DE3338741A1

DE3338741A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3338741A1
Application number: DE19833338741
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Toyokawa Aichi Igashira; Yasuyuki Nishio Aichi Sakakibara; Taro Nagoya Aichi Tanaka
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1982-10-25
Filing date: 1983-10-25
Publication date: 1984-04-26
Also published as: DE3338741C2

Description

Kraftstoffeinspritzanlage für
eine Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage zum Einspritzen des Kraftstoffes in eine Brennkraftmaschine, bei der insbesondere die Höhe der Kraftstoffeinspritzung oder die eingespritzte Kraftstoffmenge elektronisch gesteuert wird.
Eine herkömmliche anlage dieser Art liefert Kraftstoff unter niedrigem Druck einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzer über eine Kraftstoff unter niedrigem Druck zu liefernde Einrichtung. Die einzige Funktion des Einspritzers besteht darin, eine Düse zu öffnen oder zu schließen, so daß der Einspritzer dazu dient, Kraftstoff unter niedrigem Druck einzuspritzen. Da die Einspritzmenge nach Maßgabe der Ventilöffnungszeit gesteuert wird, erfolgt ein Einspritzvorgang pro Umdrehung der Maschine.
Da die herkönmlichen Kraftstoffeinspritzanlagen den oben beschriebenen Aufbau haben, können sie Kraftstoff unter hohem Druck nicht einspritzen und haben sie schlechte Kraftstoffverdampfungskennwerte. Da weiterhin ein Einspritzvorgang pro Umdrehung der Maschine erfolgt, kann eine homogene Mischung des Kraftstoffes mit der Luft nicht erzielt werden.
Durch die Erfindung soll eine kraftsroffeinenritzanlage geschaffen werden, die den Kraft@@@@@@@@ relativ hohen Druck unter Vert.' eidung einer 1omb iniG ~ten Einspritzpuipe einspritzt, bei der ein Einspritzventil und eine Pumperit einem dehnbaren elektrischen Stellglied in einem kleinen Abstand dazwischen gekoppelt sind, wobei die Pumpe während eines Taktes mehrmals betrieben wird, so daß die Einspritzmenge nach Maßgabe der Anzahl der Einspritzvorgänge pro Takt gesteuert wird.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine umfaßt dazu eine kombinierte Einspritzpumpe zum Komprimieren des Kraftstoffes und zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge, wobei die kombinierte Einspritzpumpe ein Stellglied, das sich auf eine anliegende Spannung ansprechend ausdehnen oder zusammenziehen kann, einen Kolben, der den Kraftstoff in eine Puinpenkammer einzieht und den eingezogenen Kraftstoff komprimiert, und ein Einspritzventil zum Einspritzen des komprimierten Kraftstoffes aufweist, und eine elektronische Steuereinrichtung zum Steuern der Anzahl, in der die Steuerspannung an das Stellglied gelegt wird, und zum Steuern der Höhe der Kraftstoffe in, spritzung nach Maßgabe der Anzahl der Arbeitsvorgänge der kombinierten Einspritzpumpe.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung na: her erläutert. Es zeigen: Fig, 1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoff#inspritzanlage für eine J3rc-nnkraftmaschine, F#ig. 2 eine Schnittansicht der kombinierten Ein#prit::#ut':pe bei der in iig. 1 gestellten Anlage, Fig.3 und 4 in graphischen Darstellungen die Arbeitskennlinien der in Fig. 2 dargestellten kombinierten Einspritzpumpe, Fig.5 in einem Blockschaltbild ein Beispiel einer elektronischen Steuereinheit (ECU) der in Fig. 1 dargestellten Anlage, Fig.6 die Wellenform der Signale an den jeweiligen Teilen der Steuereinheit von Fig. 5, Fig. 7A, 7B, 7C die Flußdiagramme der Arbeit der An-und 7D lage, wenn die Steuereinheit ECU von Fig. 5 verwandt wird, Fig.8 die Wellenform der Signale in den Flußdiagrammen der Fig. 7A bis 7D, Fig.9 in einem Blockschaltbild ein weiteres Beispiel einer elektronischen Steuereinheit der in Fig.1 dargestellten Anlage, Fig.10 das Schaltbild der Energiequelle und der Steuerschaltung der in Fig.9 dargestellten elektronischen Steuereinheit, Fig.11 das Flußdiagramm der Arbeit der Anlage, wenn die in Fig. 9 dargestellte Steuereinheit verwandt wird, Fig.12 in einer rraphiachen Darstel.lung die Schaltkennwe rte der Steuerspannung, Fig. 13 in einer graphischen Darstellung die Steuerspannung als Funktion der zugeführten Kraftstoffmenge, Fig. 14 in einer graphischen Darstellung die Steuerfrequenz als Funktion der zugeführten Kraftstoffmenge, Fig. 15 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Energiequelle, Fig. 16 das Blockschaltbild noch eines Beispiels der elektronischen Steuereinheit ECU der in Fig. 1 dargestellten Anlage, Fig. 17 das Schaltbild einer Integrationsschaltung der in Fig. 16 dargestellten Steuereinheit, Fig. 18 die Wellenform der Signale an den jeweiligen Teilen der Integrationsschaltung von Fig. 17, Fig 19 detaillierte Teile der Wellenform von Fig. 18, Fig. 20 das Flußdiagramm der Arbeit der Anlage, wenn die in Fig. 16 dargestellte Steuereinheit verwandt wird, Fig. 21 das Schaltbild eines weiteren Auefühw rungsbeispiels, bei dem die in Fig.1(# dargestellte Steue-inkeit ven'#andt wird, Fig. 22 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, Fig. 23 das Blockschaltbild eines Beispiels der elektronischen Steuereinheit ECU der in Fig. 22 dargestellten Anlage, Fig. 24A und 24B Flußdiagramme der Arbeit der elektronischen Steuereinheit von Fig. 23, Fig. 25 die Wellenform der Signale, die an den verschiedenen Teilen der Anlage von Fig. 22 auftreten, Fig. 26 die Wellenform der Steuersignale für das piezoelektrische Stellglied der in Fig. 22 dargestellten Anlage, Fig. 27 ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Steuereinheit für die in Fig. 22 dargestellte Anlage, Fig. 28 und 29 Flußdiagramme der Arbeit der elektronischen Steuereinheit von Fig. 27, und Fig. 30 die Wellenform der Signale, die an den verschiedenen Teilen der Anlage von Fig. 22 auftreten.
i?#j. 1 zeigt ein Ausführungsbiespiel der erfindLuigsgem r#-#n Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftrnaschine. In Fig. 1 ist ein Viertaktbenzinmotor .E dargestellt, der einen Zylinderblock 10, einen Kolben, eine Zündkerze 12, ein Ansaugventil, ein Auspuffventil, ein Ansaugrohr 15, ein Auspuffrohr 16 usw. umfaßt. Ein Drosselventil 17 ist im Ansaugrohr 15 angeordnet. Eine kombinierte Einspritzpumpe 2 ist an der Ansaugöffnung angeordnet.
Ein Luftfilter 18 befindet sich am Ansaugrohr 15 und ein Luftströmungsmesser 21 zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit der des Durchsatzes der angesaugten Luft ist stromabwärts vom Luftfilter 18 angeordnet. Der Luftströmungsmesser 31 kann ein Hitzdraht-Strömungsmesser sein, der eine analoge Spannung erzeugt, die zur Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft proportional ist.
Kraftstoff von einem Kraftstofftank 43 wird der kombinierten Einspritzpumpe 2 über eine Zulieferpumpe 41 und ein Filter 42 zugeführt. Die Zulieferpumpe 41 ist von einem Typ, der aufhört zu arbeiten, wenn der Abgabedruck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Die Zulieferpumpe 41 kann eine Nembranpumpe oder eine elektromagnetische Pumpe sein. Der Abgabedruck der Pumpe 41 ist auf 0,5 kg/cm2 festgelegt. Es ist auch zweckmäßig, einen Kraftstoffvorratsbehälter oder Kraftstoffsammelbehälter zwischen der Zulieferpumpe 41 und der kombinierten Einspritzpumpe 2 vorzusehen. Ein Wassertemperatursensor 32 zum Wahrnehrnen der Kühlwassertemperatur ist am Wasserkühlmantel des Zylinderblocks 10 angebracht. Der Wassertemperatursensor 32 kann beispielsweise ein Thermistor sein.
Ein Sauerstoff-(02)Sensor 32, der ein elektrisches Signal erzeugt, das die Sauerstoffkonzentration im Abgas wiedergibt, ist im Auspuffrohr 15 angeordnet. Der °2-Sensor 33 erzeugt ein binäres Signal, je nachdem, ob sic das Kraftstoff-Luftverhältnis ris auf der Seite eines arme men Gemisches oder auf der Seite eines reichen Gemisches bezüglich des theoretischen Kraftstoff-Luftverhältnis ses befindet.
Es sind weiterhin eine Batterie 51 und ein Zündschalter 52 in Fig. 1 dargestellt.
Eine elektronische Steuereinheit 4, die im folgenden als ECU bezeichnet wird, verarbeitet die verschiedenen Ausgangssignale vom Luftströmungsmesser 31, vom Wassertemperatursensor 32, vom 02-Sensor 33 und ähnlichen Bauelementen und, steuert die kombinierte Einspritzpumpe 2 nach Maßgabe des Verarbeitungsergebnisses.
Fig. 2 zeigt die Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten kombinierten Einspritzpumpe. Die kombinierte Einspritzpumpe 2 arbeitet über das Auseinander- und Zusammenziehen eines piezoelektrischen Stellgliedes 201 und spritzt dementsprechend den Kraftstoff ein.
Das piezoelektrische Stellglied 201 umfaßt einen säulenförmigen Schichtkörper aus dünnen scheibenförmigen Elementen, die jeweils einen piezoelektrischen Effekt zeigen.
Wenn eine Spannung von +500 V an jedem Element anliegt, dehnen sich die Elemente jeweils um etwa 0,5 jim in axialer Richtung der Säule aus. Wenn umgekehrt eine Spannung von -500 V an Jedem Element liegt, ziehen sich die Elemente um etwa 0,5 µm zusammen. Wenn somit 100 derartige Elemente übereinander geschichtet sind, ergibt sich ein kombiniertes Auseinander/Zusammenziehen, das dem 100fachen des Auseinander- und Zusammenzichens jedes Elementes gleichkommt. Jedes Element umfaßt einen PZT genannten Keramikkörper, der durch Sintorn von Bleizirkontitanat erhalten wird. Eine Spannung wird über einen Zuleitungsdrant 202 an das piezoelektrische Stellglied 201 0~legt.
Der Zuleitundraht 202 führt zur Außenseite der kombinierten Einspritzpumpe 2 durch ein oberes Gehäuse 204 über eine isolierte Durchführung 203 und ist mit der Steuereinheit ECU 4 verbunden.
Das Zusammen- und Auseinanderziehen des piezoelektrischen Stellgliedes 201 wird direkt auf einen Kolben 205 übertragen, so daß dieser dazu gebracht wird, sich hin und her zu bewegen. Der Kolben 205 gleitet in einem Zylinder 204a, der im oberen Gehäuse 204 gebildet ist, so daß das Volumen einer Pumpenkammer 206 ausgedehnt/zusammengezogen wird, wodurch sich eine Pumpwirkung ergibt. Eine Scheibenfeder 207 ist in der Pumpenkammer 206 angeordnet und spannt den Kolben 205 in die Richtung des Zusammenziehens des Stellgliedes 201 vor. Wenn sich die Pumpenkammer 206 zusammenzieht, wird der Kraftstoff im Inneren der Pumpenkammer 206 auf einen hohen Druck komprimiert und einem Einspritzventil 208 zugeführt. Der dem Einspritzventil 208 zugeführte, auf hohem Druck befindliche Kraftstoff wird von einer Düse-2O9a eingespritzt.
Das Einspritzventil 208 besteht aus einem Düsenkörper 209 und einem Nadelventil 210. Das Nadelventil 210 weist eine abgestufte Form mit einem Teil mit kleinem und einen Teil mit großem Durchmesser auf. Das abgewandte oder aussen liegende Ende des Nadelventils 210 öffnet und scHEeßt den Sitz des Düsenkörpers 209. Der Kraftstoffdruck in einer Gegendruckkammer 209b, der von der Zulieferpumpe 41 geliefert wird, wirkt auf die Stirnfläche des Teils mit großem Durchmesser des Nadelventils 210 derart, daß das Nadelventil 210 die Düse 209a schließt. Der Kraftstoff,der der Gegendruckkammer 209b des Düsenkörpers 209 geliefert wird, kommt über einen Y;raftstoffeinnaß 204d des oberen Gehäuses 204, einen Kraftstoffweg oder Kanal 204b, der in der Wand gebildet ist, #I# obcr~2 Gchíu e 204 begrenzt,und einen Kraftstoffweg 211a, der in einemAbstandsstück 211 gebildet ist.
Das Abstandsstück 211 trennt die Pumpenkammer 206 vom Einspritzventil 208. Das Abstandsstück 211 weist einen Kraftstoffweg 211b auf, der die Pumpenkammer 206 mit einer Kraftstoffkammer 209c verbindet. Die Kraftstoffkammer 209c ist im Düsenkörper 209 begrenzt, und der Kraftstoffdruck am abgestuften Teil des Nadelventiles 210 dient dazu, die Düse 209a zu öffnen. Im normalen Zustand schließt somit das Nadelventil 210 die Düse 209a. Wenn jedoch das Volumen der Pumpenkammer 206 abnimmt, wird das Nadelventil 210 angehoben, um die Düse 209a zu öffnen.
Wenn das Volumen der Pumpenkammer 206 zunimmt, wird Kraftstoff in die Pumpenkammer 206 vom Kraftstöffweg 211a über ein Rückschlagkugelventil 212 eingezogen. Das Rückschlagventil 212 ist im Abstandsstück 211 angeordnet. Ein Vorsprung 205a des Kolbens 205 dient als Anschlag, ur# ZU verhindern, daß eine Stahlkugel 212a, die als Ventilzapfen dient, vollständig in die Pumpenkammer 206 eintritt.
Das obere Gehäuse 204, das Abstandsstück 211 und der Die senkörper 209 haben den gleichen Durchmesser, sind in der angegebenen Reihenfolge übereinander angeordnet und in Axialrichtung in einem überwurfmutterartigen unteren Gehäuse 213 zusammengedrückt und befestigt. Das Innengewinde 213a des unteren Gehäuses 213 und das Außengewinde 204c des oberen Gehäuses 204 kämmen miteinander.. Es sind weiterhin ein 0-Ring 214 und ein Schlagstift 215 vorgesehen.
Die Kraftstoffmenge, die pro Arbeitsvorgang der kombinierten Einspritzpumpe 2 abgegeben wird, ist durch den Hub des piezoelektrischen Stellgliedes 201 bestimmt, der seinerseits durch die die anliegende Stcucrsparn#nr; fe#tgelegt ist.
Die eingespritzte Kraftstoffmenge oder die Einspritzhöhe q pro Einspritzvorgang und die Steuerspannung Vd haben eine im wesentlichen lineare Beziehung zueinander.
Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Einspritzmenge q und der Steuerspannung Vd. In Fig. 3 ist die Steuerspannung Vd (V) auf der Abszisse aufgetragen, während die Einspritzmenge q (mg/st) auf der Ordinate aufgetragen ist. Die Steuerspannung und die Einspritzmenge verlaufen linear in einem Bereich, in dem die Steuerspannung bei etwa 300 V oder darüber liegt. Wenn die Steuerspannung unter 300 Y liegt, wird die Einspritzmenge instabil. Wenn andererseits die Steuerspannung 500 V überschreitet, kann in Richtung der Dicke des piezoelektrischen Elementes eine Gratbildung auftreten. In Hinblick darauf liegt die Steuerspannung vorzugsweise im Bereich von 300 bis 500 V.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Einspritzmenge Q pro Zeiteinheit und den--Steuerfrequenz fd der komiiertun Einspritzpumpe 2. In'?ig. 4 ist die Steuerfrequenz fd ( auf der Abszisse aufgetragen, während die Einspritzmenge Q (g/s) auf der Ordinate aufgetragen ist. Die Einspritzmenge Q ist als Produkt der Einspritzmenge q pro Einspritzvorgang und der Steuerfrequenz fd gegeben. Der Einspritzwert vs, d.h. der Steuerfrequenzgang, ist durch gestrichelte Linien dargestellt, wobei die Steuerspannung als Parameter 300V, 400 V und 500 V jeweils beträgt.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Anlage beschrieben.
Auf ein Ausgangs signal vom Luftströmungsmesser 31 ansprechend berechnet die ECU 4 eine Grundfrequenz (llz), die proportional zum Durchsatz der angesaugten Luft (g/s) ist. Vie bcr#ci##t Grundfrequenz wird nach Maßgabe der Ausgangssignale des Wassertempratursensors 32 und des 02-Sensors 33 korrigiert. Das piezoelektrische Stellglied 201 der kombinierten Einspritzpumpe 2 wird mit der korrigierten Frequenz, unabhängig von der Drehung der Maschine, angesteuert. D.h., daß das piezoelektrische Stellglied 201 so oft pro Sekunde angesteuert wird, wie es der korrigierten Frequenz entspricht.
Die Korrektur der Grundfrequenz erfolgt in der folgenden Weise.
Wenn ein Signal vom Wassertemperatursensor 32 eine Kühlwassertemperatur von 600C oder weniger anzeigt, wird die Grundfrequenz in Schritten von 0,2 Hz entsprechend einer Abnahme der wahrgenommenen Temperatur in Abnahmeeinheiten von 600C erhöht. Wenn vom 02-Sensor 33 ein armes Signal empfangen wird, und das Signal vom Wassertemperatursensor 32 eine Kühlwassertemperatur von 600C oder weniger anzeigt, wird eine Korrektur der Grundfrequenz nach Maßgabe des Ausgangssignals vom 02-Sensor 33 nicht durchgeführt.
Um diese Korrektur durchzuführen, werden Daten für ein bestimmtes Betragszunahmeverhältnis entsprechend der Wassertemperaturskala festgelegt und in einem Festspeicher ROM der ECU 4 gespeichert. Die ECU 4 greift zu dem Betragszunahmeverhältnis zu, das der Wassertemperatur entspricht, die durch den Wassertemperatursensor 32 ermittelt wurde, und multipliziert die Grundfrequenz mit dem Betragszunahmeverhältnis. Die ECU 4 steuert die kombinierte Einspritzpumpe 2 mit einer Frequenz, die auf die Änderung in der Wassertemperatur korrigiert ist. Beispielsweise ist das Betragszunahmeverhältnis bei einer Wassertemperatur von 200C auf 1,5 festgelegt und wird die kombinierte Einspritzpuinpe 2 mit einer Frequenz angesteuert, die gleich dzm Produkt der Z#nic#z Lina und dem Faktor 1,5 ist. Wenn die Wassertemperatur 600 überschreitet, wird das Warmlaufen der Maschine E als beendet angesehen und erfolgt keine Korrektur mehr nach Maßgabe der wahrgenommenen Wassertemparatur. Statt dessen erfolgt die Korrektur nach Maßgabe des Ausgangssignals vom 02-Sensor 33.
Die Korrektur der Grundfrequenz nach Maßgabe des Ausgangssignals vom 02-Sensor 33 erfolgt mittels einer Erhöhung oder Verminderung eines Korrekturkoeffizienten p zur Multiplikation mit der Grundfrequenz entsprechend einem reichen oder armen Gemischverhälnis.
Wenn das Ausgangssignal vom 02-Sensor 33 ein reiches Gemisch anzeigt, wird der Korrekturkoeffizient in Schritten von beispielsweise 0,04/s herabgesetzt. Wenn umgekehrt das Ausgangssignals vom 02-Sensor 33 ein armes Gemisch anzeigt, wird der Korrekturkoeffizient in Schritten von beispielsweise 0,06/s erhöht. Wenn die Grundfrequenz mit einem derartigen Korrekturkoeffizienten multipliziert wird, nimmt die Steuerfrequenz allmählich auf ein reiches Signal ansprechend ab, so daß das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F sich in Richtung auf ein armes Gemisch ändert. Andererseits nimmt auf ein Signal für ein armes Gemisch ansprechend die Steuerfrequenz çllmählich zu, so daß sich das Kraftstoff-Luftverhälnis in Richtung auf ein reiches Gemisch ändert. In dieser Weise kann die Korrektur fortlaufend durchgeführt werden, so daß das Kraftstoff-Luftverhältnis konstant dem theoretischen Wert nahekommt.
Fig. 5 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau der Steuereinheit ECU 4. Die ECU 4 umfaßt im Prizip eine Mikrocomputeranlage. Ein erster Analog/Digitalwandler 401 wandelt das Ausgangssignal vom Luftströmungsmesser 31 in ein digitales 16-Bit-Signal um, das auf eine Sammelleitung 414 gelegt wird. Ein zweiter Analog/Digitawandler 402 wandelt das Ausgangssignal vom Wassertemparatursensor 32 in ein digitale 1G-Bit-Slgndl um ; af die Sammelleitung 414 gelegt wird. Eine wellenformende Schaltung 403 vergleicht das Ausgangssignal vom 02-Sensor 33 mit einem vorbestimmten Bezugspegel, um dieses Signal zu formen. Wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas groß ist, erzeugt die wellenformende Schaltung 403 ein Signal für ein armes Gemisch mit dem logischen Pegel 20". Wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas niedrig ist, erzeugt die Schaltung 403 ein Signal für ein reiches Gemisch mit dem logischen Pegel "1". Das Signal für das arme oder reiche Gemisch von der Schaltung 403 wird gleichfalls auf die Sammelleitung 414 gegeben.
Ein Taktgenerator 404 erzeugt Taktsignale ~l, ~ 2 und ~ #3 mit stabilen Frequenzen. Die Taktsignale ~ #1, ç62 und ~ #3 haben Frequenzen von beispielsweise 1 kHz, 100 kHz und 500 kHz jeweils.
Das Taktsignal #1 liegt am Unterbrechungseingang INT2 einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU 411, die später beschrieben wird, und das Taktsignal ~ #2 liegt an einem Unterbrechungseingang INT3 der CPU 411. Ein 16-Bit-Schalt- oder Sperrglied 405 schaltet den Steyer-oder das oder das Steuerintervall T der kombinierten Einspritzpumpe, das in der CPU 411 berechnet wird. Ein binärer 16-Bit-Zähler 406 empfängt an seinem Rücksetzeingang A ein Vergleichsausgangssignal von einem digitalen 16-Bit-Komparator 407, der später beschrieben wird, und an seinem Takteingang C das Taktsignal ~ 3 vom Taktgenerator 404. Der Inhalt des binären Zählers 406 zeigt die Zeit an, die seit der Erzeugung des vorhergehenden Ausgangssignals vom digitalen Komparator 407 vergangen ist. Diese Zeit ist mit t bezeichnet.
Der digitale 16-Bit-Komparator 407 vergleicht den Steuerzyklus T der kombinierten Einspritzpumpe vom Schaltglied 405 mit dem Ausgangswert t des binären Zählers 406. Wenn t > T ist, erzeugt der digitale Komparator 407 ein Signal mit dem logischen Pegel "1".
Das Ausgangssignal vom digitalen Komparator 407 liegt am Unterbrechungseingang INT1 der CPU 411 und an einem Univibrator 408.
Da die Dauer des Ausgangssignals vom digitalen Komparator 407 kurz ist, wird es vom Univibrator 408 auf ein vorbestimmtes Zeitintervall von beispielsweise 400 ijs erweitert. Eine Steuerschaltung 409 legt dann, wenn das Signal vom Univibrator 408 den logischen Pegel 1 hat, eine Spannung von +500 V und dann, wenn das Signal vom Univibrator 408 den logischen Pegel "O" hat, eine Spannung von -500 V an das piezoelektrische Stellglied 201. Eine Energiequelle 410 umfaßt einen Stabilisator, der die von der Batterie 51 über einen Zündschloßschalter 52 gelieferte Energie stabilisiert, und einen Gleichspannungswandler, der eine Hochspannung von t 500 V an die Steuerschaltung 409 zum Ansteuern des piezoelektrischen Stellgliedes 201 legt.
Die 16-Bit-CPU 411 empfängt das Ausgangssignal vom digitalen Komparator 407 an ihrem Unterbrechungseingang INT1, das Taktsignal ß 1 an ihrem Unterbrechungseingang INT2 und das Taktsignal ~ 2 an ihrem Unterbrechungeingang INT3, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Die Prioritätsreihenfolge der Unterbrechungen ist INT1, INT2 und INT3. Ein Festspeicher ROM 412 speichert ein Programm und Daten und ein Speicher mit direktem Zugriff RAM 413 ist für den Betrieb der CPU vorgesehen. Die CPU 411 berechnet die Grundfrequenz zum Steuern der kombinierten Einspritzpumpe 2 auf der Basis des Durchsatzes der angesaugten Luft vom Luftströmungsmesser 31, korrigiert die Grundfrequenz nach Maßgabe der Ausgangssignale des Wassertemperatursensors und des 02-Sensors und liefert die korrigierte Frequenz dem Schaltglied 405.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der ECU 4 mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Fig. 6 zeigt in einem Zeitdiagramm den Zustand an den jeweiligen Bauteilen der Schaltung. Fig. 6 zeigt die Wellenform der folgenden Signale: (1) Ausgangssignal des digitalen Komparators (2) Taktsignal ~ #1 (3) Z(Luft) Wert (4) T-Wert (5) t-Wert (6) Steuersignal Die Figuren 7A bis 7D zeigen die Flußdiagramme des Programms.
Fig. 8 zeigt ein Zeitdiagramm, das den Flußdiagrammen von Fig. 7A bis Fig. 7D entspricht. Fig. 8 zeigt die Wellenform der folgenden Signale: (1) Taktsignal#2 (2) Signal des 02-Sensors für ein reiches Gemisch (3) Wert des Korrekturkoeffizienten Wenn der Zündschloßschalter 52 angeschaltet wird, wird die ECU 4 von der Batterie 51 mit Einergie versorgt. Dann liegt von der Energiequelle 410 eine vorbestimmte Energie an der Regler- und Steuerschaltung 409. Wenn die Energiequelle angeschaltet ist, ist jedes Unterbrechungsunterprogramm gesperrt und kann nur das in Fig. 7A dargestellte Hauptprogramm MAIN ausgelöst werden. Im Hauptprogramm erfolgen eine Initialisierung, beispielsweise eine Unterbrechungsfreigabe, die Einstellung der verschiedenen Vorgabewerte usw. Danach tritt das Flußdiagramm in die Leerlaufschleife ein.
Im folgenden wird der Arbeitszustand der Anlage betrachtet. Das zweite Unterprogramm, das in Fig. 7C dargestellt ist, hat die Priorität von INT2 und wird auf ein Taktsignal ~ 1 (Fig.6 (2)) mit einer Frequenz von 1 kHz in Gang gesetzt. Die Daten des Durchsatzes der angesaugten Luft werden vom ersten Analog/Digitalwandler eingelesen. Diese Daten liefern den Durchsatz der angesaugten Luft, wenn das zweite Unterprogramm in Gang gesetzt wird. Wie es allgemein bekannt ist, pulsiert der angesaugte Luftstrom entsprechend jedem Takt der Maschine. Aus diesem Grunde muß der Mittelwert des Durchsatzes der angesaugten Luft berechnet werden. Die Daten für den Durchsatz der angesaugten Luft, die im zweiten Unterprogramm eingelesen werden, werden integriert und der integrierte Wert wird im Speicher RAM gespeichert. ~Der integrierte Wert ist als §i (Luft)(Fig. 6 (3)) angegeben. Gleichzeitig wird eine Integrationszahl N jedesmal um 1 erhöht, wenn das zweite Unterprogramm in Gang gesetzt wird. Die Daten N dienen dazu, den Mittelwert des Durchsatzes der angesaugten Luft zu erhalten. Die Daten £ auft)und N werden im ersten Unterprogramm initialisiert, das später beschrieben wird. Danach kehrt das zweite Unterprogramm zum Hauptprogramm MAIN zurück und endet.
Das dritte Unterprogramm, das in Fig. 7D dargestellt ist, hat die Prioritätsreihenfolge INT3 und wird durch das Taktsignal #2 (Fig. 8 (1)) mit einer Frequenz von 100 kHz in Gang gesetzt. Zunächst wird die Wassertemperatur vom zweiten Analog/Digitalwandler eingelesen. Danach wird bestimmt, ob die eingelesene Wassertemparatur 600 C oder mehr beträgt. Wenn das Ergebnis dieser Entscheidung negativ ist, erfolgt eine Korrektur der Grundfrequenz nach Maßgabe der Wassertemperatur für eine Warmlaufzeit der Maschine. Zu diesem Zweck wird das Betragszunahmeverhältnis, das jeder Wassertemperatur entspricht und experimentell bestimmt wird, im Festspeicher ROM gespeichert. Das Betragszunahmeverhältnis wird dann durch eine Interpolation auf der Grundlage der eingelesenen Daten für die Wassertemperatur berechnet. Der berechnete Wert wird als Korrekturkoeffizient p im Speicher RAM gespeichert und das Flußdiagrarnrn kehrt zum Hauptprogramm MAIN zurück. Wenn die eingelesene Wassertemperatur 600 C oder mehr beträgt, wird diese Korrektur nicht durchgeführt, da das Warmlaufzeitintervall abgeschlossen ist. Statt dessen erfolgt eine Kraftstoff-Luftverhältnis-Rückkopplung entsprechend einem Ausgangssignal vom 02-Sensor 33. Bei diesem Verfahren wird der Korrekturkoeffizient zum Multiplizieren der Grundfrequenz entsprechend einem Signal für ein reiches oder armes Gemisch (Fig. 8) vom 02-Sensor 33 erhöht oder vermindert.
Das Ausgangssignal vom 02-Sensor 33, das einen reichen oder armen Zustand des Abgases angibt, wird über die wellenformende Schaltung 403 eingelesen. Wenn das Signal einen ersten reichen Zustand anzeigt, wird ein vorgegebener Sprungbetrag KSL vom Korrekturkoeffizienten p abgzogen, so daß p - KSL erhalten wird. Bei jedem folgenden reichen Zustand wird der Korrekturkoeffizient p um ein gewähltes Verhältnis AKL vermindert. Wenn das Verhältnis beispielsweise gleich 0,04/s gewählt ist, wird KL für die Unterbrechungsfrequenz von 100 Hz des INT3 gleich n KL = 0,004/10ms berechnet. Immer dann, wenn somit ein reicher Zustand im dritten Unterprogramm festgestellt wird, wird der Korrekturkoeffizient um a KL vermindert, um p - A KL zu erhalten. Wenn umgekehrt das Signal vom 02-Sensor 33 einen armen Gemischzustand anzeigt, wird überprüft, ob dieser arme Gemischzustand der erste arme Gemischzustand ist. Wenn das Ergebnis dieser überprüfung positiv ist, wird ein Sprungbetrag KSR dem Korrekturkoeffizienten p zuaddiert, um p + KSR zu erhalten. Wenn das Ergebnis der Überprüfung negativ ist, wird der Korrekturkoeffizient p um ein gewähltes Verhältnis AKr erhöht. Wenn beispielsweise das Verhältnis gleich 0,06/s gewählt ist, ist AKr gleich 0,006/10 ms.
Immer dann, wenn ein armer Gemischzustand festgestellt wird, wird somit der Korrekturkoeffizient p um #Kr erhöht. Dieser Ablauf ist in Fig. 8 (3) dargestellt.
Obwohl es im Flußdiagramm nicht dargestellt ist, kann dann, wenn die Temperatur des 02-Sensors 33 niedrig ist und dieser noch nicht aktiviert ist, oder eine Kraftstoffunterbrechung durch die Maschinenbremse oder ähnliches bewirkt wird, der arme oder reiche Zustand für ein erhebliches langes Zeitintervall fortdauern. In diesem Fall kann der obere oder untere Grenzwert des Korrekturkoeffizienten p vorliegen. Der Korrekturkoeffizient ist so begrenzt, daß er in den Bereich fällt, der durch diesen oberen und unteren Grenzwert definiert ist. Wenn weiterhin sich der reiche oder arme Zustand für ein Zeitintervall fortsetzt, das ein vorbestimmtes Zeitintervall überschreitet, kann der Korrekturkoeffizient zwangsweise auf 1,0 oder einen anderen geeigneten Wert zurückgeführt werden. Am Ende des dritten Unterprogramms wird der erhaltene Korrekturkoeffizient p im Speicher RAM gespeichert. Im folgenden wird das erste Unterprogramm beschrieben, das in Fig. 7B dargestellt ist. Das erste Unterprogramm entspricht der Prioritätsreihenfolge von INT1 und wird auf jedes Ausgangssignal vom digitalen Komparator 407, d.h.
immer dann in Gang gesetzt, wenn das piezoelektrische Stellglied angesteuert wird. Im ersten Unterprogramm wird der Mittelwert des Durchsatzes der angesaugten Luft berechnet. Die Grundfrequenz wird nach Maßgabe des berechneten Mittelwertes des Durchsatzes der angesaugten Luft berechnet. Die Grundfrequenz wird korrigiert und die korrigierte Frequenz wird gebildet.
Im ersten Programmschritt des ersten Unterprogramms werden die Werte £ Luft und die Integrationszahl N vom Speicher RAM ausgelesen. Dann wird Av(Luft) =Z(Luft)/N berechnet. Der Ausdruck Av(Luft) entspricht dem mittleren Durchsatz der angesaugten Luft zwischen dem vorhergehenden Steuersignal und dem laufenden Steuersignal (INT1). Bei der Vorbereitung des nächsten Integrationsvorganges werden danach die Daten 77(Luft) und N auf 0 gelöscht. Anschließend wird die laufende Grundfrequenz F aus des mittleren Durchsatzes der angesaugten Luft unabhängig von der Umdrehung der Maschine erhalten.
Zu diesem Zweck wird eine experimentell bestimmte Grundfrequenz E, die jedem Durchsatz der angesaugten Luft entspricht, in Form einer Tabelle im Speicher ROM gespeichert. Die laufende Grundfrequenz F wird durch eine Interpolation auf der Grundlage der Daten für den Durchsatz der angesaugten Luft berechnet. Diese Grundfrequenz F wird nach Maßgabe des Korrekturkoeffizienten p korrigiert, der im dritten Unterprogramm berechnet wird. Die korrigierte Frequenz wird dadurch erhalten, daß der Korrekturkoeffizient p aus dem Speicher RAM ausgelesen und die Grundfrequenz F mit dem Korrekturkoeffizienten p multipliziert wird.
Schließlich wird die erhalten Steuerfrequenz in einen Steuerzyklus d.h. in eine Impulszahl T des Taktsignals ~ 2 für den Binärzähler 406 umgewandelt. Die Impulszahl T wird anschließend erzeugt und das Flußdiagramm kehrt zum Hauptprogramm MAIN zurück. Danach vergleicht der digitale Komparator 407 das Ausgangssignal t vom binären Zähler 406 mit dem Inhalt T des Schaltgliedes 405. Wenn t 3o T ist, erzeugt der digitale Komparator 407 automatisch ein Steuersignal. Dieses Steuersignal wird in Spannungen von t 500 V durch die Steuerschaltung 409 umgewandelt, um das piezoelektrische Stellglied 201 unabhängig von der Umdrehung der Maschine anzusteuern.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das die ECU verwendet, die in Fig. 5 dargestellt ist, wird die die Einspritzmenge nach Maßgabe lediglich der Steuerfrequenz (Anzahl der Einspritzarbeitsvorgänge/s) des piezoelektrischen Stellgliedes unabhängig von der Umdrehung der Maschine gesteuert. Die Einspritzmenge kann Jedoch auch sowohl nach Maßgabe der Steuerfrequenz als auch der Steuerspannung gesteuert werden. In diesem Fall wird die ECU verwandt, die in Fig. 9 dargestellt ist. Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, ist zusätzlich zur ECU 4 ein Sperr- oder Schaltglied 4D vorgesehen. Ein Gleichspannungswanler zum Erzeugen der Spannungen von + 300 V und + 500 V ist für die Energiequelle 410 vorgesehen.
Das 1-Bit-Schaltglied 420 erzeugt ein Signal, das dem Steuerspannungspegel entspricht, der durch die CPU 411 berechnet wird. Ein Pegel "O" des Signals vom Schaltglied 420 zeigt t 300 V an, während ein Pegel "1" + '500 V anzeigt. Das Signal vom Schaltglied 420 liegt an der Energiequelle 410 und schaltet die davon zu liefernde Hochspannung zwischen t 300 V und t 500 V nach Maßgabe der Pegel "O" oder "1" um. Dieses Umschalten kann dadurch erzielt werden, daß Energiequellen mit t 300 V und + 500 V vorgesehen sind und zwischen diesen Energiequellen mittels eines Schalters umgeschaltet wird.
Die Spannungen + 300 V und + 500 V können jedoch auch dadurch erzeugt werden, daß die Spannung und die Bezugsspannung einer stabilisierten Energiequelle zugeschaltet werden. Die Schaltzeit ist auf einen Wert innerhalb 1 ms gewählt, da der Maximalwert der Steuerfrequenz 1000 Hz beträgt.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel der Steuerschaltung 409 und der Energiequelle 410. Die Steuerschaltung 409 umfaßt eine hochspannungsbeständige Transistorschaltung. Wenn ein Signal mit dem logischen Pegel "1" vom Univibrator 408 empfangen wird, schaltet ein Transistor TR1 durch. Eine Spannung von + 300 V oder + 500 V liegt am piezoelektrischen Stellglied 201. Wenn ein Signal mit dem logischen Pegel "O" vom Univibrator408 empfangen wird, schaltet ein Transitor TR2 durch. Dann liegt eine Spannung von - 300 V oder - 500 V am piezoelektrischen Stellglied. Die Energiequelle 410 enthält einen Stabilisator, um eine konstante Spannung von 5 V zu erhalten und enthält weiterhin einen Gleichspannungswandler, der aus einer Transistorzerhackerschaltung besteht, einen Boostertransformator TR, zwei Diodenbrückenschaltungen Bl und B2 und Schaltungen S1 bis 24 mit Schalterfunktion. Wenn ein Ausgangssignal vom Schaltglied 420 den logischen Pegel tO" hat, werden die Schaltungen S1 und S2 angeschaltet, während die Schaltungen S3 und S4 ausgeschaltet werden. Dann liegen Spannungen t 300 V von der Brückenschaltung B1 an der Steuerschaltung 409. Wenn andererseits das Ausgangssignal vom Schaltglied 420 den logischen Pegel "1" hat, werden die Schaltungen S1 und S2 ausgeschaltet und die Schaltungen S3 und S4 angeschaltet. Dann werden von der Brückenschaltung B2 die Spannungen t 500 V erzeugt.
In diesem Fall führt die CPU 411 ein Programm nach Maßgabe des ersten Unterprogramms aus, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Entspechend denselben Arbeitsvorgängen wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird eine korrigierte Frequenz F . p erhalten.
Anschließend werden die Steuerspannung und die Steuerfrequenz entspechend der korrigierten Frequenz berechnet. Im folgenden wird der Fall beschrieben, bei dem ein erster Unterscheidungspegel für die Steuerspannung bei 1000 Hz liegt. Es wird daher zunächst überprüft, ob die korrigierte Frequenz über 1000 Hz liegt.
Wenn die korrigierte Frequenz über 1000 Hz liegt, liegt sie über der erlaubten Steuerfrequenz. Die Steuerspannung wird daher auf 500 V geschaltet, um die Steuerfrequenz herabzusetzen. Wenn die Steuerspannung von 300 V auf 500 V umgeschaltet wird, nimmt die Einspritzmenge pro Einspritzvorgang von 4 mg a;rj0 mg zu. Dann wird die Steuerfrequenz auf das 0,4fache (den umgekehrten Wert des Verhältnisses von 4:10 mg) der ursprünglichen Steuerfrequenz gesetzt, so daß die Einspritzmenge pro Zeiteinheit gleich bleibt. Wenn die korrigierte Frequenz über 1000 Hz liegt, wird ein Spannungskennzeichen auf den Wert 1 (500 V) gesetzt, um zu berechnen: Steuerfrequenz = 0,4 . korrigierte Frequenz Wenn die korrigierte Frequenz unter 1000 Hz liegt, wird weiterhin überprüft, ob die korrigierte Frequenz unter 850 Hz liegt. Die Frequenz von 850 Hz ist der zweite Unterscheidungspegel. Ein Unterschied von 150 Hz zwischen dem ersten Unterscheidungspegel und dem zweiten Unterscheidungspegel (1000 Hz und 850 Hz jeweils) ist der Hysteresebereich. Es kann somit dieselbe Steuerspannungsart für eine kleine'Änderung in der Einspritzmenge erhalten werden, so daß ein häufiges nicht notwendiges Umschalten der Steuerspannung und der Steuerfrequenz vermieden werden kann.
Wenn die korrigierte Frequenz unter 850 Hz liegt, wird das Spannungskennzeichen auf den Wert 11011 (300 V) gesetzt, so daß die Steuerfrequenz gleich der korrigierten Frequenz wird.
Wenn die korrigierte Frequenz in den Bereich zwischen 850 und 1000 Hz fällt, liegt sie im Hysteresebereich. Dementsprechend kann entweder die Arbeitsweise mit 300 V oder mit 500 V genommen werden. Die laufende Arbeitsweise ist in diesem Fall jedoch nach Maßgabe der vorhergehenden Arbeitsweise bestimmt. In diesem Fall wird das Spannungskennzeichen der vorhergehenden Arbeitsweise vom RAM ausgelesen. Es wird überprüft, ob das ausgelesene Spannungskennzeichen den Pegel "1" IIoder 11011 hat. Wenn es den Pegel "1" hat, wird das laufende Spannungskennzeichen auf den Pegel "1" 11gesetzt und wird die Steuerfrequenz auf das 0,4fache der korrigierten Frequenz gesetzt. Wenn das ausgelesene Spannungskennzeichen jedoch den Pegel 110 11hat, wird das laufende Spannungskennzeichen auf den Pegel 110 11gesetzt, und wird die Steuerfrequenz gleich der korrigierten Frequenz gesetzt. In dieser Weise kann ein Hystereseeffekt innerhalb des Hysteresebereiches erhalten werden, wie er oben beschrieben wurde.
Das Spannungskennzeichen und die Steuerfrequenz werden in der oben beschriebenen Weise erhalten. Das Spannungskennzeichen wird im Speicher RAM gespeichert und liegt auch am Schaltglied 420. Die Steuerfrequenz wird in einen Steuerzyklus oder ein Steuerzeitintervall T umgewandelt, das dem Taktsignal ~ 3 (500 kHz) entspricht und am Schaltglied 420 liegt. Der Ablauf kehrt dann vom Programm INT1 zum Hauptprogramm MAIN zurück. Danach vergleicht der digitale Komparator 407 das Ausgangssignal t vom binären Zähler 406 mit dem Inhalt T des Schaltgliedes 405. Wenn t >/ T ist, erzeugt der digitale Komparator 407 automatisch ein Steuersignal.
Dieses Signal wird in Impulse mit konstanter Impulsbreite (400 s ) durch den Univibrator 408 umgewandelt und steuert das piezoelektrische Stellglied 201 über die Steuerspannung, die durch das Spannungskennzeichen angegeben wird.
Wenn der Durchsatz der angesaugten Luft klein ist und die eingespritzte Kraftstoffmenge gering ist, wird in dieser Weise die Steuerspannung herabgesetzt, um eine Steuerfrequenz über ihrem unteren Grenzwert zu erhalten. Wenn umgekehrt der Durchsatz der angesaugten Luft groß und auch die eingespritzte Kraftstoffmenge groß ist, wird die Steuerspannung herabgesetzt und wird die Steuerfrequenz unter ihrem oberen Grenzwert gehalten. Die Steuerfrequenz fd (Anzahl der Einspritztakte) der kombinierten Einspritzpumpe 2 kann somit innerhalb eines Sicherheitsbereiches gehalten werden.
Fig. 12 zeigt in einer graphischen Darstellung die oben beschriebenen Schaltvorgänge. Die Steuerfrequenz fd (Hz) ist auf der Abszisse aufgetragen, und die Einspritzmenge q (g/s) ist auf der Ordinate aufgetragen. Wenn in der in Fig. 12 dargestellten Weise die Steuerfrequenz 1000 Hz beträgt, wird die Steuerspannung von 300 V auf 500 V umgeschaltet. Auf diesen Schaltvorgang hin, nimmt die Steuerfrequenz auf 400 Hz ab.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das die in Fig. 9 dargestellte ECU verwendet, wird die Steuerspannung in zwei Schritten umgeschaltet.
Die Steuerspannung kann jedoch auch fortlaufend geändert werden.
Zu diesem Zweck eignet sich das folgende Verfahren. Bei diesem Verfahren werden ein Punkt A, an dem die Steuerspannung 300 V, die Steuerfrequenz 500 Hz und die Einspritzmenge 0,2 g/s betragen und ein Punkt B duch eine Linie miteinander verbunden, an dem die Steuerspannung 500 V, die Steuerfrequenz 1000 Hz und die Einspritzmenge 10 g/s betragen. Die Steuerfrequenz und die Steuerspannung werden fortlaufend nach Maßgabe der erhaltenen Linie mit einer Zunahme in der Einspritzmenge erhöht. Wenn dieses Verfahren angewandt wird, wird die Einspritzmenge gleichmäßig geändert und wird das Fahrverhalten nicht beeinträchtigt.
Es kann auch ein anderes Verfahren angewandt werden. Bei diesem Verfahren ist ein Kreisbogen in geeigneter Weise gewählt, der die Linie, die die Punkte A und B verbindet als obere Sehne hat.
Dann können die Steuerfrequenz und die Steuerspannung nach Maßgabe der erhaltenen Kurve gesteuert werden. Bei dem ersten oben beschriebenen Verfahren, bei dem die Steuerspannung und die Steuerfrequenz entsprechend einer Linie gesteuert werden, ist die Zunahme der Steuerfrequenz linear. Die Zunahme in der Steuerspannung mit einer Zunahme in der Einspritzmenge zeigt jedoch eine scharfe Kurve, bei der das Ausmaß der Änderung in der Steuerspannung im Bereich kleiner Einspritzmengen groß ist. Es ist daher schwierig die Steuerspannung in diesem Bereich kleiner Einspritzmengen zu steuern.
Um dieses Problem zu lösen und die Steuerspannung und die Steuerfrequenz im selben Maß zu ändern, können die Steuerspannung und die Steuerfrequenz mit einem Verhältnis der Potenz 1/2 des Ausmaßes der Änderung der Einspritzmenge geändert werden. In der Praxis kann jedoch wie bei dem zweiten Verfahren ein Kreisbogen gewählt werden, der die Linie, die die Punkte A und B verbindet, als obere Sehne hat. Dann können die Steuerfrequenz und die Steuerspannung nach dem Kreisbogen gesteuert werden.
Wenn die Kurve oder der Bogen, der die Punkte A und B verbindet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, verwandt wird, halten die Steuerspannung und die Einspritzmenge die Beziehung, die in Fig. 13 dargestellt ist. Die Steuerfrequenz und die Einspritzmenge halten die Beziehung, die in Fig. 14 dargestellt ist. In Fig. 13 ist die Einspritzmenge Q (g/s) auf der Abszisse aufgetragen, während die Steuerspannung Vd (V) auf der Ordinate aufgetragen ist. In Fig.
14 ist die Einspritzmenge Q (g/s) auf der Abszisse aufgetragen, während die Steuerfrequenz fd (Hz) auf der Ordinate aufgetragen ist.
Wie es in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist, änderen sich die Steuerfrequenz und die Steuerspannung gleichmäßig miteinander entsprechend einer Änderung in der Einspritzmenge Q. Diese Steuerung kann leicht ausgeführt werden.
Eine derartige Steuerung der kombinierten Einspritzpumpe 2 erfolgt durch die ECU 4. Auf die Ausgangssignale von den Sensoren 31,32 und 33 ansprechend bestimmt die ECU 4 die benötigte Einspritzmenge.
Dann wählt die ECU 4 geeignete Werte für die Steuerspannung und die Steuerfrequenz auf den graphischen Darstellünyen, die in Fig.
13 und 14 dargestellt ist, und steuert die kombinierte Einspritzpumpe 2 über diese Werte.
Die Energiequelle 410 kann so ausgebildet sein, daß sie eine Spannung von 500 V mittels eines Gleichspannungswandlers erzeugt, wie es in Fig. 15 dargestellt ist. Die Steuerschaltung 409 kann eine Steuerschaltung mit variabler Spannung umfassen, die die Spannung von + 500 V innerhalb eines Bereiches von 0 bis 500 V einstellen kann, wie es in Fig. 15 dargestellt ist. Die Schaltung wandelt das digitale Signal von der CPU 411 über einen Digita-Analogwandler in ein analoges Signal von 0 bis 5 V um und stellt die Ausgangsspannung dadurch ein.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die in Fig. 16 dargestellte Steuereinheit ECU verwandt werden. Das Ausmaß des Auseinander- und Zusammenziehens des piezoelektrischen Stellgliedes kann sich in Abhängigkeit von Unterschieden zwischen den piezoelektrischen Stellgliedern oder in Abhängigkeit von Änderungen in der abgelaufenen Arbeitszeit ändern. Eine derartige Änderung im Maß des Auseinander- und Zusammenziehens des piezoelektrischen Stellgliedes führt zu einer Änderung in der Einspritzmenge und somit zu einer Änderung im Kraftstoff-Luftverhältnis A/F. Wenn jedoch die in Fig. 16 dargestellte Steuereinheit ECU verwandt wird, wird das piezoelektrische Stellglied so betrieben und gesteuert, daß der integrierte Wert des Durchsatzes der angesaugten Luft und die Steuerspannung des piezoelektrischen Stellgliedes eine bestimmte Beziehung einhalten.
Dementspechend wird das oben beschriebene Problem beseitigt.
Im folgenden werden nur die Merkmale der ECU in Fig. 16 beschrieben durch die sich die in Fig. 16 dargestellte ECU von den früheren Ausführungsbeispielen unterscheidet. In Fig. 16 sind eine erste Integrationsschaltung 431 und ein dritter Analog/Digitalwandler 432 dargestellt. Das Ausgangssignal von der ersten Integrationsschaitung 431 wird einer Analog/Digitalurrwandlung unterworfen und das in dieser Weise erhaltene digitale Signal wird der Sammelleitung 414 zugeführt. Eine zweite Integrationsschaltung 433 integriert das Steuerstromausgangssignal von der Steuerschaltung 409. Wenn ein Rücksetzsignal, das an der Rücksetzklemme R der zweiten Integrationsschaltung 433 liegt, den logischen Pegel "1" hat, wird seine Integration ausgelöst und wird das Ausgangssignal auf 0 gelöscht. Ein vierter Analog/Digitalwandler 434 wandelt ein Ausgangssignal von der zweiten Integrationsschaltung 433 in eine digitales 16-Bit-Signal um, das der Sammelleitung 414 zugeführt wird. Ein 1-Bit-Schaltglied 435 verriegelt und erzeugt ein Integrationsruhesignal von der CPU 411.
Der Ausgang des Schaltgliedes 435 ist mit den Rücksetzklemmen R der 433 verbunden. Ein Basis-500-Zähler 426 empfängt an seinem Takteingang C ein Koinzidenzsignal vom digitalen Komparator 407. Immer, wenn das Koinzidenzsignal vom digitalen Komparator 407 empfangen wird, erzeugt der Zähler 436 einen Impuls mit dem logischen Pegel "'1". Dieser Impuls liegt am Unterbrechungseingang INT4 der CPU 411.
Die stabilisierte Energie von der Batterie 51 wird konstant über einen Widerstand 438, eine Z-Diode 439 und einen Kondensator 440 unabhängig vom Schalter 52 dem Speicher RAM 413 geliefert, so daß die Daten im Speicher RAM 413 nicht verlorengehen können. Das Taktsignal 1 1liegt am Unterbrechungseingang INT2 der CPU 411, das Taktsignal 2 #2 liegt am Unterbrechungseingang INT3, und der Ausgang des Basis-500-Zählers 436 ist mit dem Unterbrechungseingang INT4 verbunden.
Die Prioritätsreihenfolge der Unterbrechung ist INT1, INT2, INT3 und INT4.
Im folgenden wird die Integration beschrieben. Fig. 17 zeigt die Steuerschaltung 409, die erste Integrationsschaltung 431, die zweite Integrationsschaltung 433 und die diese Schaltungen umgebenden Schaltkreise. Ein Operationsverstärker Al verstärkt ein Ausgangssignal vom Luftströmungsmesser 31 mit einem Verstärkungsfaktor, der durch die Widerstände R1 und R2 bestimmt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Verstärkungsfaktor auf -1 gesetzt. Ein Operationsverstärker A2 bildet einen Integrator mit einer Zeitkonstanten, die durch einen Widerstand R3 und einen Kondensator C1 bestimmt ist. Der Operationsverstärker A2 integriert das Ausgangssignal vom Operationsverstärker Al. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Widerstand R3 einen Widerstandswert von 21,71kR Q und hat der Kondensator C1 eine Kapazität von 10 gUF. Ein Analogschalter S1 öffnet und schließt elektrisch. Er schließt, wenn das Steuereingangssignal den logischen Pegel "1" hat, um den lntegrationskondensator Cl kurzzuschließen und den Integrator auszulösen. Ein Ausgangssignal von der ersten Integrationsschaltung 431 liegt am dritten Analog/Digitalwandler 432.
Die zweite Integrationsschaltung 433 dient als eine Schaltung, die der ersten Integrationsschaltung ähnlich ist, und verstärkt das Steuerstromausgangssignal mit einem Verstärkungsfaktor, der durch Widerstände R4 und R5 bestimmt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dieser Verstärkungsfaktor auf -1 gesetzt. Ein Operationsverstärker A4 bildet einen Integrator mit einer Zeitkonstanten, die durch einen Widerstand R6 und einen Kondensator C2 bestimmt ist.
Der Operations verstärker A4 integriert das Ausgangssignal von einem Operationsverstärker A3. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Widerstand R6 einen Widerstandswert von 5 k Q und hat der Kondensator C2 eine Kapazität von 1 UF. Ein Analogschalter S2 öffnet und schließt elektrisch. Er schließt, wenn das Steuereingangssignal den logischen Pegel "1" hat, un, den lntegrationskondensator C2 kurzzuschließen und die daran integrierte Ladung einzuleiten. Das Ausgangssignal von der zweiten Integrationsschaltung 433 liegt am vierten Analog/Digitalwandler 434.
In der Steuerschaltung 409 ist eine Spannung von +500 V konstant an einem Kondensator C3 und ist eine Spannung von -500 V konstant an einem Kondensator C4 über eine Energiequelle mit konstanter Spannung gespeichert. Diese Kondensatoren C3 und C4 sind so eingebaut, daß die Spannung der Energiequelle aufgrund einer Stoßenergie oder Stoßspannung nicht schwanken kann, wenn das piezoelektrische Stellglied angesteuert wird. Wenn das Steuersignal vom Univibrator 408 den logischen Pegel 1 hat, wird der Transistor T1 über die Widerstände R10 und Ril durchgeschaltet. Der Kollektorstrom des Transistors T1 schaltet über die Widerstände R12 und R13 einen Transistor T2 durch. Dann liegt eine Spannung von +500 V an, so daß ein Strom über einen Konstantstromsteuerwiderstand R14-zum piezoelektrischen Stellglied 201 fließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Widerstand R14 einen Widerstandswert von 2031. Wenn das Steuersignal vom Univibrator 408 den logischen Pegel "O" hat, wird ein Transistor T3 über die Widerstände R15 und R16 durchgeschaltet. Der Kollektorstrom des Transistors T3 schaltet über die Widerstände R17 und R18 einen Transistor T4 durch. Dann liegt eine Spannung von -500 V an, so daß ein Strom über den Konstantstromsteuerwiderstand R14 zum piezoelektrischen Stellglied 201 fließt. Wenn der Transistor T2 durchgeschaltet wird, wird der zum piezoelektrischen Stellglied 201 durch die anliegende Spannung von 500 V fließende Strom über einen Stromtransformator TF aufgenommen und in ein Spannungssignal umgewandelt, das an der zweiten Integrationsschaltung 433 liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kennwert des Stromtransformators TF gleich 10 A/V gewählt.
Fig. 18 zeigt die Wellenform der Signale an den jeweiligen Teilen der in Fig. 17 dargestellten Schaltung. Immer dann, wenn ein Steuersignal (Fig. 18 (1)) vom Univibrator 408 empfangen wird, erzeugt die Steuerschaltung 409 Steuerspannungen von + 500 V und - 500 V (Fig. 18 (2)), um das piezoelektrische Stellglied 201 anzusteuern. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom mit einem Spitzenwert von 50 A, wie er in Fig. 18 (3) dargestellt ist, zum piezoelektrischen Stellglied 201. Fig. 18 (4) zeigt die Wellenform des Ladestromes, wenn eine Spannung von + 500 V anliegt, um einen Pumpbetrieb des piezoelektrischen Stellglieds 201 zu ermöglichen. Fig. 19 zeigt Einzelheiten dieser Wellenform. Die Einzelheiten der Wellenform von Fig. 18 (4) sind die tatsächlichen Wellenformen des Ladestromes auf der linken Seite von Fig. 19.
Die Zeitkonstante ist durch den Konstantstromsteuerwiderstand R14 und die Kapazität (1,5 pF) des piezoelektrischen Stellgliedes 201 bestimmt und beträgt 30 us. Das ist als eine annähernd Dreieckwelle mit einem Spitzenstrom von 50 A und einer Dauer von 40 us anzusehen, wie es auf der rechten Seite von Fig. 19 dargestellt ist. Dieser Strom wird in eine Dreieckwelle mit einer Spitenspannung von 50 V und einer Dauer von 40 us durch den Stromtransformator TF umgewandelt.
Die zweite Integrationsschaltung 433 integriert das Steuerstromsignal, wie es,in Fig. 18 (6) dargestellt ist. Dieses Signal wird um 20 mV bei jedem Integrationsvorgang erhöht. Wenn der Integrationsvorgang 500 Mal wiederholt ist, wird eine Spannung von 50 V als integrierter Wert des Steuerstroms erhalten.
In der Zwischenzeit integriert die erste Integrationsschaltung 431 ein Ausgangssignal (10 g/s/V) vom Luftströmungsmesser 31.
Wenn in diesem Fall angenommen wird, daß der mittlere Luftdurchsatz x gis beträgt, so beträgt die Ausgangsspannung vom Luftströmungsmesser 31 0,1 x. Da die Steuerfrequenz 18,4 x Hz beträgt, wenn die Proporationalitätskonstante k gleich 18,4 Hz/g/s ist, beträgt die Zeit zur Durchführung von 500 Integrationsvorgängen 500/18,4x s. Der Integrationswert wird gleich 10 V.
Wenn sich das piezoelektrische Stellglied 201 auf das Anlegen einer Spannung von t 500 V um 50 um ausdehnt/zusammenzieht und Kraftstoff in einer Menge von beispielweise 5 mm eingespritzt wird, werden die Signale des integrierten Steuerstroms und der integrierten Luftmenge beide gleich 10 V und kann die Proportionalitätskonstante k gleich 18,4 Hz/g/s sein. Wenn das Ausmaß des Zusammen- und Auseinanderziehens des piezoelektrischen Stellgliedes 201 aus irgendeinem:'Grunde, beispielsweise durch eine Temperaturänderung oder mit Ablauf der Zeit abnimmt und dementsprechend die Einspritzmenge abnimmt, wird der Steuerstrom herabgesetzt. Dementsprechend wird der integrierte Steuerstrom kleiner als 10 V. Wenn beispielsweise das Ausmaß des Auseinander-und Zusammenziehens des piezoelektrischen Stellgliedes 201 40 um und die Einspritzmenge 4 mm3 beträgt, wird der Spitzensteuerstrom gleich 40 A und nimmt der integrierte Steuerstrom auf 8 V ab.
Wenn die Proportionalitätskonstante k bei 18,4 Hz/g/s bleibt, bleibt das Signal für die integrierte Luftmenge bei 10 V und wird die Proportionalitätskonstante k mit 10/8 durch die Arbeit der Verarbeitungseinheit CPU 430 multipliziert, um auf 23,0 Hz/g/s korrigiert zu werden. Der integrierte Luftwert zum nächsten Arbeitszeitpunkt fällt daher mit dem integrierten Steuerstromwert zusammen, was eine fehlerfrei Korrektur zur Folge hat Wenn das Ausmaß des Zusammen- und Auseinanderziehens des piezoelektrischen Stellgliedes 201 zunimmt, kann gleichfalls in ähnlicher Weise, wie es oben beschrieben wurde, eine Korrektur erfolgen. Wenn beispielsweise der integrierte Steuerstromwert von 10 V auf 12 V zunimmt, wird die Proportionalitätskonstante k mit 10/12 multipliziert, um auf 15,33Hz/g/s korrigiert zu werden.
Das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F kann auf dem stöchiometrischen Wert gehalten werden. Die Anzahl der Integrationen ist auf einen so großen Wert von 500 gewählt, da es notwendig ist, die mittlere Abweichung des Wertes wahrzunehmen, um den Einfluß der 02-Sensorrückkopplung auszuschließen.
Bezüglich der Proportionalitätskonstanten k ist die- Korrektur mit k dann möglich, wenn der Rechenschritt "F . p" im ersten Unterprogramm (Fig. 7 (B)) durch den Rechenschritt "F . k . p" ersetzt wird. Das heißt, daß die Proportionalitätskonstante k, die im vierten Unterprogramm erhalten wird, das später beschrieben wird, gelesen wird, und daß dann der Korrekturkoefflzient p gelesen wird, wobei die korrigierte Frequenz durch Multiplizieren der Grundfrequenz F mit dem gelesenen Korrekturkoeffizienten p und der gelesenenProportionalitätskonstantenk erhalten wird.
Schließlich wird die erhaltene Frequenz in ein Zeitintervall oder eine Impulszahl T des Taktsignals ~ #2 für den binären Zähler 406 umgewandelt. Die Daten T werden im Schaltglied 405 verriegelt und der Programmablauf kehrt zum Hauptprogramm MAIN zurück. Danach vergleicht der digitale Komparator 407 das Ausgangssignal t des binären Zählers 406 mit dem Inhalt T des Schaltgliedes 405. Wenn t >/ T ist, erzeugt der Komparator 407 automatisch ein Steuersignal. Das Steuersignal wird in Spannungen von + 500 V durch die Steuerschaltung 409 umgewandelt und dient dazu, das piezoelektrische Stellglied 201 anzusteuern.
Im folgenden wird das vierte in Fig. 20 dargestellte Unterprogramm beschrieben. Das vierte Unterprogramm hat die niedrigste Priorität, die INT4 entspricht und wird immer dann ausgelöst, wenn das Steuersignal 500 mal erzeugt ist. Die Daten für die Wassertemperatur werden vom zweiten Analog/Digitalwandler 402 eingelesen. Es wird dann überprüft, ob die Wassertemperatur 600 C oder mehr beträgt.
Wenn die Wassertemperatur 600 C oder mehr beträgt, wird die folgende Arbeitsabfolge ausgeführt. Die integrierte Luftmenge E(Luft) wird vom dritten Analog/Digitalwandler 432 eingelesen. Danach wird der integrierte Steuerstrom E(Strom) vom vierten Analog/ Digitalwandler 434 eingelesen. Anschließend wird das Rücksetzsignal für den Integrationskondensator des Schaltgliedes 435 für den nächsten Integrationsvorgang erzeugt. Die integrierte Luftmenge E(Luft) und der integrierte Steuerstrom E(Strom) werden miteinander verglichen. Wenn der Absolutwert des Unterschiedes zwischen diesen beiden integrierten Werten kleiner als eine vorbestimmte Konstante £ ist, muß die Proportionalitätskonstante k nicht geändertwerden und kehrt die Programmabfolge zum Hauptprogramm MAIN zurück. Wenn der Wert E(Luft) größer als die Daten E(Strom) zu ist, bedeutet das, daß die Einspritzmenge bezüglich des Durchsatzes der angesaugten Luft klein ist. Dementsprechend wird die Proportionalitätskonstante k korrigiert. Die Proportionalitätskonstante k kann dadurch korrigiert werden, daß der Wert E(Luft)/E(Strom) mit k multipliziert wird oder die Konstante in Schritten von 5 % erhöht wird. In jedem Fall laufen die Werte E(Luft) und E(Strom) zusammen, so daß sie übereinstimmen, um das Kraftstoff-Luftverhältnis auf dem theoretischen Verhältnis zu halten. Wenn andererseits der Wert E(Luft) kleiner als der Wert E(Strom) ist, wird die Proportionalitätskonstante k in ähnlicher Weise korrigiert. Die korrigierte Proportionalitätskonstante k wird im Speicher RAM 413 gespeichert, und der Programmablauf kehrt zum Hauptprogramm MAIN zurück. Die Proportionalitätskonstante k, die in dieser Weise fortgeschrieben ist, wird zur Berechnung der Grundfrequenz im ersten Unterprogramm in Fig. 7B verwandt. Da der Speicher RAM 413 eine Reserveenergieversorgung hat, kann der Inhalt, der im Speicher RAM 413 gespeichert ist, selbst dann nicht verlorengehen, wenn die Energieversorgung abgeschaltet wird.
Nach der zweiten Korrektur oder nach dem Fortschreiben der Proportionalitätskonstanten k kann das vorhergehende Ergebnis verwandt werden, so daß sich ein Lerneffekt ergibt. Wenn die Wassertemperatur unter 600 C liegt, ist das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F nicht identisch mit dem theoretischen Verhältnis. Daher wird die Proportionalitätskonstante k nicht in der oben beschriebenen Weise korrigiert und erfolgt allein eine Initialisierung oder Auslösung der Integrationsschaltungen. Der Programmablauf kehrt dann zum Hauptprogramm MAIN zurück.
In dieser Weise wird die Proportionalitätskonstante k in bestimmten Zeitintervallen nach Maßgabe der Beziehung zwischen dem integrierten Steuerstrom und der integrierten Luftmenge korrigiert. Die Grundfrequenz zum Erzielen des theoretischen Kraftstoff-Luftverhältnisses kann daher konstant gehalten werden.
Die Arbeitsweise der in Fig. 16 dargestellten Steuereinheit ECU wurde im obigen für den Fall beschrieben, in dem der integrierte Steuerstrom und die integrierte Luftmenge miteinander verglichen werden und die Steuerfrequenz geändert wird, so daß der integrierte Steuerstrom und die integrierte Luftmenge übereinstimmen. Statt einer Korrektur der Frequenz kann jedoch eine Korrektur der Steuerspannung erfolgen. Fig. 21 zeigt den Fall, bei dem die Steuerspannung geändert wird. Wenn in diesem Fall der Wert E(Luft) größer als der Wert E(Strom) ist, setzt die CPU 411 den vorhergehenden Wert des Verhältnisses E(Luft)/E(Strom) in den Digitalwandler 450. Das Ausgangssignal vom Digitalwandler 450 wird durch Stabilisatoren 460 und 470 in Spannungen umgewandelt, die das + 50fache des ursprünglichen Wertes sind, wobei diese Spannungen dann der Steuerschaltung 409 zugeführt werden. Wenn der Wert E(Luft) kleiner als der Wert E(Strom) ist, nimmt das Ausgangssignal des Digital/Analogwandlers 450 ab, um die Steuerspannung zu verringern, wodurch die Einspritzmenge herabgesetzt wird.
Es kann auch der Steuerstrom selbst als konstanter Strom gesetzt werden, wobei der konstante Strom oder die Leitungszeit zur Korrektur geändert werden kann.
Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung das Ausmaß des Zusammen- und Auseinanderziehens eines Druckstellgliedes, beispielsweise eines piezoelektrischen Stellgliedes indirekt durch den integrierten Steuerstrom wahrgenommen und wird dieser wahrgenommene Wert so gesteuert, daß eine vorbestimmte Beziehung zur integrierten angesaugten Luftmenge beibehalten wird. Selbst wenn sich die Kennwerte des Stellgliedes ändern, kann somit das Kraftstcff-Luftvernältnis mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Wenn die Integrationszeit durch die Anzahl der Steuervorgäng bestinmt ist, kann ein im wesentlichen konstanter Endintegrationswert unabhängig von den Maschinenverhältnissen erhalten werden. Dann wird eine Beeinträchtigung der Wahrnehmungsgenauigkeit der Sensoren vermieden. Wenn die Integrationszeit so gewählt ist, daß sie ausreichend länger als das Rückkopplungsintervall des O2-Sensors ist, kann das Schwingen des Kraftstoff-Luftverhåltnisses A/F durch die Rückkopplung vom 02-Sensor gemittelt werden und können Änderungen -im Kraftstoff-Luftverhältnis A/F zuverlässig wahrgenommen werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungst)eispielen wurde der Kraftstoff asynchron mit der Umdrehung der Maschine eingespritzt, um die Einspritzmenge zu bestimmen. Die Einspritzmenge kann jedoch auch nach Maßgabe der Anzahl der Einspritzvorgänge aus der Bezugszeit synchron mit der Umdrehung der Maschine bestimmt werden.
Zu diesem Zweck weist das in Fig. 22 dargestellte Ausführungsbeispiel einen Bezugszeitsignalgenerator auf, der aus einem magnetischen Abnehmer 34, einer magnetischen Scheibe 35 und einem Vorsprung 36 besteht. Der magnetische Abnehmer 34 zum Liefern eines Bezugszeitsignals zur Steuereinheit ECU 4 ist an der Maschine E angebracht. Der magnetische Abnehmer 34 nimmt den Vorsprung 36 wahr, der an der magnetischen Scheibe 34 ausgebildet ist, die an der Nockenwelle angebracht ist, die sich einmal bei jeder Umdrehung der Maschine dreht. Der Zeitpunkt, an dem der magnetische Abnehmer 34 und der Vorsprung 36 einander gegenüberliegen, d.h.
an dem das Bezugszeitsignal der ECU 4 geliefert wird, ist auf einen vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Schließen des Auspuffventiles und vor dem Erreichen des oberen Totpunktes durch den Kolben festgelegt. Die ECU 4 berechnet die Grund(einspritz)zahl (Frequenz) proportional zum Ausgangssignal vom Luftströmungsmesser 31. Eine kombinierte Einespritzpumpe 2 wird sooft angetrieben, wie es der Grundzahl entsprechend den Signalen vom Wassertemperatursensor und vom 02-Sensor entspricht, und zu einem Zeitpunkt betrieben der durch das Bezugszeitsignal angegeben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiei ist die kombinierte Einspritzpumpe 2 im Zylinderkopf angeordnet und liefert die Einspritzpumpe 2 den Kraftstoff direkt in den Zylinder.
Die ECU 4 hat den in Fig. 23 dargestellten Aufbau. Das Ausgangssignal vom magnetischen Abnehmer 34 wird durch die wellenformende Schaltung 450 geformt und an den Unterbrechungseingang INT1 der CPU 411 gelegt. Taktsignale ß1 und 72 liegen an den Unterbrechungseingängen INT2 und INT3 der CPU 411.
Ein Sperr- oder Schaltglied 405' hat einen Tasteingang und verriegelt zum Zeitpunkt des Tastsignals die Einspritzzahl Nt, die dadurch erhalten ist; daß die durch die CPU 411 berechnete Einspritzzahl der kombinierten Einspritzpumpe abgerundet wird. Ein Zähler 406' weist einen Starteingang und eine Stopeingang auf.
Am Starteingang des Zählers 406' liegt das Tastsignal, das auch am Schaltglied 405' liegt, während-am Stopei#ngang ein Koinzidenzausgangssignal von einem digitalen Komparator 407 liegt.
Wenn daher eine vorbestimmte Einspritzzahl Nt im Schaltglied 405' vorliegt, wird der Zähler 406' in Gang gesetzt. Nach dem -Zähler der vorbestimmten Einspritzzahl Nt empfängt der Zähler 406' ein Koinzidenzsignal vom Komparator 407, so daß er aufhört zu zählen.
Der interne Zähler wird rückgesetzt. Während dieser Zeit werden Impulse mit einem Tastverhältnis von 50 % (1 kHz ) für die vorbestimmte Einspritzzahl Nt am Serienausgang des Zählers 406' erzeugt. Dieses Impulssignal liegt an einer Steuerschaltung 409.
Ein Digital/Analogwandler 451 wandelt den Wert, der der Steuerspannung entspricht, die durch die CPU 411 berechnet wird, in eine analoge Spannung um, die an der Steuerschaltung 409 liegt.
Die Steuerschaltung 409 umfaßt eine variable Spannungsquelle zum Andern der Ausgangsspannung nach Maßgabe der Spannung vom Digital/ Analogwandler 451 und eine Schaltung mit Schalterfunktion zum Umschalten der variablen Spannungquelle über ein Steuersignal vom Serienausgang des Zähers 406'. Die variable Spannungsquelle erzeugt Spannungen von + 500 V, wenn die Ausgangsspannung vom Digital/Analogwandler 451 5 V beträgt und Spannungen von + O V, wenn die Ausgangsspannung vom Digital/Analogwandler 451 0 V beträgt. Die Ansprechzeit der variablen Spannungsquelle ist ausreichend kurz bezogen auf die Steuerfrequenz (1 kHz).
Im folgenden wird anhand von Fig. 24A ein fünftes Unterprogramm mit einer Priorität beschrieben, die dem Unterbrechungseingang INT1 entspricht. Das fünfte Unterprogramm wird immer dann in Gang gesetzt, wenn das Ausgangssignal, d. h. das Bezugszeitsignal von der Wellenformenden Schaltung 450 empfangen wird (bei jeweils zwei Umdrehungen der Maschine). Im fünften Unterprogramm wird der mittlere Durchsatz der angesaugten Luft berechnet. Der berechnete Mittelwert wird korrigiert und erzeugt. Die Daten £ Luft, die im zweiten Unterprogramm berechnet werden, (Priorität entsprechend INT3) das in Fig. 7 dargestellt ist, und die Daten N werden aus dem Speicher RAM ausgelesen, um die Berechnung Av(Luft) =ZLuft/N auszuführen. Der Ausdruck Av(Luft) entspricht dem mittleren Durchsatz der angesaugten Luft in einem Zeitintervall zwischen dem vorhergehenden Bezugszeitsignal und dem laufenden Bezugszeitsignal (INT1). Als Vorbereitung für den nächsten Integrationsvorgang werden danach die Daten Y Luft und die Daten N auf 0 gelöscht. Die Grund(einsprit#)zahl Nf wird aus dem Durchsatz Av(Luft) der angesaugten Luft berechnet. Zu diesem Zweck wird die Grundzahl Nf, die dem Luftdurchsatz Av(Luft) entspricht experimentell bestimmt. Das erhaltene Ergebnis wird in Form einer Tabelle im Speicher ROM gespeichert. Anschließend wird die Grundzahl Nf durch eine Interpolation vom vorhergehenden Luftdurchsatz Av(Luft) berechnet. Anschließend wird die Grundzahl Nf nach Maßgabe des Korrekturkoeffizienten p korrigiert, der im dritten Unterprogramm berechnet wird, das in Fig. 7D dargestellt ist (und der Priorität von INT4 entspricht). Der Korrekturkoeffizient p, der im Speicher RAM gespeichert ist, wird ausgelesen und mit der Grundzahl Nf multipliziert, um eine korrigierte Ansteuerzahl Nd zu erhalten.
Wenn der Durchsatz der angesaugten Luft 0,3 g/2 Umdrehungen beträgt und der Korrekturkoeffizient gleich 1,1 ist, wird 5,52 . 1,1 = 6,072 erhalten. Die erhaltene Zahl ist nicht ganzzahlig. Die Steuerzahl der kombinierten Einspritzpumpe 2 muß ganzzahlig sein, und die Bruchteile müssen in derselben Weise verarbeitet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Bruchteile in der folgenden Weise verarbeitet. Wenn die Stuerzahl Nd gleich 6,072 beispielsweise berechnet wird, wird der ganzzahlige Teil dazu benutzt, das Stellglied über den vollen Hub, d.h. mit Spannungen von f 500 V anzusteuern. Für die Bruchteile wird die Steuerspannung des piezoelektrischen Stellgliedes 201 so geändert, daß der Hub von 0 auf einen vollen Hub geändert wird. Die Beziehung zwischen der Steuerspannung und dem Hub wird experimentell bestimmt und vorher im Speicher ROM gespeichert. Wenn die erhaltene Steuerzahl gleich 0,072 ist, wird das Stellglied mit Spannungen von t 36 V angesteuert. Um diese Verarbeitung durchzuführen, erzeugt die CPU 411 eine Zahl Nt, die gleich dem ganzzahligen Teil der Steuerzahl Nd + 1 ist. Für die Zahl Nt - 1 muß das Stellglied nur über den vollen Hub, d.h. mit Spannungen von + 500 V angesteuer:werden. Dementsprechend wird die Ausgangsspannung vom Digital/Analogwandler 451 auf 5 V gesetzt. Für die Daten der letzten Zahl Nt wird ein Wert, der den Bruchteilen entspricht, im Digitalanalogwandler 451 gespeichert, um einen vorbestimmten Hub zu erhalten. Die Zahl Nt wird im Schaltglied 405' im fünften Unterprogramm verriegelt. Die Ausgangsspannung zum Digital/Analogwandl#er 451 wird auf 5 V gesetzt.
Ein Wert, der der Steuerspannung für einen vorbestimmten Hub entspricht, wird dem Digital/Analogwandler 451 nur für die letzte Zahl Nt geliefert. Die Zahl Nt wird im Schaltglied 405' im fünften Unterprogramm verriegelt und dem Digital/Analogwandler 451 im sechsten Unterprogramm geliefert. Am Ende des fünften Unterprogramms werden Daten für den ganzzahligen Teil oder die Zahl Nt und die Daten Nr für den Bruchteil im RAM gespeichert und kehrt der Programmablauf zum Hauptprogramm MAIN zurück. Das sechste Unterprogramm wird immer dann in Gang gesetzt, wenn das Steuersignal als Serienausgangssignal vom Zähler 406' abfällt. Fig. 25 zeigt in einem Zeitdiagramm die jeweiligen Teile im sechsten Unterprogramm, Im sechsten Unterprogramm werden die Daten Nt, die im fünften Unterprogramm im Speicher RAM gespeichert wurden, ausgelesen und um 1 vermindert. Dann wird überprüft, ob Nt gleich 1 ist. Wenn das der Fall ist, erfolgt eine Verarbeitung der Bruchteile. Die Verarbeitung der Bruchteile wird in der folgenden Weise durchgeführt.
Die Bruchteildaten Nr der Zahl Nd, die im Speicher RAM gespeichert und im fünften Unterprogramm berechnet wurden, werden ausgelesen.
Um einen Wert d zu erhalten, der Nr entspricht, wird d entsprechend Nr durch Interpolation nach Maßgabe einer Tabelle berechnet, die im Speicher ROM gespeichert ist. Der berechnete Wert d wird dem Digital/Analogwandler zugeführt. Die fortgeschriebene Zahl Nt wird im Speicher RAM gespeichert und der Prograrnnablauf kehrt zum Hauptprogramm MAIN zurück. Wenn der durch Subtrahieren der Zahl 1 von der Zahl Nt erhaltene Wert nicht gleich 1 ist, dann wird überprüft, ob dieser Wert gleich 0 ist. Wenn das der Fall ist, ist das Stellglied in der vorbestimmten Anzahl von Steuervorgängen angesteuert worden und werden die Daten dmax dem Digital/Analogwandler zugeführt, um die Steuerspannungen auf t 500 V zu setzen.
Der Programmablauf kehrt dann für den nächsten Zyklus zum Hauptprogramm MAIN zurück. Wenn (Nt - 1) weder gleich 0 noch gleich ist, muß das Stellglied über einen vollen Hub angesteuert werden.
Dann werden die Daten dmax dem Digital/Analogwandler zugeführt, um die Steuerspannungen auf o 500 V zu setzen und wird die fortgeschriebene Zahl Nt im Speicher RAM gespeichert. Der Programmablauf kehrtdann zum Hauptprogramm MAIN zurück. Wenn bei der obigen Datenverarbeitung beispielsweise Nd nach der Korrektur gleich 3,5 ist, so sind Nt gleich 4 und Nr gleich 0,4. Die Daten Nt und die Anderung der Wellenform der Steuerspannung sind dementsprechend in Fig. 25 dargestellt. Das Stellglied wird über einen vollen Hub die ersten drei Mal und über einen halben Hub aas letzte Mal angesteuert. In dieserWeise wird der Kraftstoff unter hohem Druck so oft, wie es der Kraftstoffmenge entspricht, synchron mit der Umdrehung der Maschine und auf jees Bezugszeitsignal (INT1) ansprechend eingespritzt. Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurde der Kraftstoff in im wesentlichen gleichen Zeitintervallen vom Bezugszeitpunkt eingespritzt. Bei einem Dieselmotor ist es jedoch bevorzugt, die Intervalle zu ändern, wie es in Fig. 26 dargestellt ist.
Fig. 26 zeigt die Wellenform der Steuersignale, die bei der in Fig.
22 dargestellten Anlage dem piezoelektrischen Stellglied zuzuführen sind. In Fig. 26 ist die Zeit auf der Abszisse aufgetragen, während die Steuersignalspannung auf der Ordinate aufgetragen ist.
Weiterhin sind der Einspritzstartzeitpunkt Di, das gesamte Einspritzintervall T und die einzelnen Einspritzintervalle rl, 7 2 und r:3 dargestellt. In Fig. 26 (1) bis (3) sind jeweils die Signalwellenformen bei der Arbeit der Maschine mit niedriger, mittlerer und hoher Drehzahl dargestellt.
Im folgenden sei angenommen, daß die Steuersignalspannungen t 300 V betragen, und daß die pro Einspritzvorgang der kombinierten Einspritzpumpe eingespritzte Kraftstoffmenge lmm3 beträgt. Wenn die Brennkraftmaschine eine Kraftstoffmenge von 30mm3 pro Verbrennungsvorgang benötigt, spritzt die kombinierte Einspritzpumpe 2 30 Mal vom Einspritzstartzeitpunkt Di an Kraftstoff ein.
Die Einspritzintervalle der 30 Einspritzungen sind nicht gleich. Das Einspritzintervall rrn (us) zwischen der n-ten Einspritzung und der (n + 1)sten Einspritzung für eine Drehzahl N (Umdrehungen/min) ist gegeben durch: 8 n = 300 - 10(nu - (N-1000)/10 (uns).
Wenn g #n 60 us oder weniger beträgt, wird 7 n auf 60 us gehalten.
Bei der in Fig. 22 dargestellten Anlage wird daher das Einspritzintervall t mit Zunahme der Anzahl der Einspritzzeitpunkte und der Drehzahl verkürzt. Uber einen gegebenen Grenzwert hinaus wird das Intervall jedoch konstant gehalten.
Wenn die benötigte Einspritzmenge abnimmt, wird die Einspritzung beendet, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Einspritzvorgängen vom Einspritzstartzeitpunkt aus vollendet ist. Die Dauer, für die eine Spannung von 300 V am piezoelektrischen Stellglied für eine einzelne Einspritzung liegt, ist auf 60 us festgelegt.
Die oben beschreibenen speziellen Zahlen stellen nur Beispiele dar und müssen entsprechend dem tatsächlichen Typ der betreffenden Brennkraftmaschine in geeigneter Weise gewählt werden. Wenn die maximale Anzahl der Einspritzungen für einen Verbrennungsvorgang 50 beträgt, ist die Lastauflösung der Brennkraftmaschine nur gleich 1/50. Um eine feinere Auflösung zu erhalten, kann die Steuerspannung, die zum letzten Steuerzeitpunkt für jeden Verbrennungsvorgang anzulegen ist, variabel gemacht werden.
Wenn die Brennkraftmaschine eine Viertaktmaschine ist, muß Kraftstoff nicht in alle vier Zylinder genau so oft eingespritzt werden und kann eine Auflösung von 1/(50 . 4) erhalten werden. Wenn zwei Verbrennungsvorgänge jedes Zylinders als ein Takt angesehen werden, und die Steuerzahl einmal für jeden Takt geändert wird, kann eine Auflösung von 1/(50 . 2) erhalten werden. Eine Auflösung von lot(50 . 4 . 2) kann dann erhalten werden, wenn diese Steuerung für alle vier Zylinder durchgeführt wird.
In dieser Weise kann eine kräftige Verbrennung dadurch erzielt werden, daß die Einspritzmenge erhöht wird, indem das Einspritzintervall zum Ende jedes Verbrennungsvorganges verkürzt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiei wird das entstehende Geräusch herabgesetzt und wird der Verbrennungswirkungsgrad erhöht.
Um den oben beschriebenen Steuervorgang auszuführen, wird die Steuereinheit ECU 4 verwandt, die in Fig. 27 dargestellt ist. Ein Sensor zum Wahrnehmen des Maschinenbetriebszustandes umfaßt einen Kurbelwellenwinkelsensor und einen Lastsensor.
Wie es in Fig. 27 dargestellt ist, umfaßt der Kurbelwellenwinkelsensor die Bauteile 61 bis 66. Der Winkelsensor 61 umfaßt beispielsweise einen Lichtunterbrecher. Der Sensor 61 ist in der unmittelbaren Nähe des Außenumfangs einer Signalplatte 63 angeordnet, die an einer Welle angebracht ist, die sich bei jeder halben Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine dreht. Der Sensor 61 nimmt einen Schlitz 64 wahr, der im Außenumfang der Signalplatte 63 ausgebilet ist und erzeugt 720 Winkelsignale S(CA) bei jeder Umdrehung der Signalplatte 63. Somit entspricht ein Impuls des Winkelsensors einem Drehwinkel 10 CA der Kurbelwelle der Maschine.
Eine Bezugsstellungssensor 65 umfaßt in ähnlicher Weise einen Lichtunterbrecher. Der Sensor 65 nimmt einen Schlitz 66 wahr, der in der Signalplatte 63 ausgebildet ist. Der Schlitz 66 ist an einer derartigen Stelle ausgebildet, daß ein Bezugssignal zu einem Zeitpunkt etwa 300 CA vor dem oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine erzeugt wird.
Ein Lastsensor 67 umfaßt ein Potentiometer, das mit dem Gaspedal 68 gekoppelt ist, das seinerseits mit einem Drosselventil gekoppelt ist. Der Lastsensor 67 erzeugt ein Spannungssignal V das der öffnung 6 des Gaspedals 68 entspricht.
Die Ausgangssignale des Winkelsensors 61 und des Bezugsstellungssensors 65 werden durch wellenformende Schaltungen 450A und 450B jeweils geformt, um in digitale Signale von 0 V oder 5 V umgewandelt zu werden. Das Spannungssignal V(#) vom Lastsensor 67 wird durch einen Analog/Digitalwandler 401 in ein digitales 16-Bit-Signal S(e) umgewandelt.
Ein Maschinendrehzähler 453 ist ein 16-Bit-Zähler, an dem ein Bezugssignal S(ref) von der wellenformenden Schaltung 450B am Rücksetzeingang R und ein Taktsignal ~ #1 vom Taktgenerator 404 am Takteingang C liegen. Der Maschinendrehzähler 453 arbeitet so, daß er automatiSch am maximalen Zählerstand anhält, um ein überzählen zu vermeiden, bevor das Rücksetzsignal von der wellenformenden Schaltung 450A empfangen wird. Jeder im folgenden beschriebene Zähler hat gleichfalls diese Funktion.
Der Inhalt des Maschinendrehzählers 453 wird verriegelt, wenn das Rücksetzsignal empfangen wird, und auf die Sammelleitung 414 gegeben. Das Bezugssignal S(ref) wird als dieses Rücksetzsignal verwandt. Dementsprechend entspricht das Ausgangssignal S(TN) vom Maschinendrehzähler 453 einem Masch i nend rehzc i t i nte rva 1 1 TN.
Ein Winkelzähler 454 ist gleichfalls ein 16-Bit-Zähler, an dem das Bezugssignal S(ref) am Rücksetzeingang R und das Winkelsignal S(CA) am Takteingang C liegen. Der Inhalt S(D) des Winkelzählers 454 gibt den Maschinendrehwinkel D nach der Erzeugung des Bezugssingals S(ref) wieder.
Ein Winkelsperr- oder Schaltglied 455 ist ein 16-Bit-Schaltglied.
Das Schaltglied 455 verriegelt den Einspritzstartzeitpunkt Di von der CPU 411 und liefert diesen Zeikpunkt einem Winkelkomparator 456.
Der Winkelkomparator 456 ist ein 16-Bit-Komparator, der das Ausgangssignal S(D) vom Winkelzähler 454 und das Ausgangssignal S(D1) vom Winkelschaltglied 455 vergleicht. Wenn das Signal S(D) gleich dem Signal S(Di) ist, d.h. wenn der Maschinendrehwinkel D den Einspritzstartzeitpunkt Di erreicht, erzeugt der Komparator 456 ein Koinzidenzsignal S19 mit einem logischen Pegel "1" für ein ODER-Glied 459.
Ein voreinstellbarer Abzähler 458 empfängt ein Signal S(r ), das dem berechneten Einspritzintervall von der CPU 411 entspricht, an seinem Dateneingang DATA und empfängt ein Taktsignal « #2 mit einer Frequenz von 1 MHz vom Taktgenerator 404 am Takteingang C. Ein übertragungseingang Ci des Zählers 458 empfängt ein Ausgangssignal von einem Univibrator 408. Wenn der Übertragungseingang auf dem logischen Pegel "O" liegt, zählt der Zähler 458 ab. Wenn der Inhalt des Abzählers 458 den Wert Null erreicht, erzeugt der Zähler 458 an seinem übertragungsausgang CO ein Signal mit dem logischen Pegel 1. Der Abzähler 458 weist gleichfalls einen Rücksetzeingang R auf. Wenn der Rücksetzeingang R auf dem logischen Pegel "1" liegt, unterbricht der Zähler 458 den Zähivorgang.
Das Sperr- oder Schaltglied 405 ist ein 1-Bit-Schaltglied und liefert ein Zählendkennzeichen von der CPU 411 dem Rücksetzeingang R des Abzählers 458. Anfang und Ende der Arbeit des Abzählers 458 werden in dieser Weise gesteuert.
Das ODER-Glied 459 verknüpft das Ausgangssignal vom Winkelkomparator 456 und das übertragungsausgangssignal CO vom Abzähler 458 nach der logischen CDER-Funktion. Ein ODER-Signal S(OR) vom ODER-Glied 459 liegt am Univibrator 408. Das Ausgangssignal S(OR) vom OrJER-Glied 459 liegt am Triggereingan, aes Univibrators 408.
Synchron mit der Vorderflanke des Signals S(OR) erzeugt der Univibrator 408 ein Ausgangssignal S(Q) mit bestimmter Dauer von beispielsweise 60 ps Das Ausgangssignal S(Q) liegt auch am übertragungseingang Ci des Abzählers 458.
Der Unterbrechungseingang INT 1 der CPU 411 empfängt das Bezugssignal S(ref) und der Unterbrechungseingang INT 2 empfängt das Ausgangssignal S(OR) vom ODER-Glied 459.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Steuereinheit ECU mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
Die Fig. 28 und 29 zeigen die Flußdiagramme der ECU 4. Fig. 28 zeigt das siebente Unterprogramm, das der Priorität von INT 1 entspricht, und Fig. 29 zeigt das achte Unterprogramm, das der Priorität von INT 2 entspricht. Fig. 30 zeigt die Wellenform der Signale an den jeweiligen Teilen der ECU 4. Fig. 30 (1) zeigt ein Bezugssignal (INT 1), Fig. 30 (2) zeigt ein Winkelsignal, Fig. 30 (3) zeigt das Ausgangssignal des Winkelkomparators, Fig. 30 (4) zeigt das Abzählerrücksetzsignal, Fig. 30 (5) zeigt das Ausgangssignal des 00ER-Gliedes, Fig. 30 (6) zeigt das Ausgangssignal des Univibrators, Fig. 30 (7) zeigt das Übertragungsausgangssignal des Abzählers, Fig. 30 (8) zeigt das Steuersignal und Fig. 30 (9) zeigt den Einspritzzustand, wobei mit J die Einspritzung und mit S die Unterbrechung bezeichnet sind.
Das in der CPU 411 gespeicherte Programm besteht aus dem Hauptprogramm MAIN, dem siebten Unterprogramm, das immer dann in Gang gesetzt wird, wenn das Unterbrechungseingangssignal INT 1 empfangen wird, und dem achten Unterprogranm, das immer dann in Gang gesetzt wird, wenn das Unterbrechungseingangssignal INT 2 empfangen wird.
Nachdem jeder Teil initialisiert ist, ist im Hauptprogramm eine Unterbrechung erlaubt, um in die Leerlaufschleife einzutreten.
Das siebte Unterprogramm wird immer dann in Gang gesetzt, wenn das Bezugssignal S(ref) empfangen wird, das in Fig. 30 (1) dargestellt ist. Die Einspritzmenge q, der Einspritzstartzeitpunkt Di, das Einspritzintervall 't und die Ventilöffnungszahl n werden berechnet, um den Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt zu steuern. Am Anfang des siebten Unterprogramms wird die Öffnung e des Gaspedals vom Analog/ Digitalwandler 401 eingelesen. Anschließend wird die Drehfrequenz TN vom Maschinendrehzähler 453 eingelesen. Die Maschinendrehzahl NE wird aus der Drehfrequenz TN berechnet. Die richtige Einspritzmenge Q wird durch eine Interpolation aus der Liste der EinspritzmengenQ für die öffnung e und die Maschinendrehzahl NE berechnet.
Die Liste ist experimentell vorherbestimmt und im Speicher ROM der CPU 411 gespeichert.
Anschließend wird die Einspritzmenge q in 1 mm3 pro öffnung der kombinierten Einspritzpumpe 2 geteilt, um die Anzahl n der Einspritzungen der Düse zu erhalten. In der Zwischenzeit wird der richtige Einspritzstartzeitpunkt Di durch eine Interpolation aus der Liste der Einspritzmengenq und des Einspritzstartzeitpunkts D entsprechend der Maschinendrehzahl NE berechnet. Die Liste ist in ähnlicher Weise auf der Grundlage von Versuchen bestimmt, und im Speicher ROM der CPU gespeichert.
Der Anfangswert # 1 des Intervalls t wird nach der folgenden Beziehllng berechnet: 300 - (NE - 1000)/10 (µs), was dadurch erhalten wird, daß n = 1 in die Gleichung T = 300 - 10(n -1)- (NE - 1000)/10 (us) eingesetzt wird. Es wird dann überprüft, ob der Anfangswert T1 60 µs oder mehr beträgt. Wenn der Anfangswert # 1 60 us oder weniger beträgt, wird er auf 60 µs festgesetzt. Um die Einspritzung zu beginnen, wird das Endkennzeichen auf den logischen Pegel #0 gesetzt und im Schaltglied 405 verriegelt. Dann wird der Einspritzstartzeitpunkt D. im Winkelschaltglied 455 verriegelt. Die Einspritz-.
zahl n,der Anfangswert #1 des Einspritzintervalls und das Endkennzeichen werden im Speicher RAM gespeichert.
Das achte in Fig. 29 dargestellte Unterprogramm wird immer dann in Gang gesetzt, wenn das Ausgangssignal vom ODER-Glied 459, das in Fig. 30 (5) dargestellt ist, auf den logischen Pegel 111 ltkommt.
In diesem Unterprogramm werden die Einspritzzahl n und das Einspritzintervall # gesteuert. Zunächst wirdeine Einspritzzahl n vom Speicher RAM ausgelesen und auf (n - 1) fortgeschrieben.
Es wird überprüft, ob die fortgeschriebene Zahl n gleich 0 ist. Wenn das der Fall ist, muß die Einspritzung enden. Das Endkennzeichen wird daher auf den logischen Pegel "1" gesetzt und dem Schaltglied 405 zugeführt. Wenn die Zahl n nicht gleich 0 ist, wird das Endkennzeichen auf den logischen Wert "0" gesetzt und dem Schaltglied 405 zugeführt. Anschließend wird das Einspritzintervall C vom Speicher RAM ausgelesen und dem Abzähler 458 zugeführt. Das Intervall wird auf ( # - 10) us fortgeschrieben. Es wird dann überprüft, ob das fortgeschriebene Intervall X gleich 60 µs oder größer ist.
Wenn das Intervall t kleiner als 60 Cis ist, wird es auf 60 Cis gesetzt und wieder im Speicher RAM gespeichert. Die Einspritzzahl n wird im Speicher RAM gespeichert und der Programnlablauf ketrt zum Hauptprogramm MAIN zurück.
Wenn die vorbestimmte Anzahl von Winkelsignalen S(CA), die in Fig. 30 (2) dargestellt sind, dem Winkeizähler 454 ab dem Zeitpunkt der Erzeugung des Signals S(ref) geliefert sind, wird das Ausgangssignal S(D) des Winkelzählers 454 gleich dem Ausgangsignal S(Di) vom Winkelschaltglied 455. Dann tritt das Impulsausgangssignal, das in Fig. 30 (3) dargestellt ist, am Ausgang des Winkelkomparators 456 auf. Das bedeutet, daß der Maschinendrehwinkel den Einspritzstartzeitpunkt Di erreicht hat. Dann wird das in Fig. 30 (5) dargestellte Ausgangssignal S(OR) vom ODER-Glied 459 erzeugt, um den Univibrator 408 auszulösen. Der Univibrator 408 erzeugt dann ein Impulsausgangssignal von 60 ps, wie es in Fig.
30 (6) dargestellt ist. Gleichzeitig kommt im achten Unterprogramm der Rücksetzeingang R des Abzählers 458 auf den logischen Pegel tOt und wird der Abzähler aktiviert.
Der Abzähler 458 beginnt synchron mit der nachlaufenden Flanke des Ausgangssignals vom Univibrator 408 abzuzählen. Nachdem das Einspritzintervall von ~Cps abgelaufen ist, tritt ein Impulsausgangssignal, das in Fig. 30 (7) dargestellt ist, am Übertragungsausgang CO des Abzählers 458 auf. Dieses Impulsausgangssignal löst den Univibrator 408 über das ODER-Glied 459 aus, um ein weiteres Impulssignal von 60 ps zu erzeugen.
Der obige Arbeitsvorgang wird für die Anzahl der Einspritzungen wiederholt. Im achten und letzten Unterprogramm kommt das Ausgangssignal vom Schaltglied 405 auf den logischen Pegel "1", wie es in Fig. 30 (4) dargestellt ist und wird der Abzähler 458 außer Betrieb gesetzt. Es wird daher das letzte Ausgangssignal vom Univibrator 408 erhalten.
Das Ausgangssignal vom Univibrator 408 liegt an der Steuerschaltung 409. Wenn das empfangene Signal den logischen Pegel "1" hat, wird eine Steuerspannung von + 300 V, die in Fig. 30 (8) dargestellt ist, an das piezoelektrische Stellglied 201 gelegt. Wenn das empfangene Signal den logischen Pegel "O" hat, wird eine Steuerspannung von - 300 V angelegt, um die Kraftstoffeinspritzung zu unterbrechen.
Das ist in Fig. 30 (9) dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Einspritzmenge zum Ende jedes Verbrennungsvorganges für eine kräftige Verbrennung erhöht und wird dementsprechend der Verbrennungswirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht, während die Geräusche unterdrückt werden.
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Claims

Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine PATENTANSPRUCHE Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine kombinierte Einspritzpumpe zum Komprimieren des Kraftstoffes und zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge, wobei die kombinierte Einspritzpumpe ein Stellglied, das auf eine anliegende Spannung ansprechend zusammen- oder auseinandergezogen werden kann, einen Kolben zum Einziehen des Kraftstoffes in eine Pumpenkammer und zum Komprimieren des eingezogenen Kraftstoffes und ein Einspritzventil zum Einspritzen des komprimierten Kraftstoffes aufweist, und eine elektronische Steuereinrichtung zum Steuern der Anzahl, in der die Steuerspannung an das Stellglied angelegt wird, und zum Steuern der eingespritzten Kraftstoffmenge nach Maßgabe der Anzahl der Arbeitsvorgänge der kombinierten Einspritzpumpe.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung so aufgebaut ist, daß das Anlegen der Steuerspannung unabhängig von der Drehung der Maschine erfolgt.
3. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung so aufgebaut ist, daß das Anlegen der Steuerspannung immer dann beginnt, wenn die Arbeitsstellung der Maschine gleich einer Bezugsstellung wird.
4. Einspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung so aufgebaut ist, daß die Steuerung derart erfolgt, daß die Intervalle, in denen die Steuerspannung angelegt wird nicht gleichförmig sind.
5. Einspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung so aufgebaut ist, daß das Intervall, in dem die Steuerspannung angelegt wird'lang ist, wenn die Arbeitsstellung der Maschine der Bezugsstellung näher kommt1 und das Intervall der Anlegung der Steuerspannung kürzer wird, wenn sich die Arbeitsstellung der Maschine von der Bezugsstellung weg bewegt.
6. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine kombinierte Einspritzpumpe zum Komprimieren des Kraftstoffes und zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge, wobei die kombinierte Einspritzpumpe ein Stellglied, das mit einem vorbestimmten Hub auf eine anliegende Spannung ansprechend zusammen- oder auseinandergezogen werden kann, einen Kolben zum Einziehen des Kraftstoffes in eine Pumpenkammer und zum Komprimieren des eingezogenen Kraftstoffes und ein Einspritzventil zum Einspritzen des komprimierten Kraftstoffes aufweist, und eine elektronische Steuereinrichtung, die unabhängig von der Drehung der Maschine die Frequenz der Spannung, die am Stellglied liegt, und dementsprechend die eingespritzte Kraftstoffmenge nach Maßgabe der Frequenz der Spannung, die am Stellglied liegt, steuert.