DD201928A5

DD201928A5 - Verfahren zur bestimmung des einspritzbeginns bei verbrennungsmotoren mit einspritzpumpen

Info

Publication number: DD201928A5
Application number: DD23742482A
Authority: DD
Inventors: Tibor Kovach; Gyoergy Sarkadi; Istvan Tueske
Original assignee: Villamos Automatika Intezet
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-15
Publication date: 1983-08-17
Also published as: EP0058957A1; HU183337B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Einspritzbeginns fuer Brennkraftmaschinen mit Einspritzpumpen unter Ausnutzung der im Brennstoffoerdersystem ablaufenden physikalischen Prozesse. Die Erfindung ermoeglicht eine einfache, genaue und schnelle Bestimmung des Einspritzbeginns in jeden beliebigen Drehzahl- und Belastungsbereich einer Brennkraftmaschine. Erfindungsgemaess wird die Umlaufzeit eines Punktes mit bekannter Kurbelwellen-Winkelposition gemessen und anschliessend mit Hilfe des aus dem Umlaufzeitwert abgeleiteten unitaeren Kurbelwellen-Winkelausschlages die Winkelposition, des zur Oeffnungszeit der Einspritzduese gehoerenden Signals (B) gegenueber dem Punkt (H) bekannter Kurbelwellen-Winkelposition d.h. der Winkel (alpha) der Voreinspritzung bestimmt.

Description

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Verfahren zur Bestimmung des Einspritzbeginns

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Einspritzbeginns an Brennkraftmaschinen mit Einspritzpumpen . ,

Charakteristik der bekannten, technischen Lösungen:

Wie bekannt, hängt die Leistung und der Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine von der einwandfreien Funktion des Einspritzsystems ab. Die Einspritzpumpe ist erst dann richtig eingestellt, wenn" der Brennstoff in einer bestimmten Winkelposition der Kurbelwelle, d.h. vor dem oberen Tötpunkt des entsprechenden Kolbens in den Zylinder eingespritzt wird,

Zur Bestimmung des Einspritzbeginns, bzw. des Öffnungszeitpunkts der Einspritzdüse sind bereits einige. Lösungen vorgeschlagen worden. Demäß der DE-AS 1 913 767 wird zur Kontrolle der Einstellung der Einspritzanlage die Verschiebung des dosierenden Reglerhebels mit einer Meßuhr gemessen. Die DE-AS 2 110 107 schlängt zu diesem Zwecke einen in der Kraftstoffleitung eingebauten und die Strömung des Brennstoffes wahrnehmenden Kontaktgeber vor.

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Der gemeinsame Mangel der obengenannten Vorschläge besteht darin, daß sie über die beim Einspritzvorgang ablaufenden physikalischen Prozesse und nicht über den tatsächlichen Beginn des Einspritzens informieren. Aus der HU-PS 173 3Ol ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe eines am Düsengehäuse angeordneten Schwingungsfühlers ein Schwingungsbild erzeugt wird und aus dem Schwingungsbild die zum Anschlag des Nadelventils der Einspritzdüse gehörende Schwingung ermittelt wird.

Dieses Schwingungsbild enthält aber neben den beim Anschlag des Nadelventils entstehenden Schwingungssignalen auch Signale, die sich aus den sonstigen Schwingungen (Geräuschen) des Motors ergeben. Die Auswertung eines derart gewonnenen Schwingungsbildes wird auch dadurch erschwert, daß die Schwingungsbilder der Brennkraftmaschinen sehr unterschiedlich sind. Die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen hängt immervom Typ, der Drehzahl; und der Belastung des jeweiligen Motors ab. Bei der Prüfung des Einspritzvorganges einer Viertakt-Brennkraftmaschine wurde festgestellt, daß die beim Anschlag des Nadelventils entstehenden Schwingungen von den sonstigen-Schwingungen des Motors hinsichtlich der Amplitude und der Frequenz unterschieden werden können. Aus·der Analyse der in den verschiedenen Drehzahl- und Belastungsbereichen gewonnenen Schwingungsbilder gehr herovr, daß zwar aus dem Schwingungsbild jeder Periode das den Einspritzbeginn anzeigende Schwingungssignal ausgewählt werden kann, dieses aber keineswegs ein den Einspritzbeginn im gesamten Drehzahl- und Belastungsbereich des Motors kennzeichnendes Schwingungssignal darstellt. Beim Vergleich der mit unterschiedlichen Prüfungsparametern erhaltenen Schwingungsbilder kann die Frequenz und Amplitude des auf den Einspritzbeginn hinweisenden Signals in der einen Periode mit der Frequenz und Amplitude des Störsignals der anderen Periode übereinstimmen, was bei der Auswertung zu einm Fehler führen kann.

Ein weiterer Hangel der bekannten Vorschläge besteht darin, daß die erforderlichen Messungen bei jedem Zylinder separat durchzuführen sind. Hierzu muß die Einspritzanlage zerlegt und ein recht hoher Aufwand an Zeit und qualifiziertes Personal zur Verfugung gestellt werden.

Ziel der Erfindung :_

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Mangel.

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Da^rIe^un^ des Wejsen S₁ der Erf indung ι

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Öffnungszeitpunkt von Einspritzdüsen in einem beliebigen Drehzahl- und Belastungsbereich eine?? Brennkraftmaschine-auf eine industriell verwertbare Weise, wesentlich einfacher und genauer bestimmt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zuerst die Uralaufzeit eines Punktes der Kurbelwelle mit bekannter Winkelposition „gemessen ,wird und mit Hilfe des Zeitwertes der aus dem UmlaufZeitwert abgeleiteten Kurbelwellen-Winkeleinheit die Winkelposition des zur Öffnungszeit der Einspritzdüse gehörenden Signals (,B). gegenüber dem Punkt (H) bekannter Winkelposition der Kurbelwelle, d.h. der Winkel ( Jj) der Voreinspritzung beistimmt werden.

Der wichtigste Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit dem Signal eines einzigen Punktes der Kurbelwelle - dessen Winkelposition gegenüber dem oberen Totpunkt bekannt ist - der Einspritzbeginn der Düsen bie jedem beliebigen Zylinder der Motors einfach bestimmt werden kann, Als Punkt bekannter Winkelposition kann der obere Totpunkt des Kolbens im Zylinder gewählt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann ein besonders genaues Meßergebnis erzielt werden, wenn aus dem Schwingungsbild eines am Motor, vorzugsweise.am Düsengehäuse, angeordneten Signalgebers nur die beim öffnen der Einspritzdüse, d.h. die zum Beginn des Einspritzvorganges entstehenden Schwingungen ausgewertet werden und der übrigbleibende Teil des Schwingungsbereiches unberücksichtigt bleibt. Aus diesem eingeschränkten Schwingungsbereichteil wird das erste Schwingungssignal - dessen Amplitude den vorzugsweise auf einem Komparator eingestellten Pegel übertrifft - als Öffnungszeitpunkt der Einspritzdüse gewählt. Auf diese Weise kann das "den Einspritzbeginn anzeigende Signal (B) mit höchster Sicherheit ausgewählt werden, da der geprüfte, eingeschränkte Schwingungsbereich nur vernachlässigbare Störsignale ervthält· Es ist ferner von Vorteil, daß das Einspritzsystera des Motors zur Durchführung des Verfahrens nicht zerlegt werden muß.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: ein Schwingungsdiagramm,

Fig. 2:. eine graphische Darstellung des oberen

Totpunktes und des Einspritzbeginns einer Brennkraftmaschine,

Fig. 3: ein Druckänderungsdiagramm der Einspritzleitung, "" .

Fig. 4: ein Diagramm der Verschiebung der Düsennadel.

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Bei s p^i el 1 . "

Der Öffnungszeitpunkt der Einspritzdüsen, bzw. der Einspritzbeginn wurde nach der Erfindung an einem Achtzylinder-Dieselmotor bestimmt. Zu diesem Zwecke wurde am Düsengehäuse des Motors ein an sich bekannter Schwingungsfühler angeordnet, der ein zu den mechanischen Schwingungen proportionales elektrisches Signal abgibt.

Als Punkt bekannter. Kurbelwellen-Winkelstellung wurde der obere Totpunkt (H) des Kolbens im ersten Zylinder gewählt. In diesem Punkt wurde mit einem.an sich bekannten Umdrehungsfühler ein elektrisches Signal erzeugt. Der Umdrehungsfühler wird am Umfang einer an der Hauptwelle befestigtten Scheibe (oder am Schwungrad) angeordnet und arbeitet mit einem bekannten Signalaktivator zusammen, der an einer dem oberen Totpunkt des ersten Zylinders entsprechenden Stelle der Scheibe bzw. des Schwungrades befestigt ist.

In Fig. 1 ist ein Teil des vom Signalgeber erzeugten Schwingungsbereiches dargestellt. Der geprüfte, eingeschränkte Schwingungsbereichteil ist mit dem .Bezugszeichen 1; der obere Totpunkt mit 2; die Stelle des beim Anschlag der Düse entstehenden Signals (b) auf der horizontalen Zeitachse mit 3 gekennzeichnet.

Der Anfang des geprüften, eingeschränkten Schwingungsbereichteils trägt die Positionsnumraer 4 und liegt zwischen 30 bis 60 vor dem oberen Totpunkt. Im vorliegenden Fall wurden gewählt. Wie aus dem Obigen eindeutig hervorgeht, bestimmt das den Einspritzbeginn repräsentierende Anschlagsschwingungssignal (B) mit größter.Sicherheit und Genauigkeit den Öffnungszeitpunkt der Einspritzdüse, d.h. den Einspritzbegi-nn. Auf diese Weise stehen nun das Signal (B) des Einspritzbeginns und das Signal (H) des oberen Totpunktes zur Verfügung. Nun muß die relative Winkelposition derselben

bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird die Umlaufzeit des Punktes mit bekannter Winkelposition (im vorliegenden Fall der obere Totpunkt) auf an sich bekannte Weise gemessen und anschließend mit Hilfe des aus dem Zeitwert je Umdrehung abgeleiteten unitären Kurbelwellen-Winkelausschlags die Winkelposition (<£) des Signals (B) des Einspritzbeginns gegenüber dem Signal (H) des oberen Totpunktes, d.h. der Winkel der Voreinspritzung auf der Grundlage folgender Gleichung bestimmt:

o6 360 , daraus ergibt sich:

* ^T qO ^t 360°

T-

T = die Dauer eines vollen Umlaufes (see); und t = die- zwischen dem Erscheinen der Signale 3 resp.H ablaufendes Zeitspanne ist.

Aus Fig. 2 ist die Position der zum ersten Zylinder (1) gehörenden Signale (H) des oberen Totpunktes und die zu den einzelnen Zylindern gehörenden Einspritzsignale (3) ersicht lich, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Einspritzsignale (B) des I. und des II. Zylinders dargestellt sind.

Der Voreinspritzwinkel. (ςϋ) des ersten Zylinders"wird auf der Grundlage der vorstehend genannten Zusammenhangs, unter Anwendung bekannter Methoden oder Programme errechnet.

Der Voreinspritzwinkel ( oL) des zweiten Zylinders wird im Verhältnis zu den Signalen des oberen Totpunktes des ersten Zylinders bestimmt, da die relative Winkelstellung (ß) der oberen Totpunkte der Zylinder I und II bekannt und konstant sind. Die obige Gleichung ändert sich dann wie folgt:

/ H L· 4 /

ν °1 + ß 360° , - ., °ν _ _ηιι._ιιιΓι daraus ergibt sxch

t T

(360° - ß°) (wobei ß° = 90°)

Der _Voreinspritzwini<el für die Zylinder III-VjlII wird durch die Substituenten des entsprechenden konstanten Wertes von ß errechnet, wobei die Winkel ß durch die Anordnung der Kurbelzapfen der Kurbelwelle bekannt sind«

Seispiel 2: . . .

Der zu den einzelnen Zylindern gehörende Voreinspritzwinkel (<L) wird auf der Grundlage der in Fig. 2 gezeigten, graphischen Darstellung errechnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch nicht das. beim Anschlag aer Düsennadel entstehende Schwingungssignal als Signal (B) für den Einspritzbeginn verwendet, sondern ein aus einem Diagramm ausgewählter Punkt verwendet, wobei das Diagramm aus der Messung der in der Einspritzleitung herrschenden Druckänderung gewonnen wird. (Fig. 3). Die Druckmessung kann z.B. mittels eines bekannten piezoelektrischen Ouarzdruckgebers vorgenommen werden.

Aus dem Diagramm nach Fig. 3 kann der zum Punkt 3 gehörende Druckwert dadurch erhalten werden, indem man das Ausgangssignal in Abhängigkeit vom jeweiligen Motortyp mit einem bekannten Spannungspegel oder einer Signalform vergleicht.

Beispiel 3:

Der Voreinspritzvvinkel (<άν) wird im.wesentlichen wieder wie , in Fig. 2 angegeben bestimmt, jedoch rait dem Unterschied., daß in diesem Fall das Signal (B) des Einspritzbeginns aus

dem Versche[xbungsdiagramm des Düsennadel ausgewählt wird - Fig. 4. Die Verschiebung der Düsennadel kann mit einem an sich bekannten, nach dem kapazitiven Prinzip arbeitenden Verschiebungsgeber gemessen werden.

Das den tatsächlichen Einspritzbeginn repräsentierende Signal (B) wird auch hier durch Komparation des Ausgangsslgnals ' auf an sich bekannte Weise bestimmt.

Ausgehend von den angeführten Beispielen kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Weise realisiert werden. In Hinblick darauf, daß während des Einspritzvorganges recht hohe Drücke isi der Brennstoffleitung herrschen (2000 bis 4000 n/cm ), rufen diese auch in der verhältnismäßig dichwandigen Einspritzleitung gut meßbare Deformationen hervor. Die im Einspritzrohr erfolgende Druckänderung ist mit deren Deformation proportional ,- die z.B. mit' einem Dehnungsmeßstreifen kontinuierlich gemessen werden kann. So kann das den Einspritzbeginn anzeigende Signal (B) auch auf diese '.'.'eise ermittelt werden.

Gemäß der im Laufe der Versuche gewonnenen Ergebnisse kann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Messung in jedem beliebigen Drehzahl- und Belastungsbereich des Motors schnell, genau und einfach vorgenommen werden.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Bestimmung des Einspritzbeginns bei Brennkraftmaschinen mit Einspritzpumpen unter Ausnutzung der im Brennstoffördersystem ablaufenden physikalischen Prozesse", z.B. einem Schwingungsbild aus den beim Öffnungsanschlag der Düsennadel der Einspritzdüse entstehenden Schwingungen oder der Verschiebung des Nadelventils den, " Einspritzdüse, oder einer Druckänderung und der damit verbundenen Deformation der Einspritzleitung, die jeweils den Einspritzbeginn anzeigen, gekennzeichnet dadurch, daß die Umlaufzeit eines Punktes mit bekannter Kurbelwellen-Winkelposition gemessen wird und anschließend mit Hilfe des Wertes einer aus dem UmlaufZeitwert abgeleiteten Kurbelwellen-Winkelausschlagseinheit die Winkelposition (au) des zur Öffnungszeit der Einspritzdüse gehörenden Signals (B) gegenüber dem Punkt (H) mit bekannter Kurbelwellen-Position "bestimmt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die

. Winkelposition (^) des Signals (B)-für den Einspritzbeginn bei jedem Motorzylinder mit einem einzigen Punkt (H) bekannter Kurbelwellen-Winkelposition bestimmt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das beim Öffnungsaufschlag der Einspritzdüse entstehende Signal (B). aus dem Schwingungsbereich des Motors, vorzugdweise aus dem Schwingungsbild des Düsengehäuses bestimmt wird , wobei nur ein den zu erwartenden Ahfangszeitpunkt des Einspritzens enthaltender begrenzter Schwingungsbereichteil (1) ausgewertet wird, und aus dem Schwingungsbereichteil (1) nur das erste, größere Schwingungssignal (B) ausgewählt wird.

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4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Anfang des begrenzten Schwingungsbereichteils (1) aus einem Bereich des Kurbelwellenwinkels zwischen 30° und

ο
60 vor dem oberen Totpunkt (H) gewählt wird.

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -

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