DE3413105C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des
Voreilwinkels für die Kraftstoff-Einspritzung eines Diesel
motors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Einrichtung zur Bestimmung des Voreilwinkels
für die Kraftstoff-Einspritzung eines Dieselmotors ist aus
der DE-OS 26 30 776 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung
erfolgt die Erzeugung der Impulssignale mit Hilfe eines er
sten, an einer Kraftstoff-Einspritzdüse angebrachten Impuls
gebers in Form eines Drucksensors. Wird das entsprechende
Drucksignal zugeführt, so wird ein Flip-Flop gesetzt, um einen
Zähler sowie einen Zeitgeber in Betrieb zu setzen. Anschlie
ßend wird der genannte Flip-Flop nach Verstreichen der von
dem Zeitgeber vorgegebenen Zeitspanne zurückgesetzt. Da der
Ausgangspegel des Flip-Flops durch das nächste erzeugte Druck
signal geändert wird, werden die folgenden Drucksignale aus
geblendet. Bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt jedoch das
Ausblenden von unerwünschten Signalen während einer vorgege
benen konstanten Zeitspanne, sobald der Dieselmotor mit kon
stanter Drehzahl läuft. Dies führt jedoch dazu, daß bereits
das Fehlen eines einzigen Impulssignals zu Funktionsstörungen
führen kann. Ein System mit fester Sperrperiode ist jedoch dann
unbrauchbar, wenn Prüfungen bei unerschiedlichen Drehzahlen
durchgeführt werden sollen. Die Möglichkeit, eine ordnungsge
mäße Sperrperiode für jede Motordrehzahl zu berechnen und eine
Schaltung zu entwerfen, die für jede Drehzahl automatisch die
betreffende Sperrperiode auswählt wird in der genannten Druck
schrift verworfen, da ein solches System viel zu teuer, sehr
aufwendig und zeitraubend sein würde und dabei auch die Mei
nung vertreten wird, daß abgewartet werden müßte, bis sich
sämtliche Schaltkreise bei der jeweiligen Drehzahl stabili
siert haben, bevor überhaupt mit einer Prüfung begonnen werden
könnte.
Aus der DE-OS 22 31 165 ist eine Anordnung zur Gewinnung eines
Triggersignales beispielsweise für Stroposkoplampen bekannt
aus einem dem Druck in einer Einspritzleitung einer Diesel
brennkraftmaschine entsprechenden elektrischen Signal. Dabei
wird das dem Druck entsprechende elektrische Signal an einen
Schwellwertschalter angeschlossen, der über eine Torschaltung
mit einer monostabilen Kippschaltung verbunden ist, deren Kipp
zeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der Dieselbrennkraftma
schine veränderbar ist und deren Ausgangssignal die Torschal
tung steuert. Dabei registriert zwar ein Druckgeber eine Fül
le von Druckänderungen in der Einspritzleitung, zur Auslösung
der Stroposkop-Lampe kann jedoch nur ein bestimmtes Signal her
angezogen werden, d. h. die übrigen Signale müssen ausgeblen
det werden, was mit Hilfe der zuvor erläuterten Anordnung er
folgt. Hierbei wird also der Zweck verfolgt, die Diagnose von
Dieselbrennkraftmaschinen zu vereinfachen.
Aus der DE-OS 31 34 667 ist eine elektronisch gesteuerte Ein
richtung zum Einspritzen von Kraftstoff für einen Verbrennungs
motor bekannt, die in Abhängigkeit von einem Signal eines Füh
lers für die Erzeugung eines Signals über die Betriebsbedin
gungen des zugehörigen Motors gesteuert wird. Die bekannte
Einrichtung enthält einen Generator für die Erzeugung eines
Bereitschaftssignals, durch das die Einrichtung auch ohne das
normale Ausgangssignal von dem Fühler ihre Funktion weiter er
füllen kann. Es ist ferner eine Schaltungsanordnung vorgesehen,
um in Abhängigkeit von der Feststellung einer Störung in dem
Fühler das Bereitschaftssignal statt des Signals von dem Füh
ler einem Steuerbereich zuzuführen und dadurch die Einrichtung
weiterhin elektronisch zu steuern und funktionsfähig zu halten.
Die Einrichtung zur Erzeugung des Bereitschaftssignals enthält
einen Signalgenerator für die Erzeugung eines Signals, welches
den Zeitpunkt der Ventilöffnung einer Einspritzdüse anzeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur
Bestimmung des Voreilwinkels für die Kraftstoff-Einspritzung
eines Dieselmotors der angegebenen Gattung zu schaffen, die
eine sehr exakte Bestimmung des Voreilwinkels unabhängig von
unerwünschten Rauschanteilen einerseits, aber auch unabhängig
von etwaigen fehlenden Impulssignalen andererseits ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungs
teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Bei der Einrichtung nach der Erfindung ändert sich die Zeit
spanne, in der die unerwünschten Signale ausgeblendet werden
in Abhängigkeit von der Erzeugungsperiode der Impulssignale,
so daß das etwaige Fehlen von Impulssignalen selbsttätig kom
pensiert wird.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie
len unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer
Einrichtung mit Merkmalen nach
der Erfindung;
Fig. 2A bis 2F Wellenformendiagramme zum Erläutern der Ar
beitsweise der Einrichtung der Fig. 1;
Fig. 3 ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm einer
Einspritzvoreilwinkel-Rechenschaltung, wie
sie in Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 4A bis 4D Wellenformdiagramme von Signalen zum Erläu
tern der Arbeitsweise der Einspritzvoreil
winkel-Rechenschaltung, die in Fig. 3 darge
stellt ist;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungs
form der Erfindung, wobei es teilweise als
ein Funktionsblockdiagramm dargestellt ist;
Fig. 6 bis 8 Flußdiagramme der Programme, die von dem
in Fig. 5 dargestellten Mikrocomputer durch
zuführen sind.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer
Einrichtung zum Messen des Einspritzvoreilwinkels mit Merkmalen nach
der Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform ist die
Einrichtung 1 zum Messen des Einspritzvoreilwinkels in einem
Viertakt-Vierzylinder-Dieselmotor verwendet und mißt deren
Einspritzvoreilwinkel (den Zeitpunkt des Beginns einer Kraft
stoffeinspritzung). Die Einrichtung 1 weist einen
Impulsgeber 3 zum Abgeben von zweiten Impulssignalen
S 1, welche jedesmal
dann abgegeben werden, wenn eine Kurbelwelle 2 des (nicht
dargestellten) Dieselmotors eine vorbestimmte Winkelstellung
erreicht, und einen Nadelventil-Hubsensor 5 auf, der an
einem der vier Kraftstoffeinspritzventile des Dieselmotors
angebracht ist.
Der Impulsgeber 3 weist ein an der Kurbelwelle 2 be
festigtes, rotierendes Teil 6 und eine elektromagnetische
Abtastwicklung 7 auf, welche so angeordnet ist, daß vier
Zähne 6 a bis 6 d, die am Umfang des rotierenden Teils 6 in
Winkelabständen von 90° vorgesehen sind, in Gegenüberlage
gebracht werden und dann anschließend aus dieser weggehen,
wenn sich das rotierende Teil 6 dreht. Die Induktion der
elektromagnetischen Abtastwicklung 7 ändert sich, wenn
sich die Zähne 6 a bis 6 d nähern und entfernen. Der Impuls
geber 3 gibt ein erstes Fühlspannungssignal V 1
entsprechend der Induktivitätsänderung der elektromagne
tischen Abtastwicklung 7 ab.
Das erste Fühlspannungssignal V 1 besteht aus Impulsen,
welche positive und negative Anteile haben, wie in Fig. 2A
dargestellt ist, und der Punkt zwischen diesen Anteilen,
wenn die Signalspannung null ist, stellt den Zeitpunkt dar,
zu welchem einer der Zähne der elektromagnetischen Abtast
wicklung 7 gegenüberliegt.
Das erste Fühlspannungssignal V 1 wird an eine Pegelunter
scheidungsschaltung 9 angelegt, welche das Impulssignal
S 1 abgibt, welches den Pegel "L" darstellt,
der dem positiven Anteil des ersten Fühlspannungssignals
V 1 entspricht (Fig. 2B). Die Anstiegsflanken der Impulssignale S 1
stimmen mit den jeweiligen Nullschnittstellen des
ersten Fühlspannungssignals V 1 überein. In der darge
stellten Ausführungsform stimmen die Zeitpunkte, an welchen
die Zähne 6 a bis 6 d zu der elektromagnetischen Aufnahme
wicklung 7 in Gegenüberlage kommen, mit den Zeitpunkten
überein, an welchen die jeweiligen Zylinderkolben des Mo
tors ihre oberen Totpunkte erreichen, so daß die Anstiegs
zeiten des Impulssignals S 1 die oberen Totpunkt
zeitpunkte darstellen. Da in dieser Ausführungsform der
Dieselmotor einen Viertakt-Vierzylinder-Motor ist, gibt
der Impulsgeber 3 acht Impulse bei jeweils zwei
Umdrehungen der Kurbelwelle 2 ab.
Der Nadelventil-Hubsensor 5 ist so ausgebildet, daß ein
(nicht dargestellter) Sensorkern in einer (ebenfalls nicht
dargestellten) Sensorspule, welche an dem Einspritzventil
4 vorgesehen ist, entsprechend dem Anheben des Nadelven
tils zu dem Zeitpunkt, an welchem sich das Kraftstoffein
spritzventil 4 öffnet, bewegt wird. Der Nadelventil-Hub
sensor 5 gibt ein zweites Fühlspannungssignal V 2 ab, dessen
Pegel sich entsprechend der Induktivitätsänderung der Sen
sorwicklung ändert. Wie in Fig. 2C dargestellt, ändert sich
der Pegel des zweiten Fühlspannungssignals V 2 in negativer
und positiver Richtung entsprechend der Auf- und Abwärts
bewegung des Nadelventils. Das zweite Fühlspannungssignal
V 2 wird an die Pegelunterscheidungsschaltung 11 angelegt,
welche so ausgebildet ist, daß der Unterscheidungsvorgang
mit Hilfe einer Hysteresecharakteristik mittels einer
Reihenrückkopplungsschaltung aus einem Widerstand R und
einem Kondensator C durchgeführt wird, um so einen dem
Nadelimpulshub entsprechendes Impulssignal S 2, wie in
Fig. 2D dargestellt ist, entsprechend dem Eingang des
zweiten Fühlspannungssignals V 2 abzugeben. Wie aus Fig. 2C
und 2D zu ersehen ist, ist das dem Nadelventilhub entspre
chende Impulssignal S 2 ein Impulsfolgesignal aus Zeit
steuerimpulsen NP 1, NP 2, . . . , welche auf einen Pegel "H"
kommen, wenn die Impulse des zweiten Fühlspannungssignals
V 2 negativ sind. In jedem dieser dem Nadelventilhub zuge
ordneten Zeitsteuerimpulsen zeigt der Anstiegszeitpunkt
den Öffnungszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 4 an.
Diese Zeitsteuerimpulse werden einmal für jeweils 8 Impulse
abgegeben, die von dem Impulsgeber 3 erzeugt
worden sind, und die Ausgangszeitpunkte der dem Nadelventil
hub zugeordneten Zeitsteuerimpulse eilen um den Einspritzvor
eilwinkel R denen der entsprechenden ersten Impulssignale voraus.
Eine den Einspritzvoreilwinkel berechnende Schaltung 12 ist
vorgesehen, um den Einspritzvoreilwinkel R auf der Basis
der dem Ventilnadelhub entsprechenden zweiten Impulssignale und
der entsprechenden ersten Impulssignale zu berechnen. Das Impuls
signal S 1 wird unmittelbar in die den Ein
spritzvoreilwinkel berechnende Schaltung 12 eingegeben,
während das dem Ventilnadelhub entsprechende Impulssig
nal S 2 über ein UND-Glied 13 an die Rechenschaltung 12 ange
legt wird.
In Fig. 3 ist ein ins einzelne gehendes Blockschaltbild
der den Einspritzvoreilwinkel berechnenden Schaltung 12
dargestellt. Das Impulssignal S 1 wird durch
einen Frequenzvervielfacher 14 eine vorbestimmte Anzahl
Mal frequenzvervielfacht, und das von dem Frequenzverviel
facher 14 erzeugte Signal wird dann durch eine Wellenformer
schaltung 15 geformt. Im Ergebnis wird dann das in Fig. 4A
dargestellte Signal S 1 in ein Zählimpulssignal S 3 umgewan
delt, wie in Fig. 4B dargestellt ist. Andererseits wird das
dem Ventilnadelhub entsprechende Impulssignal S 2 an
den Setzanschluß eines Flip-Flops 16 angelegt, an dessen
Rücksetzanschluß als Rücksetzsignal das Impulssig
nal S 1 angelegt ist. Folglich wird das Flip-Flop 16 bei dem
Anstiegszeitpunkt jedes Nadelventilhub-Steuerimpulses ge
setzt, um dessen Ausgang auf einen Pegel "H" zu bringen,
und wird zu dem Anstiegszeitpunkt des entsprechenden Impuls
signals rückgesetzt, um dessen Q-Ausgang
auf einen Pegel "L" zu bringen. Insbesondere wird der Aus
gang "Q" von dem Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops zu dem
Zeitpunkt t 1, t 2, . . . des Anhebens des Nadelventils hoch
und fällt bei dem Anstiegszeitpunkt t 1′, t 2′, . . . des fol
genden Impulssignals ab.
Der Ausgang Q wird als ein Rücksetz- und Zählimpuls an
einen Zähler 17 angelegt, an welchem das Zählimpulssignal
S 3 als ein Zählimpuls eingegeben wird, und der Zähler 17
wird bei dem Anstieg des Ausgangs Q rückgesetzt, um die
Anzahl Impulse des Zählimpulssignals S 3 zu zählen, das
während der Periode des Ausgangs Q mit einem Pegel "H"
erzeugt worden ist.
Folglich ändert sich die von dem Zähler 17 gezählte Anzahl
in Abhängigkeit von dem Einspritzvoreilwinkel R. Die ge
zählten Ausgangsdaten D 1 von dem Zähler 17 werden durch
eine Datenumsetzschaltung 18 in den Einspritzvoreilwinkel
wert umgesetzt, so daß die Voreilwinkeldaten D 2, welche
den Einspritzvoreilwinkelwert zu jedem Zeitpunkt darstellen,
abgegeben werden. Die Voreilwinkeldaten D 2 werden beispiels
weise an eine (nicht dargestellte) Einspritzzeitpunkt-
Steuerschaltung angelegt.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Einrichtung 1 mit einer
Verknüpfungssteuerschaltung 19 für ein Ein-Aussteuern
des UND-Glieds 13 versehen, so daß nur die Impulssignale,
welche durch den Hub des Nadelventils er
zeugt worden sind, an die den Einspritzvoreilwinkel berech
nende Schaltung 12 angelegt werden, und daß verhindert ist,
daß andere Rauschanteile an dieRechenschaltung angelegt
werden. Die Verknüpfungssteuerschaltung 19 weist eine den
Sperrzeitpunkt berechnende Schaltung 20 und einen verän
derlichen Zeitgeber 21 auf. Die den Sperrzeitpunkt berech
nende Schaltung 20 ist eine Schaltung, um die Zeit, welche
für die Kurbelwelle 2 des Dieselmotors erforderlich ist,
sich um 7/4 Umdrehungen zu drehen, d. h. eine Zeit T 1, wel
che siebenmal so lang wie ein Zyklus (t d 1) des Impuls
signals S 1 ist, entsprechend dem Impuls
signal S 1 und dem dem Nadelventilhub entsprechenden Im
pulssignal S 2 zu berechnen. Der veränderliche Zeitge
ber 21 spricht auf Daten D 3 an, welche die berechnete
Zeit T 1 anzeigen, und ist auf eine Zeit T 1 entsprechend je
der abfallenden Flanke der Impulse des dem Nadelventilhub
entsprechenden Impulssignals S 2 gesetzt.
Die die Sperrzeit berechnende Schaltung 20 hat eine Perio
denberechnungsschaltung 17 zum Berechnen der Periode t s 1
des Impulssignals S 1
und hat eine Multipliziereinheit 72,
an welcher ein Signal K, welches die Periode t s 1 anzeigt,
von der Periodenberechnungsschaltung 71 aus angelegt wird.
In der Multipliziereinheit 72 wird die sich ergebende Peri
ode t s 1 mit 7/4 multipliziert, um Daten D 3 zu erzeugen,
welche den Wert ( S /4 × t s 1) anzeigen.
Wenn der veränderliche Zeitgeber 21 auf die durch Daten D 3
vorbestimmte Zeit zum Zeitpunkt der Rückflanke des ersten
Impulssignals gesetzt wird, wird der Pegel des Sperrsig
nals V 3, das von dem veränderlichen Zeitgeber 21 erhalten
worden ist, "L" (Fig. 2E). Wenn die die Sperrzeit berech
nende Schaltung 20 die Anstiegszeit des Impulssignals
feststellt, der unmittelbar nach der Abgabe des ersten Impuls
signals abgegeben worden ist, gibt die Rechenschal
tung 20 einen Triggerimpuls TP entsprechend der festgestell
ten Anstiegszeit oder -flanke ab, um den Betrieb des ver
änderlichen Zeitgebers 21 zu starten.
Um den Triggerimpuls TP zu erzeugen, weist die den Sperr
zeitpunkt berechnende Schaltung 20 ein Flip-Flop 73 auf,
welche auf das Impulssignal S 1 und das dem Na
delventilhub entsprechenden Impulssignal S 2 anspricht,
welches über das UND-Glied 13 erhalten worden ist. Das
Flip-Flop 73 wird in ähnlicher Weise wie das Flip-Flop 16
in der den Einspritzvoreilwinkel berechnenden Schaltung 12
betrieben. Somit wird ein Signal, das dem in Fig. 4D darge
stellten Ausgang Q ähnlich ist, als der Triggerimpuls TP
erzeugt, wie in Fig. 2F dargestellt ist. Der veränderliche
Zeitgeber 21 wird entsprechend der fallenden oder Rückflan
ke jedes Triggerimpulses TP gestartet. Wie aus der vorheri
gen Beschreibung zu ersehen ist, kann der Ausgang Q als
der Triggerimpuls TP verwendet werden. Da der veränderliche
Zeitgeber 21 auf 7/4 des Rotationszyklus des Motors, d. h.
auf T 1 eingestellt ist, wird der Pegel des Sperrsignals
V 3 auf "H" geändert, nachdem eine Zeit, welche 7/4 des Ro
tationszyklus (= T 1) des Motors entspricht, von dem Start
des Zeitgebers verstrichen ist.
Somit fährt die Verknüpfungssteuerschaltung 19 fort, das
UND-Glied 13 zu schließen, bis acht Impulssignale
nach der Erzeugung des dem Nadelventilhub entsprechenden
Impulssignals abgegeben worden sind, um zu verhindern,
daß außer dem erwünschten, dem Nadelventilhub entsprechen
den Impulssignal Signalanteile in die den Einspritzvor
eilwinkel berechnende Schaltung 12 eingegeben werden.
Die Arbeitsweise der Verknüpfungssteuerschaltung 19 wird
nunmehr anhand von Fig. 2 beschrieben. Wenn das Nadelventil
zum Zeitpunkt t = t a angehoben wird, und der Hubsteuerim
puls NP 1 ansteigt, (d. h. bei dem Einspritzanfangszeitpunkt)
befindet sich der veränderliche Zeitgeber 21 in seinem
Rücksetzzustand und der Pegel seines Ausgangs, d. h. das Sperr
signal V 3, ist "H". Daher ist das UND-Glied 13 in sei
nem offenen Zustand und der Hubsteuerimpuls NP 1 kann über
das UND-Glied 13 in die den Einspritzvoreilwinkel berech
nende Schaltung 12 und die eine Sperrung berechnende
Schaltung 20 eingegeben werden. Die Verknüpfungssteuer
schaltung 19 spricht auf das Abfallen des Hubsteuerimpul
ses NP 1 an, damit der Pegel des Sperrsignals V 3 zum Zeit
punkt t = t b "L" wird, und das UND-Glied 13 geschlossen
wird. Entsprechend dem Anstieg des Impulssignals
S 1, welches unmittelbar nach dem Abfallen des Hubsteuerim
pulses NP 1 abgegeben wird, wird der Triggerimpuls TP er
zeugt, und der veränderliche Zeitgeber 21 wird dadurch ge
triggert, um den Zeitgeberbetrieb zu starten, und das Sperr
signal V 3 wird während des Zeitabschnitts von 7/4 Um
drehungen des Motors auf einem Pegel "L" gehalten. Das UND-
Glied wird während dieses Zeitabschnitts geschlossen gehal
ten. Folglich kann verhindert werden, daß Impulse, die an
den Nadelventil-Hubsensor 5 durch Schwingungen der Maschi
ne nach einer Einspritzung, bei einer Kraftstoffeinsprit
zung in einen anderen Zylinder oder aus anderen Gründen
oder durch andere elektrische Rauschsignale erzeugt worden
sind, in die den Einspritzvoreilwinkel berechnende Schal
tung 12 eingegeben werden.
Zum Zeitpunkt t = t c wird der Pegel des Sperrsignals V 3
"H", so daß das UND-Glied 13 offen ist und der folgende
Hubsteuerimpuls NP 2 über das UND-Glied 13 in die den Ein
spritzvoreilwinkel berechnende Schaltung 12 und die den
Sperrzeitpunkt berechnende Schaltung 20 eingegeben wird.
Danach werden ähnliche Operationen wiederholt, um das Ein-
Aussteuern des UND-Glieds 13 wiederholt zu bewirken.
Obwohl die eingestellte Zeit an dem veränderlichen Zeitge
ber 21 die Zeit ist, die für den Motor erforderlich ist,
um sich in der vorstehenden Ausführungsform um 7/4 Umdre
hungen zu drehen, kann die eingestellte Zeit so festgelegt
werden, daß der Pegel des Sperrzeitsignals V 3 unmittelbar
vor einer Erzeugung des folgenden Nadelventilhub-Steuerim
pulses "H" wird. Ferner kann die Berechnung mittels der den
Sperrzeitpunkt berechnenden Schaltung 22 in Abhängigkeit
von der Anzahl der Zylinder des Motors entsprechend ge
wählt werden, um die geforderte Sperrzeit zu erhalten.
In Fig. 5 ist teilweise in Form eines Funktionsblockdia
gramms eine weitere Ausführungsform der Einrichtung zum
Messen des Voreilwinkels bei einer Kraftstoffeinspritzung
gemäß der Erfindung dargestellt, welche in einer den Ein
spritzzeitpunkt steuernden Einrichtung angewendet wird und
einen programmierten Mikrocomputer verwendet, um den Ein
spritzvoreilwinkel und den Sperrzeitpunkt für das Nadel
ventilhub-Impulsfolgesignal zu berechnen. Die Einspritzvor
eilwinkel-Meßeinrichtung 31 weist einen Impulsgeber
32 zum Abgeben eines Impulssignals S 1 und
einen Impulsgeber 33 zum Abgeben eines
Impulssignals S 2 auf. Diese Impulsgeber 32 und
33 sind im wesentlichen die gleichen wie die in der Ausfüh
rungsform der Fig. 1 verwendeten Impulsgeber, um das
Impulssignal S 1 und das Impulssig
nal S 2 zu erzeugen, so daß dies hier nicht mehr im einzel
nen beschrieben wird.
Das Impulssignal S 1 ist dem Impulssignal
ähnlich, wie es in Fig. 2B dargestellt ist, und es wird an
einen ersten periodenberechnenden Zählerabschnitt 35 des
Mikrocomputers 34 eingegeben, um die Periode des Signals
S 1 zu berechnen. Der Mikrocomputer 34 ist an sich bekannt
und weist eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher
(ROM), einen Randomspeicher (RAM) usw. auf. Der erste Zäh
lerabschnitt 35 mißt die Periode t s 1 des Impuls
signals S 1 (siehe Fig. 2B). Obwohl der erste Zählerabschnitt
35 in der vorliegenden Ausführungsform einen Zähler in dem
Mikrocomputer 34 benutzt, kann auch ein externer Zähler ver
wendet werden, wenn der Mikrocompuer 34 keinen Zähler hat.
Das Impulssignal S 1 wird in den Mikrocomputer
34 auch als ein Unterbrechungsbefehlssignal zum Durchführen
einer ersten Unterbrechung eingegeben, wie später noch be
schrieben wird. Der Unterbrechungsbetrieb wird bei der An
stiegszeit des Impulssignals S 1 bewirkt (was durch einen
Funktionsblock 42 angezeigt ist).
Andererseits wird das Impulssignal S 2
an einen Taktanschluß C eines J-K-Flip-Flops 36 ange
legt, welches bei der Anstiegszeit des Eingangssignals ge
setzt wird. An dem Rücksetzanschluß R des J-K-Flip-Flops
36 wird das Bezugssignal S 3 über eine Differenzierschaltung
37 eingegeben, so daß ein impulsförmiges Differenziersig
nal S 1′, das den Anstiegszeitpunkt des Impulssignals S 1
darstellt, als ein Rücksetzimpuls eingegeben wird. Folg
lich ändert sich der Pegel am Ausgangsanschluß Q des J-K-
Flip-Flops 36 bei jedem Anstieg des Impulssignals S 2
von "L" auf "H" und wird "L" bei dem Anstiegszeitpunkt des
Impulssignals S 1, welches unmittelbar nach dem Anstieg des
Impulssignals S 2 erzeugt worden ist. Das Signal am
Ausgang Q ist ein Signal, wie es in Fig. 2F dargestellt
ist, und seine einen hohen Pegel aufweisende Periode stellt
zu jedem Zeitpunkt den Einspritzvoreilwinkel R dar. Das
Signal am Ausgang Q des J-K-Flip-Flops 36 wird an einen
zweiten periodenberechnenden Zählerabschnitt 38 des Mikro
computers 34 eingegeben, um die Zeitdauer der einen hohen
Pegel aufweisenden Periode des Signals am Ausgang Q, d. h.
die Zeitperiode zu messen, welche dem Winkel R entspricht,
wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der zweite Zählerabschnitt
38 kann andererseits wie im Falle des ersten vorstehend
beschriebenen Zählerabschnitts 35 auch außerhalb des Mikro
computers vorgesehen sein.
Das Impulssignal S 2 wird an dem Mikro
computer 34 auch als ein Unterbrechungsbefehlssignal einge
geben, und eine zweite Unterbrechung wird bei der Anstiegs
zeit des Impulssignals S 2 durchgeführt
(wie durch einen Funktionsblock 43 angezeigt ist). Der
Mikrocomputer 34 führt normalerweise auch die Berechnung
zum Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts durch, führt
aber auch den ersten und zweiten Unterbrechungsvorgang, wie
im einzelnen noch beschrieben wird, bei dem Anstieg des
Impulssignals S 1 und des Impuls
signals S 2 aus. Der Funktionsblock der Einspritzzeit
punktsteuerung ist mit einem Bezugszeichen 44 bezeichnet.
Nunmehr wird die Arbeitsweise des Einspritzzeitpunkt-Steu
erabschnitts 44 anhand des Flußdiagramms der Fig. 6 be
schrieben. Bei Anlegen der Energie wird eine Initialisie
rung durchgeführt (Schritt 51) und die Drehzahl des Motors
wird beim Schritt 52 berechnet. Die Berechnung der Motor
drehzahl wird aufgrund der Periode t s 1 des Impuls
signals S 1 durchgeführt, welches durch den ersten Unter
brechungsvorgang eingelesen ist, wie später noch beschrie
ben wird. Dann wird der Solleinspritzzeitpunkt, welcher den
Daten entspricht, welche die berechnete Motordrehzahl dar
stellen, beim Schritt 53 berechnet. Dies kann durch Ausle
sen der Daten durchgeführt werden, die einen Solleinspritz
zeitpunkt darstellen, der vorläufig in dem Festwertspeicher
(ROM) als ein Adressenwert der die Motordrehzahl darstellen
den Daten gespeichert worden ist. Die Solleinspritz-Zeit
punktdaten und die Voreilwinkeldaten, die durch den ersten
Unterbrechungsvorgang eingelesen worden sind, wie später
noch beschrieben wird, werden verglichen und beim Schritt
54 berechnet, um Fehlerdaten zu erhalten, welche die Dif
ferenz zwischen den Solleinspritz-Zeitpunktdaten und dem
Voreilwinkel darstellen. Beim Schritt 55 werden die Fehler
daten in ein Ansteuersignal umgesetzt, um ein Einspritz
zeitpunkt-Einstellteil 46 anzusteuern, so daß der Wert des
Voreilwinkels mit dem Solleinspritzzeitpunkt übereinstim
men kann und durch eine Ansteuerschaltung 47 eingegeben
wird (Schritt 56). Danach wird der Schritt 52 wieder aufge
nommen, um die vorstehend beschriebene Operation zu wieder
holen, um so den Wert des Voreilwinkels so zu steuern, daß
es immer mit dem Solleinspritzzeitpunkt übereinstimmt.
Die ersten und zweiten Unterbrechungsvorgänge sind Berech
nungen zum Durchführen einer Sperroperation für das
Impulssignal S 2, so daß unerwünschte Impuls
signalanteile, die in dem Ausgangssignal von dem Impulsgeber
33 enthalten sind, wirksam gesperrt werden können,
und nur die gewünschten Impulsanteile in das J-K-Flip-Flop
36 eingegeben werden können.
Wie aus Fig. 2 ersehen werden kann, gibt es eine solche Be
ziehung, daß das Impulssignal S 1 achtmal an
steigt, während das Impulssignal S 2
nur einmal ansteigt; wenn das Impulssignal S 2 an
steigt, ist die zweite Unterbrechung ausgeführt.
Bei der zweiten Unterbrechung wird eine Zeit, welche das
7/4fache derjenigen für eine Motorumdrehung ist, aufgrund
der Daten, die in dem ersten Zählerabschnitt 35 erhalten
worden sind, d. h. eine Zeit, welche siebenmal so lang wie
ein Zyklus T s 1 des Impulssignals S 1 der Fig. 2B
ist, berechnet (Schritt 57), und die Zeitgeberzeit eines
veränderlichen Zeitgeberabschnitts 45 wird entsprechend dem
Rechenergebnis eingestellt (Schritt 58). Der veränderliche
Zeitgeberabschnitt 45 ist eine programmierte Funktion des
Mikrocomputers 34, und wenn der veränderliche Zeitgeber
eingestellt ist, wird der Pegel einer Ausgangsleitung 39
für den Zeitgeber des Mikrocomputers 34 von "H" auf "L" ge
ändert, und die Sperroperation wird gestartet (Schritt 59).
Der Ausgangspegel eines Pufferverstärkers 40 mit offenem
Kollektor wird dementsprechend "L". Eine Ausgangsleitung
41 des Pufferverstärkers 40 ist mit einem Ausgangsanschluß
des Impulsgebers 33 verbunden, und da
eine Pegelunterscheidungsschaltung an der Ausgangsstufe
des Impulsgebers 33 auch eine Ausführung mit offenem
Kollektor ist, ist ein sogenanntes verdrahtetes UND-Glied
gebildet. Wenn daher der Pegel auf der Ausgangsleitung 41
"L" wird, wird auch der Pegel des Impuls
signals S 2 "L" und wird in den sogenannten gesperrten
Zustand gebracht. Dann wird 8 in einem Zähler CTR für den
ersten Unterbrechungsvorgang gesetzt, wie später noch be
schrieben wird (Schritt 60), und die Durchführung des
Hauptprogramms (Steuern des Einspritzzeitpunkts) wird wie
der aufgenommen.
Obwohl sich eine ungesperrte Periode während der Rechen
periode und der Ansprechverzögerungsperiode der verschie
denen Schaltungen ergibt, bevor die Sperroperation, wie
oben beschrieben, entsprechend dem Hubbetrieb des Nadelven
tils durchgeführt worden ist, spricht die Pegelunterschei
dungsschaltung 11 nicht auf Rauschimpulse an, die nach dem
Nadelhubimpuls für eine vorbestimmte Zeitperiode vorkommen,
da die Pegelunterscheidungsschaltung 11 mit einer Hysterese
charakteristik durch eine CR-Rückkopplungsschaltung wie im
Fall der Fig. 1 versehen ist, so daß keine Schwierigkeiten
infolge der Verzögerung beim Starten der Sperroperation
hervorgerufen werden.
Die vorstehend beschriebene Sperroperation wird für einen
Zeitabschnitt durchgeführt, der gleich 7/4 eines Umdrehungs
abschnitts des Motors ist, so daß eine gewünschte Sperr
operation für das Impulssignal S 2 in
ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1
durchgeführt werden kann.
In der Einrichtung 31 wird die erste Unterbrechungsopera
tion durchgeführt, um zu verhindern, daß der nachfolgende
Hubsteuerimpuls fehlerhafterweise durch eine durch eine
plötzliche Erhöhung der Motordrehzahl hervorgerufene Ver
längerung der Sperrperiode gesperrt wird. Wie in Fig. 10
dargestellt, wird bei der ersten Unterbrechungsoperation
entsprechend dem Unterbrechungsbefehl die Periode t s 1 des
Impulssignals S 1, der in dem ersten Rechnerab
schnitt 35 gemessen worden ist, eingelesen und wird dann
beim Schritt 61 in dem Randomspeicher (RAM) gespeichert.
Dann wird eins von dem Inhalt (CRT) des Zählers CRT sub
trahiert (Schritt 62) und ob der Inhalt des Zählers CRT
null oder nicht ist, wird beim Schritt 63 entschieden. Wenn
das Ergebnis "NEIN", dann wird beim Schritt 64 festgestellt,
ob der Inhalt des Zählers CRT 7 ist oder nicht. Wenn das
Ergebnis "JA" ist, werden die dem Voreilwinkelwert ent
sprechenden Daten, welche durch den zweiten Zählerabschnitt
38 erhalten worden sind, eingelesen und in dem Randomspei
cher (RAM) gespeichert (Schritt 65), und der Verarbeitungs
vorgang kehrt zu dem Hauptprogramm zurück. Wenn das Ergeb
nis der Bestimmung beim Schritt 64 "NEIN" ist, wird die Un
terbrechungsoperation unterbrochen, und die Verarbeitung
kehrt zu dem Hauptprogramm zurück. Wenn das Ergebnis beim
Schritt 63 "JA" ist, gibt der Zeitgeber einen Befehl ab,
um die Sperroperation zu unterbrechen (Schritt 66) und die
Verarbeitung kehrt zu dem Hauptprogramm zurück.
Es ist eine mögliche fehlerhafte Sperrung der nächsten
Nadelventilhub-Steuerdaten verhindert, selbst wenn die
Drehzahl des Motors sich plötzlich ändert. Somit kann eine
Einrichtung zum Messen des Voreilwinkels bei einer Kraft
stoffeinspritzung geschaffen werden, welche einen Programm
durchlauf mittels eines Mikrocomputers benutzt. Das oben
beschriebene Programm ist nur ein Beispiel, und stattdes
sen können auch andere Programme verwendet werden.
Claims (8)
1. Einrichtung zur Bestimmung des Voreilwinkels für die
Kraftstoff-Einspritzung eines Dieselmotors
- a) mit einem ersten, an der Kraftstoff-Einspritzdüse vor gesehenen Impulsgeber zur Erzeugung von ersten, den Ein spritz-Zeitpunkt markierenden Impulssignalen,
- b) mit einem zweiten Impulsgeber zur Erzeugung von zweiten Impulssignalen, wenn die Kurbelwelle des Dieselmotors eine vorgegebene Bezugswinkelstellung erreicht,
- c) mit einer Signalerzeugungseinrichtung zur Ermittlung des augenblicklichen Einspritzvoreilwinkels aus den er sten und zweiten Impulssignalen und
- d) mit einer Sperreinrichtung, die
- d1) nur die erwünschten ersten Impulssignale von dem er sten Impulsgeber zur Signalerzeugungsschaltung durch läßt und
- d2) die unerwünschten Signalkomponenten der ersten Im pulssignale ausblendet,
gekennzeichnet durch die folgenden
Merkmale:
- e) der erste Impulsgeber ist als Sensor (5) für den Nadelhub des Kraftstoff-Einspritzventils ausgebildet; und
- f) die Sperreinrichtung (13, 19, 20, 21; 39, 40, 41, 43, 45) blendet die unerwünschten Signalkomponenten der ersten Im pulssignale (S 2) während einer Zeitdauer aus, die auf der Basis der Erzeugungs-Periode der zweiten Impuls-Signale (S 1) berechnet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrich
tung einen Rechenabschnitt (12) aufweist, um den gewünschten
Winkelbereich der Kurbelwelle (2) auf der Basis der Erzeu
gungsperiode der zweiten Impuls-Signale zu berechnen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrich
tung eine erste Einrichtung (71) zum Berechnen der Periode
der zweiten Impuls-Signale, eine zweite Einrichtung (72) zum
Berechnen des gewünschten Winkelbereichs der Kurbelwelle (2),
indem die von der ersten Einrichtung berechnete Periode mit
einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird, und
eine dritte Einrichtung (21) hat, um ein elektrisches Signal
entsprechend Daten zu erzeugen, welche den gewünschten, mit
Hilfe der zweiten Einrichtung berechneten Winkelbereich der
Kurbelwelle (21) angeben.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Koeffizient entsprechend
der Frequenz der ersten Impuls-Signale und der Frequenz der
zweiten Impuls-Signale festgelegt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die dritte Einrichtung ein
veränderlicher Zeitgeber (21) ist, welcher auf die Daten (D 3)
anspricht, welche den gewünschten Winkelbereich der Kurbel
welle (2) zeigen, um ein Signal zu erzeugen, durch welches
die Sperreinrichtung nur während der Periode wirksam gemacht
wird, wenn die Kurbelwelle in dem gewünschten Winkelbereich
liegt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Signaler
zeugungseinrichtung einen Zählabschnitt aufweist, um den ge
wünschten Winkelbereich der Kurbelwelle (2) auf der Basis der
Anzahl der zweiten Impuls-Signale einzustellen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sig
nalerzeugungseinrichtung einen Zähler (17), welcher entspre
chend den ersten Impuls-Signalen rückgesetzt wird, und an wel
chen die zweiten Impuls-Signale als Zählimpulse angelegt wer
den, und eine Einrichtung (18) aufweist, die auf den Ausgang
von dem Zähler (17) anspricht, um ein Signal zu erzeugen, wel
ches den Winkelbereich der Kurbelwelle zeigt, welcher der Pe
riode entspricht, wenn das Zählergebnis des Zählers (17) einen
vorbestimmten Wert von null aus erreicht.
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