DE3622814A1 - Verfahren und system zur erfassung des kraftstoffeinspritzzeitpunktes bei einem dieselmotor - Google Patents
Verfahren und system zur erfassung des kraftstoffeinspritzzeitpunktes bei einem dieselmotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und
ein System zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
bei einem Dieselmotor, genauer gesagt Verbesserungen
in einem Verfahren und einem System zur Erfassung
des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes bei einem Dieselmotor,
um hierdurch die Kraftstoffeinspritzung eines
Dieselmotors zu steuern, der mit einer elektromagnetischen
Überström-Verteilereinspritzpumpe versehen ist,
bei der ein Element zur Umwandlung einer Drehbewegung
einer Pumpenantriebswelle in eine hin- und hergehende
Bewegung eines Kraftstoffdruckzuführkolbens vorgesehen
ist und dieses Element relativ zur Antriebswelle gedreht
wird, um hierdurch die Startphase eines Kompressionshubes
des Kraftstoffdruckzuführkolbens zu verändern
und dadurch den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu
steuern.
In der Vergangenheit sind elektromagnetische Überström-
Verteilereinspritzpumpen zum genauen Steuern der einem
Dieselmotor zugeführten Kraftstoffeinspritzmenge eingesetzt
worden. Bei einer solchen elektromagnetischen
Überström-Verteilereinspritzpumpe wird eine Hochdruckkammer,
die durch eine vordere Endfläche eines Kolbens
und eine innere Wandfläche eines Zylinders begrenzt
wird, mit einer Niederdruckkammer in einem Pumpengehäuse
in Verbindung gebracht. Ein elektromagnetisches
Ventil (das als elektromagnetisches Überströmventil
bezeichnet wird) dient zum Blockieren und Öffnen des
Verbindungsweges zwischen der Hochdruckkammer und der
Niederdruckkammer. Dieses elektromagnetische Überstromventil
wird ein- und ausgeschaltet, um die Kraftstoffeinspritzmenge
zu steuern. Genauer gesagt, der Verbindungsweg
wird durch das elektromagnetische Überströmventil
blockiert, bevor der Kolben in einer Richtung
zur Reduktion des Volumens der Hochdruckkammer angehoben
wird. Wenn der Kolben angehoben worden ist und
eine vorgegebene Kraftstoffmenge eingespritzt worden
ist, wird der Verbindungsweg durch das elektromagnetische
Überströmventil geöffnet, um die Kraftstoffeinspritzung
zu stoppen.
Die Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes bei
Verteilereinspritzpumpen dieses Types kann nach Verfahren
durchgeführt werden, die in der veröffentlichten
japanischen Gebrauchsmusteranmeldung (Kokai) 1 64 224/1983
und der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai)
1 92 842/1984 des gleichen Anmelders beschrieben
sind.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, umfaßt eine Vorrichtung
zur Erfassung des Einspritzzeitpunktes einer Verteilereinspritzpumpe,
die in der japanischen Gebrauchsmusterschrift
1 64 224/1983 beschrieben ist, einen Rotor 42 E,
auf dessen Außenumfang Zähne angeordnet sind und der
zur Abgabe von Impulsen dient. Dem Rotor 42 E fehlen soviel
Zähne, wie der Motor Zylinder hat. Ein Aufnehmer 8
(hiernach als "CA-Aufnehmer" bezeichnet) zur Erfassung
einer Kurbelwinkelbezugsposition auf der Basis der Annäherung
von einem der fehlenden Zähne ist in der Nähe
des Außenumfangs des Rotors 42 E an der Innenseite eines
Pumpengehäuses 42 M vorgesehen. Ein Aufnehmer 9 zur Erfassung
des Beginns der Kraftstoffeinspritzung aus der
Annäherung des fehlenden Zahnes befindet sich in der
Nähe des Außenumfangs des Rotors 42 E an einem Rollenring
42 H, der dazu dient, die Drehbewegung der Pumpenantriebswelle
42 A in eine hin- und hergehende Bewegung
des Kraftstoffdruckzuführkolbens 42 G umzuwandeln. Somit
wird ein Vorschubwinkel zum Einspritzzeitpunkt auf
der Basis einer Phasendifferenz zwischen einem Ausgang
des CA-Aufnehmers 8 und des Aufnehmers 9 zur Erfassung
des Einspritzbeginns erfaßt.
Bei der Verteilereinspritzpumpe für einen Dieselmotor,
die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
1 92 842/1984 beschreiben ist, wird die Drehung eines
Rotors (42 E), der an der Pumpenantriebswelle (42 A) der
Kraftstoffeinspritzpumpe (42) vorgesehen ist, durch
einen Aufnehmer (8) erfaßt, der am Pumpengehäuse (42 M)
vorgesehen ist, um eine Kurbelwinkelbezugsposition zu
erfassen. Somit kann der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
aus der Kurbelwinkelbezugsposition und dem Ausgang eines
Timerkolbenpositionsdetektors zur direkten Erfassung
der Position eines Timerkolbens (42 J) erfaßt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform wird es durch
die Anordnung eines Aufnehmers am Rollenring (42 H) möglich, den relativen Drehwinkel zwischen dem Rollenring
und der Pumpenantriebswelle direkt zu erfassen.
Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Ausführungsformen befindet sich der Kurbelwinkelbezugspositionssensor
(hiernach als "CA-Sensor" bezeichnet)
in der Kraftstoffstoffeinspritzpumpe 42. Wenn daher
die Kraftstoffeinspritzpumpe 42 relativ zu einer Kurbelwinkelbezugsbasis
des Motors nicht genau montiert
ist, kommt es zu Abweichungen des tatsächlichen Einspritzzeitpunktes.
Darüberhinaus ist es in der Praxis
äußerst schwierig, die Kraftstoffeinspritzpumpe 42 relativ
zur Kurbelwinkelbezugsbasis des Motors genau zu
montieren. Die Montage sollte zusammen mit einer Messung
der Bewegung (oder des Hubes) des Pumpenkolbens
42 G mit Hilfe eines Mikrometers o. ä. durchgeführt werden,
wodurch die Kosten erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Vermeidung der vorstehend
beschriebenen Nachteile der herkömmlich ausgebildeten
Ausführungsformen konzipiert. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System
zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
bei einem Dieselmotor zur Verfügung zu stellen, bei
dem die Kraftstoffeinspritzpumpe am Motor ohne Durchführung
einer genauen Messung montiert und gleichzeitig
eine Genauigkeit bei der Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
(fuel injection timing) erreicht
werden kann, die der der herkömmlichen Ausführungsformen
entspricht oder diese übersteigt, wobei mit einer
einfacheren Einstellung als bei den herkömmlichen Ausführungsformen
oder mit überhaupt keiner Einstellung
gearbeitet werden kann.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch ein Verfahren zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
bei einem Dieselmotor, der mit einer
Kraftstoffeinspritzpumpe versehen ist, bei der ein
Element zur Umwandlung einer Drehbewegung einer Pumpenantriebswelle
in eine hin- und hergehende Bewegung eines
Kraftstoffdruckzuführkolbens relativ zur Pumpenantriebswelle
gedreht wird, um die Ausgangsposition des
Kompressionshubes des Kraftstoffdruckzuführkolbens zu
verändern und auf diese Weise den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
zu steuern, gelöst, das die folgenden Schritte
umfaßt: Erfassen einer Kurbelwinkelbezugsposition,
die auf der Drehung eines außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe
angeordneten Elementes basiert, das in Abhängigkeit
von der Drehung des Motors drehbar ist; Erfassen
eines vorgegebenen Pumpenwinkels aus einer Drehung
des Elementes zum Umwandeln relativ zur Pumpenantriebswelle
der Kraftstoffeinspritzpumpe; und Bestimmen
eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes aus der Phasendifferenz
zwischen der Kurbelwinkelbezugsposition
und dem vorgegebenen Pumpenwinkel.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird ferner
erfindungsgemäß ein System zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
bei einem Dieselmotor vorgeschlagen,
dessen Konstruktion in Fig. 1 gezeigt ist.
Das System umfaßt: einen Impulsgeber (44 A), der an einem
Element (42 D) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit
von der Motordrehung drehbar und außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe
(42) angeordnet ist, zur Erzeugung
eines Kurbelwinkelbezugspositionssignales; einen Aufnehmer
(44 B) zur Erzeugung eines Kurbelwinkelbezugspositionssignales,
das auf der Annäherung des Impulsgebers
basiert; einen Impulsgeber (42 E) zur Erzeugung
eines Pumpenwinkelsignales, der an einem Element vorgesehen
ist, das in Abhängigkeit von der Pumpenantriebswelle
(42 A) in der Kraftstoffeinspritzpumpe drehbar ist;
und einen Aufnehmer (46 B) zur Erzeugung von mindestens
einem vorgegebenen Pumpenwinkelsignal aus der Annäherung
einer vorgegebenen Position des Impulsgebers zur Erzeugung
eines Pumpenwinkelsignales, der an einem Element
(42 H) zur Umwandlung der Drehbewegung der Pumpenantriebswelle
in eine hin- und hergehende Bewegung eines
Kraftstoffdruckzuführkolbens (42 G) in der Kraftstoffeinspritzpumpe
vorgesehen ist. Mit diesem System
kann der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt aus einer Phasendifferenz
zischen dem Kurbelwinkelbezugspositionssignal
und dem vorgegebenen Pumpenwinkelsignal bestimmt
werden.
Bei einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Impulsgeber, der bei der Erzeugung
des Kurbelwinkelbezugspositionssignales Verwendung findet,
an der Riemenscheibe zum Antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe
vorgesehen, und der Aufnehmer zur Erzeugung
des Kurbelwinkelbezugspositionssignales befindet
sich an einem Flansch, der zur Montage der Kraftstoffeinspritzpumpe
verwendet wird.
Bei einer anderen speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Impulsgeber, der bei der
Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales Verwendung
findet, an der Kurbelwelle vorgesehen, während
sich der Aufnehmer zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
am Zylinderblock des Motors befindet.
Bei einer anderen Ausführungsform befindet sich der
Impulsgeber, der bei der Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
Verwendung findet, an einem
Schwungrad, während der Aufnehmer zur Erzeugung des
Kurbelwinkelbezugspositionssignales an einer Stützplatte,
einem Zylinderblock des Motors oder einem Getriebegehäuse
vorgesehen ist.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist der Impulsgeber,
der bei der Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
Verwendung findet, an einer Nockenwelle
vorgesehen, während sich der Aufnehmer zur Erzeugung
des Kurbelwinkelbezugspositionssignales am Zylinderkopf
des Motors befindet.
Erfindungsgemäß wird zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
eines Dieselmotors eine Kurbelwinkelbezugsposition
aus der Drehung eines Elementes, das in
Abhängigkeit von der Motordrehung drehbar ist, erfaßt,
wobei sich dieses Element außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe
befindet. Der vorgegebene Pumpenwinkel wird
aus der Drehung eines Elementes in der Kraftstoffeinspritzpumpe
erfaßt, um die Drehbewegung der Pumpenantriebswelle
in eine hin- und hergehende Bewegung des
Kraftstoffdruckzuführkolbens relativ zur Pumpenantriebswelle
umzuwandeln. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird
aus der Phasendifferenz zwischen der Kurbelwinkelbezugsposition
und dem vorgegebenen Pumpenwinkel ermittelt.
Da der Kurbelwinkelbezugspositionssensor getrennt vom
Hauptkörper der Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen ist,
ist zum Zeitpunkt der Montage keine Einstellung des Vorschubwinkels
mehr erforderlich. Somit kann die Kraftstoffeinspritzpumpe
viel einfacher am Motor montiert
werden, ohne daß hierzu eine genaue Messung erforderlich ist,
während gleichzeitig eine Genauigkeit bei der
Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes erreicht
wird, die derjenigen von herkömmlichen Ausführungsformen
gleicht oder diese übersteigt. Der Vorgang zur Montage
des Rollenrings in der Kraftstoffeinspritzpumpe
wird erleichtert, die Genauigkeit bei der Erfassung des
Kraftstoffeinspritzzeitpunktes verbessert und ein Timerpositionssensor,
Düsenhubsensor, Zündzeitpunktsensor
u. ä., die zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
bei den herkömlichen Ausführungsformen erforderlich
waren, werden nicht mehr benötigt, so daß
die Kosten und das Gewicht reduziert und die Zuverlässigkeit
verbessert werden.
Wenn der Impulsgeber, der zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
Verwendung findet, an der Riemenscheibe
vorgesehen ist, die die Kraftstoffeinspritzpumpe
antreibt, und sich der Aufnehmer zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
an dem Flansch zur Montage
der Kraftstoffeinspritzpumpe befindet, ist für den
Hauptkörper des Motors weniger Sorgfalt erforderlich,
so daß die Anwendung der vorliegenden Erfindung erleichtert
wird.
Wenn der Impulsgeber zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
an der Kurbelwelle vorgesehen ist
und sich der Aufnehmer zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
am Zylinderblock des Motors befindet,
kann auf eine Kurbelwinkeleinstellung verzichtet
werden.
Wenn der Impulsgeber zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
am Schwungrad vorgesehen ist und
sich der Aufnehmer zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
an der Stützplatte, dem Zylinderblock
des Motors oder dem Getriebegehäuse befindet, kann ebenfalls
auf eine Kurbelwinkeleinstellung verzichtet werden.
Dies ist auch der Fall, wenn sich der Impulsgeber zur
Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales an
der Nockenwelle und der Aufnehmer zur Erzeugung des
Kurbelwinkelbezugspositionssignales am Zylinderkopf des
Motors befindet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, das ein
erfindungsgemäß ausgebildetes System zur
Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
eines Dieselmotors zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht, teilweise mit einem
Blockdiagramm, die den allgemeinen Aufbau
einer ersten Ausführungsform eines elektronisch
gesteuerten Dieselmotors zeigt, bei
dem die Erfindung Anwendung findet;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Impulsgebers zur
Erzeugung eines Pumpenwinkelsignales bei
der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 eine Schnittansicht der Ausführungsform
eines Kurbelwinkelbezugspositionssensors,
der bei der ersten Ausführungsform Verwendung
findet;
Fig. 5 eine Vorderansicht der Pumpenantriebsriemenscheibe
im angetriebenen Zustand, die
bei der ersten Ausführungsform Verwendung
findet;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die in vergrößerter
Weise die bei der ersten Ausführungsform
Verwendung findende Kurbelscheibe
zeigt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Montage
der Kraftstoffeinspritzpumpe am Steuerriemengehäuse
der ersten Ausführungsform;
Fig. 8 ein Blockdiagramm bei der ersten Ausführungsform
verwendeten elektronischen
Steuereinheit;
die Figuren Diagramme, die das Verfahren verdeutlichen,
9 A und 9 B mittels dem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
aus dem Pumpenwinkelsignal und dem Kurbelwinkelbezugspositionssignal
bestimmt wird;
Fig. 10 eine auseinandergezogene perspektivische
Ansicht zur Verdeutlichung der Montage des
Kurbelwinkelbezugspositionssensors bei einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 eine auseinandergezogene perspektivische
Ansicht zur Verdeutlichung der Montage des
Kurbelwinkelbezugspositionssensors bei einer
dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 eine auseinandergezogene perspektivische
Ansicht zur Verdeutlichung der Montage des
Kurbelwinkelbezugspositionssensors bei einer
vierten Ausführungsform der Erfindung;
und
Fig. 13 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
einer Kraftstoffeinspritzpumpe, bei der ein
herkömmliches Verfahren zur Erfassung des
Kraftstoffeinspritzzeitpunktes Anwendung
findet.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr in Verbindung
mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung
sind bevorzugte Ausführungsformen eines elektronisch
gesteuerten Dieselmotors dargestellt, bei denen
das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
Anwendung findet.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
bei der ein Ansauglufttemperatursensor 12 zur
Erfassung der Ansauglufttemperatur abstromseitig eines
Luftfilters 11 angeordnet ist. Abstromseitig des Ansauglufttemperatursensors
12 befindet sich ein Turbolader
14 mit einer Turbine 14 A, die durch die Wärmeenergie
des Abgases rotiert, und ein Kompressor 14 B, der in
Zusammenwirkung mit der Turbine 14 A drehbar ist. Das
aufstromseitige Ende der Turbine 14 A des Turboladers
14 und das abstromseitige Ende des Kompressors 14 B
stehen über ein Abgasabsperrventil 15 in Verbindung,
um ein übermäßiges Erhöhen des Ansaugluftdruckes zu
verhindern.
Ein Hauptansaugluftdrosselventil 18, das in nicht linearer
Weise in Zusammenwirkung mit einem Gaspedal 17
drehbar ist, befindet sich in einem Venturikanal 16,
der am abstromseitigen Ende des Kompressors 14 B angeordnet
ist, um auf diese Weise während Leerlauf u. ä.
die Ansaugluftmenge zu drosseln. Der Öffnungswinkel
Accp des Gaspedals 17 (hiernach als "Gaspedalöffnung"
bezeichnet) wird durch einen Gaspedalpositionssensor
20 erfaßt.
Ein Zusatzluftdrosselventil 22, dessen Öffnung durch
eine Membranvorrichtung 24 gesteuert wird, ist parallel
zum Hauptansaugluftdrosselventil 18 vorgesehen. Ein
in einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) erzeugter Unterdruck
wird der Membranvorrichtung 24 über ein Unterdruckschaltventil
(hiernach als VSV) bezeichnet, 28
oder 30 zugeführt.
Am abstromseitigen Ende der Ansaugluftdrosselventile
18 und 22 befindet sich ein Ansaugluftdrucksensor 32
zur Erfassung des Ansaugluftdruckes.
Ein Zylinderkopf 10 A eines Dieselmotors 10 ist mit einer
Einspritzdüse 34 und einer Glühkerze 36 versehen,
deren vordere Enden in einer Brennkammer 10 B des Motors
angeordnet sind. Desweiteren befindet sich an einem
Zylinderblock 10 C des Dieselmotors 10 ein Wassertemperatursensor
40 zur Erfassung der Temperatur des
Kühlwassers des Motors.
Kraftstoff wird unter Druck von einer Einspritzpumpe
42 der Einspritzdüse 34 zugeführt. Die Einspritzpumpe
42 umfaßt eine Pumpenantriebswelle 42 A, die in Zusammenwirkung
mit der Drehung einer Kurbelwelle des Dieselmotors
10 drehbar ist, eine Speisepumpe 42 B (Fig. 2
zeigt einen Zustand, in dem die Pumpe um 90°C gedreht
worden ist), die an der Pumpenantriebswelle 42 A befestigt
ist und den Kraftstoff unter Druck setzt, ein
Kraftstoffdruckregelventil 42 C zum Regeln des Kraftstoffspeisedrucks,
einen Kurbelwinkelbezugspositionssensor
(hiernach als "CA-Sensor" bezeichnet) 44 zur Erfassung
einer Kurbelwinkelbezugsposition des Motors,
beispielsweise des oberen Totpunktes (TDC) aus der
Verschiebung der Rotation einer Pumpenantriebsriemenscheibe
42 D, die die Antriebswelle 42 A antreibt, einen
Pumpenwinkelsensor (hiernach als "PA-Sensor" bezeichnet)
46, der einen herkömmlich ausgebildeten Aufnehmer
46 B zur Erzeugung von Pumpenwinkelsignalen besitzt
(hiernach als "PA-Aufnehmer" bezeichnet), um
einen Pumpenwinkel und die Position eines fehlenden
Zahnes zu erfassen, die einem vorgegebenen Pumpenwinkel
aus der Verschiebung bei der Rotation eines Impulsgebers
42 E (hiernach als "DA-Impulsgeber" bezeichnet)
entspricht, der Pumpenwinkelsignale erzeugt und Zähne
42 E 1 zur Erzeugung von Impulssignales sowie einen
oder mehrere (je nach der Zahl der Motorzylinder)
fehlende Zähne 42 E 2 am Außenumfang besitzt, wie in Fig. 3
gezeigt, einen Rollenring 42 H zur Hin- und Herbewegung
eines Stirnnockens 42 F und eines Kolbens 42 G
und zur Variation von dessen Betriebsablauf, einen Timerkolben
42 J (Fig. 2 zeigt einen Zustand, in dem
sich der Timerkolben um 90°C gedreht hat) zur Veränderung
der Drehlage des Rollenrings 42 H, ein Zeitsteuerventil
(hiernach als "DCV" bezeichnet) 48 zum Steuern
der Position des Timerkolbens 42 J zum Steuern des Einspritzzeitpunktes,
ein elektromagnetisches Überströmventil
50 zur Veränderung der Kraftstoffentlastungszeit
des Kolbens 42 G über eine Überströmöffnung 42 K
zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge, ein Kraftstoffabsperrventil
(hiernach als "FCV" bezeichnet) 52
zum Absperren des Kraftstoffs, wenn eine Unregemäßigkeit
auftritt, und ein Speiseventil 42 L zur Verhinderung
eines Rückflusses und eines Nachtropfens des
Kraftstoffs.
Wie im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt der
CA-Sensor 44: einen CA-Impulsgeber 44 A in der Form eines
Vorsprunges, der an der inneren Umfangsfläche der
Pumpenantriebsriemenscheibe 42 D vorgesehen ist, und
einen CA-Aufnehmer 44 B, der sich an einem Pumpenflansch
42 L der Kraftstoffeinspritzpumpe 42 befindet,
um ein Kurbelwinkelbezugspositionssignal (hiernach als
"CA-Signal" bezeichnet) aus der Annäherung des CA-Impulsgebers
44 A zu erzeugen. Ferner sind in Fig. 4 mit
42 N ein Hochdruckhoher und mit 42 P ein vom PA-Sensor
46 (in Fig. 4 nicht gezeigt) herausführender Leitungsdraht
bezeichnet.
Wie im einzelnen in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Pumpenantriebsriemenscheibe
42 D synchron mit einer Nockenwellenantriebsriemenscheibe
64 angetrieben und zwar über
einen Steuerriemen 62, der um eine Kurbelwellenriemenscheibe
60 geführt ist, die an der Kurbelwelle des Motors
befestigt ist. Ferner sind in Fig. 5 mit 66 eine
nicht angetriebene Riemenscheibe und mit 68 ein Riemenspanner
bezeichnet.
Wie im einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist, ist die
Kurbelwellenriemenscheibe 60 mit einer Markierung 60 A
für den oberen Totpunkt des Motorhubes und einer Markierung
für eine Kurbelwinkelbezugsposition (hiernach
als "CA-Markierung" bezeichnet) 60 B versehen. Desweiteren
befindet sich ein mit der CA-Markierung 60 B zusammenfallender
Zeiger 61 an der Seite des Hauptkörpers des Motors.
Wie im einzelnen in Fig. 7 gezeigt ist, ist der CA-
Aufnehmer 44 B so montiert, daß er innerhalb von Schlitzen
42 S bewegbar ist, die im Steuerriemengehäuse 62 A
und dem Pumpenflansch 42 L der Kraftstoffeinspritzpumpe
42 ausgebildet sind. Darüberhinaus sind Kerblinien 62 B
zur Erleichterung der Positionierung zwischen dem Pumpenflansch
42 L und dem Steuerriemengehäuse 62 A dazwischen
vorgesehen.
Die Ausgangssignale von dem Ansauglufttemperatursensor
12, dem Gaspedalpositionssensor 20, dem Ansaugluftdrucksensor
32, dem Wassertemperatursensor 40, dem CA-
Sensor 44, dem PA-Sensor 46, einem Tastenschalter, einem
Klimaanlagenschalter, einem neutralen Sicherheitsschalter
und ein Drehzahlsignal des Fahrzeuges werden
in eine elektronische Steuereinheit (hiernach als "ECU"
bezeichnet) 56 eingegeben und dort verarbeitet. Von
den Ausgangssignalen dieser ECU-56 werden die VSV 28, 30, das TCV 48, das elektromagnetische Überströmventil
50 und das FCV 52 gesteuert.
Wie in Fig. 8 gezeigt, umfaßt die ECU 56: eine Zentraleinheit
(hiernach als "CPU" bezeichnet) 56 A zur
Durchführung von diversen Rechenoperationen, einen
Multiplexer (hiernach als "MPX" bezeichnet) 56 H zum
nacheinander erfolgenden Aufnehmen eines Ausgangssignales
vom Wassertemperatursensor 40, das über einen
Puffer 56 B eingegeben wird, eines Ausgangssignales vom
Luftansaugtemperatursensor 12, daß über einen Puffer
56 F eingegeben wird, eines τ-Korrekturspannungssignales,
das über einer Puffer 56 G eingegeben wird, eines
Ausgangssignales vom Ansaugluftdrucksensor 32, das
über einen Puffer 56 D eingegeben wird, eines Ausgangssignales
vom Gaspedalpositionssensor 20, das über einen
Puffer 56 E einegegeben wird, eines Phasenkorrekturspannungssignales,
das über einen Puffer 56 F eingegeben
wird, und eines τ-Korrekturspannungssignales, das
über einen Puffer 56 G eingegeben wird, einen Analog-
Digital-Wandler (hiernach als "A/D-Wandler" bezeichnet)
56 J zum Umwandeln von Analogsignalen, die vom MPX 56 H
abgegeben werden, in Digitalsignale und zum Eingeben
derselben in die CPU 56 A, eine Wellenformherstellschaltung
56 K zum Bringen eines Ausgangssignales vom PA-Sensor
46 in Wellenform und Eingeben desselben in die CPU 56 A,
eine Wellenformherstellschaltung 56 L zum Bringen eines
Ausgangssignales vom CA-Sensor 44 in Wellenform und zum
Eingeben desselben in die CPU 56 A, einen Puffer 56 N zum
Eingeben eines Anlassersignales in die CPU 56 A, einen
Puffer 56 P zum Eingeben eines Klimaanlagensignales in
die CPU 56 A, einen Puffer 56 Q zum Eingeben eines Drehmomentwandlersignales
in die CPU 56 A, eine Treiberschaltung
56 R zum Betreiben des FCV 52 in Abhängigkeit
vom Rechenergebnis der CPU 56 A, eine Treiberschaltung
56 S zum Betreiben des TCV 48 in Abhängigkeit vom Rechenergebnis
der CPU 56 A, eine Treiberschaltung 56 T zum Betreiben
des elektromagnetischen Überströmventiles 50
in Abhängigkeit vom Rechenergebnis der CPU 56 A, eine
Stromerfassungsschaltung 56 U zum Erfassen des durch
das elektromagnetische Überströmventil 50 fließenden
Stromes und zum Rückführen desselben zur Treiberschaltung
56 T, eine Niederspannungserfassungsschaltung 56 V
zum Erfassen einer niedrigen Spannung und zum Eingeben
derselben in die Treiberschaltung 56 T, eine Treiberschaltung
56 W zum Abgeben eines Selbstdiagnosesignales
(hiernach als "Diag-Signal" bezeichnet) in Abhängigkeit
vom Rechenergebnis der CPU 56 A und eine Treiberschaltung
56 X zum Betätigen einer Warnlampe in Abhängigkeit
vom Rechenergebnis der CPU 56 A.
Bei dem vorstehend erwähnten Phasenkorrekturspannungssignal
handelt es sich um ein Signal zur Korrektur von
irgendwelchen Phasendifferenzen, die auftreten, wenn
der CA-Sensor 44 montiert ist. Bei dem vorstehend erwähnten
τ-Korrekturspannungssignal handelt es sich
um ein Signal zur Korrektur von irgendwelchen Abweichungen
in Abhängigkeit von Differenzen zwischen einzelnen
Teilen der Einspritzpumpe 42.
Es wird hiernach die Funktionsweise einer Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
Zuerst wird bei der Montage des CA-Aufnehmers 44 B am
Pumpenflansch 42 L in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal
vom CA-Sensor 44 in der gleichen Weise wie bei einem Dieselmotor
eine Timinglampe eingeschaltet, und die Position
des CA-Aufnehmers 44 B wird so eingestellt und fixiert, daß
der Zeiger 61 mit der CA-Markierung 60 B zusammenfällt.
Die Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes durch
die Ausgangssignale vom PA-Sensor 46 und CA-Sensor 44
einschließlich des CA-Aufnehmers 44 B (der in der vorstehend
beschriebenen Weise fixiert wurde) wird wie folgt
durchgeführt. Der CA-Sensor 44 erzeugt bei jeden zwei
Umdrehungen der Kurbelwelle über den CA-Impulsgeber 44 A
an der Pumpenantriebsriemenscheibe 42 D, die durch den
Steuerriemen 62 angetrieben wird, eine Reihe von Impulsen.
Das vom CA-Sensor 44 abgegebene CA-Signal zeigte eine Kurbelwinkelbezugsstellung
des Motors an. Der PA-Sensor 46 erzeugt
ebenfalls eine Reihe von Impulsen für jede Vierteldrehung
der Pumpenantriebswelle 42 A. Das vom PA-Sensor
46 abgegebenen PA-Signal zeigt die Zahnlückenstellung in der
Einspritzpumpe 42 an, d.h. die Stellung des Rollenrings 42 H.
Wie in Fig. 9B gezeigt, besteht eine Phasendifferenz T
zwischen dem CA-Signal und dem PA-Signal. Wenn sich der
Timerkolben 42 J bewegt, dreht sich der mit dem Timerkolben
42 J verbundene Rollenring 42 H in Bezug auf den Stirnnocken
42 F. So ändert sich ebenfalls ein Gleitzeitpunkt des Rollenrings
42 H auf dem Stirnnocken 42 F, der einem Startzeitpunkt
der Kraftstoffdruckbeaufschlagung durch den Kolben 42 G entspricht.
Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird entsprechend
dem Startzeitpunkt der Kraftstoffdruckbeaufschlagung ausgewählt.
Demgemäß zeigt die oben genannte Phasendifferenz T
den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in relativ zu einer Motorbezugsstellung
(beispielsweise zum oberen Totpunkt, engl.:
TDC) an. Genauer gesagt, wenn sich der Timerkolben 42 J aufgrund
des Ein-Aus-Zyklus des Steuersignales des TCV 48 und
des Rollenrings 42 H zur Seite des Vorschubwinkels bewegt,
bewegt sich der PA-Aufnehmer 46 B am Rollenring
42 H zur Seite des Vorschubwinkels und verändert die
Phasendifferenz T. Folglich wird diese Phasendifferenz T
von der ECU 56 gemessen, so daß die Position des Timerkolbens,
d.h. der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, berechnet
werden kann. Darüber hinaus kann die Motordrehzahl
aus dem PA-Signal errechnet werden.
Bei dieser Ausführungsform ist der CA-Impulsgeber 44 A
an der Pumpenantriebsriemenscheibe 42 D und der CA-Aufnehmer
44 B am Pumpenflansch 42 L montiert, so daß die
Einspritzpumpe 42 ohne eine genaue Messung am Motor
montiert und der Einspritzzeitpunkt mit einer einfacheren
Einstellung als beim Stand der Technik bestimmt
werden kann. Ferner ist für den Hauptkörper des Motors
keine Sorgfalt erforderlich, so daß die Anwendung der
vorliegenden Erfindung erleichtert wird.
Die Stelle, an der der CA-Sensor 44 montiert wird, muß
jedoch nicht unbedingt auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Beispielsweise
kann auf eine Kurbelwinkeleinstellung verzichtet
werden, wenn der CA-Sensor 44 am Hauptkörper des Motors
befestigt wird.
Bei der in Fig. 10 gezeigten zweiten Ausführungsform
ist der CA-Impulsgeber 44 A an der Kurbelwelle 70 und
der CA-Aufnehmer 44 B am Zylinderblock 72 des Motors
montiert.
Bei einer dritten Ausführungsform, die in Fig. 11 dargestellt
ist, ist der CA-Impulsgeber 44 A an der Außenumfangsfläche
oder an einer Seitenfläche in der Nähe
des Außenumfangs eines Schwungrads 74 des Motors montiert,
während der CA-Aufnehmer 44 B an einer Stützplatte
76 des Motors oder des Getriebegehäuses 78 montiert
ist.
Schließlich ist bei einer vierten Ausführungsform, die
in Fig. 12 dargestellt ist, der CA-Impulsgeber 44 A an
der Nockenwelle 80 und der CA-Aufnehmer 44 B am Zylinderkopf
82 des Motors montiert.
Bei jeder dieser zweiten bis vierten Ausführungsform
kann auf eine Einstellung der Position des CA-Aufnehmers
44 B zur Einstellung der Bezugsposition verzichtet
werden.
Bei der Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
(zeitliche Abstimmung des Einspritzvorganges) eines
Dieselmotors wird somit eine Kurbelwinkelbezugsposition
aus der Drehung eines Elementes erfaßt, das in
Abhängigkeit von der Drehung des Motors drehbar ist.
Dieses Element ist außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe
angeordnet. In der Kraftstoffeinspritzpumpe wird
ein vorgegebener Pumpenwinkel aus der Drehung eines
Elementes zur Umwandlung einer Drehbewegung einer Pumpenantriebswelle
in eine hin- und hergehende Bewegung
eines Kraftstoffdruckzuführkolbens relativ zur Pumpenantriebswelle
erfaßt, und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
wird aus einer Phasendifferenz zwischen der Kurbelwinkelbezugsposition
und dem vorgegebenen Pumpenwinkel
bestimmt. Dies hat den Vorteil, daß die Kraftstoffeinspritzpumpe
ohne genaue Messung am Motor montiert
werden kann und eine Genauigkeit bei der Erfassung
des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes erreicht wird,
die der von herkömmlichen Ausführungsformen entspricht
oder diese sogar übersteigt. Dies kann durch eine einfachere
Einstellung als beim Stand der Technik erreicht
werden, oder es kann jegliche Einstellung entfallen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
eines Dieselmotors, der mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe
versehen ist, die ein Element aufweist,
das eine Drehbewegung einer Pumpenantriebswelle in eine
hin- und hergehende Bewegung eines Kraftstoffdruckzuführkolbens
umwandelt und das relativ zu der Pumpenantriebswelle
drehbar ist, um die Ausgangsposition des
Kompressionshubes des Kraftstoffdruckzuführkolbens zu
verändern und dadurch den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
zu steuern, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- (a) Erfassen einer Kurbelwinkelbezugsposition aus der
Drehung eines Elementes, das in Abhängigkeit von
einer Drehung des Motors drehbar und außerhalb der
Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist;
(b) Erfassen eines vorgegebenen Pumpenwinkels aus der Drehung des zum Umwandeln dienenden Elementes relativ zur Pumpenantriebswelle in der Kraftstoffeinspritzpumpe; und
(c) Bestimmen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes aus der Phasendifferenz zwischen der Kurbelwinkelbezugsposition und dem vorgegebenen Pumpenwinkel.
2. System zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
eines Dieselmotors, der mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe
versehen ist, die ein Element zum Umwandeln
der Drehbewegung eines Pumpenantriebswelle in eine hin-
und hergehende Bewegung eines Kraftstoffdruckzuführkolbens
aufweist, das relativ zur Pumpenantriebswelle drehbar
ist, um die Ausgangsposition des Kompressionshubes
des Kraftstoffdruckzuführkolbens zu verändern und damit
den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu steuern, gekennzeichnet
durch:
eine Impulsgeber (44 A), der an einem Element vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Motordrehung drehbar und außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) angeordnet ist, um ein Kurbelwinkelbezugspositionssignal zu erzeugen;
einen Aufnehmer (44 B) zur Erzeugung eines Kurbelwinkelbezugspositionssignales in Abhängigkeit von einer Annäherung des Impulsgebers (44 A);
einen Impulsgeber (42 E), der an einem Element vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Pumpenantriebswelle (42 A) in der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) drehbar ist, um ein Pumpenwinkelsignal zu erzeugen; und
einen Aufnehmer (46 B), der an dem Element zum Umwandeln in der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) vorgesehen ist und mindestens ein vorgegebenes Pumpenwinkelsignal in Abhängigkeit von einer Annäherung eines vorgegebenen Position am Impulsgeber (42 E) erzeugt, so daß der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt aus der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkelbezugspositionssignal und dem vorgegebenen Pumpenwinkelsignal ermittelt werden kann.
eine Impulsgeber (44 A), der an einem Element vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Motordrehung drehbar und außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) angeordnet ist, um ein Kurbelwinkelbezugspositionssignal zu erzeugen;
einen Aufnehmer (44 B) zur Erzeugung eines Kurbelwinkelbezugspositionssignales in Abhängigkeit von einer Annäherung des Impulsgebers (44 A);
einen Impulsgeber (42 E), der an einem Element vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Pumpenantriebswelle (42 A) in der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) drehbar ist, um ein Pumpenwinkelsignal zu erzeugen; und
einen Aufnehmer (46 B), der an dem Element zum Umwandeln in der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) vorgesehen ist und mindestens ein vorgegebenes Pumpenwinkelsignal in Abhängigkeit von einer Annäherung eines vorgegebenen Position am Impulsgeber (42 E) erzeugt, so daß der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt aus der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkelbezugspositionssignal und dem vorgegebenen Pumpenwinkelsignal ermittelt werden kann.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der zur Erzeugung eines Kurbelwinkelbezugspositionssignales
dienende Impulsgeber (44 A) an einer Riemenscheibe
(42 D) zum Antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet
ist und daß sich der Aufnehmer (44 B) zur Erzeugung
des Kurbelwinkelbezugspositionssignales an einem Flansch
(42 L) zur Montage der Kraftstoffeinspritzpumpe (42) befindet.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
verwendete Impulsgeber (44 A) ein Vorsprung ist, der
an der inneren Umfangsfläche der Pumpenantriebsriemenscheibe
(42 D) ausgebildet ist.
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpenantriebsriemenscheibe (42 D) durch einen Steuerriemen
(62) angetrieben wird, der um eine Kurbelwellenriemenscheibe
(60) geführt ist, auf der eine Kurbelwinkelbezugspositionsmarkierung
(60 B) ausgebildet ist, und
daß ein Zeiger (61) auf der Seite des Hauptkörpers des
Motors vorgesehen ist, der während der Einstellung mit
der Kurbelwinkelbezugspositionsmarkierung (60 B) übereinstimmt.
6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Aufnehmer (44 B) zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
beweglich innerhalb von Schlitzen
(42 S) montiert ist, die in einem Gehäuse (62 A) für den
Steuerriemen und dem Flansch (42 F) zur Montage der Pumpe
ausgebildet sind, und daß Kerblinien (62 B) zur Erleichterung
der Positionierung des Aufnehmers (44 B) zwischen
dem Pumpenflansch (42 F) und dem Gehäuse (62 A) des
Steuerriemens vorgesehen sind.
7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Impulsgeber (44 A) zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
an einer Kurbelwelle (70) montiert
ist und daß sich der Aufnehmer (44 B) zur Erzeugung
des Kurbelwinkelbezugspositionssignales an einem
Zylinderblock (72) des Motors befindet.
8. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Impulsgeber (44 A) zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
an einer Seitenfläche eines
Schwungrades (74) in der Nähe des Außenumfangs desselben
montiert ist und daß sich der Aufnehmer (44 B) zur
Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales an
einer Stützplatte (Rückenplatte) (76) des Motors befindet.
9. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Impulsgeber (44 A) zur Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales
am Außenumfang eines Schwungrades
(74) montiert ist und daß sich der Aufnehmer (44 B) zur
Erzeugung des Kurbelwinkelbezugspositionssignales an
einem Getriebegehäuse (78) befindet.
10. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (44 A) zur Erzeugung des
Kurbelwinkelbezugspositionssignales an einer Nockenwelle (80) montiert
ist und daß sich der Aufnehmer (44 B) zur Erzeugung
des Kurbelwinkelbezugspositionssignales an einem
Zylinderkopf (82) des Motors befindet.
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