DE3419274C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzmenge und der Brennstoffeinspritz­ zeit in einem Dieselmotor, mit der die maximale Menge des in die Zylinder des Motors eingespritzten Brennstoffs entspre­ chend der Motordrehzahl gesteuert wird und auf eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit Sensoren zur Bestimmung der Öffnung eines Beschleunigungsstellglie­ des und der Motordrehzahl, einem Überlauf-Stellglied, einem Brennstoffsperrventil und einer elektronischen Steuerein­ heit, welche einen Festspeicher und einen Schreib/Lesespeicher enthält.

Aus der DE 29 36 642 A1 ist eine Vorrichtung bzw. ein Ver­ fahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzmenge und der Brennstoffeinspritzzeit in einer Brennkraftmaschine be­ kannt, mit der eine genau festgelegte Brennstoffmenge, die in den Zylinder des Motors eingespritzt wird, entsprechend dem Luftmengendurchsatz oder der Motordrehzahl gesteuert wird.

Ferner ist der DE 29 05 506 A1 ein lichtempfindlicher Sen­ sor zu entnehmen, der sich im Brennraum eines Zylinders be­ findet und als Zündbeginnsensor in Brennkraftmaschinen Ver­ wendung findet.

Des weiteren ist aus der DE 31 36 135 A1 eine Vorrichtung bekannt, die zum Steuern der Einspritzmenge und -zeit Sen­ soren zur Bestimmung der Öffnung eines Beschleunigungs­ stellgliedes und der Motordrehzahl, ein Überlauf-Stell­ glied, ein Brennstoffsperrventil und eine elektronische Steuereinheit mit Festspeicher und Schreib/Lesespeicher aufweist.

Bei den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen finden im allgemeinen mechanische Sensoren Verwendung, die insofern Probleme verursachen, als daß ein ausreichender Einbauraum sichergestellt werden muß und die Vorrichtung kompliziert wird, wobei ferner die Lebensdauer nicht zufriedenstellend und die Vorrichtung kostspielig ist. Darüber hinaus ist bei den Verfahren nach dem Stand der Technik die Meßgenauigkeit unzureichend und die mechanischen Teile weisen häufig Störungen und Fehler auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch ein Sensor Verwendung findet, der unmittelbar die für die Steuerung notwendigen Daten liefert und Sensoren, die mechanischen Belastungen und Ungenauigkeiten unterworfen sind, ersetzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens dadurch gelöst, daß in einer Brennkammer des Zylinders das Verbrennungsflammenlicht erfaßt wird und daß entsprechend der Lichtstärke des Verbrennungsflammenlichts die maximale Brennstoffeinspritzmenge erhöht oder verringert wird, und mittels einer Vorrichtung gelöst durch einen Verbrennungsflammensensor, der das Verbrennungsflammenlicht erfaßt und ein in einer eine Hochdruckölkammer mit einer Niederdruckölkammer verbindenden Leitung in der Brennstoffeinspritzpumpe angebrachtes Zeitgeber- Steuerventil zum Steuern eines Zeitgebers in der Weise, daß die Brennstoffeinspritzzeit gesteuert wird.

Auf diese Weise wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Steuern der Brennstoffeinspritzmenge und der Brennstoffeinspritzzeit in einem Dieselmotor bei der Erfassung der Betriebsbedingungen des Dieselmotors die Meßgenauigkeit sowie die Lebensdauer erhöht, der Einfluß der Störungsanfälligkeit der mechanischen Teile vermindert und somit eine genaue Bestimmung der einzuspritzenden Brennstoffmenge gewährleistet.

In den Unteransprüchen 2 bis 6 und 8 bis 9 sind vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Gesamt-Motorsystem mit einer Brennstoffeinspritzpumpe, bei dem das Verfahren bzw. die Vorrichtung eingesetzt wird,

Fig. 2 ein Beispiel für den Aufbau eines Flammensensors zum Erfassen von Verbrennungsflammenlicht in einer Brennkammer eines Zylinders,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht des Dieselmotors und des in den Dieselmotor eingebauten Flammensensors gemäß den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 ausführlich den Schaltungsaufbau einer elektronischen Steuereinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Schaltbild einer Spitzenwert-Halteschaltung gemäß Fig. 4,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge und der Brennstoffeinspritzzeit,

Fig. 7 ein ausführliches Ablaufdiagramm der Ablaufsteuerung des Verfahrens zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge und der Brennstoffeinspritzzeit,

Fig. 8 eine grafische Darstellung des in einem Festspeicher als Datentabelle gespeicherten Zusammenhangs zwischen einer Grund-Maximalbrennstoffeinspritzmenge und einer Motordrehzahl,

Fig. 9 eine grafische Darstellung des in dem Festspeicher als weitere Datentabelle gespeicherten Zusammenhangs zwischen einem Ansaugrohrdruck und einem Verbrennungsflam­ men-Lichtwert,

Fig. 10 eine grafische Darstellung des in dem Festspeicher als weitere Datentabelle gespeicherten Zusammenhangs zwischen einem Korrekturfaktor und dem Ansaugrohrdruck,

Fig. 11 ein weiteres Ablaufdiagramm einer Ablaufsteuerung des Verfahrens in Verbindung mit dem in Fig. 7 gezeigten ersten Ablaufdiagramm und

Fig. 12(a) und (b) jeweils lineare Zusammenhänge zwischen einem Proportionalglied DP und einer Funktion j(ΔT) bzw. einem Integralglied DI und einer Funktion k(ΔT).

In Fig. 1 ist ein Motorsystem mit zugehörigen peripheren Einheiten und Komponenten gezeigt, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung angewandt werden. Gemäß Fig. 1 hat das Motor­ system einen Dieselmotor 11, nachstehend vereinfacht als Motor bezeichnet, an dessen Zylinder ein Flammensensor 12 angebracht ist, dessen äußeres Ende in einer Brennkammer 13 freiliegt, so daß das Flammen­ licht bei der Verbrennung des Brennstoffs in der Brenn­ kammer 13 aufgenommen und über eine optische Faser bzw. einen Lichtwellenleiter 12b zu einer Lichtmeßschaltung 12a geleitet wird.

Das Motorsystem weist ferner ein Brennstoffeinspritzven­ til 14 zum Einspritzen von Brennstoff in die Brennkammer 13 und einen OTP-Sensor 15 zum Erfassen des Zeitpunkts der Lage des Motorkolbens im oberen Totpunkt auf.

Abweichend von der in Fig. 3 gezeigten Wirbelkammer, deren Einzelheiten nachfolgend ausführlich beschrieben werden, kann die Brennkammer 13 eine Luftkammer oder eine Vorverbrennungskammer sein. Mit 16 ist ein Beschleu­ nigungsstellglied-Öffnungs-Sensor bezeichnet, der mit einem Fahrpedal 17 gekoppelt ist und der ein dem Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals 17 entsprechendes analoges Ausgangssignal abgibt.

Eine allgemein mit 20 bezeichnete bekannte Brennstoff­ einspritzpumpe, die eine elektronisch gesteuerte Vertei­ lungs-Einspritzpumpe ist, weist in bekannter Weise eine Antriebswelle 21, die von dem Motor 11 drehend angetrie­ ben wird, eine von der Antriebswelle angetriebene Zuführ­ pumpe 22 zum Einsaugen des Brennstoffs in die Pumpen­ kammer, eine Nockenplatte 23, ein mit der Nockenfläche der Nockenplatte in Berührung stehendes Drehglied 24 mit einer Rolle 24a, das schwenkbar entsprechend der Versetzung eines Kolbens die Nockenplatte dreht, und einen in einen Zylinder 26 eingeführten und durch Drehung mittels der Antriebswelle 21 betriebenen Pumpkolben 25 auf, der durch die Wechselwirkung zwischen der Nocken­ platte 23 und der Rolle 24a eine Kolbenbewegung ausführt.

In dem Pumpkolben 25 sind eine Achsbohrung 25a und eine Überlauföffnung 25b ausgebildet, welche mit der Achsboh­ rung 25a in Verbindung steht. Ferner ist an dem Umfang des Pumpkolbens 25 verschiebbar ein Überström- bzw. Überlaufring 27 angebracht, der mit einem Überlauf-Stell­ glied 29 eines linearen Solenoids über einen Regel- bzw. Stellhebel 28 gekoppelt ist, dessen Stellung ent­ sprechend einer optimalen Brennstoffeinspritzmenge ge­ steuert wird, welche in einer im folgenden genauer beschriebenen Steuereinheit 51 berechnet wird. Die Brennstoffeinspritzmenge wird durch das Einstellen der Dauer der Brennstoffströmung gesteuert.

Die Brennstoffeinspritzpumpe 20 weist ferner ein Auslaß­ ventil 30 zum Zuführen des unter Druck gesetzten Brennstoffs aus der Verteileröffnung des Pumpkolbens 25 zu dem Einspritzventil 14, ein Brennstoffsperrventil 31 zum Beenden bzw. Unterbrechen des Zuführens des Brennstoffs zu dem Zylinder 26 und einen Zeitgebernocken 32 hydraulischer Ausführung auf, der die Brennstoffein­ spritzzeit in der Weise einregelt, daß durch die Bewegung eines Zeitgeberkolbens 33 die Schwenkbewegung des mit der Nockenplatte 23 in Berührung stehenden Drehglieds 24 in der Umfangsrichtung gesteuert und somit die Ein­ stellung der Brennstoffeinspritzzeit ermöglicht wird. Der Zeitgebernocken 32 ist hierbei in einer Schwenkung um 90° dargestellt.

Innerhalb des Zylinders, in den der Zeitgeberkolben 33 eingesetzt ist, sind an der vorderen bzw. hinteren Stirnseite des Zeitgeberkolbens 33 eine Hochdruck-Ölkam­ mer 34 und eine Niederdruck-Ölkammer 35 ausgebildet. In die Niederdruck-Ölkammer 35 ist eine Schraubenfeder 36 eingesetzt, während eine Leitung 38 mit einem Zeitge­ ber-Steuerventil 37 die Hochdruck-Ölkammer 34 mit der Niederdruck-Ölkammer 35 verbindet. Infolgedessen ermög­ licht das Zeitgeber-Steuerventil 37, das entsprechend dem Tastverhältnis eines Impuls-Steuersignals mit bei­ spielsweise 20 Hz arbeitet, das dem Tastverhältnis des Signals entsprechende Austreten des Drucköls aus der Hochdruck-Ölkammer 34 in die Niederdruck-Ölkammer 35, wodurch der Zeitgeberkolben 33, nämlich die Schwenkung des Drehglieds 24 in eine Stellung gebracht werden kann, bei der der Öldruck in der Hochdruck-Ölkammer 34 und in der Niederdruck-Ölkammer 35 sowie die Kraft der Schraubenfeder 36 einander ausgleichen.

Ferner ist gemäß Fig. 1 an einem Zahnrad 40 der Ein­ spritzpumpe 20 ein Zahnrad-Drehzahlsensor 39 mit magneti­ scher Abnahme angebracht, der der Drehzahl des Zahnrads 40 entsprechende Impulssignale abgibt. Weiterhin ist in der Einspritzpumpe 20 ein Überlaufsensor 41 ange­ bracht. Die Steuereinheit 51 nimmt entsprechend den Erfassungssignalen aus dem Flammensensor 12, dem OTP- Sensor 15, dem Beschleunigungsstellglied-Öffnungs-Sensor 16, dem Drehzahlsensor 39 und dem Überlaufsensor 41 usw. verschiedene Daten auf, berechnet und verarbei­ tet diese Daten und steuert entsprechend den Bearbei­ tungs- und Berechnungsvorgängen das Überlaufstellglied 29, das Brennstoffsperrventil 31, das Zeitgeber-Steuer­ ventil 37 usw.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Flammensensor 12 mit einem zylindrischen Gehäuse 81. An der äußeren Umfangsfläche hat das zylindrische Gehäuse 81 ein Gewinde 81a und einen Sechseck-Kopfteil 81b zum Einschrauben in den Zylinder des Motors 11. Das zylindrische Gehäuse 81 hat eine Mittelöffnung, durch die der Lichtwellenleiter 12b aus Quarzglas hindurchdringt. Ein Ende 12c des Flammensensors 12 ragt aus dem zylindrischen Gehäuse 81 heraus und bildet eine Linse zur einfachen Aufnahme des Lichts, während das andere Ende mit der Lichtmeßschaltung 12a versehen ist, bei der ein Fototransistor, eine Fotodiode oder eine Solar­ zelle das Licht aufnimmt und es in ein elektrisches Signal umsetzt.

Gemäß Fig. 3, die eine vergrößerte Schnittansicht des Motors 11 zeigt, wird der Flammensensor 12 so eingebaut, daß das Ende 12c des Lichtwellenleiters 12b in der Brenn­ kammer 13 eines Zylinderkopfs 11a freiliegt, der einen Teil des Zylinders des Motors 11 bildet. Zum Herausführen des Verbrennungsflammenlichts aus dem Zylinderkopf 11a durch das zylindrische Gehäuse 81 hindurch ist an die Lichtmeßschaltung 12a der Lichtwellenleiter 12b ange­ schlossen. Das Licht der Verbrennungsflamme in der Brenn­ kammer 13 erreicht über den Lichtwellenleiter 12b die Lichtmeßschaltung 12a, in der es in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, das an die elektronische Steuer­ einheit 51 abgegeben wird. Mit 14a ist eine Düse des Einspritzventils 14 bezeichnet, die so angeordnet ist, daß der aus der Düse 14a ausgestoßene Brennstoff beinahe das Ende 12c des Flammensensors 12 trifft. Infolge dieser Anordnung der Düse 14a wird das Ende 12c des Flammensensors 12 mit Brennstoff gewaschen, so daß es nicht leicht verschmutzt.

Der Lichtwellenleiter in dem zylindrischen Gehäuse 81 und der Lichtwellenleiter 12b zu der Lichtmeßschaltung 12a können voneinander gesondert ausgebildet sein. In diesem Fall sollten bei dem Einbau des Flammensensors 12 in dem Motor 11 diese beiden Teile des Lichtwellenleiters miteinander durch Schweißen, Schmelzen oder dergleichen zu einer Einheit verbunden werden.

Fig. 4 zeigt den Aufbau der elektronischen Steuereinheit 51 sowie verschiedene Sensoren, Steuerventile und Stellglieder in der Form einer Blockdarstellung. Die Steuereinheit 51 enthält eine Zentraleinheit 52, die Daten aus verschiedenen Sensoren empfängt und sie entsprechend Ablaufsteuerungen bzw. Steuerprogrammen berechnet sowie verschiedene Rechenvorgänge und Verarbeitungen zum Steuern der Funktion verschiedener Einheiten ausführt. Mit 53 ist ein Festspeicher bezeichnet, in welchem Ablaufsteuerungen in Form von Steuerprogrammen und Anfangsdaten gespeichert sind; mit 54 ist ein Schreib/Lesespeicher bezeichnet, in den zeitweilig für die Berechnung und Steuerung erforderliche Daten eingeschrieben und aus dem Daten zur Eingabe in die Steuereinheit 51 ausgelesen werden; mit 55 ist ein Schreib/Lesespeicher mit Speicherdatensicherung bezeichnet, d. h. ein durch eine Batterie in Betrieb gehaltener, nicht-flüchtiger Speicher, der selbst beim Abschalten eines Schlüsselschalters die für nachfolgende Betriebsvorgänge des Motors 11 erforderlichen Daten beibehält; mit 56 und 57 sind Puffer für die Ausgangssignale des Beschleunigungsstellglieds- Öffnungs-Sensors 16 und des Überlauf-Sensors 41 bezeichnet; mit 58 ist ein Multiplexer für die selektive Übertragung der Ausgangssignale der Sensoren zur Zentraleinheit 52 bezeichnet; mit 59 ist ein Analog/Digital-Wandler zur Umsetzung analoger Signale in digitale Signale bezeichnet; mit 60 ist eine Eingabe/Ausgabe-Einheit bezeichnet, die an die Zentral­ einheit 52 die über die Puffer 56 und 57, den Multiplexer 58 und den A/D-Wandler 59 zugeführten Sensorausgangssig­ nale abgibt und Steuersignale aus der Zentraleinheit 52 dem Multiplexer 58 und dem A/D-Wandler 59 zuführt.

Mit 61 ist eine Formungsschaltung bezeichnet, die die Signalverläufe der Ausgangssignale des OTP-Sensors 15, des Flammensensors 12 und des Drehzahlsensors 39 formt. Diese Sensorausgangssignale werden aus der Formungsschal­ tung 61 über eine Eingabe-Einheit 62 direkt der Zentralein­ heit 52 zugeführt. Ferner sind mit 63, 64 und 65 jeweils Treiberschaltungen bezeichnet, die jeweils durch über Ausgabe-Einheiten 66, 67 bzw. 68 aus der Zentraleinheit 52 abgegebene Signale das Überlauf-Stellglied 29, das Zeitgeber-Steuerventil 37 bzw. das Brennstoffsperrventil 31 steuern.

Mit 69 ist eine Spitzenwert-Halteschaltung bezeichnet, die den Spitzenwert des Signals aus dem Flammensensor 12 festhält. Dieser Spitzenwert wird über den Multiplexer 58 an den A/D-Wandler 59 angelegt, der ihn in ein digita­ les Signal umsetzt, das an die Eingabe/Ausgabe-Einheit 60 angelegt wird. Der Spitzenwert in der Spitzenwert- Halteschaltung 69 wird für jeweils einen einzelnen Zyklus mittels eines aus der Zentraleinheit 52 über die Eingabe/Aus­ gabe -Einheit 60 ausgegebenen Steuersignals rückge­ setzt. Wenn statt des Spitzenwerts ein integrierter Wert ermittelt werden soll, wird statt der Spitzenwert- Halteschaltung 69 eine Integrierschaltung eingesetzt, wobei der integrierte Wert unter Auffrischung für jeweils einen einzelnen Zyklus durch eine gleichartige Steuerung an die Zentraleinheit 52 angelegt wird.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild des Schaltungsaufbaus der Spitzenwert-Halteschaltung 69. Die Spitzenwert-Halte­ schaltung 69 enthält einen ersten Rechenverstärker CP1 als ersten Vergleicher, einen zweiten Rechenverstärker CP2 als zweiten Vergleicher, eine Diode D, einen Konden­ sator C, einen Schalter S und einen Widerstand R. In der Spitzenwert-Halteschaltung 69 wird aus dem Flammensensor 12 nach der fotoelektrischen Umsetzung ein Spannungssig­ nal Vin an den nicht invertierenden Eingang des ersten Vergleichers CP1 angelegt. Die Schaltung arbeitet folgen­ dermaßen: Wenn das Spannungssignal Vin an dem nicht inver­ tierenden Eingang des ersten Vergleichers CP1 anliegt, wird ein Ausgangssignal bzw. eine Spannung entsprechend der Eingangsspannung Vin aus dem Flammensensor 12 ohne Änderung abgegeben, da noch kein Gegenkopplungssignal F1 vom Ausgang des zweiten Vergleichers CP2 her erzeugt worden ist. Infolgedessen wird die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers CP1 über die Diode D an den Kondensator C angelegt, der auf einen konstanten Span­ nungswert aufgeladen wird. D.h., die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers CP1 wird in dem Kondensator c gespeichert. Daher wird die Ladespannung an dem Konden­ sator C an den nicht invertierenden Eingang des zweiten Vergleichers CP2 angelegt, so daß aus dem Ausgang des zweiten Vergleichers CP2 eine Ausgangsspannung Vmax abgegeben wird, die gleich der Eingangsspannung Vin ist, da zu diesem Zeitpunkt von dem Ausgang des zweiten Vergleichers CP2 her noch kein Gegenkopplungssignal F2 abgegeben worden ist. Von dem zweiten Vergleicher CP2 wird jedoch bald die Ausgangsspannung abgegeben und zu den invertierenden Eingängen des ersten bzw. zweiten Vergleichers CP1 bzw. CP2 zurückgeführt. Infolge­ dessen nimmt während der Zunahme der Eingangsspannung Vin die Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers CP2 entsprechend der Ladung des Kondensators C zu. Sobald jedoch die Eingangsspannung Vin abnimmt, verhindert die Ladespannung des Kondensators C eine Verringerung der Ausgangsspannung Vmax, so daß daher der Spitzenpegel der Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers CP2 auf­ recht erhalten wird.

Zum Zurückstellen der auf dem Spitzenpegel gehaltenen Ausgangsspannung Vmax wird kurzzeitig der Schalter S durch ein Steuersignal aus der Zentraleinheit 52 der Steuereinheit 51 eingeschaltet, wodurch die Spitzenwert- Halteschaltung 69 für den nächsten Zyklus bereit wird.

Fig. 4 zeigt ferner eine Sammelleitung 70 zur Übertragung von Signalen und Daten sowie eine Taktschal­ tung 71, die Taktsignale zur Zeitsteuerung der Zentral­ einheit 52, des Festspeichers 53 und des Schreib/Lese­ speichers 54 in vorbestimmten Intervallen abgibt.

Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm mit den grundlegenden Verfahrensschritten des Verfahrens zum Steuern der Brennstoffeinspritzmenge und der Brennstoffeinspritzzeit bei einem Dieselmotor.

Gemäß Fig. 6 umfaßt das Verfahren folgende Schritte:

• (S1) Motordrehzahl NE ermitteln,
• (S2) Grund-Maximalbrennstoffeinspritzmenge entsprechend der Motordrehzahl NE aus dem Schritt S1 berechnen,
• (S3) Lichtstärke des Verbrennungsflammenlichts in der Brennkammer 13 des Motors 11 messen und
• (S4) die bei dem Schritt S2 ermittelte Grund-Maximalbrennstoffeinspritzmenge entsprechend der bei dem vorangehenden Schritt S3 ermittelten Lichtstärke des Verbrennungsflammenlichts korrigieren.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm zur Ausführung des anhand der Fig. 6 vorstehend beschriebenen grundlegenden Verfahrens zum Steuern der Einspritzmenge und der Einspritzzeit des Motors 11.

Eine in Fig. 7 gezeigte Ablaufsteuerung in Form einer Subroutine A1 zeigt einen Teil einer Folge von Betriebsvorgängen, die von der elektronischen Steuereinheit 51 ausgeführt werden, und wird während des Ablaufs einer vorbestimmten Zeitdauer oder einer vorbestimmten Drehung der Kurbelwelle ausgeführt. Nach Fig. 7 werden bei einem Schritt 110 die Motordrehzahl NE und andere Parameter erfaßt. Die Motordrehzahl NE wird mittels des Drehzahlsensors 39 aufgenommen, wonach die Subroutine A1 zu einem Schritt 120 fortschreitet. Bei dem Schritt 120 wird aufgrund dieser Motordrehzahl NE aus einer Datenkarte bzw. Datentabelle eine Grund-Maximalbrennstoffeinspritzmenge Qo abgerufen. Diese Tabelle entspricht der in Fig. 8 gezeigten grafischen Darstellung des Zusammenhangs zwischen Qo und NE. Nach diesem Abrufen schreitet die Subroutine A1 zu einem nächsten Schritt 140 weiter. Bei einem Schritt 140 wird ermittelt, ob der Inhalt eines Zählers i über einem vorbestimmten Zählstand n liegt oder nicht.

Bei Schritt 150 wird die Summe aus mittels des Flammensensors 12 n-malig erfaßten Spitzenwerten der Lichtstärke der Verbrennungsflamme durch n geteilt, so daß ein Mittelwert der Spitzenwerte berechnet wird. Bei Schritt 160 wird aufgrund dieses Werts p eine Funktion f (p) berechnet, um einen Korrekturfak­ tor Qd für die maximale Brennstoffeinspritzmenge zu berechnen. Die Funktion f(p) ist in Fig. 9, die eine grafische Darstellung des Drucks in dem Ansaugrohr im Vergleich zu dem Spitzenwert des Verbrennungsflammenlichts zeigt, und in Fig. 10 dargestellt, die eine grafische Darstellung des Drucks in dem Ansaugrohr im Vergleich zu dem Korrekturfaktor Qd zeigt. Aus den Fig. 9 und 10 kann somit der Korrekturfaktor Qd bestimmt werden. Da der Druck in dem Ansaugrohr nahezu gleich dem Atmosphärendruck ist, wird dieser Druck als Parameter anstelle des Ansaugrohrdrucks in dem Motor 11 herangezogen. Falls ein Turbolader eingesetzt wird, wird die auf dem Ansaugrohrdruck beruhende Änderung des Korrekturfaktors Qd größer als die in Fig. 9 gezeigte.

Bei Schritt 170 wird in dem Zähler i "1" einge­ stellt und die Spitzenwert-Summe Fp gelöscht. Mit 180 ist ein Schritt bezeichnet, bei dem der Spitzenwert des i-ten Verbrennungsflammenlichts als F(i) erfaßt wird, wobei dieser Wert ein Integralwert des Verbren­ nungsflammenlichts sein kann; in diesem Fall ist F(i) nicht nur der Spitzenwert, sondern auch der integrierte Wert. Bei Schritt 190 werden die Spitzenwerte addiert, um den Summenwert Fp zu ermitteln. Bei Schritt 200 wird der Zähler hochgezählt. Bei Schritt 210 wird von der bei Schritt 120 ermittelten Grund-Maximalbrennstoffeinspritzmenge Qo der bei Schritt 160 errechnete Korrekturfaktor Qd subtrahiert, um die endgültige Maximalmenge Qf zu ermitteln. Wenn bei den vorstehend beschriebenen Vorgängen der Ablauf der Subroutine A1 beginnt, wird Schritt 110 ausge­ führt, bei dem die Motordrehzahl NE ermittelt wird. Als nächstes wird bei Schritt 120 entsprechend der Motordrehzahl NE aus der Datentabelle die Grund-Maximal­ brennstoffeinspritzmenge Qo abgerufen. Danach wird Schritt 140 ausgeführt. Bei diesem Schritt 140 wird ermittelt, ob der Wert bzw. Inhalt des Zählers i über dem vorbestimmten Wert n liegt oder nicht. Da jedoch die Subroutine A1 gerade erst eingeleitet worden ist und bei der (nicht gezeigten) Hauptroutine eine Anfangs­ einstellung auf "1" vorgenommen worden ist, ist der Zählstand des Zählers i geringer als der vorbestimmte Wert n. Infolgedessen ergibt die Ermittlung die Antwort "NEIN", so daß das Programm nun zum nächsten Schritt 180 fortschreitet. Bei Schritt 180 wird mittels des Flammensensors 12 der Spitzenwert des Verbrennungsflammenlichts im Zylinder erfaßt, wonach die Subroutine A1 zum nächsten Schritt 190 fortschreitet, bei dem dieser Spitzenwert zu dem Wert Fp addiert wird.

Bei der Anfangsvorbereitung der (nicht gezeigten) Haupt­ routine wird der Wert Fp gelöscht. Ferner wird bei Schritt 200 der Zähler i hochgezählt. Bei Schritt 210 wird von der bei Schritt 120 berechneten Grund- Maximalmenge Qo der Korrekturfaktor Qd subtrahiert, um die endgültige Maximalmenge Qf zu erhalten. Da Schritt 160 noch nicht ausgeführt worden ist, wird als Korrekturfaktor Qd der bei der Anfangsvorbereitung der Hauptroutine eingestellte Wert herangezogen, wonach dann der Ablauf der Subroutine A1 beendet wird. Die endgültige Maximalbrennstoffeinspritzmenge Qf wird als ein oberer Grenzwert für die Brennstoffeinspritzmenge bei einer hier nicht dargestellten Brennstoffeinsprit­ zungs-Steuersubroutine eingesetzt.

Sobald die Subroutine A1 erneut beginnt, werden die Schritte 110 und 120 ausgeführt, wonach die Subroutine A1 zum nächsten Schritt 140 fortschreitet. Bei Schritt 140 wird ermittelt, ob der Zählstand des Zählers i über dem Wert n liegt oder nicht. Da der Zählstand des Zählers i bei dem vorangehenden Ablauf der Subroutine A1 auf "2" hochgezählt worden ist, ergibt die Ermittlung bei einem Wert n von beispielsweise "100" die Antwort "NEIN", so daß die Subroutine A1 zum nächsten Schritt 180 fortschreitet. Bei Schritt 180 wird wieder der Spitzenwert wert des Verbrennungsflammenlichts erfaßt. Nach diesem Vorgang schreitet die Subroutine zum nächsten Schritt 190 weiter.

Bei Schritt 190 wird der dermaßen erfaßte Spitzenwert zum Summenwert Fp addiert, wonach die Subroutine A1 zum nächsten Schritt 200 fortschreitet, bei dem der Zähler i hochgezählt wird. Das heißt, der Zähler zählt auf "3" hoch. Bei dem nächsten Schritt 210 wird die endgültige Maximalmenge Qf berechnet. Danach endet der Ablauf der Subroutine A1. Solange jedoch das Öffnen bzw. Niederdrücken des Fahrpedals 17 (siehe Fig. 1) einem vorbestimmten Zustand entspricht und der Zählstand des Zählers i kleiner als der vorbestimmte Wert n ist, ergibt sich bei der Ermittlung bei Schritt 140 die Antwort "NEIN", so daß wiederholt der Spitzenwert des Verbrennungsflammenlichts erfaßt wird, dieser Spitzenwert zu dem Wert Fp addiert wird und der Zähler i hochgezählt wird.

Wenn nach der Wiederholung dieser Vorgänge der Zählstand des Zählers i gleich oder größer als n wird, ergibt die Ermittlung bei Schritt 140 die Antwort "JA", so daß die Subroutine A1 zum nächsten Schritt 150 fortschreitet. Bei Schritt 150 wird der zuvor bei Schritt 190 berechnete Wert Fp durch n dividiert, um damit den Mittelwert p der Spitzenwerte des Verbrennungsflammenlichts zu berechnen. Als nächstes wird bei Schritt 160 aufgrund des Mittelwerts p die Funktion f(p) berechnet, um damit den Korrekturfaktor Qd zu bestimmen. Danach schreitet die Subroutine A1 zum nächsten Schritt 170 weiter, bei dem in dem Zähler i "1" eingestellt wird und der Summenwert Fp der Spitzenwerte gelöscht wird. Wenn Schritt 210 ausgeführt wird, wird von der bei Schritt 120 berechneten Grund-Maximalmenge Qo der bei Schritt 160 erzielte Korrekturfaktor Qd subtrahiert, um damit die endgültige Maximalmenge Qf zu ermitteln, wonach der Ablauf dieser Subroutine A1 endet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die maximale Brennstoffeinspritzmenge entsprechend dem Verbrennungsflammenlicht in dem Zylinder und auch entsprechend einer Änderung des Luftdrucks zu steuern. Da in diesem Fall der Spitzenwert des Verbrennungsflammenlichts oder der Integralwert mit dem atmosphärischen Druck in dem Ansaugrohr in Zusammenhang steht, kann die maximale Brennstoffeinspritzmenge entsprechend dem atmospärischen Druck, d. h. entsprechend der Höhenlage gesteuert werden, in der der Motor 11 betrieben wird.

Darüber hinaus macht es die Berechnung des Korrekturfaktors für die maximale Brennstoffeinspritzmenge nach dem Mittelwert p der Spitzenwerte des Verbrennungsflammenlichts möglich, die Brennstoffeinspritzmenge auf genaue Weise zu steuern.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel kann ferner die Subroutine A1 bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Verfahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzzeit herangezogen werden, bei dem Daten über den Zeitpunkt verwendet werden, an dem mittels des Flammensensors 12 das Verbrennungsflammenlicht erfaßt wird.

Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ablaufsteuerung der Brennstoffeinspritzzeit-Steuerung in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel, insbesondere das Ablaufdiagramm einer Ablaufsteuerung in Form einer Subroutine B. In Fig. 11 ist mit 300 ein Schritt bezeichnet, bei dem die Motorbelastung bzw. Motorlast LD ermittelt wird. In diesem Fall kann die Motorlast LD aus dem Ausgangssignal des Beschleunigungsstellglied-Öffnungs-Sensors 16 ermittelt werden. Bei Schritt 310 wird aufgrund der bei Schritt 110 der Subroutine A1 ermittelten Drehzahl NE und der Last LD aus einer Tabelle eine voreingestellte Zündzeit Ts abgerufen. Dann wird bei Schritt 320 die tatsächliche Zündzeit Ta von dem oberen Totpunkt des Zylinders an bis zur Zündung ermittelt. Bei Schritt 330 wird die tatsächliche Zündzeit Ta von dem Wert Ts subtrahiert, um eine Differenz ΔT zu ermitteln.

Bei Schritt 340 wird aufgrund der Differenz ΔT eine Funktion j(ΔT) zum Festlegen eines Proportionalglieds DP der Gegenkopplungssteuerungs- bzw. Regelfunktion sowie ferner eine Funktion k(ΔT) zum Bestimmen eines Integralglieds DI der Regelfunktion berechnet. In diesem Fall besteht gemäß den Fig. 12(a) und (b) jeweils ein linearer Zusammenhang mit dem Proportionalglied DP und dem Integralglied DI.

Bei Schritt 350 wird der Wert DP mit ΣDI, nämlich der Summe des Integralwerts DI addiert, um damit das Tastverhältnis des Steuersignals für das Zeitgeber-Steuerventil 37 zu berechnen. Schließlich wird bei Schritt 360 das Zeitgeber-Steuerventil 37 entsprechend dem Tastverhältnis des Steuersignals angesteuert, so daß das Zeitgeber-Steuerventil 37 in die Stellung für eine vorbestimmte Brennstoffeinspritzzeit eingestellt wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels kann die maximale Brennstoffeinspritzmenge durch das Berechnen des Atmos­ phärendrucks aus dem Spitzenwert oder Integralwert des mittels des Flammensensors 12 erfaßten Verbrennungsflam­ menlichts wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gesteu­ ert werden, während eine Gegenkopplungssteuerung bzw. Regelung der Brennstoffeinspritzzeit nach der Subroutine B dadurch möglich ist, daß der Zeitpunkt gemessen wird, an dem aufgrund des Verbrennungsflammenlichts von dem Flammensensor 12 ein Steuersignal abgegeben wird; auf diese Weise ist es möglich, das schwarze Rauchen, Klopf­ erscheinungen, die Schadstoffemission, die Geräuschent­ wicklung und den Brennstoffverbrauch zu verringern. Auf die vorstehend beschriebene Weise können sowohl der Atmosphärendruck als auch der Zündzeitpunkt mittels eines einzigen Sensors erfaßt werden, wodurch es möglich ist, die Steuereinheit und ihre Funktion zu vereinfachen sowie auch das Gewicht der Vorrichtung zu verringern.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung besteht das Verfahren zum Steuern der Brennstoffeinspritzmenge in einem Diesel­ motor darin, daß das Flammenlicht bei der Verbrennung des Brennstoffs in dem Zylinder erfaßt wird, entsprechend der Lichtstärke des Lichts der Verbrennungsflamme die maximale Brennstoffeinspritzmenge erhöht oder vermindert wird und damit die maximale Brennstoffeinspritzmenge auf genaue Weise so gesteuert wird, daß sie der Höhenlage angepaßt ist, in der der Motor 11 läuft, und zwar ohne irgendeine mechanische Wirkung, sondern allein durch die Erfassung der Lichtstärke der Verbrennungsflamme über eine verhältnismäßig einfache Vorrichtung.

Eine sekundäre Auswirkung des Verfah­ rens besteht darin, daß Daten wie die dem Verbrennungs­ flammenlicht entsprechende Daten zum Ermitteln des Zün­ dens und zum Steuern des Zündzeitpunkts des Motors 11 heran­ gezogen werden können.

Claims (12)

1. Verfahren zum Steuern der Menge und der Zeit der Brennstoffeinspritzung in einem Dieselmotor in der Weise, daß die maximale Menge des in die Zylinder des Motors ein­ gespritzten Brennstoffs entsprechend der Motordrehzahl ge­ steuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Brennkammer des Zylinders das Verbrennungsflammenlicht erfaßt wird und daß entsprechend der Lichtstärke des Verbrennungsflammenlichts die maximale Brennstoffeinspritz­ menge erhöht oder verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Motordrehzahlsensors die Motordrehzahl (NE) erfaßt wird,
daß entsprechend der Motordrehzahl (NE) aus in einem Speicher gespeicherten Datentabellen eine Grund-Maximal­ brennstoffeinspritzmenge (Qo) abgerufen wird,
daß ermittelt wird, ob der Inhalt eines Zählers (i), der die Anzahl der erfaßten Spitzenwerte der Lichtstärke angibt, über einem vorbestimmten Zählstand (n) liegt oder nicht,
daß für i<n mittels eines Flammensensors die Lichtstärke des Verbrennungsflammenlichts erfaßt wird, n-malig für das Verbrennungsflammenlicht jeweils ein Spitzenwert (F(i)) ermittelt wird und eine Summe (Fp) der Spitzenwerte berechnet wird,daß für in ein Mittelwert (=Fp/n) berechnet und entsprechend einer Funktion (f(p)) aus dem Ermittlungsergebnis ein Korrekturfaktor (Qd) für die Grund- Maximalbrennstoffeinspritzmenge gesucht wird,
daß durch die Berechnung (Qf=Qo-Qd) eine endgültige Maximalbrennstoffeinspritzmenge (Qf) ermittelt wird und daß das Tastverhältnis erster Steuersignale berechnet wird, die an ein Überlauf-Stellglied und ein Brennstoffsperrven­ til in einer Brennstoffeinspritzpumpe angelegt werden, so daß die optimale Brennstoffeinspritzmenge entsprechend der auf diese Weise berechneten Maximalbrennstoffeinspritzmenge (Qf) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Zählers auf "1" eingestellt wird und die Summe (Fp) der Spitzenwerte gelöscht wird, nachdem ein Mittelwert () gebildet wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe (Fp) durch Addieren der Spitzenwerte (F(i)) für das i-te Verbrennungsflammenlicht zu der Summe (Fp) berechnet wird und der Inhalt des Zählers (i) um "1" hoch­ gezählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstufung des Zählers wiederholt wird, bis der Inhalt des Zählers den vorbestimmten Zählstand (n) erreicht.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerprogramm ausgeführt wird, bei dem mittels eines Beschleunigungsstellglied-Öffnungs-Sensors eine Ma­ schinenbelastung (LD) ermittelt wird, entsprechend der Motordrehzahl (NE) und der Maschinenbelastung (LD) aus in einem Speicher gespeicherten Datentabellen ein vorgewählter Zündzeitpunkt (Ts) abgerufen wird, mittels des Flammen­ sensors ein tatsächlicher Zündzeitpunkt (Ta) ermittelt wird, durch die Berechnung (ΔT=Ts-Ta) eine Differenz (ΔT) zwischen dem vorgewählten Zündzeitpunkt (Ts) und dem tatsächlichen Zündzeitpunkt (Ta) berechnet wird, in Übereinstimmung mit zwei Funktionen (j(ΔT) und k(ΔT)), die durch die Differenz (ΔT) bestimmt sind, ein Proportionalglied DP einer Gegenkopplungssteuerfunktion bzw. eine Summe (ΣDI) eines Integralglieds (DI) der Gegenkopplungssteuerfunktion eingestellt werden, das Tastverhältnis eines an ein Zeitgeber-Steuerventil für dessen Steuerung anzulegenden zweiten Steuersignals entsprechend der Summe aus dem Proportionalglied (DP) und der Integralglied-Summe (ΣDI) berechnet wird und das Zeitgeber-Steuerventil entsprechend dem Tastverhältnis des zweiten Steuersignals betätigt wird, wodurch die optimale Brennstoffeinspritz-Zeitsteuerung entsprechend dem Ergebnis der Berechnungen ausgeführt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2, mit Sensoren zur Bestimmung der Öffnung eines Beschleunigungsstellglieds und der Motordrehzahl, einem Überlauf-Stellglied, einem Brennstoffsperrventil und einer elektronischen Steuereinheit, welche einen Festspeicher und einen Schreib/Lesespeicher enthält, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsflammensensor (12), der das Verbrennungs­ flammenlicht erfaßt und ein in einer eine Hochdruckölkammer (34) mit einer Niederdruckölkammer (35) verbindenden Lei­ tung (38) in der Brennstoffeinspritzpumpe angebrachtes Zeitgeber-Steuerventil (37) zum Steuern eines Zeitgebers (32) in der Weise, daß die Brennstoffeinspritzzeit gesteu­ ert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (51) eine Spitzenwert- Halteschaltung (69) mit einem ersten und einem zweiten Vergleicher (CP1, CP2) aufweist, die eine Erfassungssignal- Spannung aus dem Verbrennungsflammensensor (12) aufnimmt und eine Ausgangsspannung aus diesem auf dem Spitzenwert festhält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Festspeicher (53) im voraus Datentabellen gespeichert sind, die zumindest die Zusammenhänge zwischen einer Motordrehzahl (NE) und einer Grund-Maximalbrennstoffeinspritzmenge (Qo), einem Ansaugrohrdruck und einem Verbrennungsflammenlicht- Spitzenwert, sowie dem Ansaugrohrdruck und einem Brennstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor (Qd) betreffen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Festspeicher (53) für eine erste Ablaufsteuerung (Subroutine A1) Daten gespeichert sind, die den Verfahrensschritten des Verfahrens gemäß Anspruch 2 entsprechen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Festspeicher (53) für die erste Ablaufsteuerung (Subroutine A1) des weiteren Daten gespeichert sind, die den Verfahrensschritten des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 3, 4 oder 5 entsprechen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Festspeicher (53) für eine zweite Ablaufsteuerung (Subroutine B) Daten gespeichert sind, die den Verfahrensschritten des Verfahrens gemäß Anspruch 6 entsprechen.