DE3400711A1

DE3400711A1 - Einrichtung zum steuern des einspritzzeitpunktes von einem verbrennungsmotor zugefuehrten kraftstoff

Info

Publication number: DE3400711A1
Application number: DE19843400711
Authority: DE
Inventors: Kyoichi Fujimori; Mitsuo Hagiwara; Kazuo Higashimatsuyama Saitama Inoue; Hiroshi Isezaki Okada; Akira Saitama Sekiguchi; Seishi Yokohama Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1984-01-11
Publication date: 1984-07-19
Also published as: US4638782A; JPH0257212B2; GB2133185A; GB2133185B; DE3400711C2; GB8400330D0; JPS59128932A

Description

Anwaltsakte: 33 234

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern des EinspritzZeitpunktes von einem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

_n Zum elektronischen Steuern des Zeitpunkts der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors sind bereits verschiedene Arten von Einrichtungen zum Steuern des KraftstoffeinspritzZeitpunkts vorgeschlagen worden (c.F. SAE 800167) . Im allgemeinen

,ρ- hat diese Art Einrichtung einen Fühler, um den Zeitpunkt einer vorbestimmten Bezugswinkelstellung (z.B. den Zeitpunkt des oberen Totpunktes) der Kurbelwelle des Motors festzustellen.und hat noch einen weiteren Fühler, um den Istzeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraft-

2Q stoffeinspritzpumpe festzustellen; hierbei ist die Einrichtung so angeordnet, daß die Stellung eines den Einspritzzeitpunkt einstellenden Teils der Kraftstoffeinspritzpumpe in der Weise gesteuert wird, daß der tatsächliche Einspritzzeitpunkt , wie er aus den Ausgängen vonden vorerwähnten Fühlern festgelegt ist, jeden Augenblick mit dem optimalen Einspritzzeitpunkt übereinstimmt, der auf der Basis von Betriebsparametern, wie der Drehzahl des Motors, berechnet worden ist. Bei Verwendung eines geschlossenen oder Closed-Loop-Systems wie es vorstehend erwähnt ist, kann erwartet werden, daß eine hochgenaue Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes realisiert werden kann. In dem niedrigen Drehzahlbereich des Motors kommt es jedoch zu dem Nachteil, welcher den sicheren Steuerzustand verschlechtert. Die Gründe hierfür werden nachstehend erläutert.

In dem niedrigen Drehzahlbereich, wo die Einspritzmenge ziemlich klein ist, werden die Steuerbedingungen unstabil, da die Signalwellenform, die erforderlich ist, um den tat-

sächlichen Einspritzzeitpunkt festzustellen, aufgrund des niedrigen Pegels des Ausgangssignals von dem Fühler, mit welchem der tatsächliche Kraftstoffeinspritzzeitpunkt festgestellt wird (beispielsweise ein Nadelventil-Hubfühler, der in dem Krafteinspritzventil vorgesehen ist) erhalten werden kann. Darüber hinaus würde eine übermäßige Verstärkung des Fühlersignals das Signal/Rauschverhältnis des Signals verschlechtern und zu einem fehlerhaften Betrieb führen. Ferner kommt es wegen der großen Änderungen, die bei der 2Q Drehzahl in jedem Verbrennungszyklus vorkommen, zu einem großen Fehler bei der Berechnung des tatsächlichen Kraftstoff einspritzzeitpunkts.

Ein weiterer Nachteil ist der, daß beim Ansteuern und Antreiben des den Einspritzzeitpunkt einstellenden Teils mit - Hilfe eines hydraulischen Zeitgebers u.a., da der Öldruck bei niedriger Drehzahl zum Steuern des Einstellteils nicht hoch genug ist, die gewünschte Wirkung nicht erhalten werden kann, selbst wenn ein geschlossenes System verwendet wird.

.

Gemäß der Erfindung soll daher eine verbesserte Einrichtung zum Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes geschaffen werden, und insbesondere soll eine elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts geschaffen werden, welche den Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt selbst in dem niedrigen Drehzahlbereich des Motors genau steuern kann. Ferner soll gemäß der Erfindung eine elektronisch gesteuerte Einrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes geschaffen werden, bei welcher der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt durch Verwendung eines geschlossenen bzw. eines Closed-Loop-Systems während normaler Bedingungen und durch Verwendung eines offenen Systems gesteuert wird, wenn die Motordrehzfchl in einem vorbestimmten niedrigen Drehzahlbereich liegt.

Gemäß der Erfindung ist dies mit einer Einrichtung zum Steuern des Einspritzzeitpunkts von einem Verbrennungsmotor

— Π —

zugeführten Kraftstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts folgende Einrichtungen auf, nämlich eine Einrichtung zum Festlegen eines Solleinspritzzeitpunkts gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, eine Einrichtung zum Feststellen des tatsächlichen oder Ist-Einspritzzeitpunkts, eine Einrichtung zum Feststellen des Unterschieds zwischen dem Soll- und dem Ist-Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und ein Stellglied zum Betätigen des Einspritzzeitpunkt-Einstellteils der Kraftstoffeinspritzpumpe. Wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten normalen Betriebszustand arbeitet wenn er beispielsweise mit einer Drehzahl betrieben wird, die höher als die vorbestimmte Drehzahl ist, wird eine geschlossene bzw. eine Close-Loop-Steuerung in der Weise durchgeführt, daß das Stellglied entsprechend dem vorstehend angeführten Unterschied angetrieben wird und der Einspritzistzeitpunkt so gemacht wird, daß er mit dem Einspritz-Sollzeitpunkt übereinstimmt. Wenn andererseits derVerbrennungsmotor in einer anderen Betriebsweise als der normalen, vorerwähnten Betriebsweise betrieben wird, wird der Einspritzzeitpunkt durch Verwenden einer offenen Schleife so gesteuert, daß das Stellglied durch ein Ansteuersignal angetrieben wird, das von einem anderen Signalgenerator erzeugt worden ist.

Für die vorbestimmten Betriebsbedingungen, um zwischen dem geschlossenen und dem offenen System zu schalten, kann eine entsprechende Bedingung gewählt werden, welche die Tatsache anzeigt, daß die Drehzahl des Motors niedriger als der vorbestimmte Wert geworden ist. Beispielsweise kann der Zustand bzw. die Bedingung gewählt werden, daß das Einstell-

ι teil zum Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmenge in der Richtung, in welcher die Kraftstoffeinspritzmenge abnimmt, unter einer vorbestimmten Position angeordnet ist, oder daß die Betätigungsgröße eines Beschleunigungsteils kleiner geworden ist als ein vorbestimmter Wert. Wenn der Steuermode bei Fühlen dieser Bedingungen geändert wird, welche anzeigen, daß der Motor in dem niedrigen Drehzahlbereich arbeitet, wird der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt mit Hilfe eines offenen oder Open-Loop-Systemsgesteuert, welches einen konstanten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt schaffen kann oder im Falle eines hydraulischen Zeitgebers usw. kann der Zeitpunkt entsprechend der Drehzahl des Motors d.h. des Öldrucks gesteuert werden. Folglich sind Daten, welche den tatsächlichen Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt anzeigen nicht erforderlich, und die Kraftstoffeinsprit ζ steuerung kann unter stabilen Bedingungen durchgeführt werden, da die unstabilen Faktoren infolge der niedrigen Drehzahl nicht rückgekoppelt werden. Wenn andererseits der Motor in einem anderen Bereich als dem niedrigen Drehzahlbereich arbeitet, kann eine hochgenaue Steuerung des Einspritzzeitpunkts mit Hilfe des geschlossenen oder Close-Loop-Systems durchgeführt werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die an
im einzelnen erläutert. Es zeigen:

^ΔΌ formen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der

Steuereinrichtung zum Steuern des Kraftstoff-

einspritzzeitpunkts gemäß der Erfindung;

Fig. 2A und 2B Wellenformen der ersten bzw. zweiten Impulsfolgesignalen;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines in einem Mikrocomputer

zu speichernden Steuerprogramms, wenn ein in

Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie einge

rahmter Schaltungsblock einen Mikrocomputer verwendet, und

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Steuereinrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Einrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts gemäß der Erfindung dargestellt. Die Steuereinrichtung 1 weist eine Einrichtung auf, um den Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt mittels einer Kraftstoffeinspritzpumpe zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor zu steuern; in der vorliegenden Ausführungsform ist es eine Einrichtung zum elektronischen Steuern eines hydraulischen Zeitgebers 4, der in einer Verteilungs-Kraftstoffeinspritzpumpe 3 vorgesehen ist, um den Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzpumpe 3 zu steuern, um Kraftstoff auf jeden Zylinder eines Viertakt-Vierzylinder-Dieselmotors 2 zu verteilen und jedem Zylinder zuzuführen. Die Steuereinrichtung 1 weist einen ersten Detektor 5 mit einem (nicht dargestellten) Nadelventil-Hubfühler, welcher an einem der (nicht dargestellten) Kraftstoff-Einspritzventile an einem Zylinder des Dieselmotors 2 angebracht ist, und einen zweiten Detektor 6 mit einem (nicht dargestellten) Fühler für den oberen Totpunkt (T.D.C), welcher verwendet wird, um einen Impuls für jede halbe Umdrehung der Kurbelwelle des Motors

^ zu erzeugen. Der erste Detektor 5 erzeugt ein erstes Impulsfolgesignal S1, welches aus impulsförmigen Signalen P₁₁, P₁ yr

P₁-, besteht, die jedesmal dann erzeugt werden, wenn

das Nadelventil des Kraftstoffeinspritzventils angehoben wird. Der zweite Detektor 6 erzeugt ein zweites Impulsfolgesignal S„, welches aus impulsförmigen Signalen P₂-]' ^P22' ^P23' *"" besteht, welche jedesmal dann erzeugt werden, wenn einer der vorher bestimmten Kolben des Motors seinen oberen Tot-

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-ιοί punkt erreicht (siehe Fig. 2B).

Da in dieser Ausführungsform der Dieselmotor 2 ein Vierzylinder-Viertakt-Motor ist, wird ein Impuls von dem ersten Detektor 5 jedesmal dann erzeugt, wenn vier Impulse von dem zweiten Detektor 6 erzeugt werden, wie in Fig. 2a und 2b dargestellt ist. Die Impulsfolgesignale S₁ und S„ werden an eine erste Rechenschaltung 7 angelegt, in welcher der zeitliche Unterschied zwischen jedem Impuls P₁W P₁^, .... des ersten Impulsfolgesignals S₁ und jeder entsprechende Impuls P₂-I'

P des zweiten Impulsfolgesignals S^ als Unterschied

im Drehwinkel der Kurbelwelle berechnet wird; das Ergebnis dieser Berechnung wird dann in Form von ersten Daten D₁ abgegeben, welche jeden Augenblick den tatsächlichen Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt anzeigen.

Ferner ist eine zweite Rechenschaltung 8 vorgesehen, um jeden Augenblick den optimalen Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt entsprechend den Betriebsbedingungen des Dieselmotors 2 zu berechnen. Drehzahldaten D , welche die Drehzahl des Dieselmotors 2 anzeigen, Beschleunigungsdaten D , welche die Stellung eines (nicht dargestellten) Gaspedals anzeigen, Hülsenpositionsdaten D , welche die Stellung einer Steuer-

hülse anzeigen, und Kühltemperaturdaten D , welche die Tem- ° peratur des Motorskühlmittels anzeigen, werden von einer Fühlereinheit 9 aus an die zweite Rechenschaltung 8 angelegt; Der optimale Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors zu jedem Zeitpunkt werden dann entsprechend diesen Eingangsdaten berechnet. Das

berechnete Ergebnis wird in Form von zweiten Daten D„ ausgegeben, welche den Kraftstoff-Solleirispritzzeitpunkt anzeigen. Die zweite Rechenschaltung 8 kann beispielsweise in der Weise angeordnet werden, daß verschiedene den Einspritzzeitpunkt betreffende Daten im voraus in einem Fest-

'

wertspeicher (ROM) gespeichert werden, und dadurch, daß Adressenwerte, die durch die jeweiligen Eingangsdaten festgelegt worden sind, bei dem Festwertspeicher (ROM) als

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Adressensignale verwendet werden, können die Daten, welche den geforderten Kraftstoff-Solleinspritzzeitpunkt anzeigen, entsprechend der Verknüpfung der eingegebenen Daten aus dem

ROM-Speicher ausgelesen werden.
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Die ersten und zweiten Daten D. und D„, die von den beiden Rechenschaltungen 7 und 8 erzeugt worden sind, werden als binäre Digitaldaten ausgegeben, und diese Daten werden in einem Addierer 10 mit den in Fig. 1 dargestellten Polaritäten addiert, wodurch Fehlerdaten D_. erzeugt werden, welche den Unterschied zwischen den Daten D₁ und D„ anzeigen. Die Fehlerdaten D-. werden an eine PI-Steuerschaltung 11 angelegt um einer Datenverarbeitung unterzogen zu werden, die für eine Proportional- und Integralsteuerung erforderlich ist,

und der sich ergebende Ausgang wird in Form von Daten D.

für eine geschlossene bzw. Close-Loop-Steuerung erzeugt. Die Daten D. für eine geschlossene Steuerung werden über einen Schalter 12 an einen Impulsbreitenmodulator 13 angelegt, und ein Ansteuerimpuls S.,, dessen Tastverhältnis sich

·

entsprechend den Daten D. ändert, wird von dem Impulsbreitenmodulator 13 erzeugt. Das Signal S^ wird als ein Ein-/Aus-Steuersignal zum zeitlichen Steuern des hydraulischen Taktgebers 4 an ein solenoidventil 14 angelegt.

Der Kraftstoff, der in der Einspritzpumpe 3 unter Druck gesetzt ist, wird dem Taktgeber 4 über eine Öffnung 16 in einem Gehäuse 15 des Taktgebers 4 zugeführt, und der unter Druck gesetzte Kraftstoff strömt durch eine Öffnung 18, die

in einem Taktgeberkolben 17 in dem Gehäuse 15 festgelegt 30

ist, in eine Kammer 19. Folglich wird der Taktgeberkolben 14 in Figur 1 nach links gedrückt. Der Kolben 17 ist in Fig. 1 durch eine Dehnungsfeder 20 nach rechts vorgespannt, wodurch er in einer Lage angeordnet ist, in welcher die

__ Kraft der Feder 20 dem Kraftstoffdruck in der Kammer 19 ob

entspricht. Die Kammer 19 ist über ein Rohr 21,in welchem das Solenoidventil 14 vorgesehen ist, mit einem (nicht dar-

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gestellten) Kraftstofftank verbunden. Da die durchschnittliche Öffnungsfläche des Solenoidventils 14 sich entsprechend dem Tastverhältnis des Ansteuerimpulses S-. ändert, ist der Kraftstoffdruck in der Kanuner 19 durch das Tastverhältnis des Ansteuerimpulses S_ festgelegt. Somit wird der Taktgeberkolben 17 entsprechend den Daten D. für eine Closed-Loop-Steuerung in einer entsprechenden Lage angeordnet,

Ein Rollenhalter 22, welcher dazu verwendet wird, den Einspritzzeitpunkt in der Verteilungs-Kraftstoff-Einspritzpumpe 3 einzustellen, ist mit dem Taktgeberkolben 17 verbunden, und die Drehstellung des Rollenhalters 22 wird entsprechend derStellung des Taktgeberkolbens 10 eingestellt. Folglich wird die Steuerung des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts mittels des Taktgebers 4 mit Hilfe des Close-Loop-Systems entsprechend dem Ergebnis eines Vergleichs des Ist- mit dem Soll-Einspritzzeitpunkt durchgeführt, und der Ist-Einspritzzeitpunkt wird so gesteuert, daß er mit dem Soll-Einspritzzeitpunkt übereinstimmt.
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Um das Steuersystem des Taktgebers 4 von dem Closed-Loop-System auf das Oben-Loop-System zu wechseln, wenn die Drehzahl des Motors niedriger wird als eine vorbestimmte niedrige Drehzahl, hat die Steuereinrichtung 1 eine dritte Rechenschaltung 23, um einen Kraftstoff-Solleinspritzzeitpunkt für eine Open-Loop-Steuerung zu berechnen, welche angewendet wird, wenn die Motordrehzahl niedriger als die vorbestimmte Drehzahl ist, und hat eine Schalter-Steuerschaltung 24, um zu unterscheiden, ob die Motordrehzahl niedriger als die vorbestimmte Motordrehzahl ist oder nicht.

Im Falle der zweiten Rechenschaltung 8 werden die Drehzahldaten D₇, die Beschleunigungsdaten D , die Hülsenpositionsdaten D und die Kühlmittel-Temperaturdaten D_ an die dritte Rechenschaltung 23 angelegt, um den optimalen Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt entsprechend diesen Eingangsdaten zu berechnen; hieraus werden dann die Open-Loop-Steuerung be-

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treffenden Daten D₁. erzeugt, welche das erforderliche Abtastverhältnis des Ansteuerimpulses S^ anzeigen, um den optimalen Kraftstoff-EinspritzZeitpunkt zu erhalten. Die Daten D- werder an den Schalter 12 angelegt und werden, wenn der Schalter umgeschaltet ist/ wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, anstelle der Daten D. dem Impulsbreitenmodulator 13 zugeführt. Folglich wird das Steuersystem 1 von dem Closed-Loop-System auf das Open -Loop-System umgeschaltet.

Die dritte Rechenschaltung 23 kann beispielsweise in der Weise angeordnet sein, daß die verschiedenen die Open-Loop-Steuerung betreffenden Daten im voraus in dem ROM-Speicher gespeichert werden, und die in dem ROM-Speicher gespeicherten Daten, welche das gewünschte Tastverhältnis anzeigen, werden ausgewählt und aus dem ROM-Speicher als die die gewünschte Open-Loop-Steuerung betreffenden Daten entsprechend der Verknüpfung der Eingangsdaten ausgelesen, wenn Adressenwerte, welche durch die jeweiligen Eingangsdaten festgelegt worden sind, als Adressensignale an den ROM-Speicher angelegt werden.

Die Drehzahldaten D werden an die Schalter-Steuerschaltung 24 angelegt, und wenn die Drehzahl des Motors unter den vorbestimmten Wert fällt, ändert sich der Pegel auf der Ausgangsleitung 25 von "L" auf "H", und der Schalter wird von dem durch die ausgezogene Linie wiedergegebenen Schaltzustand in den durch die gestrichelte Linie wiedergegebenen Schaltzustand umgeschaltet. Folglich werden die die Open-Loop-Steuerung betreffenden Daten D₁- anstelle der Daten D. für die Closed-Loop-Steuerung anden Impulsbreitenmodulator 13 angelegt. Folglich wird in dem vorbestimmten niedrigen Drehzahlbereich des Motors das Tastverhältnis des Ansteuerimpulses S_ entsprechend den Daten D₁- gesteuert, und der Takt- oder Zeitgeber 4 wird ebenfalls entsprechend den Daten

D,- gesteuert.

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Der durch die gestrichelte Linie eingefaßte Schaltungsblock 26 kann durch einen Mikrocomputer gebildet werden. In Fig. ist ein Flußdiagramm des Programms wiedergegeben, das in diesem Fall in dem Mikrocomputer durchzuführen ist. Zuerst wird beim Schritt 31 unterschieden, ob die Drehzahl N größer ist als die vorbestimmte Drehzahl N_Q oder nicht; wenn N >N_ ist, werden der tatsächliche Einspritzzeitpunkt Θ. und der . Soll-Einspritzzeitpunkt θ bei den Schritten 32 bzw. 33 berechnet, und die Berechnung, um den Fehler a zwischen dem Soll-einspritzzeitpunkt θ und dem Ist-Einspritzzeitpunkt Θ. zu erhalten, wird entsprechend der Formel θ - θ. durchgeführt (Schritt 34). Die Daten D , welche den Fehler a anzeigen, werden beim Schritt 35 der Datenverarbeitung unterzogen, welche für eine PI-Steuerung erforderlich ist, worauf dann der sich ergebende Ausgang in Tastverhältnisdaten umgesetzt wird (die Daten D₄ für eine Closed-Loop-Steuerung), welche das Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals S_ festlegen, welches an das Solenoidventil 14 anzulegen ist. Dann werden die Daten D. beim Schritt abgegeben und an den in Fig. 1 dargestellten Impulsbreitenmodulator 13 angelegt, wodurch dann das impulsförmige Ansteuersignals S₃, dessen Tastverhältnis sich entsprechend den Daten D. ändert, von dem Impulsbreitenmodulator 13

erzeugt wird.
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Wenn beim Schritt 31 unterschieden wird, daß N < N ist, wird beim Schritt 37 das Solltastverhältnis bei niedriger Drehzahl berechnet, und die die Open-Loop-Steuerung be- · treffenden Daten D^ werden beim Schritt 37 erzeugt, um an ^au den Impulsbreitenmodulator 17 angelegt zu werden.

Wenn entsprechend der oben beschriebenen Anordnung die Dreh-' zahl des Dieselmotors 2 höher als die vorbestimmte Drehzahl ist, da der Einspritzzeitpunkt mittels des Closes-Loop- - Systems gesteuert wird, in welchem die Daten D₁, welche den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt anzeigen, der auf der

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Basis der Zeitsteuerimpulse berechnet worden ist, die von den ersten und zweiten Detektoren 5 und 6 erhalten worden sind, rückgekoppelt werden, kann eine hochgenaue Steuerung des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts verwirklicht werden. Wenn dagegen die Drehzahl des Motors niedriger als der vorbestimmte Wert ist, wird der Takt- oder Zeitgeber 4 mittels der Open-Loop-Steuerung auf der Basis der in der dritten Rechenschaltung 23 berechneten Daten D^ gesteuert. Selbst wenn die Einspritzmenge abnimmt, der Hubwert des Nadelventils des Kraftstoffeinspritzventils abnimmt, ein erstes Impulsfolgesignal S₁ keinen ausreichenden Wert erhalten kann, und selbst wenn das Signal/Rauschverhältnis des Signals in der Weise abfällt, daß eine genaue Berechnung des tatsächlichen Einspritzzeitpunkts schwierig ist, kann trotzdem eine Steuerung mit hoher Zuverlässigkeit durchgeführt werden, die frei von irgendeinem Einfluß auf den Steuervorgang für den Einspritzzeitpunkt ist. Wenn die Drehzahl des Motors fällt, ändert sich die Drehzahl in dem Verbrennungszyklus, wodurch eine genaue Berechnung des tatsächlichen Ist-

^O Zeitpunkts schwierig wird und die Steuerung wird in dem Fall instabil, daß, wie vorbeschrieben, die Closed-Loop-Steuerung verwendet wird. In dem niedrigen Drehzahlbereich wird jedoch durch das Umschalten des Schalters 12 mit der Open-Loop-Steuerung begonnen, und irgendein nachteiliger Einfluß, welcher durch Drehzahländerungen in dem Verbrennungszyklus hervorgerufen werden könnte, kann ausgeschlossen werden. Das heißt, wenn die Drehzahl niedrig ist, da der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt durch Verwenden des Open-Loop-Systems gesteuert wird, wird das Steuersystem des Takt- oder

Zeitgebers 4 nicht durch irgendwelche Störungen infolge verschiedener instabiler Komponenten gestört, die bei einer niedrigen Drehzahl auftreten können, und es kann eine Steuerung mit einer höheren Standfestigkeit sichergestellt

werden.
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Obwohl sich die vorstehende Ausführungsform nur auf die

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Steuerung des Einspritzzeitpunkts in einer Verteiiungs-Kraftstoffeinspritzpumpe bezieht, ist die Erfindung auf diese Ausführungsform nicht beschränkt, sondern ist auch auf eine Einspritzzeitpunktsteuerung bei anderen Formen von Kraftstoffeinspritzpumpen genauso gut anwendbar, wie beispielsweise einer Inline-Kraftstoffeinspritzpumpe u.a.

Obwohl die vorbeschriebeneAusführungsform so ausgelegt ist, um aufgrund der Tatsache, daß die Drehzahl des Motors unter den vorbestimmten Wert abnimmt, durch Umschalten des Schalters 12 von dem Closed-Loop-System auf das Open-Loop-System umzuschalten, kann sie so ausgelegt werden, um entsprechend anderer Betriebsparameter, wie beispielsweise der Stellung des Gaspedals, der Positionen der Steuerhülse u.a. zu schalten. Mit anderen Worten,es kann so ausgelegt werden, daß der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt mit Hilfe des Open-Loop-Systems gesteuert wird, wenn die Stärke des Nadelventil-Hubsignals von dem Kraftstoff-Einspritzventil nicht ausreicht, wie beispielsweise in dem Fall, daß die Betriebsstellung des Gaspedals niedriger· als ein vorbestimmter Wert wird, oder daß die Steuerhülse über eine vorbestimmte Position in der Richtung hinausgeht, in welcher die einzuspritzende Kraftstoffmenge abnimmt.

Da sich in der dargestellten Ausführungsform der dem Zeitoder Taktgeber 4 zugeführte Kraftstoffdruck entsprechend der Drehzahl des Motors ändert, kann es vorkommen, daß der Takt- oder Zeitgeber 4 in dem niedrigen Drehzahlbereich des Motors nicht in ausreichender Weise angetrieben wird. Folglich

kann die Einrichtung in der Weise angeordnet werden, daß der Einspritzzeitpunkt entsprechend der Drehzahl des Motors (des auf den Takt- oder Zeitgeber 4 ausgeübten Kraftstoffdrucks) gesteuert wird, indem das Solenoidventil 14 in einem

offenen oder geschlossenen Zustand gehalten wird oder indem 35

eine impulsförmige Spannung mit einem vorbestimmten konstanten Tastverhältnis an das Solenoidventil 14 angelegt wird,

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während der Motor in dem niedrigen Drehzahlbereich arbeitet, wobei dann die Betriebsstandfestigkeit in dem unteren Drehzahlbereich noch mehr verbessert ist.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Steuereinrichtung 30 der Erfindung dargestellt, mit welcher der vorstehend beschriebene Zweck erreicht werden kann. In Fig.4 sind dieselben Teile wie diejednigen, welche in Fig. 1 dargestellt sind, mit dengleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Steuereinrichtung 30 ist so angeordnet, daß die Daten D.

unmittelbar an den Impulsbreitenmodulator 13 angelegt werden, und das impulsförmige Ansteuersignal S^ an das Solenoidventil 14 über einen Schalter 27 angelegt wird, welcher durch die Schalter-Steuerschaltung 24 gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 30 hat anstelle der dritten Rechenschaltung 23 einen Signalgenerator 26, und ein Steuersignals S., das von dem Signalgenerator 26 erzeugt worden ist, wird an den Schalter 27 angelegt. Der Schalter 27 wird, wie durch die ausgezogene Linie dargestellt ist, umgeschaltet, um das impulsförmige Ansteuersignal S. zu wählen, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und wird so umgeschaltet, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, um das Steuersignals S. auszuwählen, wenn die Motordrehzahl kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist.

In dieser Ausführungsform wird das Steuersignal S von dem Signalgenerator als ein Signal erzeugt, um das Solenoidventil 14 offenzuhalten. Wenn somit die Drehzahl niedriger als

^ou die vorbestimmte Drehzahl wird, wird das Closed-Loop-System ausgeschaltet, und die Steuerung wird durch den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzpumpe durchgeführt. Das Steuersignal S. kann ein Signal sein, um das Solenoidventil 14 geschlossen zu halten, oder es kann ein impulsförmiges

Signal mit einem konstanten Tastverhältnis sein.

Ende der Beschreibung

- Leerseite -

Claims

BERG STAPF"; -.SCHV^ABE'"-SANDMAIR PATFNTAi\IW ,1 TF >aitl\ AiMV <_lfc 3ΑΠΠ711 MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 Anwaltsakte: 33 234

1. NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED Yokohama-Shi, Japan

2. DIESEL KIKI, CO, LTD, Tokyo / Japan

3. JAPAN ELECTRONIC CONTROL SYSTEMS CORPORATION, Isezaki-Shi / Japan

Einrichtung zum Steuern des EinspritzZeitpunkts von einem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoff

Patentansprüche

1J Einrichtung zum Steuern des EinspritzZeitpunktes von Kraftstoff, der einem Verbrennungsmotor von einer Kraftstoff-Einspritzpumpe zugeführt worden ist, welche ein Teil zum Einstellen des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (4) zum Betätigen des Einstellteils; eine erste Einrichtung (5 bis 7) zum Erzeugen eines ersten Signals (D-), das sich auf den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt des von der Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs bezieht; eine zweite Einrichtung (8,9) zum Erzeugen eines zweiten Signals (D„), das sich auf den Kraftstoff-Solleinspritzzeitpunkt bezieht, der durch den Betriebszustand des Verbrennungsmotors (2) festgelegt ist; eine Einrichtung (10), die auf das erste und zweite Signal (D₁, D) anspricht, um ein Betätigungssignal zum Ansteuern der Betätigungseinrichtung zu erzeugen, um so den Ist-Einspritzzeitpunkt mit dem Soll-Einspritzzeit-VII/XX/Ktz -2-

« (089, 98 82 72 74 Telex 524560BERGa BanMcnten Bayer Veremsbank München 453100 (BLZ 70020? 70·

Telegramme (cable¹ Telekopierer (089>983ü4& Hypo Bank München 4410122850 (BLZ 70ü20011> Swift Code HVPC DE

BERGSTAPFPATENT München Kaue Intoiec 6350 Gr Il+ III Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

punkt mittels einer Closed-Loop-Steuerung in übereinstinnung zu bringen; eine dritte Einrichtung (23) zum Erzeugen eines dritten Signals (D₅) zum Ansteuern der Betätigungseinrichtung, wobei das dritte Signal sich nicht auf den Ist-Einspritz-Zeitpunkt bezieht; eine Einrichtung, um festzustellen, ob der Verbrennungsmotor (2) in einem vorbestimmten Betriebszustand ist oder nicht, und eine Einrichtung (12). um wahlweise das Betätigungssignal (D.) oder das dritte Signal (D₁.) entsprechend, dem mittels der Detektoreinrichtung festgestellten Ergebniss an die Betätigungseinrichtung anzulegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung (23) ein drittes Signal (D₁.) entsprechend zumindest einem Betriebsparameter erzeugt, welcher den Betriebszustand des Verbrennungsmotors (2) anzeigt, um durch ein Open-Loop-System den Einspritzzeitpunkt zu steuern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n-

zeichnet, daß die zweiteEinrichtung eine Fühlereinheit (9), um zumindest ein Signal zu erzeugen, das de Betriebszustand des Verbrennungsmotors (2) anzeigt, und eine Rechenschaltung (8) aufweist, welche den Solleinspritzzeitpunkt entsprechend zumindest einem Signal von einer Fühlereinheit (9) berechnet und das erste Signal (D„) erzeugt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen ersten

^O Detektor (5) zum Feststellen des Zeitpunkts, bei welchem die Kolben des Verbrennungsmotors (2) eine vorbestimmte Bezugsstellung erreichen, einen zweiten Detektor (6) zum Feststellen des Zeitpunkts des Einspritzbeginns des von der Einspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs in einem Zylinder des Verbrennungsmotors (2) und eine Rechenschaltung (7) aufweist, welche im voraus die Einspritzung entsprechend dem mit den ersten und zweiten Detektoren (5,6) festgestell-

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ten Ergebnis berechnet und ein Signal erzeugt, welches das berechnete Ergebnis als das erste Signal anzeigt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein hydraulischer Zeit- oder Taktgeber (4) ist, der auf den Druck des Kraftstoffs anspricht, der von der Einspritzpumpe zugeführt worden ist, und welcher einen Kolben (17), welcher mit dem Teil (22) verbunden ist, und ein Solenoidventil (14) aufweist, um den auf den Kolben (17) ausgeübten Kraftstoff druck zu regulieren.

6- Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Betätigungssignal erzeugende Einrichtung eine Schaltung (11), die auf das erste und zweite Signal (D₁, D₂) anspricht, um ein Fehlersignals (α) zu erzeugen, das den Unterschied zwischen dem Ist- und dem Soll-Einspritzzeitpunkt anzeigt, und einen Impulsbreitenmodulator (13) aufweist, der auf das Fehlersignal (α) anspricht, um als das Betätigungssignal ein impulsförmiges Signal zu erzeugen, dessen Tastverhältnis sich entsprechend dem Fehlersignal ändert, um dadurch die durchschnittliche Öffnungsfläche des Solenoidventils entsprechend

dem Fehlersignal zu steuern.
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7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nz e ichnet, daß die Fühleinrichtung eine Schaltung ist, um festzustellen, ob die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist oder nicht,

daß die Anlegeinrichtung in der Weise betätigt wird, daß das dritte Signal (D_n.) an die Betätigungseinrichtung (4) angelegt wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) niedriger als die vorbestimmte Drehzahl ist, und daß das

Betätigungssignal an die Betätigungseinrichtung (4) ange-35

legt wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) gleich oderhöher als die vorbestimmte Drehzahl ist.

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8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Signal (D₁.) ein Signal¹ ist, um das Solenoidventil (14) offenzuhalten.

9. Einrichtungnach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Signal (D₁.) ein Signal ist, um das Solenoidventil (14) offenzuhalten.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung eine Schaltung ist, um festzustellen, ob die Dreh.zahl des Verbrennungsmotors (2) kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist oder nicht, .daß die Anlegeeinrichtung in der Weise betätigt wird, daß das dritte Signal (D₅) an die Betätigungseinrichtung (4) angelegt wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) kleiner als vorbestimmte Drehzahl ist, und das Betätigungssignal an die Betätigungseinrichtung (4) angelegt wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) gleich oder höher als die vorbestimmte Drehzahl ist. 20