DE19515775C2

DE19515775C2 - Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe

Info

Publication number: DE19515775C2
Application number: DE19515775A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Heimberg; Knut Bartsch
Original assignee: Ficht GmbH
Current assignee: Ficht GmbH
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2015-04-29
Also published as: EP0823017A1; EP0823017B1; DE59602721D1; ES2136405T3; JP3264375B2; ATE183283T1; DE19515775A1; WO1996034192A1; JPH11505307A; US6024071A; AU5761096A; KR19990008091A; AU692103B2; CA2217532A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Erre gerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe ist aus der PCT/EP 93/00494 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Strom steuerschaltung verwendet, die in Abhängigkeit eines Stromsoll werts in Form eines Vorgabestroms bzw. einer Vorgabespannung den durch die Erregerspule 600 (Fig. 1) fließenden Erregerstrom steuert. Die Erregerspule 600 ist an einen Leistungstransistor 601 angeschlossen, der über einen Meßwiderstand 602 an Masse anliegt, wobei an den Steuereingang des Transistors 601, bei spielsweise an die Transistorbasis, ein Komparator 603 mit sei nem Ausgang angelegt ist. Der nicht invertierende Eingang des Komparators 603 wird von dem Stromsollwert beaufschlagt, der beispielsweise mittels eines Mikrocomputers gewonnen wird. Der invertierende Eingang des Komparators 603 ist an der Seite eines Widerstandes angeschlossen, der mit dem Transistor 601 verbunden ist. Diese Schaltung ist eine Zweipunktsteuerung, die den maxi malen Strom durch die Erregerspule in Abhängigkeit vom angeleg ten Stromsollwert begrenzt, wobei im Steuerbereich der Strom durch die Erregerspule durch das abwechselnde Ein- und Ausschal ten des Leistungstransistors 601 etwa dreiecksförmig getaktet ist.

Bei dem hier angewandten Verfahren wird der Stromsollwert in Form von rechteckförmigen Pulsen an den Komparator 603 angelegt, wobei die Länge der Pulse die Dauer des entsprechenden Erreger pulses und die Amplitude der Pulse den maximalen durch die Erre gerspule fließenden Strom bestimmt.

Mit diesem Verfahren können differenzierbare Kraftstoffmengen mit der Hubkolbenpumpe dosiert werden, wobei die Hubkolbenpumpe weitgehend unabhängig von der Spulenerwärmung und von Schwankun gen der Versorgungsspannung arbeitet.

Aus der DE 28 41 781 C2 ist eine Einrichtung zum Betrieb von elektromagnetischen Verbrauchern bei Brennkraftmaschinen, ins besondere Elektromagnetventilen in Kraftstoffversorgungssystemen bekannt. Diese Einrichtung steuert den Stromverlauf eines Ein spritzsignals zu Beginn des Einspritzpulses auf einen überhöhten Wert, wodurch sichergestellt wird, daß das Magnetventil geöffnet wird und hält den Stromwert konstant auf einem Wert etwas un terhalb des zu Beginn erreichten Spitzenwertes.

In der DE 37 22 527 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die Magnetspule des Einspritzventils in ähnlicher Weise wie bei dem in der DE 28 41 781 C2 beschriebenen Verfahren angesteu ert wird, wobei jedoch am Ende des Einspritzpulses von einer getakteten Stromregelung, bei der der Stromwert zwischen zwei Schwellwerten schwingt, auf eine Stromregelung mit konstantem Stromwert übergegangen wird, so daß das Einspritzventil beim Ausschalten, d. h. am Ende des Strompulses, zu einem exakt vor bestimmten Zeitpunkt geschlossen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, daß eine pro Einspritzpuls injizierte Kraftstoffmenge sehr exakt dosiert werden kann, und dies unab hängig von der Spulenerwärmung oder von Schwankungen der Ver sorgungsspannung erreicht wird.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet,

Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis:

Aufgrund der Eigeninduktion in der Erregerspule steigt der Erre gerstrom nicht unmittelbar auf die maximale Stromstärke an, sondern jeder Erregerstrompuls 94 weist eine Anstiegsflanke 95 auf, die proportional zu einer e-Funktion verläuft (Fig. 2). Die Steilheit der Anstiegsflanke bzw. die Stromänderung in der Erre gerspule hängt unmittelbar von der an der Spule anliegenden Spannung ab, die in Kraftfahrzeugen bekannterweise stark von Lasteinflüssen abhängen kann. Zudem ändert sich der Widerstand an der Erregerspule in Abhängigkeit von Temperatureinflüssen, so daß die tatsächlich auftretenden Anstiegsflanken unterschiedlich steil sind.

Das Integral über einen solchen Erregerstromimpuls ist in etwa proportional zu der mit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung pro Einspritzpuls eingespritzten Kraftstoffmenge, wobei die An stiegsflanken einen bedeutenden Einfluß auf die pro Einspritz puls injizierte Kraftstoffmenge hat, so daß die unterschiedli chen Anstiegsflanken sich erheblich unterscheidende Kraftstoff einspritzmengen bewirken.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispiel haft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer Stromsteuerschaltung,

Fig. 2 einen Pulsverlauf des Erregerspulenstroms gemäß dem aus der PCT/EP 93/00494 bekannten Verfahren,

Fig. 3 beispielhaft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,

Fig. 4 ein Diagramm, in dem schematisch der Erregerstrom i_sp, der Ankerhub s und der Einspritzdruck p über die Zeit t aufgetragen sind,

Fig. 5 ein Diagramm, das die von einem von der Erregerspule angetriebenen Anker ausgeübte Kraft F in Abhängigkeit von einem Arbeits-Luftspalt l an der elektromagnetisch angetriebenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zeigt,

Fig. 6 einen Pulsverlauf des Erregerstroms gemäß dem erfin dungsgemäßen Verfahren,

Fig. 7 einen Pulsverlauf des Erregerstroms, der an die Eigen schaften der in Fig. 3 dargestellten Kraftstoff-Ein spritzvorrichtung angepaßt ist,

Fig. 8 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Erzeugen einer Strom-Sollwert-Kurve für eine Strom steuerschaltung,

Fig. 9a und 9b Diagramme, die die mit der in Fig. 8 gezeigten Schal tung erzielte Strom-Sollwert-Kurve darstellen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Stromsteuerschal tung verwendet, wie sie beispielsweise aus der PCT/EP 93 00494 (Fig. 1) bekannt ist, um den Strom in einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen, als Kraftstoff-Einspritzvor richtung verwendeten Hubkolbenpumpe zu steuern. Die Erregerspule wird pulsförmig mit hoher Frequenz erregt, wobei jeder Puls eine Stoßbewegung eines durch die Erregerspule getriebenen Ankers bewirkt. Die Stromsteuerschaltung steuert den Erregerstrom in Abhängigkeit von einem pulsförmig zugeführten Stromsollwert.

Erfindungsgemäß wird jeder Puls des Stromsollwerts mit einer allmählich ansteigenden Anstiegsflanke angesteuert, der eine entsprechend allmählich ansteigende Anstiegsflanke am Puls des Erregerstroms in der Erregerspule bewirkt, wobei sich der Erre gerstrom nicht schneller ändert, als die aufgrund der Gegenin duktion in der Erregerspule begrenzte maximale Stromänderung zu läßt, die bei der minimalen zur Verfügung stehenden Spannung möglich ist.

Die maximale Stromänderung bei der minimal zur Verfügung stehen den Spannung ist die Stromänderung, die sich ergibt, wenn die aufgrund der Last- und Temperaturschwankungen minimal zur Ver fügung stehende Spannung unmittelbar an die Erregerspule ange legt werden würde, und der Stromanstieg in der Erregerspule nur durch die Gegeninduktion aufgrund der Induktivität der Erreger spule begrenzt sein würde.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine Strom-Soll wert-Kurve 90 am Eingang der Stromsteuerschaltung vorgegeben, die in der Erregerspule einen entsprechenden Erregerstrom 91 be wirkt (Fig. 6). Der Verlauf der Strom-Sollwert-Kurve 90 wird so gewählt, daß der hierbei erzielte Erregerstrom 91 immer im Re gelbereich der Stromsteuerschaltung liegt, d. h. die Steigung der Strom-Sollwert-Kurve 90 kleiner als die maximale Stromänderung bei der an der Erregerspule zur Verfügung stehenden minimalen Spannung ist. Diese Spannung kann, wie oben dargelegt, in Ab hängigkeit von der Temperatur und von der Motorlast stark vari ieren.

Vorzugsweise verläuft die Strom-Sollwert-Kurve 90 möglichst nahe unterhalb einer entsprechenden Stromkurve 92 mit maximalem An stieg bei der minimalen an der Erregerspule zur Verfügung ste henden Spannung. Da die Stromkurve 92 aufgrund der Gegenindukti vität der Erregerspule 9, 600 einer e-Funktion folgt, ist es zweckmäßig, wenn die Strom-Sollwert-Kurve 90 als Anstiegsflanke einen Verlauf aufweist, der etwa auch einer solchen e-Funktion entspricht und mit folgenden Gleichungen dargestellt werden kann:

i_soll = I₀ - e^-atI₀ (1)

u_soll = U₀ - e^-atU₀ (2)

wobei I₀ bzw. U₀ jeweils Basiswerte sind und a ein zu bestim mender Parameter ist.

Vorzugsweise wird die Motordrehzahl und/oder die an der Erreger spule vorliegende Temperatur erfaßt, so daß die an der Erreger spule zur Verfügung stehende Spannung bestimmt bzw. die minimale zur Verfügung stehende Spannung abgeschätzt werden kann, so daß die Strom-Sollwert-Kurve 90 an die tatsächlich vorliegenden Spannungsverhältnisse angepaßt wird. Eine derartige Anpassung erfolgt beispielsweise durch Ändern der Basiswerte bzw. des Parameters a.

Bei der Anpassung der Strom-Sollwert-Kurve an die Motorzustände ist zu berücksichtigen, daß bei niedrigen Drehzahlen vom Genera tor nur eine geringe Spannung geliefert wird, aber die Ein spritzvorgänge zeitlich weit voneinander beabstandet sind, so daß der Einspritzvorgang mit relativ langen Pulsen bei niedrigem Strom gesteuert werden kann. Bei hohen Motordrehzahlen hingegen wird die für den Einspritzvorgang verfügbare Zeit immer kürzer, weshalb die Pulse verkürzt werden müssen, wobei jedoch aufgrund einer höheren zur Verfügung stehenden minimalen Spannung ein größerer Strom an die Erregerspule angelegt werden kann.

Die Strom-Sollwert-Kurve kann mittels eines Mikroprozessors beispielsweise in Abhängigkeit von der Kurbelwellenwinkelposi tion berechnet und durch einen Digital/Analogwandler oder mit tels Puls-Weiten-Modulation als Vorgabestrom bzw. als Vorgabe spannung an den Eingang der Stromsteuerschaltung angelegt wer den.

Dieses Verfahren wird vorzugsweise an einer PDS-Einspritzvor richtung angewandt, wie sie beispielsweise aus der DD-PS 120 514, der DD-PS 213 472, der DE-OS 23 07 435 oder der EP 0 629 265 bekannt ist.

Eine solche PDS-Einspritzvorrichtung, die auf dem Festkörper- Energiespeicherprinzip beruht, ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist ein anfänglicher Teilhub des Förderelements der Einspritzpumpe vorgesehen, bei dem die Verdrängung des Kraftstoffes keinen Druckaufbau zur Folge hat, wobei der der Energiespeicherung dienende Förderele ment-Teilhub zweckmäßigerweise durch ein Speichervolumen, z. B. in Form eines Leervolumens, und ein Anschlagelement bestimmt wird, die unterschiedlich gestaltet sein können und die auf einem Hubweg "X" des Förderelements der Hubkolbenpumpe die Ver drängung von Kraftstoff zulassen. Erst dann, wenn das Verdrängen des Kraftstoffs abrupt unterbrochen wird, wird ein schlagartiger Druckaufbau im Kraftstoff erzeugt, so daß eine Verdrängung des Kraftstoffs in Richtung Einspritzdüse bewirkt wird.

Die Einspritzvorrichtung nach Fig. 3 weist eine elektromagne tisch angetriebene Hubkolbenpumpe 1 auf, die über eine Förder leitung 2 an eine Einspritzdüseneinrichtung 3 angeschlossen ist. Von der Förderleitung 2 zweigt eine Ansaugleitung 4 ab, die mit einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 5 (Tank) in Verbindung steht. Zudem ist an die Förderleitung 2 etwa im Bereich des Anschlusses der Ansaugleitung 4 ein Volumenspeicherelement 6 über eine Lei tung 7 angeschlossen.

Die Pumpe 1 ist als Kolbenpumpe ausgebildet und hat ein Gehäuse 8, in dem eine Magnetspule 9 lagert, einen im Bereich des Spu lendurchgangs angeordneten Anker 10, der als zylindrischer Kör per, beispielsweise als Vollkörper, ausgebildet und in einer Gehäusebohrung 11 geführt ist, die sich im Bereich der Zentral längsachse der Ringspule 9 befindet, wo er mittels einer Druck feder 12 in eine Ausgangsstellung gedrückt wird, in welcher er am Boden 11a der Gehäusebohrung 11 anliegt. Abgestützt ist die Druckfeder 12 an der einspritzdüsenseitigen Stirnfläche des Ankers 10 und einer dieser Stirnfläche gegenüberliegenden Ring stufe 13 der Gehäusebohrung 11. Die Feder 12 umfaßt mit Spiel einen Förderkolben 14, der mit dem Anker 10 an der von der Feder 12 beaufschlagten Ankerstirnfläche fest, z. B. einstückig, ver bunden ist. Der Förderkolben 14 taucht relativ tief in einen zylindrischen Kraftstofförderraum 15 ein, der coaxial in axialer Verlängerung der Gehäusebohrung 11 im Pumpgehäuse 8 ausgebildet ist und in Übertragungsverbindung mit der Druckleitung 2 steht. Aufgrund der Eintauchtiefe können Druckverluste während des schlagartigen Druckanstiegs vermieden werden, wobei die Ferti gungstoleranzen zwischen Kolben 14 und Zylinder 15 sogar relativ groß sein können, z. B. lediglich im Hundertstel-Millimeterbe reich, zu liegen brauchen, so daß der Herstellungsaufwand gering ist.

In der Ansaugleitung 4 ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet. Im Gehäuse 17 des Ventils 16 ist als Ventilelement beispiels weise eine Kugel 18 angeordnet, die in ihrer Ruhestellung durch eine Feder 19 gegen ihren Ventilsitz 20 am vorratsbehälterseiti gen Ende des Ventilgehäuses 17 gedrückt wird. Zu diesem Zweck ist die Feder 19 einerseits abgestützt an der Kugel 18 und ande rerseits an der dem Ventilsitz 20 gegenüberliegenden Wandung des Gehäuses 17 im Bereich der Mündung 21 der Ansaugleitung 4.

Das Speicherelement 6 weist ein z. B. zweiteilig ausgebildetes Gehäuse 22 auf, in dessen Hohlraum als zu verdrängendes Organ eine Membran 23 gespannt ist, die von dem Hohlraum einen druck leitungsseitigen, mit Kraftstoff gefüllten Raum abtrennt und die im entspannten Zustand den Hohlraum in zwei Hälften teilt, die durch die Membran gegeneinander abgedichtet sind. An der der Leitung 7 abgewandten Seite der Membran 23 greift in einen Leer raum, dem Speichervolumen, eine diese beaufschlagende Feder kraft, z. B. eine Feder 24, an, die als Rückstellfeder für die Membran 23 eingerichtet ist. Die Feder 24 ist mit ihrem der Membran gegenüberliegenden Ende an eine Wandung des zylindrisch erweiterten Hohlraums gelagert. Der leere Hohlraum des Gehäuses 22 ist durch eine gewölbförmige Wandung begrenzt, die eine An schlagfläche 22a für die Membran 23 ausbildet.

Die Spule 9 der Pumpe 1 ist an eine Steuereinrichtung 26 ange schlossen, die als elektronische Steuerung für die Einspritzvor richtung dient.

Im stromlosen Zustand der Spule 9 befindet sich der Anker 10 der Pumpe 1 durch die Vorspannung der Feder 12 am Boden 11a. Das Kraftstoffzulaufventil 16 ist dabei geschlossen und die Spei chermembran 23 wird durch die Feder 24 in ihrer von der Anschlagfläche 22a abgerückten Stellung im Gehäusehohlraum ge halten.

Bei Ansteuerung der Spule 9 über die Steuereinrichtung 26 wird der Anker 10 mit Kolben 14 gegen die Kraft der Feder 12 in Rich tung Einspritzventil 3 bewegt. Dabei verdrängt der mit dem Anker 10 in Verbindung stehende Förderkolben 14 aus dem Förderzylinder 15 Kraftstoff in den Raum des Speicherelements 6. Die Federkräf te der Federn 12, 24 sind relativ weich ausgebildet, so daß durch den Förderkolben 14 verdrängter Kraftstoff während des ersten Teilhubs des Förderkolbens 14 nahezu ohne Widerstand die Speichermembran 23 in den Leerraum drückt. Dadurch kann der Anker 10 zunächst fast widerstandsfrei beschleunigt werden, bis das Speichervolumen bzw. Leerraumvolumen des Speicherelements 6 durch Auftreffen der Membran 23 auf die Gewölbewandung 22a er schöpft ist. Die Verdrängung des Kraftstoffs wird dadurch plötz lich gestoppt, und der Kraftstoff infolge der bereits hohen kinetischen Energie des Förderkolbens 14 schlagartig verdichtet.

Die kinetische Energie des Ankers 10 mit Förderkolben 14 wirkt auf die Flüssigkeit ein. Dabei entsteht ein Druckstoß, der durch die Druckleitung 2 zur Düse 3 wandert und dort zum Abspritzen von Kraftstoff führt.

Für das Förderende wird die Spule 9 stromlos geschaltet. Der Anker 10 wird durch die Feder 12 zum Boden 11a zurückbewegt. Dabei wird die in der Speichereinrichtung 6 gespeicherte Flüs sigkeitsmenge über die Leitungen 7 und 2 in den Förderzylinder 15 zurückgesaugt, und die Membran 23 in Folge der Wirkung der Feder 24 in ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt. Gleichzeitig öffnet das Kraftstoffzulaufventil 16, so daß Kraftstoff aus dem Tank 5 nachgesaugt wird.

Zweckmäßigerweise ist in der Druckleitung 2 zwischen dem Ein spritzventil 3 und den Abzweigungen 4, 7 ein Ventil 16a angeord net, das in dem einspritzventilseitigen Raum einen Standdruck aufrechterhält, der z. B. höher ist als der Dampfdruck der Flüs sigkeit bei maximal auftretender Temperatur, so daß Blasenbil dung verhindert wird. Das Standdruckventil kann z. B. wie das Ventil 16 ausgebildet sein.

Der Erreger- bzw. Spulenstrom i_sp durch die Erregerspule 9 be wirkt einen Hub s des Ankers 10 bzw. des Förderkolbens 14, der bezüglich des Einsetzens des Erregerstroms zeitlich versetzt ist. Der Druckaufbau des Einspritzdrucks p erfolgt wiederum zeitlich versetzt bezüglich des Hubes s, nämlich erst dann, wenn die Verdrängung des Kraftstoffes plötzlich gestoppt wird, und der Kraftstoff infolge der bereits hohen kinetischen Energie des Förderkolbens 14 schlagartig verdichtet wird (Fig. 4).

Das Integral des Erregerstroms i_sp über die Zeit ist etwa propor tional zu der pro Einspritzpuls abgespritzten Kraftstoffmenge, wobei die Anstiegsflanke 95 des Erregerstroms i_sp auf das Ein setzen des Einspritzdruckes p einen beträchtlichen Einfluß hat, denn die Anstiegsflanke 95 initiiert die Beschleunigung des Ankers 10 bzw. des Förderkolbens 14. Bei den eingangs geschil derten Schwankungen der Anstiegsflanken der Erregerstrompulse 94 bei bekannten Verfahren zum Ansteuern der Erregerspule, insbe sondere eines PDS-Systems, ergeben sich somit beträchtliche Unterschiede in der pro Einspritzpuls abgegebenen Kraftstoff menge bei identischer Pulslänge und gleicher maximaler Strom stärke der Strom-Sollwert-Kurve.

Ferner hängt die vom Anker ausgeübte Kraft bei einem vorbestimm ten konstanten Erregerstrom i_sp von dem sogenannten Arbeits-Luft spalt ab, der proportional zum Arbeitshub des Ankers ist. Die Funktionsverläufe der vom Anker ausgeübten Kraft in Abhängigkeit vom Arbeits-Luftspalt 1 unterscheiden sich je nach Geometrie der verwendeten Hubkolbenpumpe, insbesondere des Ankers, der Spule bzw. deren Ummantelung stark. In Fig. 5 ist mit I eine Funktion der vom Anker ausgeübten Kraft F in Abhängigkeit vom Arbeits- Luftspalt l gekennzeichnet, die typisch für die in Fig. 3 darge stellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist. Diese Funktion kann jedoch auch einen völlig anderen Verlauf aufweisen, z. B. einen allmählich ansteigenden Verlauf, der in Fig. 5 mit II gekenn zeichnet ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Strom-Sollwert- Kurve vorgegeben werden, die an solche speziellen Rahmenbedin gungen, wie sie beispielsweise durch die F-l-Abhängigkeit vor gegeben sind, angepaßt werden (Fig. 7), wobei die Strom-Soll wert-Kurve eine Anstiegsflanke 100 aufweist, die allmählich an steigt, ein bogenförmiges Maximum 101 und eine allmählich ab fallende Flanke 102. Die abfallende Flanke 102 kann ab einem gewissen Zeitpunkt 103 schlagartig abfallen. Wesentlich ist, daß die Kurve nur Änderungen des Erregerstroms i_sp bewirkt, die im Steuerbereich der verwendeten Stromsteuerschaltung liegen, so daß gewährleistet ist, daß der Erregerstrom der vorgegebenen Strom-Sollwert-Kurve folgt. Die allmählich abfallende Flanke 102 in dem in Fig. 7 dargestellten beispielhaften Pulsverlauf ist an die in Fig. 5 mit I gekennzeichnete Kraft(F)-Arbeits-Luft spalt(l)-Abhängigkeit angepaßt, da ab einem gewissen Arbeitshub des Ankers 10 bzw. ab einem gewissen Arbeits-Luftspalt l ein hoher Strom nur eine unwesentliche Beschleunigung am Anker her vorruft, so daß ein hoher Strom zu einem wenig genutzten Ener gieeintrag führen würde, der im wesentlichen in Wärmeenergie gewandelt würde. Der Verlauf der Strom-Sollwert-Kurve ist jedoch nicht auf diese spezielle, in etwa glockenartige Form be schränkt, sondern ist individuell an die jeweils verwendete Hubkolbenpumpe und deren Geometrie anzupassen. Er kann jeweils so gewählt werden, daß bei minimalem elektrischen Energieeintrag eine maximale Förderleistung bzw. maximale Fördermenge pro Ein spritzpuls erreicht wird.

Die Erzeugung der Strom-Sollwert-Kurve 90 mit einem Mikroprozes sor kann insbesondere bei hohen Drehzahlen einen erheblichen Rechenaufwand verursachen. Deshalb kann es zweckmäßig sein, eine analoge Sollwertsteuerschaltung (Fig. 8) vorzusehen, die bei spielsweise in Abhängigkeit eines Rechteck-Pulssignals 110 und einer Referenzspannung 111 eine pulsförmige Strom-Sollwert-Kurve mit vorbestimmtem Verlauf, vorzugsweise in Form einer e-Funk tion, erzeugt. Eine solche Schaltung umfaßt beispielsweise einen Widerstand 112 und einen Kondensator 113 und einen Schalter 114, der im allgemeinen durch einen Transistor realisiert wird. Am Widerstand 112 liegt an einer Seite (Punkt B) die Referenzspan nung 111 an, und die andere Seite des Widerstandes 112 ist mit einer Seite des Kondensators 113 verbunden. Der Kondensator 113 ist mit seiner von dem Widerstand 112 entfernten Seite geerdet. Der Schalter 114 ist parallel zum Kondensator 113 angeordnet, wobei er mit der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 112 und dem Kondensator 113 und der geerdeten Seite des Kondensators 113 verbunden ist, so daß er im geschlossenen Zustand den Kon densator 113 kurzschließt. An dem Schalter 114 liegt das Recht eck-Pulssignal 110 (Punkt A) zum Ein- und Ausschalten desselben an. Die Strom-Sollwert-Kurve der Vorgabespannung wird an der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 112, dem Kondensator 113 und dem Schalter 114 am Punkt C abgegriffen. Der Punkt C wird mit der Stromsteuerschaltung verbunden, beispielsweise mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 603, der in Fig. 1 gezeigten Schaltung.

Wird bei dieser Sollwertsteuerschaltung der Schalter 114 ge schlossen, so entlädt sich der Kondensator 113 schlagartig, und am Punkt C liegt keine Spannung an. Beim Öffnen des Schalters 114 lädt sich der Kondensator 113 allmählich über den Widerstand 112 auf, wobei diese Ladespannung am Punkt C als Strom-Sollwert- Kurve (Vorgabespannung) abgegriffen wird. Der Verlauf des Span nungsanstiegs ist durch das RC-Glied 112, 113 als e-Funktion bestimmt. Die Anstiegsrate bzw. die Steigung der am Punkt C abgegriffenen Strom-Sollwert-Kurve ist proportional zur Höhe der am Punkt B angelegten Referenzspannung, die den Basiswert U₀ in der Gleichung (2) bildet. Die Pulslänge wird alleine durch die Breite der Pulse des Rechteck-Pulssignals 110 bestimmt, wobei die Länge des Pulses der Strom-Sollwert-Kurve durch das Aus schalten des Schalters 114 bestimmt wird, da im ausgeschalteten Zustand des Schalters 114 am Punkt C die Vorgabespannung für die Strom-Sollwert-Kurve abgegriffen wird. Die Länge der Ausschalt pulse des Rechteck-Steuerpulssignals 110 bestimmt somit die Länge des Erregerstrompulses.

Mit dieser Sollwertsteuerschaltung wird auf einfache Weise eine Strom-Sollwert-Kurve mit Pulsen in der Form einer e-Funktion erzeugt, deren Pulslänge und deren Anstiegsverhalten voneinander unabhängig gesteuert werden können. Hierbei entspricht der ge samte Pulsverlauf der Strom-Sollwert-Kurve der e-Funktion. Die Strom-Sollwert-Kurve kann an die Erregerspulenstromkurve 92 angepaßt werden, die den aufgrund der Gegeninduktion begrenzten maximalen Stromanstieg bei der minimalen an der Erregerspule zur Verfügung stehenden Spannung aufweist, so daß die Strom-Soll wert-Kurve sich im Steuerbereich der Stromsteuerschaltung befin det und eine maximale Kraftstoffmenge exakt dosiert eingespritzt werden kann.

Die entsprechende Anpassung, die im allgemeinen durch die Refe renzspannung 111 (U₀) ausgeführt wird, muß nicht permanent nach gestellt werden, sondern kann beispielsweise in zeitlichen Ab ständen, die einer Motorumdrehung entsprechen, an die sich ge änderten Motorzustände angepaßt werden. Dies bedeutet für die zu verwendende Steuereinrichtung eine erhebliche Erleichterung.

Die Vorgabe-Stromsteuerschaltung ist nicht auf die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann in der Anordnung oder in der Art der Bauteile variiert werden. So kann ein variabler Widerstand 112 bzw. ein variabler Kondensator 113 verwendet werden, so daß die Referenzspannung 111 konstant blei ben kann. Auch kann der Widerstand 112 bzw. der Kondensator 113 durch ein aktives Bauelement ersetzt werden. Die Vorgabespannung 111 kann auch durch einen Vorgabestrom, beispielsweise mittels eines RL-Gliedes, dargestellt werden, der über einen Widerstand abgegriffen wird.

Am Ende eines jeden Erregerstrompulses 94 fällt der Erregerstrom 91 und das durch ihn hervorgerufene Magnetfeld schlagartig ab, da der Stromkreis der Erregerspule geöffnet wird. Somit hat das Ende des Erregerstrompulses keine die Kraftstoffmenge pro Ein spritzpuls wesentlich beeinflussende Auswirkung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht alleinig die Kraftstoffmenge dosiert, sondern es wird sichergestellt, daß eine abgespritzte Kraftstoffmenge reproduzierbar und unabhängig von äußeren Einflußgrößen wie Spannung und Temperatur zur Ver fügung gestellt wird. Die Kraftstoffmenge wird grundsätzlich bei einem bestimmten Sollwertverlauf der Ansteuerungskurve über die Zeitdauer des Stromimpulses eingestellt.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektro magnetisch angetriebenen, als Kraftstoff-Einspritzvorrich tung verwendeten Hubkolbenpumpe, wobei die Erregerspule über eine Stromsteuerschaltung pulsförmig mit hoher Fre quenz mit einem Erregerstrom erregt wird und jeder Puls eine Stoßbewegung eines durch die Erregerspule getriebenen Ankers bewirkt, und die Stromsteuerschaltung in Abhängig keit einer Strom-Sollwert-Kurve den durch die Erregerspule fließenden Erregerstrom steuert, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Puls der Strom-Sollwert-Kurve eine allmählich ansteigende Anstiegsflanke aufweist, die eine entsprechend allmählich ansteigende Anstiegsflanke des Pulses des Erregerstroms in der Erregerspule bewirkt, wobei die Strom- Sollwert-Kurve so gesteuert wird, daß sich der Erregerstrom nicht schneller als die aufgrund der Gegeninduktion be grenzte maximale Stromänderung ändert, die bei der minima len an der Erregerspule zur Verfügung stehenden Spannung möglich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die allmählich ansteigende Anstiegsflanke der Strom- Sollwert-Kurve mit einem einer e-Funktion entsprechenden Verlauf gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Motordrehzahl und/oder eine an der Erregerspule vorliegende Temperatur erfaßt wird, um die Strom-Soll wert-Kurve an die an der Erregerspule zur Verfügung stehende Spannung anzupassen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom-Sollwert-Kurve von einem Mikroprozessor be rechnet wird und beispielsweise mit einem Digital/Analog wandler an die Stromsteuerschaltung angelegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Puls der Strom-Sollwert-Kurve über seinen gesam ten Pulsverlauf einer e-Funktion entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom-Sollwert-Kurve an eine spezielle Geometrie der Hubkolbenpumpe, insbesondere an eine Kraft(F)-Arbeits- Luftspalt(l)-Abhängigkeit, angepaßt wird und beispielsweise eine glockenartige Form aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Strom-Sollwert-Kurve mittels einer Sollwertsteuerschaltung erzeugt wird, wobei die Sollwert steuerschaltung ein RC-Glied mit einem Widerstand (112) und einem Kondensator (113) aufweist, wobei der Kondensator (113) über den Widerstand (112) in regelmäßigen Zeitabstän den aufgeladen wird und so eine einer e-Funktion entspre chende pulsförmige Strom-Sollwert-Kurve erzeugt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulslänge und das Anstiegsverhalten der Pulse der Strom-Sollwert-Kurve unabhängig voneinander gesteuert wer den, indem ein Rechteck-Pulssignal (111) an einen Schalter (114) anliegt, der den Kondensator (113) kurzschließt, und eine Referenzspannung (111) an den Kondensator (113) über dem Widerstand (112) anliegt, deren Betrag veränderbar ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine nach dem Fest körper-Speicher-Prinzip arbeitende PDS-Kraftstoff-Ein spritzvorrichtung verwendet wird.