DE29904840U1

DE29904840U1 - Elektronische Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor

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Publication number: DE29904840U1
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Authority: DE
Original assignee: HOPA LIZENZ VERTRIEBS GmbH
Current assignee: HOPA LIZENZ VERTRIEBS GmbH
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2009-03-18

Description

Elektronische Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Um die heutigen Ansprüche an einem Dieselmotor bezüglich Wirtschaftlichkeit, Abgasverhalten, Drehmomentcharacheristik, Leistungscharakteristik und Geräuschverhalten zu erfüllen, ist eine elektronische Regelung der Einspritzpumpe notwendig. Typische elektronisch geregelte Einspritzsysteme umfassen bei serienmäßiger Ausstattung des betreffenden Fahrzeugs eine Einspritzpumpe, insbesondere in Form einer Verteiler- oder Reiheneinspritzpumpe, Einspritzdüsen, eine Mehrzahl von Sensoren, welche Daten von Zustandsgrößen des Motors und der Einspritzpumpe wie beispielsweise Luftmasse, Motortemperatur, Fahrpedalstellung und Drehzahl erfassen, und ein Motorsteuergerät, welches die Einspritzpumpe in Abhängigkeit von den von den Sensoren erfaßten Daten steuert.

Um zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit, der Verbesserung der Drehmomentcharakteristik und/oder der Erhöhung der Motorleistung die Gemischaufbereitung noch besser ablaufen zu lassen, sind in der Vergangenheit verschiedene Vorschläge unterbreitet worden, die sich im weitesten Sinne als Tuning-Maßnahmen bezeichnen lassen. Elektronisch geregelte Dieselmotoren, unabhängig mit welchem Einspritzverfahren (s.u.) sie ausgerüstet sind, bieten zwei Möglichkeiten, die Charakteristik des Einspritzverlaufs zu ändern. Zum einen kann der fahrzeugspezifische Datensatz, der im Datenspeicher

des Motorsteuergeräts abgelegt ist, verändert werden; diese Maßnahme wird als "Chip Tuning" bezeichnet. Zum anderen läßt sich die Einspritzcharakteristik durch Veränderung der Sensorcharakteristik erreichen; dies wird als "Tuning mittels Züsatzelektronik" bezeichnet.

Elektronische Einspritzanlagen für Verbrennungsmotoren, die in dem vorstehend beschriebenen Sinne mit einer Zusatzelektronik ausgerüstet sind, gehen beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 2 9612196 und dem deutschen Gebrauchsmuster 29814442 als bekannt hervor. Die Zusatzelektronik wird jeweils im Fahrzeug parallel in den Kabelstrang zwischen Motor und Motorsteuergerät eingebaut. Ein Eingriff in das Motorsteuergerät wird vermieden. Das heißt, das Motorsteuergerät bleibt unangetastet, und die vom Hersteller einprogrammierten Betriebsparameter bleiben vollständig erhalten. Das Motorsteuergerät verarbeitet weiterhin die vom Hersteller einprogrammierten, im Datenspeicher des Motorsteuergeräts abgelegten Betriebsparameter, wobei allerdings die von den Sensoren ermittelten Daten in dem Zusatzsteuergerät zumindest zum Teil einer Korrektur unterzogen werden.

Bei den typischen elektronisch geregelten Einspritzanlagen (s.o.) kommt bei dieser Änderung der Sensorcharakteristik einem Sensor eine Schlüsselfunktion zu. Dieser Sensor ist in der Einspritzpumpe selbst untergebracht und ermittelt die momentane Einspritzmengenposition. Er heißt "halbdifferentialer Kurzschlußring-Weggeber" (HDK-Geber) bzw. "Regelweggeber"(RWG-Geber). Der Mengensteller wird vom Motorsteuergerät auf eine vorgegebene Position gestellt. Der HDK-Geber, der auf dem Mengensteller sitzt, gibt die erreichte Position

des Mengenstellers zurück an das Motorsteuergerät. Diese wiederum vergleicht, ob die Einspritzpumpe die vorgesehene Position eingenommen hat. Stimmt die Position nicht, so regelt das Motorsteuergerät den Mengensteiler nach. Dieser Regelkreis ist der Ansatzpunkt für die Wirkungsweise bekannter Zusatzsteuergeräte, in denen die Rückantwort des HDK-Gebers in Abhängigkeit von weiteren Zustandsgrößen des Motors und/oder einem abgespeicherten Kennfeld verändert wird.

Die bekannten elektronischen Einspritzanlagen der gattungsgemäßen Art führen zwar zunächst zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Sie leiden jedoch unter dem Nachteil eines unbefriedigenden Langzeitverhaltens und der Notwendigkeit einer aufwendigen individuellen Einstellung auf den einzelnen Motor.

Hieraus leitet sich die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung ab, die darin besteht, eine elektronische Einspritzanlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die sich durch ein verbessertes Langzeitverhalten und einen geringeren Aufwand bei der Installation des Zusatzsteuergeräts auszeichnet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zusatzsteuergerät eine zyklisch arbeitende Subroutine zur adaptiven Anpassung der abgespeicherten Korrekturschaltung umfaßt. Indem die Subroutine zyklisch arbeitet, nimmt sie in bestimmten Zeit-, Kilometer- oder Umdrehungszyklen eine vollständige Neuprogrammierung der Korrekturschaltung vor. Diese wird dadurch den seit der letzten Neuprogrammierung aufgetretenen Veränderungen des Motors angepaßt.

Auf diese Weise werden insbesondere sämtliche Änderungen des Motors durch Alterung, Verschleiß und dergleichen berücksichtigt. In gleicher Weise wird eine durch Alterungsprozesse begründete Veränderung der Sensorcharakteristik berücksichtigt und durch die Neuprogratnmierung der Korrekturschaltung korrigiert bzw. kompensiert. Im Ergebnis ist bei Einsatz der vorliegenden Erfindung mit einer über die gesamte Lebensdauer des Motors stets gleichbleibenden, optimalen Motorcharakteristik zu rechnen, obwohl sich der Motor selbst und die gesamte Peripherie (Sensoren und dergleichen) mit der Zeit ändern.

Die adaptive Anpassung der in dem Zusatzsteuergerät abgespeicherten Korrekturschaltung, d.h. die selbständige Programmierung des Zusatzsteuergeräts wird dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäß vorgesehene zyklisch arbeitende Subroutine die Charakteristik der Sensoren und die Reaktion der Einspritzeinheit, insbesondere der Einspritzpumpe beobachtet. Die - je nach Einspritzsystem (s.u.) - maßgeblichen Sensoren, beispielsweise der Sensor der Einspritzpumpe (HDK-Geber) gibt die Antwort auf die Verstellung der Einspritzeinheit durch das Motorsteuergerät. Diese Verstellung, die das Motorsteuergerät vornimmt, ist wiederum das Ergebnis aus den Informationen der Sensoren. Die zyklisch arbeitende Subroutine beobachtet parallel den Sensorverlauf und die Regelcharakteristik und nimmt zyklisch eine Anpassung der die Daten der Sensoren korrigierenden Korrekturschaltung vor.

Die vorliegende Erfindung stellt somit ein gänzlich neuartiges elektronisches Einspritzsystem vor, bei dem in bisher nicht bekannter Weise über die gesamte

Lebensdauer des Motors eine optimale Wirtschaftlichkeit, Drehmomentcharakteristik und Leistungscharakteristik vorliegt. Zudem bedarf es im Falle der erfindungsgemäßen elektronischen Einspritzanlage nicht einer aufwendigen Ersteinstellung des Zusatzsteuergeräts an den betreffenden Motor; denn auch diese Ersteinstellung wird durch die zyklisch arbeitende Subroutine zur adaptiven selbstlernenden Anpassung der abgespeicherten Korrekturschaltung des Zusatzsteuergeräts vorgenommen.

Mit besonderem Vorteil läßt sich die vorliegende Erfindung bei digital arbeitenden Regelsystemen einsetzen. In diesem Falle wird nicht nur die Regelcharakteristik derjenigen Sensoren, zu deren Daten in dem Zusatz-Steuergerät Korrekturwerte gebildet werden, durch das Zusatzsteuergerät volldigital verändert. Es wird vielmehr auch die in dem Zusatzsteuergerät abgespeicherte Korrekturschaltung durch die zyklisch arbeitende Subroutine volldigital geregelt. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, daß die gesamte Regelung von einem 16bit-RISK-Prozessor bewerkstelligt wird, der eine besonders schnelle, feingegliederte und genaue Berechnung ermöglicht.

Der Zyklus, mit welchem die erfindungsgemäß vorgesehene Subroutine die Korrekturschaltung des Zusatzsteuergeräts anpaßt, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung frei programmierbar. Dies läßt eine besonders umfassende Anpassung des im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Zusatzsteuergeräts an unterschiedliche Randbedingungen zu. Insbesondere kann neben den bereits weiter oben erwähnten Zeit-, Umdrehungs- und Kilometerzyklen vorge-

sehen sein, daß nach jedem Neustart des Motors die Subroutine abläuft.

Da auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Zusatzsteuergerät parallel in den Kabelstrang zwischen Motor und Motorsteuergerät eingebaut ist, kann es während des Betriebs des Motors zu- und abgeschaltet werden. Dies gestattet insbesondere eine automatische Abschaltung des Zusatzsteuergeräts, sollte ein außerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegender Motorbetriebspunkt festgestellt werden.

Nachstehend werden Möglichkeiten der Implementierung der vorliegenden Erfindung für verschiedene Einspritzsysteme beispielhaft näher erläutert.

Die am weitesten verbreiteten elektronisch geregelten Einspritzanlagen gattungsgemäßer Art umfassen (s.o.) eine Einspritzpumpe, insbesondere in Form einer Verteiler- oder einer Reiheneinspritzpumpe und eine Mehrzahl von Einspritzdüsen. Eine typische Einspritzpumpe ist dabei der Typ VB 37 der Fa. Bosch. Zentraler Sensor ist der HDK- bzw. RWG.-Geber. Zu dessen Daten werden in dem Zusatzsteuergerät in Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Motors und/oder eines im Zusatz-Steuergerät abgespeicherten Kennfelds Korrekturwerte gebildet, die im Motorsteuergerät weiterverarbeitet werden.

Dabei verfügt das Zusatzsteuergerät erfindungsgemäß über eine selbstlernende adaptive Regelung der Einspritzpumpe. Hierbei beobachtet ein Mikroprozessor die Regelcharakteristik der Einspritzpumpe während des Betriebes in Abhängigkeit der Charakteristik der Motor-

sensorik. Hat der Prozessor das Regelverhalten der Pumpe erkannt, so stellt er wiederum in Abhängigkeit der Motorsensorik die Einspritzpumpe auf eine programmierte Regelcharakteristik. Die Serienregelcharakteristik der Einspritzpumpe wird als Ausgangsbasis hergenommen. Somit können die vorhandenen Toleranzen in der Mechanik und der Sensorik berücksichtigt werden. Auch Veränderungen über die Laufzeit des Motors erfordern keine Nachjustierung. Ist die Zusatzelektronik auf einen Motortyp programmiert, stellt sich die Elektronik selbständig ein.

Die Zusatzelektronik ist in der Verarbeitung und Bearbeitung der Systeminformationen volldigital. Eine Programmierung oder Korrektur wird über eine entsprechende Schnittstelle vorgenommen.

Damit die Zusatzelektronik variabel an den jeweiligen Betriebszustand anpassen kann, sind Informationen über den Motorzustand notwendig. Diese bekommt die Zusatzelektronik über folgende Sensoren:

1. Lastsensor Gaspedal

2. Lastsensor Luftmassenmesser (Heißfilmluftmassenmesser)

3. Lastsensor Saugrohrdruck (Ladedruck)

4. Kraftstofftemperatursensor

5. Motordrehzahlsensor

6. Motortemperatursensor

7. HDK-Geber oder RWG-Geber (alternativ Rotorpositions- oder Nockenringsensor)

8. Nadelbewegungsfühler oder Phasensensor (OT-Erkennung)

Zu 1. Über den Fahrpedalsensor erhält das Motorsteuergerät die Information über den Lastzustand, den der Fahrer vom Fahrzeug wünscht. Dieses Lastsignal ist ein Spannungssignal, das sich in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch verändert. Das Spannungssignal wird von der Zusatzelektronik abgegriffen und in seiner Charakteristik (Steilheit und Höhe des Spannungsverlaufes) verändert. Dadurch steuert das Motorsteuergerät die Einspritzpumpe mit einem geänderten Impuls an und die Einspritzcharakteristik ändert sich. Die Änderung des Signalverlaufes wird durch eine Überlagerung und/oder Bedämpfung in unterschiedlichen Punkten erreicht.

Zu 2. Der Luftmassensensor liefert dem Motorsteuergerät die Information über die Massenanteile in der angesaugten Luft. Das Signal vom Luftmassenmesser ist ein Gleichspannungssignal, das sich in Abhängigkeit der angesaugten Luftmasse verändert. Das Spannungssignal wird von der Zusatzelektronik abgegriffen und in seiner Charakteristik (Steilheit und Höhe des Spannungsverlaufes) verändert. Dadurch steuert das Motorsteuergerät die Einspritzpumpe mit einem geänderten Impuls an und die Einspritzcharakteristik ändert sich. Die Änderung des Signalverlaufes wird durch eine Überlagerung und/oder Bedämpfung in unterschiedlichen Punkten erreicht.

Zu 3. Der Saugrohrgeber (Turbodruck) gibt dem Motorsteuergerät einen Spannungswert über den im Saugrohr befindlichen Druck. Dieser bestimmt die Füllung der Zylinder, wenn das Einlaßventil geöffnet ist. Er variiert in Abhängigkeit vom Lastzustand. Das Spannungssignal wird von der Zusatzelektronik abgegriffen und in seiner Charakteristik (Steilheit und Höhe des

Spannungsverlaufes) verändert.. Dadurch steuert das Motorsteuergerät die Einspritzpumpe mit einem geänderten Impuls an und die Einspritzcharakteristik ändert sich. Die Änderung des Signalverlaufes wird durch eine Überlagerung und/oder Bedämpfung in unterschiedlichen Punkten erreicht.

Zu 4. Der Kraftstofftemperaturfühler liefert über ein Spannungssignal die momentane Kraftstofftemperatur. Diese bestimmt die Viskosität des Kraftstoffes. Ist der Kraftstoff kalt, müssen zum einen die Taktzeiten der Aktoren der Einspritzpumpe geändert und zum anderen eine Vorwärmung über Wärmetauscher geregelt werden. Das Spannungssignal wird von der Zusatzelektronik abgegriffen und in seiner Charakteristik (Steilheit und Höhe des Spannungsverlaufes) verändert. Dadurch steuert das Motorsteuergerät die Injektoren mit einem geänderten Impuls an und die Einspritzcharakteristik ändert sich. Die Änderung des Signalverlaufes wird durch eine Überlagerung und/oder Bedämpfung in unterschiedlichen Punkten erreicht.

Zu 5. Der Motordrehzahlsensor liefert einen Spannungsimpuls, der dem Motorsteuergerät Aufschluß über die Motordrehzahl gibt. Diese Information wird verwendet, um die Taktzeit der in der Einspritzpumpe befindlichen Aktoren zu verändern. Dieser Spannungsimpuls wird zur Regelung der Motorcharakteristik ebenfalls von der Zusatzelektronik verwendet. Ist die Motorcharakteristik auf einem Prüfstand einmal ermittelt, so ist bekannt, bei welchen Drehzahlen und welchen Lastzuständen eine Veränderung der Motorcharakteristik durch die Zusatzelektronik notwendig ist. Der Drehzahlimpuls bestimmt somit, wann und wie

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intensiv die Zusatzelektronik in den Regelkreis eingreift.

Zu 6. Der Motortemperatursensor, ein NTC-Sensor, liefert eine Information über die Motortemperatur. Das Motorsteuergerät kann nun in Abhängigkeit der Motortemperatur die Belastung und Überbelastung des Motors begrenzen. Damit auch mit der Zusatzelektronik die Motorbelastung sich in einem zulässigen Bereich aufhält, wird die Motortemperaturinformation zur Regelung hergenommen. D.h., ist der Motor noch nicht auf seiner Betriebstemperatur, so wird kein oder wenig Einfluß auf den Regelkreis genommen. Ebenso wenn die Motortemperatur unzulässig hoch steigt, wird der Regeleingriff der Zusatzelektronik zurückgenommen

Zu 7. Der HDK-Geber oder RWG-Geber liefert einen Spannungsverlauf, der Aufschluß über die momentane Position der Einspritzpumpe gibt. Dies ist notwendig, um erkennen zu können, ob die vom MotorSteuergerät vorgegebene Regelgröße ordnungsgemäß umgesetzt wurde. Ist dies nicht der Fall, so regelt das Motorsteuergerät die Einspritzpumpe unverzüglich nach. Der Spannungsverlauf wird von der Zusatzerlektronik ebenfalls verwendet, um zum einen eine Kontrolle über die Einspritzpumpenposition zu bekommen und zum anderen durch Verändern des Spannungsverlaufes das Motorsteuergerät zum Nachregeln zu bewegen. Die Größe der Nachregulierung wirkt sich auf die gesamte Einspritzcharakteristik aus, und ein geänderter Verbrennungsverlauf ist die Folge. Einen dem Signal des HDK- bzw. RWG-Gebers entsprechenden Spannungsverlauf liefert je nach Einspritzpumpentyp und -hersteller der Rotorpositionssensor oder der Nockenringpositionssensor, so daß

alternativ zum Signal des HDK- bzw. RWG-Gebers deren Signale im Zusatzsteuergerät korrigiert werden.

Zu 8. Der Nadelbewegungsfühler oder Phasensensor liefert wie der Motordrehzahlgeber einen Spannungsimpuls. Dieser Spannungsimpuls gibt Aufschluß über die momentane Stellung der Kurbelwelle durch die Einspritzdüse oder den Phasensensor, der an der Nockenwelle oder der Kurbelwelle angebracht ist. Aus dieser Information erkennt das Motorsteuergerät, wann die Einspritzpumpe Kraftstoff in Richtung Brennraum fördert. Dieser Spannungsimpuls wird von der Zusatzelektronik ebenfalls dazu verwendet, eine Kontrolle über die vom Motorsteuergerät ermittelten Taktzeiten für den jeweiligen Betriebszustand des Motors zu bekommen. Da die Zusatzelektronik selbstlernend ist, benötigt sie diese Information, um aus den Belastungszuständen des Motors die entsprechenden Taktimpulse der Aktoren der Einspritzpumpe zu erkennen.

Die Zusatzelektronik erfaßt über die oben genannten Sensoren den Betriebszustand des Motors. Alle Informationen von den Motorsensoren werden von der Zusatzelektronik volldigital verarbeitet und umgewandelt. Diese umgewandelten Sensorinformationen werden nun zum Motorsteuergerät geschickt. Das Motorsteuergerät nimmt nun diese Daten als Grundlage, um die Einspritzpumpe anzusteuern. Die in die Zusatzelektronik eingehenden Sensorsignale werden in ihrer gesamten Charakteristik je nach Bedarf verändert.

Zukünftig werden elektronisch geregelte Einspritzanlagen verstärkt mit einer Mengensteuerung über Hochdruckmagnetventile ausgerüstet werden. Auch für der-

artige Einspritzsysteme ist die vorliegende Erfindung, wie nachstehend erläutert wird, anwendbar. Der Unterschied von diesem System zu dem vorstehend erläuterten konventionellen System der Verteiler und Reiheneinspritzpumpen ist, daß die Einspritzpumpe nicht über einen HDK- oder RWG-Geber sowie Nockenring-/Rotorringsensor verfügt, der die Einspritzmenge erfaßt und den Regelzustand an die Motorelektronik weiterleitet. Vielmehr regelt diese Art der Einspritzpumpen die Einspritzmenge über ein Hochdruckventil. Das Hochdruckventil sitzt am Hochdruckteil der Einspritzpumpe. Die Pumpen, die mit dieser Art der Regelung ausgerüstet sind, bieten weitere Vorteile im Gegensatz zu den schon bekannten Einspritzpumpen. Die hochdruckventilgesteuerten Einspritzpumpen können höhere Drücke erzeugen und können auf jeden Zylinder regelungstechnisch Einfluß nehmen. Die Version der hochdruckventilgeregelten Einspritzpumpen gibt es als Axial und Radialkolbenpumpen von den Herstellern Bosch und Nippon-Denso in verschiedenen Baureihen.

Die Zusatzelektronik benötigt für den Betrieb Systeminformationen, die sie in diesem Falle über folgende Sensoren erhält:

1. Lastsensor Gaspedal

2. Lastsensor Luftmassenmesser (Heißfilmluft massenmesser)

3. Lastsensor Saugrohrdruck (Ladedruck)

4. Kraftstofftemperatursensor

5. Motordrehzahlsensor

6. Motortemperatursensor

V. Rotorpositions- und Nockenringsensor, alternativ Nadelbewegungsfüller und Phasensensor

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8'. Inkrementaler Drehwinkelsensor (OT-Erkennung)

Zu den Sensoren Nr. 1 bis 6 gilt das oben Gesagte. Abweichungen hinsichtlich der Signalverarbeitung bestehen in erster Linie bei den Sensorsignalen zu Nr. 7' und 8'.

Zu 7'. De Rotorringsensor und der Nockenringsensor liefern einen Spannungsverlauf, der Aufschluß über die momentane Position und Menge der Einspritzpumpe gibt. Dies ist notwendig, um erkennen zu können, ob die vom Motorsteuergerät vorgegebene Regelgröße ordnungsgemäß umgesetzt wurde. Ist dies nicht der Fall, so regelt das Motorsteuergerät die Einspritzpumpe unverzüglich nach. Der Spannungsverlauf wird von der Zusatzelektronik ebenfalls verwendet, um zum einen eine Kontrolle über die Einspritzpumpenposition zu bekommen und zum anderen durch Verändern des Spannungsverlaufes das Motorsteuergerät zum Nachregeln zu bewegen. Die Größe der Nachregulierung wirkt sich auf die gesamte Einspritzcharakteristik aus, und ein geänderter Verbrennungsverlauf ist die Folge. Diesen Spannungsverlauf liefern Einspritzpumpen der Marke Lucas. Andere Einspritzpumpentypen verfügen über den unter Punkt 8' beschriebenen Sensor.

Zu 8'. Der inkrementale Drehwinkelsensor sitzt in der Einspritzpumpe auf dem Rollenring. Er liefert die Information über die Position der Einspritzpumpe und den Verstellwinkel des Einspritzzeitpunktes. Sein 'Spannungssignal ist ein Wechselspannungsimpuls, der durch seine sich wechselnde Spannung genaue Zeitinkremente vorgibt. Aus diesen Inkrementen kann das Motorsteuergerät exakt die Einspritzmenge und den Einspritzzeit-

punkt bestimmen. Die Auswertung der Signale über die Kurbelwellenposition erfolgt in Verbindung mit dem Motordrehzahlgeber. Der Spannungsimpuls des Motordrehzahlgebers gibt Aufschluß über die momentane Stellung der Kurbelwelle. Aus dieser Information erkennt das Motorsteuergerät, wann die Einspritzpumpe Kraftstoff in Richtung Brennraum fördert. Der Spannungsimpuls des inkrementalen Drehwinkelsensors wird von der Zusatzelektronik ebenfalls dazu verwendet, eine Kontrolle über die vom Motorsteuergerät ermittelten, für den jeweiligen Betriebszustand charakteristischen Taktzeiten des Hochdruckmagnetventiles zu bekommen. Da die Zusatzelektronik selbstlernend ist, benötigt sie diese Information, um aus den Belastungszuständen des Motors die entsprechenden Taktimpulse der Aktoren der Einspritzpumpe zu erkennen. Der inkrementale Drehwinkelsensor wird bei Einspritzpumpen der Firma Bosch und den Pumpen von Nippon-Denso verwendet.

Schließlich läßt sich, wie nachstehend erläutert wird, die vorliegende Erfindung auch bei einem dritten, zukunftsträchtigen elektronisch geregelten Einspritzsystem anwenden, nämlich einem Hochdruckeinspritzsystem mit Common-Rail-Technologie bzw. einem PDE- oder PLD-System.

Die Common-Rail-, PDE- und PLD-Einspritzsysteme gehören zu den Hochdruckeinspritzsystemen für elektronisch geregelte Dieselmotoren. Durch die Hochdruckeinspritzung ist es möglich, die Gemischaufbereitung beim Dieselmotor noch besser ablaufen zu lassen. Die Hochdruckeinspritzsysteme haben ihre Marktreife erreicht und bieten die Möglichkeit, den Dieselmotor

als wirtschaftlichsten Hubkolbenmotor weiter auszubauen .

Die Gemischaufbereitung wird von den Injektoren vorgenommen. Hierbei ist der Kraftstoffdruck, der an den Injektoren ansteht, ein wichtiger Parameter. Der sog. Rail-Druck bei Common-Rail-SySternen ist variabel und wird von einem Drucksensor erfaßt. Je nach Betriebszustand des Motors ändert das Motorsteuergerät den Rail-Druck, um den Dieselkraftstoff besser aufbereiten zu können. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Öffnungszeit des Injektors. Diese wird über ein Magnetventil am Injektor gesteuert. Das Magnetventil bestimmt die Kraftstoffmenge und den Einspritzzeitpunkt. Als Voraussetzung für die Ansteuerung der Injektoren benötigt das Motorsteuergerät Informationen über den Motorzustand. Diese erhält das Motorsteuergerät von Sensoren. D.h., je nachdem, welche Informationen das Motorsteuergerät von den Sensoren erhält, werden die Injektoren gesteuert. Und genau hier ist der Ansatzpunkt für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Zusatzelektronik. Diese erkennt über die Sensoren, in welchem Betriebszustand sich der Motor momentan befindet. Je nach Vorgabe der internen Programmierung der Zusatzelektronik gibt diese nun dem Motorsteuergerät Sensorinformationen, die das Motorsteuergerät dazu bewegen, die Ansteuerung der Injektoren dahingehend zu verändern, daß ein geänderter Einspritzverlauf zustandekommt. Die Folge daraus ist, daß sich der Verbrennungsablauf und somit Drehmoment, Leistung, Abgasverhalten und Geräuschniveau ändern. Es ist somit möglich, die gesamte Charakteristik des Dieselmotors annähernd beliebig zu verändern. Die Grenze setzt das Motorsteuergerät durch die vom

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Hersteller vorgegebenen Betriebsparameter. Werden diese Betriebsparameter von der Regelung der Zusatzelektronik überschritten, so kann das Motorsteuergerät keine weitere Steuerung der Injektoren vornehmen, und das Motorsteuergerät geht in das vom Hersteller vorgegebene Notiaufprogramm. Dieses wird immer dann aktiviert, wenn das Motorsteuergerät Informationen bekommt, mit denen es nicht mehr arbeiten kann.

Die Zusatzelektronik benötigt für den Betrieb Systeminformationen, die sie über folgende Sensoren erhält:

1. Lastsensor Gaspedal

2. Lastsensor Luftmassenmesser (Heißfilmluftmassenmesser)

3. Lastsensor Saugrohrdruck (Ladedruck)

4". Kraftstoffhochdrucksensor an der Rail (Rail-

Druck, Systemdruck)
5". Kraftstoffniederdruck des Systems

6. Kraftstofftemperatursensor

7. Motordrehzahlsensor

8. Motortemperatursensor

9". Phasensensor (OT-Erkennung) 10". Taktzeit des Injektors

Zu den Sensoren Nr. 1 bis 3 und 6 bis 8 gilt das oben Gesagte. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die entsprechenden Erläuterungen verwiesen.

Zu 4". Der Kraftstoffdrucksensor liefert ein Spannungssignal in Abhängigkeit des in der Rail entstehenden Kraftstoffdruckes. Da der Druckverlauf des Kraftstoffes variabel gehalten wird, um die Gemischaufbereitung an den einzelnen Lastzustand anzupassen, muß diese Infor-

mation zum Steuergerät gelangen. Ist der Druck im Zylinder durch den Lastzustand größer geworden, so muß der Kraftstoffdruck (Rail-Druck) erhöht werden, um eine ausreichend gute Gemischaufbereitung zu ermöglichen. Das Spannungssignal wird von der Zusatzelektronik abgegriffen und in seiner Charakteristik (Steilheit und Höhe des Spannungsverlaufes) verändert. Dadurch steuert das Motorsteuergerät die Hochdruckpumpe mit einem geänderten Impuls an, und die Einspritzcharakteristik ändert sich. Die Änderung des Signalverlaufes wird durch eine Überlagerung und/oder Bedämpfung in unterschiedlichen Punkten erreicht.

Zu 5". Der Kraftstoffniederdruck bestimmt die Befüllung der Kraftstoffhochdruckpumpe. Da auf der Niederdruckseite ein Kraftstoffwärmetauscher eingebaut ist, der den Kraftstoff auf einer gleichmäßigen Temperatur hält, ist ein konstanter Druck in der Niederdruckseite in allen Lastzuständen zwingend erforderlich. Der Druck wird über einen Sensor aufgenommen und in Form eines Spannungssignales an das Motorsteuergerät geliefert. Das Spannungssignal wird von der Zusatzelektronik abgegriffen und in seiner Charakteristik (Steilheit und Höhe des Spannungsverlaufes) verändert. Dadurch steuert das Motorsteuergerät die Injektoren mit einem geänderten Impuls an, und die Einspritzcharakteristik ändert sich. Die Änderung des Signalverlaufes wird durch eine Überlagerung und/oder Bedämpfung in unterschiedlichen Punkten erreicht.

Zu 9". Der Phasensensor liefert wie der Motordrehzahlgeber einen Spannungsimpuls. Dieser Spannungsimpuls gibt Aufschluß über die momentane Stellung der Kurbelwelle. Aus dieser Information erkennt das Motorsteuer-

gerät, wann es die Injektoren der einzelnen Zylinder anzusteuern hat, um eine gute Gemischaufbereitung zu ermöglichen. Dieser Spannungsimpuls wird von der Zusatzelektronik ebenfalls verwendet zur Kontrolle über die vom Motorsteuergerät ermittelten Taktzeiten für den jeweiligen Betriebszustand des Motors. Da die Zusatzelektronik selbstlernend ist, benötigt sie diese Information, um aus den Belastungszuständen des Motors die entsprechenden Taktimpulse der Injektoren zu erkennen.

Zu 10". Der Taktimpuls der Injektoren, der vom Motorsteuergerät kommt, gibt Aufschluß über die daraus folgende Gemischaufbereitung. Dieser Impuls beschreibt die folgende Belastung des Motors. Wie schon unter Punkt 9" beschrieben, benötigt die Zusatzelektronik diesen Impuls, um lernen zu können, wie die Belastung des Motors verläuft. Daraus ermittelt die Zusatzelektronik den künftigen Regeleingriff in den Regelkreis des Motorsteuergerätes, um die Belastung gezielt zu verändern.

Es versteht sich, daß das Zusatzsteuergerät, da es über einen Rechner und eine Vielzahl weiterer elektronischer Bauteile verfügt, in sämtlichen vorstehend erläuterten Anwendungen der Erfindung an eine Spannungsversorgung angeschlossen ist. Hierfür wird die Bordspannungs-Versorgung des jeweiligen Fahrzeugs hergenommen.

Allgemein gilt, daß die Zusatzelektronik nach den neuesten bestehenden Anforderungen an EMV-Verträglichkeit, Spritzwasserschutz, Stoßsicherheit u.s.w. aufgebaut ist. Ein massives Aluminiumgehäuse mit geeigneten Befestigungsmöglichkeiten und LED-Anzeigen sichern einen dauerhaften Betrieb und zeigen den jewei-

ligen Betriebszustand an. Die Schnittstelle an den Fahrzeugkabelstrang ist mit dafür geeigneten Steckverbindungen versehen.

Um bei einem eventuell auftretenden Schaden durch falsche Handhabung oder falsch angeschlossene Kabel Folgeschäden am Motorsteuergerät oder an der Zusatzelektronik zu verhindern, ist eine galvanische Trennung dieser Steuergeräte vorhanden. Die Informationen über die Regelung werden auf optischem Wege übertragen. Des weiteren ist die Alterungsbeständigkeit und die Temperaturbeständigkeit der Zusatzelektronik durch Kompensationsschaltungen sichergestellt.

Die mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Vorzüge (geringe Einbauzeit, keine Justierung, geringer logistischer Aufwand, variabler Einsatz, große Bandbreite der Verwendbarkeit, stabiles Verhalten über die Laufzeit des Motors u.v.m.) sprechen für den Einsatz der vorliegenden Erfindung.

Claims

Ansprüche

1. Elektronische Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Turbodieselmotor, umfassend eine Einspritzeinheit mit mindestens einer Pumpe und mindestens einem Injektor, eine Mehrzahl von Sensoren, welche Daten von Zustandsgrößen des Motors und/oder der Einspritzeinheit erfassen, ein Zusatzsteuergerät, welches zu zumindest einem Teil der von dem Sensoren erfaßten Daten in Abhängigkeit von einer abgespeicherten Korrekturschaltung jeweils einen Korrekturwert bildet, und ein die Einspritzeinheit in Abhängigkeit von zumindest den korrigierten Daten steuerndes Motorsteuergerät, dadurch gekennzeichnet,

daß das Zusatzsteuergerät eine zyklisch arbeitende Subroutine zur adaptiven Anpassung der abgespeicherten Korrekturschaltung umfaßt.

2. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Zusatzsteuergerät volldigital arbeitet.

3. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Regelcharakteristik der Einspritzeinheit während des Motorbetriebs in Abhängigkeit von der Sensorcharakteristik beobachtet wird.

4. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Subroutinezyklus frei programmierbar ist.

5. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklisch-adaptive Regelung von einem 16 bit Risc-Prozessor bewerkstelligt wird.

6. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung auf in einem Kennfeld abgespeicherte Korrekturparameter zurückgreift.

7. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinheit eine Einspritzpumpe, insbesondere eine Verteilereinspritzpumpe oder eine Reiheneinspritzpumpe, und eine Mehrzahl von Einspritzdüsen umfaßt.

8. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zusatzsteuergerät zumindest zu den Daten eines HDK-Gebers Korrekturwerte gebildet werden.

9. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe hochdruckventilgeregelt ist.

10. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 8 oder Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zusatzsteuergerät zumindest zu den Daten eines Rotorringsensors und eines Nockenringsensors Korrekturwerte gebildet werden.

11. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zusatzsteuergerät zumindest zu den Daten eines inkrementalen Drehwinkelsensors Korrekturwerte gebildet werden.

12. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinheit als Common-Rail-, PDE- oder PLD-Hochdruckeinspritzeinheit ausgeführt ist.

13. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zusatzsteuergerät zumindest zu den Daten eines Rail-Drucksensors Korrekturwerte gebildet werden.

14. Elektronische Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zusatzsteuergerät zumindest zu den Daten von den Magnetventilen zugeordneten Sensoren Korrekturwerte gebildet werden.

15. Elektronische Einspritzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Magnetventilen zugeordneten Sensoren die Schaltfrequenz des betreffenden Magnetventils abtasten.