DE3617329A1

DE3617329A1 - Kraftstoff-einspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE3617329A1
Application number: DE19863617329
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Higashimatsuyama Saitama Oshizawa
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1986-11-27
Also published as: DE3617329C2; GB2176028A; JPS61268844A; JPH07116975B2; GB2176028B; GB8612481D0; KR930011045B1; KR860009231A

Description

Anwaltsakte: 34 958

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft insbesondere eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung, mit welcher die Kraftstoff-Einspritzmenge durch Steuern des Öffnens/Schließens eines Magnetventils eingestellt werden kann, welches zwischen einer Hochdruckkammer und einem Unterdruckteil einer Kraftstoff-Einspritzpumpe vorgesehen ist.

Bisher ist beispielsweise eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung vorgeschlagen worden, welche ein Magnetventil aufweist, das zwischen einer Hochdruckkammer und einem Unterdruckteil einer Verteiler-Kraftstoff-Einspritzpumpe angeordnet ist; hierbei wird durch öffnen/Schließen dieses Magnetventils die Hochdruckkammer mit dem Unterdruckteil in Verbindung gebracht oder aber von dem Unterdruckteil getrennt, wodurch eine Regulieren der Kraftstoff-Einspritzmenge durchgeführt werden kann. Bei dieser Art Kraftstoff-Einspritzeinrichtung kann, indem der Startzeitpunkt einer Kraftstoff-Einspritzung auf einen gewünschten Zeitpunkt durch Einstellen der zeitlichen Steuerung des Anlegens des Ansteuerimpulses zum Öffnen/ Schließen eines Magnetventils eingestellt wird, die Kraftstoff-Einspritzmenge durch Einstellen der Impulsbreite des Ansteuerimpulses auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Folglich kann mit dieser Einrichtung sowohl die Kraftstoff-Einspritzmenge als auch der Kraftstoff-Einspritzvoreilwinkel nur Einstellen des Ansteuerimpulses gesteuert werden.

Um eine hochgenaue Kraftstoff-Zufuhrsteuerung bei der vorerwähnten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung zu erreichen, muß jedoch das Öffnen/Schließen des Magnetventils genau durchgeführt werden. Hierzu ist in der veröffentlichten Patentan-

meldung Nr. Sho 53-99134 (99134/78) eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung beschrieben, in welcher das Öffnen/Schließen des Magnetventils durchgeführt wird, indem die Schließverzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, an welchem das Ansteuersignal angelegt wird und dem Zeitpunkt, an dem das Magnetventil tatsächlich betätigt wird, berücksichtigt wird.

In der herkömmlichen, vorstehend angeführten Einrichtung kann jedoch das öffnen/Schließen des Magnetventils aufgrund der Tatsache, daß die Verzögerungszeit beim öffnen des Magnetventils überhaupt nicht in Betracht gezogen werden kann, und folgich kann mit dieser Einrichtung die Kraftstoff-Zufuhrsteuerung nicht mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Gemäß der Erfindung soll eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung geschaffen werden, bei welcher die Kraftstoffzufuhr von einer Kraftstoff-Einspritzpumpe mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann. Ferner soll eine elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzpumpe geschaffen werden, bei welcher der Steuerfehler infolge der Ansprechverzögerung des Magnetventils zum Steuern der Kraftstoffzufuhr und das Steuern der Kraftstoffzufuhr mit äußerster Genauigkeit berücksichtigt werden kann. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zeitsteuersignal beispielsweise von einer Einspritzvoreilwinkel-Steuereinheit angelegt werden, welche gesondert vorgesehen ist, und der erste Impuls wird entsprechend dem Zeitsteuersignal erzeugt. Wenn der erste Impuls an das Magnetventil angelegt ist, wird dieses von einem Zustand, bei welchem die Hochdruckkammer mit einem Unterdruckteil der Kraftstoff-Einspritzpumpe in Verbindung steht, in einen Zustand umge-

schaltet, bei welchem die beiden Teile voneinander getrennt sind. Infolge der Ansprechverzögerung des Magnetventils benötigt das Magnetventil nach dem Anlegen des ersten Impulses wenige Millisekunden, um die Hochdruckkammer vollständig von dem Unterdruckteil zu trennen. Diese Verzogerungszeit ist nicht notwendigerweise konstant und hängt von dem Betriebszustand zu diesem Zeitpunkt (beispielsweise von der Batteriespannung, der Motorkühlmitteltemperatur u.a.) ab. Die Impulsbreite des ersten Impulses muß nur lang genug sein, um ein vollständiges Umschalten des Magnetventils sicherzustellen.

Wenn das Magnetventil durch Anlegen des ersten Impulses in den gewünschten Zustand umgeschaltet ist, wird ein Feststellsignal, welches diesen Steuerzeitpunkt anzeigt, beispielsweise von einem an dem Magnetventil vorgesehenen Zeitsteuerschalter abgegeben, und ein zweiter Impuls wird entsprechend dem Auftreten des Feststellsignals abgegeben. Der zweite Impuls hat eine angemessene Impulsbreite, um ein Anlegen einer Ansteuerspannung an das Magnetventil für den Zeitabschnitt sicherzustellen, welcher für ein Zuführen des unter Druck gesetzten Kraftstoffes erforderlich ist, was wiederum notwendig ist, um jeden Augenblick die Soll-Einspritzmenge zu erhalten; entsprechend dem Auftreten des Feststellsignals wird dann der zweite Impuls anstelle des ersten Impulses zum Steuern des Magnetventils verwendet.

Nachdem das Magnetventil tatsächlich in den gewünschten Zustand umgeschaltet ist, hängt dessen Arbeitweise nur noch von dem zwiten Impuls ab. Mit anderen Worten, der Zeitabschnitt, während welchem die Hochdruckkammer von dem Unteroder Niedrigdruckteil des Magnetventils getrennt ist und eine Zufuhr des unter Druck gesetzten Kraftstoffs durchgeführt wird, hängt von der Impulsbreite des zweiten Impulses ab. Aus diesem Grund kann, selbst wenn die Betriebsverzögerungszeit des Magnetventils sich infolge einer Änderung beispielsweise der Batteriespannung ändert, die Dauer einer Betätigung des Magnetventils zum Anlegen des unter Druck ge-

setzten Kraftstoffs unabhängig von solchen Änderungen trotzdem noch genau gesteuert werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1A und 1B ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine Kurvendarstellung von Listen (map)-Daten, welche in einem Speicher einer ersten, in Fig.1 dargestellten Umsetzeinheit gespeichert sind, und

Fig.3A bis 3G Zeitdiagramme zum Beschreiben der Arbeitsweise der in Fig.1 dargestellten Einrichtung.

in Fig.1A und 1B ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 1 weist eine Kraftstoff-Einspritzpumpe 3 auf, welche von einem Dieselmotor 2 angetrieben wird und Kraftstoff in den Dieselmotor 2 einspritzt. Die Kraftstoff-Einspritzpumpe 3 ist eine Verteiler-Kraftstoff-Einspritzpumpe, und ein Plungerkolben 5, welcher in eine Kolbentrommel 4 eingesetzt ist, dreht sich bei der Hin- und Herbewegung entsprechend dem Profil einer Kurvenscheibe 5a, welche von dem Dieselmotor 2 angetrieben ist. Folglich wird der Kraftstoff, welcher in einer Hochdruckkammer 6 unter Druck gesetzt ist, mit Druck den einzelnen Zylindern des Dieselmotors 2 zugeführt. Um die Kraftstoffmenge zu steuern, ist diese Einspritzpumpe 3 mit einem normalerweise offenen Magnetventil 7 versehen, durch welches die Hochdruckkammer 6 mit dem Unterdrückten in Verbindung stehend kann.

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* Wenn keine Ansteuerspannung an das Magnetventil 7 angelegt wird und es (7) folglich offen ist, steht die Hochdruckkammer 6 mit dem Unterdruckteil in Verbindung und es kommt zu keinerZufuhr des unter Druck gesetzten Kraftstoffs durch die Betätigung des Plungerkolbens 5. Wenn dagegen die Ansteuerspannung an das Magnetventil 7 angelegt wird, um es zu schließen, wird die Hochdruckkammer 6 von dem Unterdruckteil getrennt und Kraftstoff wird in der Hochdruckkammer 6 entsprechend der Bewegung des Plungerkolbens 5 unter Druck gesetzt und es entwickelt sich ein Zustand, bei welchem unter Druck gesetzter Kraftstoff zugeführt werden kann. Wenn das Magnetventil 7 während des Betriebs öffnet, um unter Druck gesetzten Kraftstoff zuzuführen, wird der Druck in der Hochdruckkammer 6 freigesetzt, und die Kraftstoffzufuhr endet.

Eine Einspritzpumpe, welche entsprechend ausgelegt ist, um den Start- und BeendigungsZeitpunkt der Zufuhr von unter Druck gesetzten Kraftstoffs mit Hilfe eines Magnetventils so, wie oben ausgeführt, zu steuern, ist bekannt, so daß in Fig.1 nur die Hauptteile wiedergegeben sind und die baulichen Einzelheiten in vereinfachter Form dargestellt-sind.

Um den Drehzustand des Dieselmotors 2 festzustellen, ist ein Rotationsfühler 11 aus einem Impulsgeber 9 und einer elektromagnetischen Abnahmespule 10 eine Antriebswelle 8 zugeordnet, welche in dem Dieselmotor 2 zum Antreiben der Einspritzpumpe 3 vorgesehen ist. In der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform ist der Dieselmotor 2 ein Vierzylinder-Viertakt-Motor, und der Impulsgeber 9 hat 36 Zähne, die an seinem Umfang in Abständen von 10° vorgesehen sind. Folglich wird ein Signal von der elektromagnetischen Abnehmerspule jedesmal dann abgegeben, wenn sich die Antriebswelle 8 um 10° dreht. Dieses Signal wird an eine Drehzahlfühleinheit als Drehsignal S_n eingegeben, in welcher der zeitliche Abstand zwischen den von der Spule 10 abgegeben Impulsen entsprechend dem Drehsignal S„ gemessen wird. Folglich werden Drehzahldaten D„, welche die Drehzahl des Dieselmotors 2 zu jedem Zeitpunkt darstellen, auf der Basis des gemessenen Er-

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* gebnisses abgegeben. Der Inhalt der Drehzahldaten D wird jedesmal dann erneuert, wenn ein Signal von der Spule 10 abgegeben wird, d.h. jedesmal dann, wenn sich die Antriebswelle 8 um 10° dreht.

Ein Gaspedal 13 ist mit einem Wandler 14 verbunden, um die Betätigung des Gaspedals 13 in ein entsprechendes elektrisches Signal umzusetzen; Beschleunigungsdaten D_ft, welche die Betätigung des Gaspedals 13 darstellen, werden von dem Wandler 14 abgegeben„

Die Drehzahldaten D und die Beschleunigungsdaten D werden in eine Soll-Einspritzmenge berechnende Einheit 15 als Daten eingegeben, welche den Betriebszustand des Dieselmotors 2 darstellen. In der Recheneinheit 15 wird die optimale Kraftstoff-Einspritzmenge, welche dem Betriebszustand des Dieselmotors 2 zu jedem Zeitpunkt angepaßt ist, entsprechend einer' Berechnung berechnet, welche auf vorherbestimmten sogenannten Listendaten basiert; Daten welche das Ergebnis dieser Berechnung darstellen, werden als Soll-Einspritzmengen-Daten Q. abgegeben. Die Daten Q sind in Kraftstoffvolumen pro Hub des Kolbens 5 dargestellt.

Die Daten Q werden an eine erste ümsetzeinheit 16 angelegt, an welche auch die Drehzahldaten D_n angelegt sind. Die erste Umsetzeinheit 16 hat einen Speicher 16a, in welchem die Daten gespeichert sind, welche die Beziehung zwischen der Drehzahl N des Dieselmotors 2 und dem Winkel θ der Kurvenscheibe 5a darstellen, die notwendig sind, um die gewünschte Kraftstoff-Einspritzmenge Q zu erhalten.

In Fig.2 sind in Diagrammen die charakteristischen Kurven der Beziehung zwischen den in demSpeicher 16a gespeicherten Daten Θ, N und Q dargestellt. Um den Wert des Winkels θ zu erhalten, welcher erforderlich ist, um die durch die Daten Q. dargestellten Kraftstoff-Einspritzmenge Q zu erhalten, wenn die Drehzahl des Dieselmotors bei N liegt, was durch

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die Daten D dargestellt ist, wird die sogenannte Listenberechnung in der ersten Umsetzeinheit 16 entsprechend den Eingangsdaten Q und D_n auf der Basis der in dem Speicher 16a gespeicherten Daten durchgeführt. Die Daten, welche das Ergebnis dieser Berechnung darstellen, werden als Nockenwinkeldaten D abgegeben.

Die Daten D₀ werden an eine zweite Umsetzeinheit 17 angelegt, an welche auch die Drehzahldaten D angelegt sind. Daten,

welche sich auf das Nockenprofil der Nocken- oder Kurvenscheibe 5a beziehen, sind im voraus in der zweiten Umsetzeinheit 17 gespeichert; die Nockenwinkeldaten D» werden in Daten T₁ umgesetzt, welche einen Zeitabschnitt darstellen, welcher dem durch die Daten D_ft dargestellten Nockenwinkel

*^ Θ, d.h. der Zeit entsprechen, welche die Nockenscheibe 5a benötigt, um sich um θ° zu drehen. Die durch die Daten T₁ dargestellte Zeit t ist die genaue Ventilöffnungsdauer des Magnetventils 7, welche tatsächlich notwendig ist, um die Kraftstoff-Einspritzmenge zu erhalten, welche durch die Einspritzmengendaten Q zu diesem Zeitpunkt angezeigt sind.

Um die genaue Ventilöffnungsdauer (t ) des Magnetventils zu erhalten, reicht es nicht aus, die Impulsbreite des Ansteuerimpulses DP einzustellen, welche zum Zeitpunkt t an eine Erregerwicklung 7a des Magnetventils 7 angelegt ist. Das heißt, es muß die Schließverzogerungszeit t berücksichtigt werden, welche der Abschnitt zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der Ansteuerimpuls DP tatsächlich an die Erregerwicklung 7a angelegt wird, und dem Zeitpunkt ist, an welchem das Unterdrucksetzen von Kraftstoff in der Hochdruckkammer infolge des vollständigen Schließens des Magnetventils 7 möglich wird; auch muß die öffnungsverzögerungszeit t berücksichtigt werden, welche die Dauer zwischen dem Zeitpunkt, an welchem das Anlegen des Ansteuerimpulses DP an die Ansteuerwicklung 7a gestoppt wird, und dem Zeitpunkt ist, an welchem das Magnetventil 7 tatsächlich beginnt sich zu öffnen.

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*■ Deswegen hat die Einrichtung 1 eine erste Meßeinheit 18 zum Messen der Schließverzögerungszeit t jedesmal dann, wenn das Magnetventil 7 geschlossen wird, und eine zweite Meßeinheit 19 zum Messen der öffnungsverzögerungszeit t jedesmal dann, wenn das Magnetventil 7 öffnet. Erste Daten DT₁ welche die gemessene Schließverzögerungszeit t darstellen, und zweite Daten DT₂, welche die gemessene öffnungsverzögerungszeit t darstellen, werden von den beiden Meßeinheiten 18 und 19 abgegeben. In diesem Fall ist die Schließverzögerungszeit t ein Wert, welcher die Impulsbreite darstellt, welche

dem Vorderflankenteil des Ansteuerimpulses DP hinzugefügt werden sollte, um den gewünschten tatsächlichen Öffnungszeitpunkt t_Q des Magnetventils 7 zu realisieren, während die öffnungsverzögerungszeit t ein Wert ist, welcher die Impuls- !5 breite darstellt, welche von dem Rückflankenteil des Ansteuerimpulses DP wegzunehmen ist, um die gewünschte tatsächliche Öffnungszeit t_n des Magnetventils 7 zu realisieren.

Daten T-, DT₁ und DT^ werden in einem Addierer 20 entsprechend der in Fig.1 dargestellten Signalpolarität hinzugefügt, um erste Impulsbreitendaten PW₁, welche die gewünschte Impulsbreite des Ansteuerimpulses DP darstellen, auf der Basis der Daten T₁, DT₁ und DT₂ zu erhalten. Die ersten Daten PW₁, die bei dieser Berechnung erhalten worden sind, werden an eine einen ersten Impuls erzeugende Einheit 21 angelegt.

Die Einheit 21 ist als eine monostabile Multivibratorschaltung ausgelegt, welche die Impulsbreite des Ausgangsimpulses entsprechend externer Signale einstellen kann. Die Daten PW₁ werden an die Einheit 21 als ein externes Signal eingegeben, um deren Ausgangsimpulsbreite einzustellen; entsprechend einem Zeitsteuerimpuls TP₁ , welcher von einer Zeitsteuereinheit 22 abgegeben worden ist, gibt die Einheit 21 einen ersten Impuls PS₁ mit einer Impulsbreite (= t + t_n - t ') ab,

ι ο \2 ο

welche durch die ersten Impulsbreitedaten PW₁ bestimmt ist.

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Mit Hilfe der Zeitsteuereinheit 22 wird die Berechnung zum Steuern des Zeitpunkts des Kraftstoff-Einspritzbeginns durchgeführt. Ein Bezugsimpulsgenerator 23 ist der Antriebswelle 8 zugeordnet und erzeugt einen Bezugsimpuls P , wenn die Antriebswelle 8 eine vorbestimmte Bezugsdrehstellung erreicht hat. Mittels eines Hubfühlers 24 wird festgestellt, wann eine Ventilnadel eines (nicht dargestellten) Kraftstoffventils anhebt, wobei das Kraftstoff-Einspritzventil an einem vorherbestimmten Zylinder des Dieselmotors 2 angebracht ist; ein Anhebeimpuls P wird jedesmal dann erzeugt, wenn die Ventilnadel infolge der Kraftstoff-Einspritzung angehoben wird. Die Zeitsteuereinheit 22 erhält den Bezugsimpuls P , den Hubimpuls P und das Drehsignal S_n und berechnet einen optimalen Zeitpunkt für den Kraftstoff-Einspritzbeginn und erzeugt den Zeitsteuerimpuls TP- zu dem Zeitpunkt, welcher zu dem berechneten optimalen Zeitpunkt in Beziehung steht.

Wie vorstehend erläutert, ist wegen der Kraftstoff-Übertragungsverzögerung in der Einspritzpumpe und der Ansprechverzögerung des Magnetventils 7 ein Zeitabschnitt t erforderlich, damit der Zeitsteuerimpuls TP₁ abgegeben wird und die tatsächliche Kraftstoff-Einspritzung begonnen wird. Folglich wird der Zeitsteuerimpuls TP.. von der einen ersten Impuls erzeugenden Einheit 21 unter Berücksichtigung der Verzögerungszeit t abgegeben, so daß der erste Impuls PS₁ zu dem berechneten optimalen Steuerzeitpunkt für den Kraftstoff-Einspritzbeginn in der Zeitsteuereinheit 22 erzeugt wird.

Der erste Impuls PS₁ wird über einen Schalter 25 an einen Verstärker 26 angelegt. Der von dem Verstärker 26 verstärkte, erste Impuls PS₁ wird als Ansteuerimpuls DP abgegeben und an die Erregerwicklung 7a des Magnetventils 7 angelegt.

Im folgenden werden die beiden Meßeinheiten 18 und 19 detailliert beschrieben. Um die Zeit t zu messen, werden an die erste Meßeinheit 18 die ersten Impulse PS₁, welche, wie

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oben beschrieben, erhalten worden sind, und ein Fühlsignal S angelegt, welches von einem Schalter SW erzeugt worden ist, welcher durch einen Ventilkörper 7b und ein Ventilgehäuse 7c des Magnetventils 7 gebildet ist. Der Schalter SW arbeitet so, daß er angeschaltet ist, wenn der Ventilkörper 7b auf dem durch das Gehäuse 7c gebildeten Ventilsitz 7d sitzt und arbeitet ferner so, daß er ausgeschaltet ist, wenn der Venilkörper 7b von dem Ventilsitz 7d getrennt ist. Um dies zu realisieren, ist der Schalter SW in der vorliegenden Aus-

*^ führungsform in der Weise ausgeführt, daß ein Schafftteil 7f des Ventilkörpers 7b durch das Gehäuse 7c geführt ist und eine Isolierschicht 7g an der äußeren Gleitfläche des Schafftteils 7f ausgebildet ist, um so den elektrisch isolierten Zustand zwischen der äußeren Gleitfläche und dem Gehäuse 7c beizubehalten. Das Gehäuse 7c ist geerdet, und ein vorherbestimmter Spannungspegel von +V ist über einen Widerstand 27 und einen Federschuh 7e an den Ventilkörper 7b angelegt. Der Federschuh 7e ist von dem Ventilgehäuse durch eine auf einem Teil seiner Oberfläche ausgebildete Isolierschicht 7h isoliert, aber über eine Rückholfeder 7i mit dem Ventilkörper 7b elektrisch verbunden. Folglich kann die Spannung, welche zwischen dem Ventilkörper 7b und Erde entsprechend dem Öffnen/Schließen des Schalters SW erzeugt worden ist, als ein Signal S abgeleitet werden. Folglich liegt eier Pegel des Signals S nur dann auf Erdpotential, wenn der Ventilkörper 7b auf dem Ventilsitz 7d sitzt, während, wenn der Ventilkörper 7b von dem Ventilsitz 7d getrennt ist, er ein vorherbestimmter hoher Pegel wird. Die zeitliche Steuerung der Pegeländerung dieses Signals S stellt den tatsächliehenZeitpunkt des Öffnens oder Schließens des Magnetventils 7 dar.

Die erste Meßeinheit 18 mißt die Dauer von dem Zeitpunkt, an welchem der Pegel des ersten Impulses PS₁ von "L" auf "H" geändert wird, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem der Pegel des Signals S sich von "H" auf "L" ändert; die Daten, welche die Verzögerungszeit t zum Schließen des Ventils dar-

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stellen, was als Ergebnis dieses Meßvorgangs erhalten worden ist, werden als die ersten Daten DT.. abgegeben.

Inzwischen erhält die zweite Meßeinheit 19 den Ausgang von ^ dem Schalter 25 und das Signal S; wenn nun die Einrichtung normal arbeitet, wird der Zeitabschnitt von dem Zeitpunkt, an welchem der Pegel des ersten Impulses PS₁ von "H" auf "L" geändert wird, bis zu dem Zeitpunkt gemessen, an welchem der Pegel des Signals S sich von "L" auf "H" ändert. Die Daten, welche die Verzögerungszeit t zum öffnen des Ventils darstellen, das als Ergebnis dieser Messung erhalten worden ist, werden als die zweiten Daten DT_ abgegeben.

Die Daten DT₁ und die zweiten Daten DT₂ werden an eine Impulsbreiten-Entscheidungseinheit 28 eingegeben, und die Berechnung von t_ - t wird auf der Basis der Daten T₁ und der zweiten Daten DT₂ durchgeführt. Zeite Impulsbreitendaten PW „, welche t_n~ t darstellen, werden von dieser abgegeben. Diese zweiten Daten PW., stellen die Impulsbreite des Ansteuerimpulses DP dar, der benötigt wird, um das Magnetventil 7 tatsächlich während des Zeitabschnitts t_ geschlossen zu halten, welcher durch die Daten T₁ dargestellt ist, nachdem das Magnetventil 7 entsprechend dem ersten Impuls

PS₁ angesteuert und tatsächlich geschlossen ist. 25

Die zweiten Impulsbreitedaten PW₂ werden an eine zweite Impulse erzeugende Einheit 29, die ähnlich wie die erste Einheit 21 ausgeführt ist, als Daten eingegeben, um die Ausgangsimpulsbreite für die zweite Einheit 29 festzulegen. An die Einheit 29 wird auch das Feststellsignal S als einTriggersignal angelegt, und sie gibt einen zweiten Impuls PS₂ mit einer Impulsbreite von t_ - t entsprechend der Änderung des Pegels des Feststellsignals S von "H" auf "L" ab. Der zweite Impuls PS₂ wird an den Schalter 25 angelegt, und

wenn der Schalter 25 von dem durch die ausgezogene Linie dargestellten Zustand in den durch die gestrichelte Linie dargestellten Zustand umgeschaltet wird, wird der zweite

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Impuls PS₂ über den Schalter 25 an den Verstärker 26 anstelle des ersten Impulses PS- angelegt.

Damit der Schalter25 den vorstehend beschriebenen Schaltvorgang durchführen kann, ist eine SchalterSteuereinheit 30 vorgesehen, welche entsprechend dem Signal S betätigt wird. Die Einheit 30 arbeitet so, daß ein Signal mit einem Pegel "H" an ihrer Ausgangsleitung 30a erzeugt wird, wenn sich der Pegel des Signals S von "H" auf "L" ändert; folglich ändert sich der Schaltzustand des Schalters 25 von dem durch die ausgezogene Linie wiedergegebenen Zustand in den durch die gestrichelte Linie wiedergegebenen Zustand. Die Schaltsteuereinheit 30 arbeitet auch so, daß ein Signal mit dem Pegel "L" auf der Ausgangsleitung 30a erzeugt wird, wenn sich der Pegel des Feststellsignals S von "L" auf "H" ändert, und der Schalter 25 umgeschaltet wird, wie durch die ausgezogene Linie dargestellt ist. Die Kraftstoff-Einstellung der in Fig.1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 1 wird nunmehr anhand der in Fig.3A bis 3F dargestellten Zeitdiagramme beschrieben.

Wenn der Pegel des Zeitsteuerimpulses TP-, der von der Zeitsteuereinheit 22 abgegeben worden ist zum Zeitpunkt t = tvon "L" auf "H" geändert wird, wird dementsprechend der erstelmpuls PS- von der ersten Einheit 21 abgegeben (Fig.3A und 3B). Die Impulsbreite des ersten Impulses PS- ist durch die Daten T-, DT- und DT₂ festgelegt und ist gleich: t + t - t . Zu diesem Zeitpunkt (t = t.j) ist das Magnetventil 7 noch offen, so daß der Pegel des Signals S "H" ist.

gO Daher wird der Schalter 25 auf dem durch die ausgezogene Linie dargestellten Zustand umgeschaltet (Fig.3D).

Im Ergebnis wird dann der erste Impuls PS- über den Schalter 25 abgegeben, und der sich ergebende Ansteuerimpuls DP wird g₅ an die Erregerspule 7a des Magnetventils 7 angelegt. · Folglich beginnt der Ventilkörper 7b sich in Fig.1 in einer Richtung nach rechts zu bewegen und sitzt zum Zeitpunkt

t = t~ auf dem Ventilsitz 7d auf. Zu diesem Zeitpunkt ist ^Δ - 18 -

das Magnetventil 7 vollständig geschlossen und es beginnt eine Zufuhr des unter Druck gesetzten Kraftstoffs. Selbstverständlich ist der Zeitabschnitt von t.. bis t_ in diesem Fall die Verzögerungszeit t für das Schließen des Magnetventils 7.

Wenn das Magnetventil 7 zum Zeitpunkt t = t₂ vollständig geschlossen ist, wird der Schalter SW so geschlossen, daß der Pegel des Feststellsignals S sich zum Zeitpunkt t = tvon "H" auf "L" ändert (Fig.3D). Wenn es zu der vorstehend beschriebenen Pegeländerung desFeststellsignals S kommt, wird der zweite Impuls PS2 von der zweiten Einheit 29 erzeugt, und gleichzeitig wird die Schaltersteuereinheit 3 0 getriggert, um den Pegel der Ausgangsleitung 30 von "L" in "H" zu ändern (Fig.3G). Wenn folglich der Schalter SW geschlossen ist, wird der zweite Impuls PS₂ über den Schalter 25 anstelle des ersten Impulses PS₁ abgegeben, und der Ansteuerimpuls DP hängt nach dem Zeitpunkt t = t₂ von dem zweiten Impuls PS« ab.

Die Impulsbreite des zweiten Impulses PS₃ISt zu diesem Zeitpunkt durch die Daten T₁ und DT₂ festgelegt. Das heißt, sie ist gleich der Differenz zwischen der Zeit t , welche von der Soll-Einspritzmenge zu diesem Zeitpunkt abhängt, welche von der diese Menge berechnenden Einheit 15 berechnet worden ist, und dem Zeitpunkt t_Q, welcher durch die zweite Meßeinheit 19 auf der Basis der Betätigung des Magnetventils 7 zu einem vorher liegenden Zeitpunkt festgelegt worden ist. Da die Soll-Einspritzmenge jedesmal dann festgelegt wird, wenn sich die Antriebswelle 8 genau um 10° dreht, kann, selbst wenn eine plötzliche Motordrehzahländerung auftritt, eine Soll-Einspritzmenge erhalten werden, welche zu jedem beliebigen Zeitpunkt dem tatsächlichen Betriebszustand des Motors entspricht. Auch wird die Zeit t jedesmal dann gemessen, wenn Kraftstoff eingespritzt wird. Dies stellt jedoch den Zeitpunkt dar, an welchem der Ventilkörper 7b beginnt, unter der Wirkung der Feder 7i zurückzukehren, sobald die Erregerwicklung 7a entregt ist und wird praktisch durch den Betriebszu-

zustand des Motors nicht beeinflußt. Folglich stellt die Impulsbreite des zweitenlmpulses PS₂ den notwendigen Ansteuerzeitabschnitt des Magnetventils 7 dar, um die gewünschte Kraftstoff-Einspritzmenge gemäß dem Betriebszustand des Motors zu jedem Zeitpunkt mit äußerster Genauigkeit zu erhalten.

Nachdem das Magnetventil 7 einmal durch den ersten Impuls PS₁ vollständig geschlossen ist, wird das Magnetventil 7 für einen Zeitabschnitt angesteuert, welcher der Impulsbreite des zweiten Impulses PS₂ entspricht; sowohl der Pegel des zweiten Impulses PS₂ als auch der des Ansteuerimpulses DP ändern sich zum Zeitpunkt t = t.. von "H" auf "L". Nach einem Entregen zum Zeitpunkt t = t_ beginnt sich das Magnetventil 7 zu öffnen, nachdem der öffnungsverzögerungs-Zeitabschnitt t verstrichen ist, so daß sich der Pegel des Feststellsignals S zum Zeitpunkt t = t. von "L" auf "H" ändert, welches ein Zeitabschnitt von t ist, der später als t = t₃ liegt (Fig.3D). Folglich ändert sich der Pegel der Ausgangsleitung 30a zum Zeitpunkt t = t₄ von "H" auf "L", und der Schalter 25 wird wieder umgeschaltet, wie durch die ausgezogene Linie dargestellt ist.

Während des Zeitabschnitts des vorerwähnten Steuervorgangs für das Magnetventil 7 werden die Zeitpunkte t und t durch die beiden Meßeinheiten 18 bzw. 19 gemessen, und die Ergebnisse der gemessenen Daten DT- und DT₂ werden bei dem nächsten Steuervorgang des Magnetventils verwendet. Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, wird der erste Impuls PS₁ zum Schließen des Magnetventils 7 verwendet; nachdem das Ventil 7 durch den ersten Impuls PS₁ vollständig geschlossen worden ist, wird der zweite Impuls PS« anstelle des ersten Impulses PS₁ als ein Signal zum Steuern des Schließabschnitts des Magnetventils 7 verwendet. Eine gewünschte Kraftstoff-Einspritzmenge kann, wie oben ausgeführt, erhalten werden, da die Breite des zweiten Impulses PS₂ genau festgelegt ist, und auch deshalb, da das Magnetventil 7

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mit der Breite des zweiten Impulses PS₂ ganz allein in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit t zum Schließen des Ventils 7 gesteuert werden kann, welche in großem Maße von der Batteriespannung abhängt. Folglich kann eine äußerst genaue Einstellung der Kraftstoff-Einspritzmenge erreicht werden.

Ferner muß bei der vorstehend beschriebenen Ausführung die Breite des ersten Impulses PS₁ einen entsprechenden Wert haben, welcher etwas größer als die Zeit t ist. Selbst wenn bei der Ausführung der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform die zweite Impulse erzeugende Einheit 29 und/oder die Impulsbreiten-Entscheidungseinheit 28 fehlerhaft arbeiten, kann die Steuerung des Magnetventils 7 mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit mit Hilfe des ersten Impulses PS₁ durchgeführt werden, so daß die Ausführung den Vorteil einer größeren Zuverlässigkeit aufweist. Auch kann eine Einrichtung mit derselben Funktion wie derjenigen des in Fig.1 dargestellten, elektrisch gesteuerten Abschnittes zum Steuern des Öffnens/Schließens des Magnetventils 7 mit Hilfe eines Mikrocomputers durchgeführt werden, in welchem ein vorherbestimmtes Steuerprogramm ausgeführt wird; auch diese Arten von Steuereinrichtungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Ende der Beschreibung
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Claims

SCHWABE · SANDNMIR · .MARX.·-. . PATENTANWÄLTE : :-:::/- STUNTZSTRASSE 16 · 8000 MÜNCHEN 80 3617329 Anwaltsakte: 34 958 Diesel Kiki, Co., Ltd. Tokyo / Japan Kraftstoff-Einspritzeinrichtung Patentan Sprüche

1. Kraftstoff-Einspritzeinrichtung mit einer Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Magnetventil, das zwischen einer Hochdruckkammer und einem Unterdruckteil der Kraftstoff-Einspritzpumpe angeordnet ist, so daß die Hochdruckkammer mit dem Unterdruckteil in Verbindung stehen kann, und so ausgeführt ist, um das Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff, welcher einem zugeordneten Verbrennungsmotor zuzuführen ist, durch das öffnen/Schließen des Magnetventils durchzuführen, gekennzeichnet durch

eine Recheneinrichtung (15, 16) zum Berechnen einer Soll-Kraftstoffmenge entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (2) und zum Abgeben von Soll-Daten, die sich auf die Soll-Kraft stoff menge beziehen;

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Zeitsteuersignals, das sich auf einen gewünschten Zeitpunkt bezüglich des Beginns einer Kraftstoff-Einspritzung bezieht;

» (089)988272-74 Telekopierer: (089)983049 Bankkonten: Bayer.Vereinsbank München 453100 (BLZ70020270)

Telex: 524560 Swan d KaIIe Infotec 6350 Gr. Il + III Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

Deutsche Bank München 3743440 (Bl 7 700700101

eine erste Einrichtung (20, 21), welche auf das Zeitsteuersignal anspricht, um einen ersten Impuls zu erzeugen, um den Zustand des Magnetventils (7) umzuschalten, damit Kraftstoff in der Hochdruckkammer unter Druck gesetzt werden kann; eine signalerzeugende Einrichtung (12) zum Erzeugen eines Feststellsignals, welches den Zeitpunkt anzeigt, an welchem das Magnetventil (7) entsprechend dem ersten Impuls in einen Zustand umgeschaltet wird, in welchem es möglich ist, daß Kraftstoff in der Hochdruckkammer unter Druck gesetzt wird; eine zweite Einrichtung (19, 29),welche auf das Feststellsignal und die Soll-Daten anspricht, um einen zweiten Impuls mit einer Impulsbreite zu erzeugen, welcher einem Ansteuerzeitabschnitt des Magnetventils (7) entspricht, der erforderlich ist, um die Soll-Kraftstoffmenge zu erhalten, wenn der Zustand des Magnetventils (7) tatsächlich in einen geforderten Zustand umgeschaltet wird, und

eine dritte Einrichtung (25, 30), welche auf den ersten Im-PuIs (PS₁), den zweiten Impuls (PS«) und das Feststellsignal (S) anspricht, um ein Signal abzugeben, um den Zustand des Magnetventils (7) entsprechend dem ersten Impuls (PS₁) in den geforderten Zustand umzuschalten, und um danach den geforderten Zustand für eine Dauer aufrechtzuerhalten, welche der Impulsbreite des zweiten Impulses (PS₂) entspricht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Daten Zeitdaten sind, welche einen Betriebsabschnitt des Magnetventils (7) anzeigen, der erforderlich ist, um die Soll-Kraftstoffmenge zu erhalten.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Korrektureinrichtung (20), um die Zeitdaten zu korrigieren, indem die Ansprechcharakteristik des Magnetventils (7) berücksichtigt wird, und eine erste Impulse erzeugende Einrichtung (21) aufweist, welche auf das Zeitsteuersignal (TP₁) anspricht, um als das erste Signal einen Impuls (PS₁) mit einer Impulsbreite zu erzeugen, welche entsprechend dem

Ausgang von der Korrektureinrichtung festgelegt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß die Einrichtung ferner eine erste Meß- einrichtung (18) aufweist, welche auf den ersten Impuls (PS₁) und das Feststellsignal (S) anspricht, um eine Schließverzögerungszeit des Magnetventils (7) zu messen, und daß Daten, welche sich auf die Schließverzögerungszeit beziehen, als Korrekturdaten an die Korrektureinrichtung angelegt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine zweite Meßeinrichtung (19) zum Messen einer öffnungsverzögerungszeit des Magnetventils (7), eine Einrichtung (20) , welche auf die Soll-Daten und den Ausgang von der zweiten Meßeinrichtung (19) anspricht, um einen AnsteuerZeitabschnitt des Magnetventils (7) zu berechnen, welcher notwendig ist, um Kraftstoff in der genauen Soll-Kraftstoffmenge einzuspritzen, und eine zweite Impulse erzeugende Einrichtung

(29) aufweist, welche auf ein Signal anspricht, welches den berechneten Ansteuerzeitabschnitt anzeigt, um den zweiten Impuls (PS₂) zum Zeitpunkt der Abgabe des Feststellsignals (S) zu erzeugen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Impulse erzeugende Einrichtung (29) eine monostabile Multivibratorschaltung (29) ist, an welcher das Feststellsignal (S) als ein Triggersignal angelegt ist, und die Breite des Ausgangsimpulses der monostabilen Multivibratorschaltung (29) entsprechend dem Signal festgelegt wird, welches den berechneten Ansteuerabschnitt anzeigt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (19) auf das Fest Stellsignal und den Ausgang der dritten Einrichtung (20, 30) anspricht und die Zeit vom Erzeugen des

Ausgangs der dritten Einrichtung bis zum Erzeugen des Feststellsignals (S) mißt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die dritte Einrichtung eine erste Schalteinrichtung (20), um wahlweise entweder den ersten oder den zweiten Impuls abzuleiten, und eine Schaltersteuereinrichtung (30) aufweist, welche auf das Feststellsignal (S) anspricht, um das Schalten der ersten Schalteinrichtung

(20) zu steuern, wobei die erste Schalteinrichtung (20) durch die Schaltersteuereinrichtung (30) in der Weise gesteuert wird, daß das Magnetventil (7) durch den zweiten Impuls angesteuert wird, nachdem der Zustand des Magnetventils (7) durch den ersten Impuls in den geforderten Zustand umge-

¹^ schaltet worden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Einrichtung als das erste Signal einen Impuls mit einer Impulsbreite erzeugt, welcher ausreicht, um das Magnetventil (7) vollständig zu schließen.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine erste Impulse erzeugende Einrichtung (21) aufweist, um den ersten Impuls entsprechend dem Zeitsteuersignal zu erzeugen, und daß die Impulsbreite des ersten Impulses bezüglich der Soll-Kraftstoff einspritzmenge festgelegt wird.

11. Einrichtung nach Ansrpuch 5, dadurch g e k e η η _Ze ichnet, daß die Soll-Daten Zeitdaten sind, welche einen Betriebsabschnitt des Magnetventils (7) anzeigt, der erforderlich ist, um die Soll-Kraftstoffmenge zu erhalten.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η _Ze ichnet, daß die erste Einrichtung eine Korrektureinrichtung (20), um die Zeitdaten im Hinblick auf das Ansprechverhalten des Magnetventils (7) zu korrigieren, und

eine erste Impulse erzeugende Einrichtung (18) aufweist, welche auf das Zeitsteuersignal anspricht, um als das erste Signal einen Impuls mit einer Impulsbreite zu erzeugen, welche entsprechend dem Ausgang von der Korrektureinrichtung

(22) festgelegt ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung aufweist, welche auf den ersten Impuls (PS-) und das Feststellsignal (S) zum Messen der Schließverzögerungszeit des Magnetventils (7) aufweist, und daß Daten, welche sich auf die Schließverzögerungszeit und die Öffnungsverzögerungszeit beziehen, als Korrekturdaten an die Korrektureinrichtung (22) angelegt werden.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung eine Einrichtung (15), um die Soll-Kraftstoffmenge entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (2) zu berechnen, und eine Einrichtung (16) aufweist, um das berechnete Ergebnis, das die Soll-Kraftstoffmenge anzeigt, in Zeitdaten umzusetzen, welche einen Ansteuerabschnitt des Magnetventils (7) anzeigen, welcher erforderlich ist, um die Soll-Kraftstoffmenge zu erhalten.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die signalerzeugende Einrichtung eine zweite Schalteinrichtung (SW) aufweist, welche durch einen Ventilkörper (7c) und einen Ventilsitz (7d) des Magnetventils (7) gebildet ist.

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