DE3247788A1

DE3247788A1 - Kraftstoffeinspritzsystem fuer mehrzylinderbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3247788A1
Application number: DE19823247788
Authority: DE
Inventors: Dorian Farrar Burnham Buckinghamshire Mowbray
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1983-07-07
Anticipated expiration: 2002-12-24
Also published as: DE3247788C2; FR2519080A1; JPS58110832A; IT1153687B; US4509487A; IT8224909A0; ES8401187A1; FR2519080B1; IT8224909A1; JPH0248733B2; MX154828A; BR8207468A; DE3247788C3; ES518531A0

Description

L 66 P 284

Anmelder: LUCAS INDUSTRIES public limited company

Great King Street, Birmingham B 19 2XF, England

Bezeichnung der

Erfindung; Kraftstoffeinspritzsystem für Mehrzylinderbrennkraft-

maschinen

Beschreibung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffsystem für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoffeinspritzpumpen, deren Anzahl der Anzahl der Maschinenzylinder entspricht und die während des Betriebes durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Nockenwelle angetrieben werden_? wobei die genannten Kraftstoffeinspritzpumpen während des Betriebes im Wechsel Kraftstoff zu der jeweiligen der Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine fördern, wobei wiederum eine Mehrzahl von elektrisch betätigten Ventilen den Pumpen jeweils zugeordnet ist und diese Ventile so zu betätigen sindj daß die Zufuhr von Kraftstoff zu den zugeordneten Einspritzdüsen sichergestellt ist und wobei schließlich ein Steuerkreismittel zur Steuerung der Arbeitsweise der genannten Ventile vorgesehen ist derart, daß die Arbeitsperioden der Ventile und demzufolge die Menge des von den Pumpen geförderten Kraftstoffes in Übereinstimmung mit den geforderten und tatsächlichen Arbeitsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann.

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Ein solches Kraftstoffsystem ist in der veröffentlichten GB 20 41 577A beschrieben. Bei diesem System wird die Dauer der Kraftstoff-Förderung und demzufolge die Menge des von den Pumpen geförderten Kraftstoffes auf der Grundlage verschiedener tatsächlicher und gewünschter Arbeitsparameter der Brennkraftmaschine und den Ventilen während des gleichen Zeitpunktes innerhalb der Arbeitszyklen der Ventile zugeteilter Signale bestimmt. Dem liegt die Annahme zugrunde, daß Ventile, Pumpen und Düsen in identischer Weise funktionieren, so daß die Menge des jedem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffes gleich ist.

Fertigungstoleranzen der verschiedenen Teile führen jedoch zu unterschiedlichen Arbeitscharakteristiken mit dem Ergebnis, daß durch die Einspritzdüsen unterschiedliche Kraftstoffmengen austreten. Das führt zu einem unstetigen Arbeiten der Brennkraftmaschine, insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen und kann auch zu einem überhöhten Ausstoß von Schad- und Giftstoffen zusammen mit den Motorabgasen und zu überhöhten Motorgeräuschen führen.

Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung des eingangs genannten Kraftstoffsystemes unter diesen Gesichtspunkten in einfacher und zweckmäßiger Weise.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe weist ein Kraftstoffsystem der eingangs genannten Gattung ein Ubertragermittel zur Erzeugung eines Pulssignales bei jedem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine auf, sowie ein Mittel zum Messen der Periode zwischen aufeinanderfolgenden Signalen ein Mittel zum Ermitteln eines

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Durchschnittswertes aus mehreren dieser Perioden, ein Mittel zum Vergleichen jeder Periode mit dem Durchschnittswert, um Fehlersignale zu erzeugen und ein Mittel das auf die Fehlersignale anspricht, um die Arbeitsperioden der genannten Ventile einzustellen.

Ein Beispiel für ein Kraftstoffsystem gemäS der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der Zeichnung zeigt

Fig.l in schematischer Darstellung das Kraftstoff-System eines Zylinders einer Brennkraftmaschine und

Fig.2 ein Blockdiagramm zur Darstellung der elektronischen Komponenten, die die Arbeitsweise des in Fig.l dargestellten Ventiles steuern.

Gemäß Fig.l der Zeichnung enthält das System eine Kolbenpumpe mit einem in seinen beiden Axialrichtungen verstellbaren Kolben, wobei das Bezugszeichen 10 die Pumpe in ihrer Gesamtheit kennzeichnet. Der Kolben 12 dieser Pumpe ist in dem Zylinder 11 versteilbar. In üblicher Weise sucht eine nicht dargestellte Feder den Kolben 12 im Zylinder 11 nach außen zu verstellen, um ihn in Kontakt mit einer Nockenscheibe 13 zu halten, die auf der Nockenweile gelagert ist, um drehzahlabhängig von der Brennkraftmaschine angetrieben zu werden. Der Zylinder 11 ist mit einem Auslaß 14 versehen, der mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 15 über ein federbelastetes Speiseventii 16 in Verbindung steht.

In der Wand des Zylinders 11 ist eine Einspeiseöffnung 17 vorgesehen, die vom

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Kolben 12 nicht verdeckt ist, wenn dieser nach außen verstellt wird. Die Öffnung 17 steht mit einer Kraftstoff quelle 18 in Verbindung. Außerdem steht mit dem Zylinder 11 ein Überströmventil 19 in Verbindung, das von einer elektromagnetischen Vorrichtung gesteuert wird, deren Wicklung mit 20 bezeichnet ist. Dieses Ventil ist so angeordnet, daß die Wicklung 20 zum Schließen des Ventiles erregt werden muß.

Während des Betriebes wird während einer nach innen gerichteten Bewegung des Kolbens 12 unmittelbar nach dem Verschließen der Öffnung 17 durch den Pumpenkolben der in dem Zylinder 11 enthaltene Kraftstoff unter Druck gesetzt und bei geschlossenem Ventil 19durch den Auslaß 14 der Einspritzdüse 15 über das Speiseventil 16 zugeführt. Ist bei nach innen gerichteter Kolbenbewegung das Ventil 19 geöffnet, so wird ein nur unzureichender Druck im Pumpenzylinder erreicht und das Speiseventil 16 oder das Ventilglied in der Düse können nicht geöffnet werden und der vom Kolben 12 verdrängte Kraftstoff gelangt über das Überströmventil 19 in eine Drainageleitung. Während der nach außen gerichteten Bewegung des Kolbens gelangt Kraftstoff in den Zylinder 11, sobald die Öffnung 17 freigegeben ist, obwohl gegebenenfalls die Öffnung 17 auch weggelassen werden kann und das Füllen des Zylinders über das Ventil 19 erfolgen kann, das in diesem Fall mit der unter Druck stehenden Kraftstoffquelle 18 verbunden ist.

Der insoweit unter Bezugnahme auf Fig.l beschriebene Teil des Systemes stellt den Teil des Systemes dar, der für eine Einspritzdüse der Brennkraftmaschine notwendig ist, d.h. um den Kraftstoff einer Einspritzdüse zuführen zu können. Bei

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einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern sind die beschriebenen Systemteile in einer der Zahl der Zylinder entsprechenden Anzahl vorhanden, wobei allerdings nur eine einzige Kraftstoffquelle notwendig ist.

Gemäß Fig-2 der Zeichnung sind die Wicklungen 20 der Ventile 19 mit dem jeweiligen Ausgang eines sogenannten Energiemodules 21 verbunden,. Das Modul 21 enthält Beharrungskreise (solid state power circuit), die betätigt werden können, um einen elektrischen Stromfluß in den Wicklungen 20 ate Reaktion auf Signale zu bewirken, die von einem sogenannten Verteiler (distributor) 22 erzeugt werden. Dem Verteiler 22 werden zwei Haupteingangssignale zugeführt, von denen eines von einem sogenannten Kraftstoffkreis 25 und das andere von einem Sequenzkreis 24 abgeleitet wird. Der Sequenzkreis liefert ein Drehzahleingangssignal an einen Steuerkreis 25 und letzterer liefert ein Eingangssignal an den Kraftstoffkreis 23. Das Eingangssignal des Sequenzkreises kommt von einem Sensor 26, der vorgesehen ist, um jederzeit dann ein Pulssignal zu ergeben, wenn eine Markierung 27 auf einem Rad 28 den Sensor passiert. Das Rad 28 wird mit der halben Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben und ihm sind Markierungen 27 in einer der Zylinderanzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Anzahl zugeordnet. Der Steuerkreis 25 erhält seine Eingangssignale von einem Signalumwandler, der der Drosselsteuerung des Fahrzeuges zugeordnet ist, dem die hier untersteilte Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Während des Betriebes des soweit beschriebenen Systernes bestimmen die dem Verteiler 22 vom Sequenzkreis 24 zugeführten Signale den Augenblickszustand der Kraftstoffzuführung und die Einspritzdüse, der Kraftstoff zugeführt wird, Die Dauer des Schießzustandes des Ventiles 19 wird von dem Signgl bestimmt,

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das der Kraftstoffkreis 23 liefert. Der Steuerkreis 25 und der Kraftstoffkreis 23 bilden einen Regler, mit dem die Drehzahl bzw. Umlauf geschwindigkeit der zugehörigen Brennkraftmaschine bestimmt wird.

Wie bereits oben erwähnt, ist die Bauweise der einzelnen in Fig.l dargestellten Komponenten so, daß selbst dann, wenn das Leistungsmodul elektrischen Strom den Wicklungen 20 während des jeweiligen Arbeitszyklus zuführt, die Menge des den Einspritzdüsen 15 zugeführten Kraftstoffes veränderlich sein kann. Liefert beispielsweise eine Düse beträchtlich mehr Kraftstoff als die anderen Düsen, so wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine während des Arbeitstaktes des der Düse zugeordneten Zylinders vorübergehend ansteigen, weil mehr Leistung erzeugt wird. Entsprechend wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine zurückgehen, wenn einer Düse weniger Kraftstoff zugeführt wird.

Um eine im wesentlichen gleichmäßige Kraftstoffmenge zu führen, erhält der Verteiler 22 weitere Eingangssignale von einem sogenannten Kompensationskreis 29. Die vom Sensor 26 gelieferten Signale werden einem Taktgeberkreis 30 zugeführt, der seinerseits Signale ergibt, die für die Intervalle zwischen den einzelnen Punkten indikativ sind. Diese Signale werden einem Kreis 31 zugeführt, der auf der Basis mehrerer Zeitintervallsignale ein Durchschnittswertsignal erzeugt, das dem Komparator 32 zugeführt wird. Zusätzlich erhält der Komparator vom Taktgeberkreis das aktuelle Signal, das für die Zeit zwischen zwei Pulsen repräsentativ ist. Das Ausgangssignal des Komparators ist die Differenz zwischen dem Durchschnitts- und dem aktuellen Signal. Das Ausgangssignal des Komparators wird dem Kompensationskreis 29 zugeführt, wodurch die zeitlichen

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Bedingungen verringert werden, d.h. die Periode, während der die Wicklung 20 eines Ventiies erregt ist, wenn entschieden ist, daß durch die Düse,die dieser Wicklung zugehörig ist, der Brennkraftmaschine mehr Kraftstoff zugeführt wird, als es an sich der Fall sein sollte» ist andererseits entschieden, daß durch die Düse weniger Kraftstoff geliefert wird als es an sich der Fall sein sollte, so wird die diesem Ventil zugehörige Wicklung 20 für eine etwas längere Zeitdauer erregt« Der Kompensationskreis erhält außerdem ein Eingangssignal vom Sequenzkreis 24, um sicherzustellen, daß die Korrektursignale zur rechten Zeit geliefert werden.

Die oben beschriebene Einstellung ist insbesondere für Brennkraftmaschinen mit niedriger Drehzahl nützlich. Steigt die Maschinendrehzahl an, so kann der Mikroprozessor mit den Kreisen 30,31,32 nicht rasch genug ansprechen b7»v, zu träge sein, um die notwendigen Berechnungen im notwendigen Zeitpunkt durchgeführt zu haben. In einem solchen Fall wird der für eine geringere Motordrehzahl bestimmende Ausgleich unter Berücksichtigung der Tatsache bereitgestellt, daß bei höheren Motordrehzahlen die Intervalle zwischen den von dem Sensor 26 gelieferten Pulsen kürzer sind. Es ist zweckmäßig, daß, wenn die Menge des der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kiaftstoffes veränderlich ist, diese in die im Kompensationskreis 29 durchgeführte Rechnung eingeht.

Zusammenfassend kann die Erfindung in ihrer Ausgestaltung über die Ansprüche hinaus wie folgt gekennzeichnet werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für Crennkraftma-

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schinen mit mehreren Zylindern mit einer Anzahl von durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpen zur Zuführung von Kraftstoff zu entsprechenden Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine. Jede Pumpe weist ein elektromagnetisches Ventil auf, das geschlossen sein muß, um die Förderung von Kraftstoff durch die jeweilige der Pumpen zu bewirken. Die Zufuhr von Energie zu den Wicklungen 20 der Ventile wird bewirkt durch ein Energiemodul 21, das durch einen Signalumwandlerkreis 22 gesteuert wird, der Sequenzsignale erhält, um sicherzustellen, daß die Ventile rechtzeitig geschlossen sind und der ein Kraftstoffniveausignal erhält, um sicherzustellen, daß die Ventile für die angemessene Zeit geschlossen gehalten werden. Um sicherzustellen, daß die Menge des durch jede Düse geförderten Kraftstoffes gleich ist, ist ein Sensor 26 vorgesehen, der bei jedem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine ein Pulssignal erzeugt. Die Periode zwischen jedem Signal ist durch einen Schaltkreis bestimmt und der Durchschnittswert aus einer Anzahl von Perioden wird von einem weiteren Schaltkreis ermittelt. Die Durchschnittsperiode wird mit einem Istwert verglichen und ein dabei ermittelter Fehlerwert wird in einem Kompensationskreis 29 dazu verwendet, um die Schließzeit des jeweiligen Ventiles zu bestimmen.

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Claims

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Anmelder; LUCAS INDUSTRIES public limited company

Great King Street, Birmingham B 19 ZXF, England

Bezeichnung der

Erfindung; Kraftstoffeinspritzsystem für Mehrzyiinderbrennkraft-

maschinen

Patentansprüche;

f Iy Kraftstoff einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern und mit einer der Zylinderanzahl entsprechenden Anzahl von Einspritzpumpen, die im Betriebszustand von einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle angetrieben werden, um Kraftstoff im Wechsel zur jeweiligen Einspritzdüse der Brennkraftmaschine zu fördern, gekennzeichnet durch

eine Anzahl elektrisch betätigte Ventile, die den Einspritzpumpen zugeordnet sind und so zu betätigen sind, daß die Zuführung von Kraftstoff zu den ihnen zugehörigen Einspritzdüsen gewährleistet ist, einen Steuerkreis, der die Ventile so steuert, daß die Arbeitsperioden der Ventile und damit eile Menge des von den Pumpen geförderten Kraftstoffes entsprechend Soll- und Istparametern steuerbar ist, einen Signalumwandler zur Darstellung eines Pulssignales bei jedem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine,

ein Mittel zum Messen der Periode zwischen aufeinanderfolgenden Pulssignalen,

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ein Mittel zu Bildung eines Durchschnittswertes aus mehreren der Perioden,

ein Mittel zum Vergleich jeder Periode mit dem Durchschnittswert, um Fehlersignale zu erzeugen,

ein auf die Fehlersignale ansprechendes Mittel, um die Arbeitsperioden der Ventile einzustellen.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumwandler einen Sensor aufweist, der auf Markierungen auf einem drehenden, von der Brennkraftmaschine angetriebenen Bauteil anspricht.

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