DE3511443A1

DE3511443A1 - Treibstoff-einspritzsystem fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3511443A1
Application number: DE19853511443
Authority: DE
Inventors: Tsuneyuki Chiyoda; Takeo Kushida; Keiichi Higashi-Matsuyama Saitama Yamada
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1985-10-24
Also published as: DE3511443C2; JPS60162238U; KR850007644A; GB2158612B; GB8508350D0; JPH0531250Y2; US4610233A; GB2158612A; KR890000751B1

Description

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85.128,ne Essen, den 26. März 1985

Patentanmeldung

der Firma

Diesel Kiki Co., Ltd. 6-7, Shibuya 3-chome, Shibuya-ku Tokyo / Japan

betreffend ein

"Treibstoff-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren"

Patentanwälte · Dipl.-lng. Hans Dieter Gesthuysen · Dipl.-Phys. Hans Wilhelm von Rohr 4300 Essen 1, Huyssenallee 15, Telefon: 0201/233917, Telex: 08579990

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Treibstoff-Einspritzsystem zur Verwendung in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor und genauer gesagt auf ein Treibstoff-Einspritzsystem, bei dem eine Treibstoff-Einspritzpumpe verwendet wird, die dazu genutzt werden kann, die Steuerung der Einspritzmenge und des Zeitverlaufs der Einspritzung zu verbessern.

Genau gesagt geht die Erfindung aus von einem Treibstoff-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren mit einer Einspritzpumpe mit einem darin ausgebildeten Treibstoffkanal zum Einspritzen von Treibstoff in den Brennraum bzw. die Brennräume des Verbrennungsmotors, einem im Treibstoffkanal angeordneten Magnetventil zur Ausführung einer periodischen Ventilöffnungs- und -schließbewegung zur Steuerung der Treibstoffströmung durch den Treibstoffkanal, einem elektrischen Motorsensor bzw. elektrischen Motorsensoren zur Messung mindestens einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors und einem einerseits mit dem Magnetventil, andererseits mit dem Motorsensor bzw. den Motorsensoren verbundenen Steuerkreis zur Steuerung des Ventilöffnungs- und -schließbetriebs des Magnetventils auf Grundlage der gemessenen Betriebszustandsgröße bzw. -größen des Verbrennungsmotors. Bei einem bekannten Einspritzsystem dieser Art (vgl. JA-OS P 59-192.928) kann sich der Zeitverlauf der Ventilöffnungs- und Schließbewegung des Magnetventils als Folge von Änderungen der Umgebungstemperatur oder anderen ähnlichen Faktoren ändern. Eine Schwierigkeit bei dem bekannten Einspritzsystem besteht somit darin, daß der tatsächliche Zeitverlauf der Ventilöffnungsund -schließbewegung des Magnetventils nicht gemessen wird. Deshalb läßt sich mit dem bekannten Einspritzsystem eine sehr genau gesteuerte Treibstoff einspritzung nur schwer erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Treibstoff-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren anzugeben, das den zuvor erläuterten Nachteil des bekannten Einspritzsystems beseitigt und mit dem Einspritzmenge und Zeitverlauf der Einspritzung mit großer Genauigkeit gesteuert werden können.

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Kurz gesagt weist auch ein erfindungsgemäßes Treibstoff-Einspritzsystem zunächst ein Magnetventil auf, das im Treibstoffkanal einer Einspritzpumpe angeordnet ist und zur Steuerung der Einspritzmenge und des Zeitverlaufs der Einspritzung unter Steuerung durch einen Steuerkreis betätigbar ist. Erfindungsgemäß wird nun die tatsächliche Einspritzmenge durch einen Sensor gemessen, der im Magnetventil angeordnet ist und dieser Meßwert für die tatsächliche Einspritzmenge wird in den elektrischen Steuerkreis rückgekoppelt und dort mit der objektiven Einspritzmenge verglichen, die auf der Grundlage der Betriebszustandsgrößen des Verbrennungsmotors bestimmt worden ist. Tritt hierbei eine Differenz auf, so wird die dem Verbrennungsmotor über das Magnetventil zugeführte Einspritzmenge mittels des Steuerkreises in ganz kontrollierter Weise geändert, und zwar so, daß diese Differenz verschwindet. Die Steuerung des Zeitverlaufs der Einspritzung kann mit dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem im wesentlichen in derselben Weise erzielt werden, wie das zuvor für die Einspritzmenge erläutert worden ist.

Im einzelnen ist ein erfindungsgemäßes Einspritzsystem also dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil einen elektrischen Ventilstellungssensor zur Messung der Ventilöffnungs- und -schließbewegung aufweist und daß mittels des Steuerkreises als Grundlage für die Steuerung des Ventilöffnungs- und -schließbetriebes des Magnetventils auch die gemessene Ventilöffnungs- und -schließbewegung verwertbar ist. Durch die Rückkopplung der tatsächlichen Ventilöffnungs- und -schließbewegung in den Steuerkreis werden auch Änderungen im Zeitverlauf des Ventilöffnungs- und -schließbetriebs des Magnetventils erfaßt, die auf Störungen wie beispielsweise Änderungen der Umgebungstemperatur od. dgl. beruhen. Dadurch ist die Treibstoffeinspritzung mit dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem erheblich genauer steuerbar als mit dem bekannten, eingangs erläuterten Einspritzsystem.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Treibstoff-Einspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis eine an den Ventilstellungssensor angeschlossene Recheneinheit zur Berechnung eines Wertes für die tatsächliche Einspritzmenge auf der Grundlage der gemessenen

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Ventilöffnungs- und -schließbewegung (für die Ist-Einspritzmenge), eine an den Motorsensor bzw. die Motorsensoren angeschlossene Recheneinheit zur Berechnung eines Wertes für die objektive Einspritzmenge auf der Grundlage der gemessenen Betriebszustandsgröße bzw. -größen des Verbrennungsmotors (für die Soll-Einspritzmenge) und eine an die Recheneinheit für die Ist-Einspritzmenge, an die Recheneinheit für die Soll-Einspritzmenge und an das Magnetventil angeschlossene Recheneinheit zur Errechnung eines Steuersignals auf der Grundlage der errechneten Werte für die Ist-Einspritzmenge und für die Soll-Einspritzmenge und zur Übermittlung des Steuersignals an das Magnetventil (Ergebnis-Recheneinheit) aufweist. Entsprechend ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Treibstoff-Einspritzsystems hinsichtlich des Zeitverlaufs der Einspritzung dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis eine an den Ventilstellungssensor angeschlossene Recheneinheit zur Berechnung eines Wertes für den tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung auf der Grundlage der gemessenen Ventilöffnungs- und -schließbewegung (für den Ist-Zeitverlauf), eine an den Motorsensor bzw. die Motorsensoren angeschlossene Recheneinheit zur Berechnung eines Wertes für den objektiven Zeitverlauf der Einspritzung auf der Grundlage der gemessenen Betriebszustandsgröße bzw. -größen des Verbrennungsmotors (für den Soll-Zeitverlauf) und eine an die Recheneinheit für den Ist-Zeitverlauf, an die Recheneinheit für den Soll-Zeitverlauf und an das Magnetventil angeschlossene Recheneinheit zur Errechnung eines Steuersignals auf der Grundlage der errechneten Werte für den Ist-rZeitverlauf und den Soll-Zeitverlauf der Einspritzung und zur Übermittlung des Steuersignals an das Magnetventil (Ergebnis-Recheneinheit) aufweist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn in dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem die optimierte Steuerung des Magnetventils sowohl hinsichtlich der Einspritzmenge als auch des Zeitverlaufs der Einspritzung kombiniert ist. Dazu ist dann das erfindungsgemäße Einspritzsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnis-Recheneinheit das Steuersignal für das Magnetventil aus den errechneten Werten für die Ist-Einspritzmenge, die Soll-Einspritzmenge, den Ist-Zeitverlauf und den Soll-Zeitverlauf errechnet.

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Grundsätzlich ist es auf verschiedene Arten möglich, die Ventilöffnungs- und -schließbewegung des Magnetventils zu messen. Der Ventilstellungssensor kann also auf ganz unterschiedliche Weise ausgestaltet sein. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Einspritzsystems ist jedoch hier dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstellungssensor als synchron mit der Ventilöffnungs- und -schließbewegung des Magnetventils geöffneter und geschlossener, elektrischer Ein/AusrSchalter ausgeführt ist. In diesem Fall empfiehlt sich ganz besonders eine Ausgestaltung des Einspritzsystems, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Magnetventil eine in Strömungsverbindung mit dem Treibstoffkanal stehende Ventilkammer, einen aus elektrisch leitendem Material bestehenden, der Ventilkammer zugewandten Ventilsitz sowie einen aus elektrisch leitendem Material bestehenden, auf den Ventilsitz zu und vom Ventilsitz weg hin und her bewegbaren Ventilkörper aufweist, daß mittels des Ventilkörpers die Strömungsverbindung zwischen der Ventilkammer und derr Treibstoffkanal herstellbar bzw. unterbrechbar ist und daß der elektrische Ein/Aus-Schalter vom Ventilsitz und vom Ventilkörper gemeinsam gebildet ist.

In konstruktiver Hinsicht empfiehlt es sich, unter Berücksichtigung der voranstehenden Erläuterungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, das Einspritzsystem so auszugestalten, daß das Magnetventil ferner einen Ventilaufsatz und ein Ventilgehäuse aufweist, daß der Ventilaufsatz und das Ventilgehäuse zur Bildung der Ventilkammer dazwischen zusammengesetzt sind, daß das Ventilgehäuse aus elektrisch leitendem Material besteht und den Ventilsitz aufweist, daß der Ventilkörper im Ventilaufsatz verschiebbar und elektrisch vom Ventilaufsatz isoliert angeordnet ist, daß im Ventilaufsatz eine Elektrode mit dem Ventilkörper ausgerichtet und elektrisch vom Ventilaufsatz isoliert fest angebracht ist und daß zwischen der Elektrode und dem Ventil körper ein Federelement aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, so daß der Ventilkörper gegen den Ventilsitz drückbar ist. Hierbei empfiehlt es sich, daß der Ventilkörper einen langgestreckten, im Ventilaufsatz gleitend geführten Bereich aufweist und daß die Außenfläche des langgestreckten Bereichs des Ventilkörpers mit einer Isolierbeschichtung versehen ist.

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Eine Vielzahl weiterer Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden speziellen Teil der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in der die Erfindung anhand eines lediglich der Erläuterung und dem besseren Verständnis dienenden, jedoch in keiner Weise einschränkenden Beispiels erläutert wird.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems,

Fig. 2 im Schnitt in vergrößerter Darstellung ein Magnetventil für das Einspritzsystem aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines elektrischen bzw. elektronischen Steuerkreises des Einspritzsystems aus Fig. 1 und

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Wellenform des Ausgangssignals eines Impulsintegrators im Steuerkreis aus Fig. 3.

Das in Fig. 1 in einem Ausführungsbeispiel dargestellte erfindungsgemäße Einspritzsystem weist eine Verteiler-Einspritzpumpe mit einem Gehäuse 1 und einer darin drehbar gelagerten Pumpen-Antriebswelle 2 auf. Die Antriebswelle 2 ist mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors wie beispielsweise eines Dieselmotors verbunden und von dieser angetrieben, so daß sie sich mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis von beispielsweise 2 : 1 dreht. Der Verbrennungsmotor und die Kurbelwelle sind nicht dargestellt.

Die Treibstoffpumpe weist eine Flügelradpumpe 3 auf, die auf der Antriebswelle 2 zur Drehung mit der Antriebswelle 2 angebracht ist und mittels derer Treibstoff in eine Treibstoffkammer 4 im Gehäuse 1 eingespeist wird. Das eine Ende der Antriebswelle 2 ist über eine Kupplung 5 mit einer Nocken-

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scheibe 7 verbunden, die ihrerseits an einem Ende eines Kolbens 8 angebracht ist, der in einem Ende des Gehäuses 1 verschiebbar eingepaßt ist. Die Nockenscheibe 7 hat eine Nockenfläche, die gegen eine im Gehäuse 1 angeordnete Rolle drückbar ist. Auf diese Weise werden die Nockenscheibe 7 und entsprechend der Kolben 8 durch die Drehung der Antriebswelle 2 gleichzeitig in eine drehende und eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Der Kolben 8 bestimmt gemeinsam mit dem Gehäuse 1 einen Pumpraum bzw. Kolbenraum 9 und weist eine Mehrzahl von axial verlaufenden Nuten 11 auf, die sich am einen Ende in den Pumpraum 9 öffnen und deren andere Enden so gestaltet sind, daß sie mit einem Treibstoffkanal 10 für zuströmenden Treibstoff in Verbindung stehen, der im Gehäuse 1 ausgebildet ist. Der Kolben 8 weist ferner eine mittige Längsbohrung 12 auf, die sich an einem Ende in den Pumpraum 9 öffnet und deren anderes Ende mit einem Ende einer Seitenöffnung 13 in Verbindung steht, die so ausgestaltet ist, daß sie am anderen Ende mit einer Mehrzahl von nicht dargestellten Auslaßkanälen im Gehäuse 1 in Verbindung bringbar ist. Im Treibstoffkanal 10 ist ein Magnetventil 14 angeordnet, das den Treibstoffkanal 10 öffnend und schließend betätigbar ist, so daß die Treibstoffmenge steuerbar ist, die aus der Treibstoff kammer 4 in den Pumpraum 9 gesaugt wird.

Fig. 2 zeigt, daß das Magnetventil 14 einen oberen Ventilaufsatz 15 und ein unteres Ventilgehäuse 16 aufweist, die miteinander verbunden sind und daß im Ventilaufsatz 15 eine Spule 17 aus isoliertem Spulendraht mittig angeordnet ist, wobei bei Stromversorgung der Spule 17 darin ein Magnetfeld erzeugbar ist. Das Ventilgehäuse 16 besteht aus elektrisch leitendem Material wie beispielsweise Metall und hat einen in Fig. 2 horizontal gerichteten Einlaßanschluß 18 sowie einen vertikal gerichteten Auslaßanschluß 19. Der Einlaßanschluß 18 und der Auslaßanschluß 19 stehen über eine Ausnehmung bzw. Ventilkammer 20a im oberen Bereich des Ventilgehäuses 16 miteinander in Strömungsverbindung. Der Einlaßanschluß 18 und der Auslaßanschluß 19 stehen dauernd mit dem Treibstoffkanal 10 in Verbindung. Die eine Wand bzw. der Boden der Ventilkammer 20a bildet dort, wo sich der Auslaßanschluß 19 öffnet einen Ventilsitz 20, auf den ein Kolben bzw. Ven-

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tilkörper 21 aufsetzbar ist. Der Ventilsitz 20 und der Ventilkörper 21 stellen gemeinsam einen Ein/Aus-Schalter 22 dar, dessen Zweck nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden wird.

Der Ventilkörper 21 ist in einer Führungshülse 23 verschiebbar geführt. Die Führungshülse 23 ist im Ventilaufsatz 15 mittig und ausgerichtet mit dem Auslaßanschluß 19 angebracht. Die Spule 17 umgibt die Führungshülse Der Ventilkörper 21 wird normalerweise nach unten gegen den Ventilsitz 20 gedrückt, und zwar mittels eines als Druck-Schraubenfeder ausgeführten Federelements 24, das in einer axial gerichteten oberen öffnung im Ventilkörper 21 angeordnet ist. Das Federelement 24 besteht aus elektrisch leitendem Material wie beispielsweise Metall und befindet sich am oberen Ende in Anlage an einer Elektrode 25. Die Elektrode 25 ist in eine Isolierhülse 26 eingepaßt, die im Ventilaufsatz 15 fest angebracht ist. Die so befestigte Elektrode 25 ist also durch die dazwischen befindliche Isolierhülse 26 gegenüber dem Ventilaufsatz 15 isoliert. Zwei Leiter bzw. Drähte 27, 28 sind einerseits mit der Elektrode 25, andererseits mit dem Ventilgehäuse elektrisch leitend verbunden. Der eine Leiter 27 ist mit einem nachstehend noch näher erläuterten Steuerkreis 30 verbunden, während der andere Leiter 28 im dargestellten Ausführungsbeispiel an Masse angeschlossen ist. Der Ventilkörper 21 selbst weist einen zylindrischen Körper aus leitendem Material und eine Isolierbeschichtung 29 aus Keramik od. dgl. auf der Außenfläche des Körpers auf. Die Isolierbeschichtung 29 kann beispielsweise durch ein Ionenplattierungsverfahren erzeugt werden. Die Isolierbeschichtung 29 erstreckt sich im wesentlichen über die volle Länge eines langgestreckten Bereichs des Ventilkörpers 21, der in der Führungshülse 23 gelagert ist, so daß damit der Ventilkörper 21 vom Ventilaufsatz 15 isoliert ist.

Das zuvor erläuterte Magnetventil 14 arbeitet folgendermaßen:

Solange die Spule 17 abgeschaltet ist, sitzt, wie Fig. 2 zeigt, der Ventilkörper 21 auf dem Ventilsitz 20 und der Auslaßanschluß 19 ist geschlossen. Dadurch ist die Treibstoffströmung vom Einlaßanschluß 18 zum Auslaßan-

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Schluß 19 unterbrochen. Da das Magnetventil 14 geschlossen ist, ist auch der Ein/Aus-Schalter 22 geschlossen, so daß ein elektrischer Kreis über den Ein/Aus-Schalter 22 geschlossen ist, und zwar ein Kreis vom Leiter 27 über die Elektrode 25, das Federelement 24, den Ventilkörper 21, das Ventilgehäuse 16 und den Leiter 28. Wird die Spule 17 von Strom durchflossen und ein Magnetfeld erzeugt, so wird der Ventilkörper 21 nach oben gezogen bzw. bewegt, weg vom Ventilsitz 20 und entgegen der Federkraft des als Druck-Schraubenfeder ausgeführten Federelements 24. Diese Bewegung des Ventilkörpers 21 erlaubt es dem Treibstoff, vom Einlaßanschluß 18 zum Auslaßanschluß 19 zu strömen. Da das Magnetventil 14 geöffnet ist, ist jetzt auch der Ein/Aus-Schalter 22 geöffnet.

Der zuvor schon angesprochene Steuerkreis 30 ist, wie Fig. 1 erkennen läßt, mit mehreren Motorsensoren 31, 32, 33 verschaltet, um so verschiedene Meßwerte zu erhalten, die Betriebszustandsgrößen des Verbrennungsmotors repräsentieren. Der Motorsensor 31 ist ein Sensor zur Feststellung der Motordrehzahl (U/min) und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal für die Motordrehzahl an den Steuerkreis 30. Der Motorsensor 32 ist ein Sensor für die Belastung des Verbrennungsmotors und stellt hier im Ausführungsbeispiel die Stellung eines nicht dargestellten Gaspedals als Motorbelastung fest. Von diesem Motorsensor 32 wird dann ein entsprechendes Ausgangssignal für die gemessene Motorbelastung an den Steuerkreis 30 gegeben. Der Motorsensor 33 schließlich ist ein Referenzwertsensor, der im hier dargestellten Ausführungsbeispiel den oberen Totpunkt eines nicht dargestellten Motorkolbens als Referenzwert feststellt und ein entsprechendes Ausgangssignal an den Steuerkreis 30 abgibt. Schließlich ist auch der Ein/Aus-Schalter 22 als Ventilstellungssensor mit dem Steuerkreis 30 verbunden, so daß ein Ausgangssignal, das die tatsächliche Ventilöffnungs- und -schließbewegung des Magnetventils 14 darstellt, an den Steuerkreis 30 rückgekoppelt wird. Der Ein/Aus-Schalter 22 arbeitet also als Sensor für die Ventilöffnungs- und -schließbewegung. Die zuvor erläuterten Eingangssignale werden vom Steuerkreis 30 Rechenoperationen und einer Verstärkung unterworfen, so daß Ausgangssignale erzeugt werden, durch die die Spule 17 des Magnetventils 14

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periodisch ein- und ausgeschaltet wird, um so das Magnetventil 14 entsprechend zu öffnen und zu schließen.

Der Steuerkreis 30 ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt und weist zunächst eine Recheneinheit 34 zur Berechnung eines Wertes für die tatsächliche Einspritzmenge auf der Grundlage der gemessenen öffnungs- und Schließbewegung des Ein-/Aus-Schalters 22 auf. Weiter weist der Steuerkreis eine Recheneinheit 35 zur Berechnung eines Wertes für den tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung (für den Ist-Zeitverlauf) auf. Die Recheneinheit 34 für die Ist-Einspritzmenge weist ihrerseits einen Taktgeber 36 zur Erzeugung von Referenz-Taktimpulsen und einen ersten Zähler 37 zur Zählung einer Anzahl von Taktimpulsen des Taktgebers 36 auf. Der Ein/Aus-Schalter 22 ist mit dem Zähler 37 verbunden und beaufschlagt: diesen mit Impulsen, die eine bestimmte Impulsbreite haben, die zu der öffnungs- und Schließbewegung des Ein/Aus-Schalters 22 korrespondiert. Der Zähler 27 wird gesetzt oder gestartet mit der Anstiegsflanke jedes Impulses und rückgesetzt oder gestoppt mit der Abfallsflanke desselben Impulses, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das zur tatsächlichen Einspritzmenge korrespondiert. Dieses Ausgangssignal wird einem Einspritzmengengeber 38 zugeführt, d. h. einem Schaltkreis, mit dem ein der tatsächlichen Einspritzmenge entsprechendes Signal erzeugbar ist, beispielsweise einem D/A-Konverter. Der Einspritzmengengeber 38 erzeugt ein analoges Ausgangssignal des Wertes Qa, das zur tatsächlichen Einspritzmenge korrespondiert.

In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Wert Qa auf der Grundlage der Treibstoffmenge berechnet, die in den Pumpraum 9 eingesogen wird.

Die Recheneinheit 35 für den Ist-Zeitverlauf der Einspritzung weist zunächst ein R/S Flip-Flop 39 auf, das so geschaltet ist, das es gesetzt wird, wenn der Eiη/Aus-Schalter 22 geöffnet wird. Das Flip-Flop 39 wird durch die Anstiegsflanke des Referenzsignal impulses rückgesetzt, der vom Motorsensor für den Referenzwert über einen Referenzwertgeber 40 bereitgestellt wird.

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Auf diese Weise wird vom Ausgang Q des Flip-Flops 39 einem zweiten Zähler 41 ein Impuls zugeleitet, dessen Impulsbreite zur tatsächlichen Einspritzdauer bzw. zum tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung korrespondiert. Der zweite Zähler 41 zählt eine Anzahl von Impulsen, die von einem zweiten Referenz-Taktgeber 42 abgegeben werden und gibt ein zum tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung korrespondierendes Ausgangssignal an einen Zeitsteuergeber 43 in Form eines D/A-Konverters, d. h. hier eines Schaltkreises, durch den ein dem tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung entsprechendes Signal erzeugbar ist. Vom Zeitsteuergeber 43 wird ein analoges Ausgangssignal mit einem Wert Ta erzeugt, das zum tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung korrespondiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Wert Ta auf der Grundlage der Ansaugzeit von Treibstoff in den Pumpraum 9 berechnet.

Der Steuerkreis 30 umfaßt ferner eine Recheneinheit 44 zur Berechnung eines Wertes für die objektive Einspritzmenge (für die Soll-Einspritzmenge) sowie eine Recheneinheit 45 für den objektiven Zeitverlauf der Einspritzung (für den Soll-Zeitverlauf). Die Recheneinheit 44 berechnet die objektive Einspritzmenge auf der Grundlage der Ausgangssignale des Motorsensors 31 für die Motorumdrehungen und des Motorsensors 32 für die Belastung, während die Recheneinheit 45 den objektiven Zeitverlauf der Einspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale der Motorsensoren 31, 32 berechnet. Die Recheneinheit 44 für die Soll-Einspritzmenge liest die in einem ersten Speicherbereich 46 eines ROM (Read-Only Memory) gespeicherten Daten aus und erzeugt ein Ausgangssignal für eine objektive Einspritzmenge Op mittels dieser Funktion. In entsprechender Weise werden durch die Recheneinheit 45 in einem zweiten Speicherbereich 47 des ROM gespeicherte Solldaten ausgelesen und ein objektiver Zeitverlauf To der Einspritzung mittels der zuvor schon erläuterten Funktion ausgegeben.

Des weiteren weist der Steuerkreis 30 eine Recheneinheit 48 auf, mit deren Hilfe ein der Spule 17 des Magnetventils 14 zuzuleitendes Steuersignal errechnet wird, und zwar auf der Grundlage der errechneten Ergebnisse der

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Recheneinheit 34 für die Ist-Einspritzmenge, der Recheneinheit 35 für den Ist-Zeitverlauf, der Recheneinheit 44 für die Soll-Einspritzmenge und der Recheneinheit 45 für den Soll-Zeitverlauf. Die Ergebnis-Recheneinheit 48 umfaßt zwei Komparatoren 49, 50. Der erste Komparator 49 vergleicht die objektive Einspritzmenge Qo, also das Ausgangssignal der Recheneinheit 44 für die Soll-Einspritzmenge, und die tatsächliche Einspritzmenge Qa, also das Ausgangssignal der Recheneinheit 34 für die Ist-Einspritzmenge, miteinander. Besteht hier eine Differenz, so wird eine korrekte Einspritzmenge Qc durch Korrektur bzw. Kompensation der Soll-Einspritzmenge Qo im Lichte der Ist-Einspritzmenge Qa errechnet. Vom ersten Komparator 49 wird ein Ausgangsimpuls abgegeben, dessen Impulsbreite der korrekten Einspritzmenge Qc entspricht.

Vom zweiten Komparator 50 wird in ähnlicher Weise wie zuvor erläutert der objektive Zeitverlauf der Einspritzung To, also das Ausgangssignal der . Recheneinheit 45 für den Soll-Zeitverlauf, mit dem tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung Ta, also dem Ausgangssignal der Recheneinheit 35 für den Ist-Zeitverlauf, verglichen. Besteht hier eine Differenz, so wird ein korrekter Zeitverlauf der Einspritzung Tc durch Korrektur oder Kompensation des objektiven Zeitverlaufs der Einspritzung To im Lichte des tatsächlichen Zeitverlaufs der Einspritzung Ta errechnet. Vom zweiten Komparator wird ein Ausgangsimpuls abgegeben, dessen Anstiegsflanke zum korrekten Zeitverlauf der Einspritzung Tc korrespondiert. Die Ausgangsimpulse der Komparatoren 49, 50 werden einem Impulsintegrator 51 zugeleitet, in dem die Ausgangsimpulse in einen einzigen Impuls integriert werden. Der in Fig. 4 dargestellte integrierte Impuls hat eine Anstiegsflanke, die dem korrekten, d. h. korrigierten Zeitverlauf der Einspritzung Tc entspricht und eine Impulsbreite, die der korrekten, d. h. korrigierten Einspritzmenge Qc entspricht. Der integrierte Impuls wird in einem Verstärker 52 verstärkt und von dort aus der Spule 17 des Magnetventils 14 zugeleitet.

Die Rechenoperationen werden wie folgt verwirklicht:

Beim Empfang der Signale der Motorsensoren 31, 32 wird der objektive Zeitverlauf der Einspritzung To mittels einer Solldatenfunktion berechnet. Ent-

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sprechend wird auch die objektive Einspritzmenge Qo berechnet. Der Wert des Zählers 37 wird in die tatsächliche Einspritzmenge Qa umgewandelt, der Wert des Zählers 41 in den tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung Ta. Tc wird mittels der Gleichung

Tc = f₁ (To, Ta)
berechnet. Dabei beruht Ta auf dem vorherigen To, d. h.

Ta = f₂ (pre To).
Die Berechnung Qc erfolgt nach der Gleichung:

Qc = f₃ (Qo, Qa),
wobei Qa auf dem vorhergehenden Qp beruht, d. h.

Qa = f₄ (pre Qo).

Ändert sich bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die öffnungs- und Schließzeit des Magnetventils 14 beispielsweise mit Änderungen der Umgebungstemperatur, so kann eine solche Änderung sofort kompensiert werden.

Obwohl im dargestellten Ausführungsbeispiel das Magnetventil 14 in dem Treibstoffkanal 10 angeordnet ist, so kann es selbstverständlich auch in einem Leckkanal angeordnet sein, um diesen zu öffnen und zu schließen und so das Lecken von Treibstoff zu steuern. Eine solche Steuerung eines Leckkanals wird beispielsweise in der JA-OS P 58-190.560 beschrieben.

Wie zuvor erläutert worden ist, wird nach der Lehre der Erfindung die tatsächliche öffnungs- und Schließbewegung des Magnetventils 14 festgestellt und in den Steuerkreis 30 rückgekoppelt, um so eine stabile und genaue Betriebsweise des Magnetventils 14 selbst sicherzustellen. Dementsprechend wird jede Änderung unverzüglich kompensiert, die während der Ventilöffnungs- und -schließbewegung auftritt, wenn sich die Umgebungstemperatur oder ein ähnlicher Parameter ändert. Das Ergebnis ist, daß sowohl die Einspritzmenge

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als auch der Zeitverlauf der Einspritzung genau gesteuert werden können. Da das erfindungsgemäße Magnetventil 14 einen durch den Ventilkörper 21 und den Ventilsitz 20 gebildeten Schalter 22 aufweist, läßt sich die Ventilöffnungs- und -schließbewegung äußerst einfach feststellen. Die Schaltsignale des Schalters 22 können direkt dem Steuerkreis 30 zugeleitet werden, so daß dieser eingangsseitig sehr einfach ausgestaltet werden kann.

Eine Vielzahl von Änderungen und Ergänzungen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der voranstehend gegebenen Offenbarung möglich. Die vorliegende Erfindung kann daher im Schutzumfang der Patentansprüche auch auf andere Weise verwirklicht werden als zuvor beispielhaft erläutert worden ist.

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Claims

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Patentansprüche:

i.yTreibstoff-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren mit einer Einspritzpumpe mit einem darin ausgebildeten Treibstoffkanal zum Einspritzen von Treibstoff in den Brennraum bzw. die Brennräume des Verbrennungsmotors, einem im Treibstoffkanal angeordneten Magnetventil zur Ausführung einer periodischen Ventilöffnungs- und -schließbewegung zur Steuerung der Treibstoffströmung durch den Treibstoffkanal, einem elektrischen Motorsensor bzw. elektrischen Motorsensoren zur Messung mindestens einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors und einem einerseits mit dem Magnetventil, andererseits mit dem Motorsensor bzw. den Motorsensoren verbundenen Steuerkreis zur Steuerung des Ventilöffnungs- und -schließbetriebs des Magnetventils auf Grundlage der gemessenen Betriebszustandsgröße bzw. -größen des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (14) einen elektrischen Ventilstellungssensor (22) zur ■» Messung der Ventilöffnungs- und -schließbewegung aufweist und daß mittels i des Steuerkreises (30) als Grundlage für die Steuerung des Ventilöffnungs- und * -schließbetriebs des Magnetventils (14) auch die gemessene Ventilöffnungsund -schließbewegung verwertbar ist.
2. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (30) eine an den Ventilstellungssensor (22) angeschlossene Recheneinheit (34) zur Berechnung eines Wertes für die tatsächliche Einspritzmenge auf der Grundlage der gemessenen Ventilöffnungs- und -schließbewegung (für die Ist-Einspritzmenge), eine an den Motorsensor bzw. die Motorsensoren (31, 32) angeschlossene Recheneinheit (44) zur Berechnung eines Wertes für die objektive Einspritzmenge auf der Grundlage der gemessenen Betriebszustandsgröße bzw. -größen des Verbrennungsmotors (für die Soll-Einspritzmenge) und eine an die Recheneinheit (34) für die Ist-Einspritzmenge, an die Recheneinheit (44) für die Soll-Einspritzmenge und an das Magnetventil (14) angeschlossene Recheneinheit (48) zur Errechnung eines Steuersignals auf der Grundlage der errechneten Werte für die Ist-Einspritzmenge und für die

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Soll-Einspritzmenge und zur Übermittlung des Steuersignals an das Magnetventil (14) (Ergebnis-Recheneinheit) aufweist.
3. Einspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (30) eine an den Ventilstellungssensor (22) angeschlossene
Recheneinheit (35) zur Berechnung eines Wertes für den tatsächlichen Zeitverlauf der Einspritzung auf der Grundlage der gemessenen Ventilöffnungsund -schließbewegung (für den Ist-Zeitverlauf), eine an den Motorsensor
bzw. die Motorsensoren (31, 32) angeschlossene Recheneinheit (45) zur Berechnung eines Wertes für den objektiven Zeitverlauf der Einspritzung auf der Grundlage der gemessenen Betriebszustandsgröße bzw. -größen des Verbrennungsmotors (für den Soll-Zeitverlauf) und eine an die Recheneinheit (35) für den Ist-Zeitverlauf, an die Recheneinheit (45) für den Soll-Zeitverlauf und an das Magnetventil (14) angeschlossene Recheneinheit (48) zur Errechnung eines Steuersignals auf der Grundlage der errechneten Werte für den Ist-Zeitverlauf und den Soll-Zeitverlauf der Einspritzung und zur Übermittlung des Steuersignals an das Magnetventil (14) (Ergebnis-Recheneinheit) aufweist.
4. Einspritzsystem nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnis-Recheneinheit (48) das Steuersignal für das Magnetventil (14) aus den errechneten Werten für die Ist-Einspritzmenge, die Soll-Einspritzmenge, den Ist-Zeitverlauf und den Soll-Zeitverlauf errechnet.
5. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstellungssensor als synchron mit der Ventilöffnungs- und
-schließbewegung des Magnetventils (14) geöffneter und geschlossener, elektrischer Ein/Aus-Schalter (22) ausgeführt ist.
6. Einspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (14) eine in Strömungsverbindung mit dem Treibstoffkanal (10) stehende Ventilkammer (20a), einen aus elektrisch leitendem Material bestehenden,

der Ventilkammer (20a) zugewandten Ventilsitz (20) sowie einen aus elek-

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trisch leitendem Material bestehenden, auf den Ventilsitz (20) zu und vom Ventilsitz (20) weg hin und her bewegbaren Ventilkörper (21) aufweist, daß mittels des Ventilkörpers (21) die Strömungsverbindung zwischen der Ventilkammer (20a) und dem Treibstoffkanal (10) herstellbar bzw. unterbrechbar ist und daß der elektrische Ein/Aus-Schalter (22) vom Ventilsitz (20) und vom Ventilkörper (21) gemeinsam gebildet ist.
7. Einspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (14) ferner einen Ventilaufsatz (15) und ein Ventilgehäuse (16) aufweist, daß der Ventilaufsatz (15) und das Ventilgehäuse (16) zur Bildung der Ventilkammer (20a) dazwischen miteinander zusammengesetzt sind, daß das Ventilgehäuse (16) aus elektrisch leitendem Material besteht und den Ventilsitz (20) aufweist, daß der Ventilkörper (21) im Ventilaufsatz (15) verschiebbar und elektrisch vom Ventilaufsatz (15) isoliert angeordnet ist, daß im Ventilaufsatz (15) eine Elektrode (25) mit dem Ventilkörper (21) ausgerichtet und elektrisch vom Ventilaufsatz (15) isoliert fest angebracht ist und daß zwischen der Elektrode (25) und dem Ventilkörper (21) ein Federelement (24) aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, so daß der Ventilkörper (21) gegen den Ventilsitz (20) drückbar ist.
8. Einspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (21) einen langgestreckten, im Ventilaufsatz (15) gleitend geführten Bereich aufweist und daß die Außenfläche des langgestreckten Bereichs des Ventilkörpers (21) mit einer Isolierbeschichtung (29) versehen ist.