten im voraus an der Adresse des Speichers zu speichern, welche durch die eingegebenen Daten bestimmt worden ist, die den sich ergebenden Daten entsprechen, und die sich ergebenden Daten zu erhalten, indem die eingegebenen Daten an dem Speicher als Adressendaten angelegt werden. Dann werden optimale Einspritzvoreildaten D₃, welche das in der Schaltung 42 berechnete Ergebnis anzeigen, in digitaler Form abgegeben.

Die Daten D₃ werden in einen Addierer 46 eingegeben, in welchem die Daten D₃ mit den tatsächlichen Einspritzvoreildaten D₂ mit den in Fig. 3 dargestellten Polaritäten addiert werden. Dadurch werden Fehlerdaten D₆, welche den Unterschied zwischen der tatsächlichen Einspritzvoreilung und der berechneten optimalen Einspritzvoreilung anzeigen, erzeugt. Die Fehlerdaten D₆ werden an eine Schaltungsanordnung 47 angelegt, welche ein Impulssignal S₅ erzeugt. Das Impulssignal S₅, dessen Tastverhältnis sich entsprechend den Daten D₆ ändert, wird an das Zeitsteuerventil 26 als Ansteuerimpuls S₂ angelegt, nachdem es durch einen Verstärker 48 verstärkt ist. Die Änderung der tatsächlichen Einspritzvoreilung, die durch den Zeitgeber 20 hervorgerufen worden ist, wird als Änderung in den tatsächlichen Einspritzvoreildaten D₂ an den Addierer 46 rückgekoppelt, und der Zeitgeber 20 wird dann in der Weise gesteuert, daß die tatsächliche Einspritzvoreilung mit der optimalen Einspritzvoreilung übereinstimmt.

Um die Frequenz f des impulsförmigen Signals S₅, das von der Schaltungsanordnung 47 erzeugt worden ist, entsprechend der Drehzahl N der Kraftstoffeinspritzpumpe jeden Augenblick zu ändern, um die Resonanzerscheinung an dem Zeitgeber in dem praktischen Drehzahlbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe zu vermeiden, ist die Schaltungsanordnung 47 mit einer Frequenzberechnungsschaltung 49 versehen. Die Daten D₄, welche die Drehzahl N anzeigen, werden an die Frequenzberechnungsschaltung 49 angelegt, welche eine Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals berechnet, durch welches der Zeitgeber betätigt werden kann, ohne daß aufgrund der Daten D₄ die Resonanzerscheinung auftritt. Die Frequenzberechnungsschaltung 49 erzeugt dann Steuerdaten D₇, durch welche ein Triggerimpulsgenerator 51 gesteuert wird, der ein Triggerimpulssignal TP erzeugt, welches eine Frequenz hat, die in der Frequenzberechnungsschaltung 49 berechnet worden ist.

Die Schaltungsanordnung 47 hat auch eine programmierbare monostabile Schaltung (PSS) 52, welche durch das Triggerimpulssignal TP getriggert wird, und die PSS-Schaltung 52 wird jedesmal dann getriggert, wenn einer der Impulse des Triggerimpulssignals TP angelegt wird, und erzeugt einen Impuls mit einer durch die Daten D₆ festgelegten Impulsbreite. Ein gemeinsames Taktimpulssignal CL von einem Taktimpulsgenerator 50 wird an die Frequenzberechnungsschaltung 49, den Triggerimpulsgenerator 51 und PSS-Schaltung 52 angelegt. Die Schaltungsanordnung 47 erzeugt dann ein impulsförmiges Signal S₅, dessen Frequenz von der Frequenzberechnungsschaltung 49 berechnet worden ist und das ein Tastverhältnis hat, das erforderlich ist, damit die tatsächliche oder Isteinspritzvoreilung mit der Solleinspritzvoreilung übereinstimmt.

Die PSS-Schaltung 52 kann auch einen anderen Trigger-Zeitgeber verwenden, und der Triggerimpulsgenerator 51 kann einen frei schwingenden Zeitgeber verwenden.

Die Rechenoperation der Frequenzberechnungsschaltungen 49 wird nunmehr anhand von Fig. 2 beschrieben. Wie vorstehend bereits ausgeführt, kommt es bei dem Zeitgeber zu der Resonanzerscheinung bei einer ganz bestimmten Beziehung zwischen der Drehzahl N der Kraftstoffeinspritzpumpe und der Frequenz f des impulsförmigen Ansteuersignals S₂, und die Bereiche, in welchen der Zeitgeber in dem Resonanzzustand arbeitet, sind durch schraffierte Streifen in der N-f-Ebene gekennzeichnet. Folglich wird in der Frequenzberechnungsschaltung 49 der Wert der Frequenz f für die Drehzahl N jeden Augenblick in der Weise berechnet, daß die Verknüpfung der Drehzahl N und der Frequenz f während des geforderten Drehzahlbereichs der Kraftstoffeinspritzpumpe nicht in einem der Resonanzbereiche vorkommt. In dieser Ausführungsform sind drei charakteristische Kurven oder Kennlinien (X), (Y) und (Z) vorgesehen, bei welchen sich die Beziehung zwischen N und f gewöhnlich durch die folgende Gleichung ausdrücken läßt:

f = k₁N + k₂ (1)

wobei k₁ und k₂ Konstante sind. Diese drei charakteristischen Kurven oder Kennlinien befinden sich in dem resonanzfreien Bereich in der N-f-Ebene, und eine der Kurven (X), (Y) und (Z) wird im Hinblick auf die Ansprechcharakteristik des Zeitsteuerventils 26 verwendet. In dieser Ausführungsform ist der praktische Drehzahlbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe in eine Zone I niedriger Drehzahl, eine Zone II mittlerer Drehzahl und eine Zone III hoher Drehzahl aufgeteilt, und die Kennlinie (X) ist für Drehzahlen in der Zone I, die Kennlinie (Y) für Drehzahlen in der Zone II und die Kennlinie (Z) für Drehzahlen in der Zone III ausgewählt. Um einen sicheren Betrieb des Zeitgebers während der Änderung der Frequenz f zu gewährleisten, werden die Hysteresecharakteristiken verwendet, so daß die Umschaltgeschwindigkeit, wenn eine Kennlinie in eine andere Kennlinie geändert wird, davon abhängt, ob die Drehzahl N zunimmt oder abnimmt. Künstliche Kennlinien zwischen der Drehzahl N und der Frequenz f sind in Fig. 2 durch dicke Linien dargestellt.

Zum Steuern der Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals S₂ muß der Resonanzbereich des Zeitgebers in der N-f-Ebene durch Versuche vorher erhalten werden, und die drei Wertegruppen von k₁ und k₂ müssen in der Weise festgelegt werden, daß die Gl. (1) in einem resonanzfreien Bereich in der N-f-Ebene festgesetzt werden kann. Die Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals kann dann dadurch berechnet werden, daß eine Gruppe konstanter Werte k₁ und k₂ in der Frequenzberechnungsschaltung 49 entsprechend der Größe der Drehzahl N ausgewählt wird. In diesem Fall ist zur Realisierung der Hysteresekennlinien die Übergangsgeschwindigkeit zum Wechseln von einer Gruppe konstanter Werte k₁ und k₂ auf eine andere nicht konstant; sie wird jedoch unter Berücksichtigung der Anstiegs-/Abnahmetendenz der Drehzahl N zu diesem Zeitpunkt entschieden. Eine solche Berechnung kann ohne weiteres mit Hilfe eines Mikroprozessors durchgeführt werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird entsprechend dem Wert der Drehzahl N eine der Kennlinien (X), (Y) und (Z) ausgewählt. Es kann jedoch auch nur eine Kennlinie, beispielsweise die Kennlinie (Z) für den gewünschten Drehzahlbereich der Kraftstoffeinspritzpumpe verwendet werden. Obwohl die Kennlinie (X) oder (Y) in diesem Fall natürlich auch verwendet werden kann, da der Wert der Frequenz f für den Bereich III hoher Drehzahl beachtlich angestiegen ist, kann es erforderlich sein, daß ein Magnetventil mit besonders guten Ansprechcharakteristiken verwendet wird.

Bei Verwenden einer Schaltungsanordnung, in welcher die N- f-Kennlinie nicht geändert wird, kann statt der Frequenzberechnungsschaltung 49 ein D/A-Umsetzer zum Erzeugen einer Gleichspannung verwendet werden, deren Pegel den Daten D₄ entspricht, und statt des Triggerimpulsgenerators 51 kann ein spannungsgesteuerter Oszillator verwendet werden, dessen Schwingfrequenz von der Ausgangsspannung des D/A-Umsetzers abhängt. Hierdurch kann dann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß der vorerwähnten Anordnung. Ein Ansteuerimpuls-Signalgenerator 60 weist einen D/A-Umsetzer 61 zum Umsetzen der Drehzahldaten D₄ in ein entsprechendes, analoges Spannungssignal V _s und einen spannungsgesteuerten Oszillator 62 auf, dessen Ausgangsfrequenz sich entsprechend dem Pegel des analogen Spannungssignals V _s ändert. Die Kenndaten des D/A-Umsetzers 61 und des spannungsgesteuerten Oszillators 62 sind so eingestellt, daß die Beziehung zwischen der durch die Daten D₄ dargestellten Drehzahl N und der Frequenz des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 62 der Kennlinie (Z) in Fig. 2 entspricht. Folglich kann der Signalgenerator 60 ein Triggerimpulssignal TRS erzeugen, dessen Frequenz durch die Kennlinie (Z) in Fig. 2 entsprechend der Drehzahl N festgesetzt wird. Das Triggerimpulssignal TRS wird an eine programmierbare, monostabile Schaltung 63 angelegt, welche derselbe Schaltungstyp wie die PSS-Schaltung 52 in Fig. 3 ist und welche ein impulsförmiges Signal S₅ erzeugt, dessen Frequenz durch das Triggerimpulssignal TRS und dessen Tastverhältnis entsprechend den Daten D₄ gesteuert wird.

Da mit dieser Anordnung die Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals zum Öffnen/Schließen des Zeitsteuerventils 26 kontinuierlich entsprechend der Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe geändert werden kann, um zu verhindern, daß der Zeitgeber in Resonanz kommt, kann das Zeitsteuerventil 26 ohne eine Frequenzunstetigkeit des impulsförmigen Ansteuersignals betrieben werden. Selbst wenn die Schaltung so ausgelegt ist, daß sich die Frequenz des Ansteuersignals entsprechend der Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe ändert, ist die Häufigkeit des Umschaltens bei der Frequenz des Ansteuersignals äußerst gering, und eine ausreichende Hysteresebreite beim Umschalten der Kennlinien kann erhalten werden. Somit kann der Steuervorgang des Zeit- oder Taktgebers in sicherer Form durchgeführt werden, ohne daß es zu der Resonanzerscheinung kommt.

Claims (5)

1. Zeitsteuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine, welche einen hydraulischen Zeitgeber zum Betätigen eines Teils der Pumpe aufweist, um die Einspritzvoreilung der Kraftstoffeinspritzpumpe einzustellen, wobei die Einspritzvoreilung entsprechend dem Tastverhältnis eines impulsförmigen Ansteuersignals eingestellt wird, das an ein Zeitsteuerventil des hydraulischen Zeitgebers angelegt wird, mit einer ersten Einrichtung zum Erzeugen eines die Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe anzeigenden ersten Signals, mit einer zweiten Einrichtung zum Erzeugen eines das Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals anzeigenden zweiten Signals, und mit einem Impulsgenerator zum Erzeugen des impulsförmigen Ansteuersignals, dessen Tastverhältnis entsprechend dem zweiten Signal gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (47), die die Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals (S₂) abhängig von der Drehzahl (N) der Kraftstoffeinspritzpumpe (1) so verändert, daß sie immer außerhalb der Resonanzbereiche des hydraulischen Zeitgebers (20) gehalten wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (47) eine Frequenzberechnungsschaltung (49) aufweist, die auf das erste Signal anspricht, um eine Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals (S₂), bei welcher es zu keiner Resonanzbildung des Zeitgebers kommt, für die Drehzahl (N) der Einspritzpumpe (2) zu jedem Zeitpunkt zu berechnen, einen Triggerimpulsgenerator (51) zum Erzeugen eines Triggerimpulssignals, dessen Frequenz entsprechend den ermittelten Daten der Frequenzberechnungsschaltung (49) festgelegt ist, und eine programmierbare monostabile Schaltung (52) aufweist, um ein impulsförmiges Signal zu erzeugen, dessen Frequenz entsprechend dem Triggerimpulssignal bestimmt wird und dessen Tastverhältnis entsprechend dem zweiten Signal festgesetzt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzberechnungsschaltung (49) zur Berechnung der Frequenz zu jedem Zeitpunkt auf der Basis einer Formel ausgebildet ist, welche eine Beziehung zwischen der Drehzahl (N) der Kraftstoffeinspritzpumpe (2) und der Frequenz (f) des impulsförmigen Ansteuersignals (S₂) ausdrückt, bei welcher es zu keiner Resonanzbildung des Zeitgebers kommt, wobei die Formel folgendermaßen lautet: f = k₁N + k₂wobei N die Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe, f die Frequenz des impulsförmigen Ansteuersignals ist, und k₁ und k₂ Konstante sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzberechnungsschaltung (49) zum Berechnen der Frequenz (f) des impulsförmigen Ansteuersignals entsprechend einer Formel aus einer Anzahl vorbestimmter Formeln ausgebildet ist, die jeweils eine Beziehung zwischen der Drehzahl (N) der Kraftstoffeinspritzpumpe und der Frequenz (f) des Ansteuersignals (S₂) ausdrücken, für welches der Zeitgeber nicht in Resonanz kommt, und eine Einrichtung aufweist, welche auf das erste Signal anspricht, um eine bestimmte Formel entsprechend der Drehzahl (N) der Kraftstoffeinspritzpumpe (2) auszuwählen, wobei das Ergebnis der Berechnung aufgrund der ausgewählten Formel durch das zweite Signal wiedergegeben wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal als ein Spannungssignal abgegeben wird, dessen Pegel sich mit der Änderung der Drehzahl (N) der Kraftstoffeinspritzpumpe ändert, und daß der Triggerimpulsgenerator ein spannungsgesteuerter Oszillator (62) ist, dessen Schwingfrequenz entsprechend dem ersten Signal (S₁) gesteuert wird.